Приглашаем посетить сайт
КАПИЛЯРНОСТЬ
КАПИЛЯРНОСТЬ (волосность), в собственном смысле слова-явление, в силу которого в двух сообщающихся сосудах жидкость устанавливается не на одном уровне, если один из двух сосудов имеет форму очень узкой (волосной) трубки. Жидкость, смачивающая стенки трубки, поднимается в ней выше гидростатического уровня sg (см. рисунок); в случае жидко-zrp. сти, не смачивающей сте-Зг: нок, наблюдается понижение z^^ryryr-z уровня. В более широком ------:^и смысле слова К.-совокупность явлений,обусловленных особым уплотненным состоянием поверхности, слоя жидкости. Частица, находящаяся внутри жидкости, испытывает притяжение со стороны всех окружающих частиц. Но т.к. эти притяжения действуют в среднем одинаково по всем направлениям, то они взаимно компенсируют друг друга, и частица остается свободной. Наоборот, частица, находящаяся в верхнем «капилярном слое», испытывает одностороннее притяжение к прилегающей снизу массе жидкости, чем создается особое состояние уплотнения. При незначительности силы, испытываемой каждой частицей в отдельности, величина давления, приходящегося на 1 ел*2, достигает напр. для воды 15.000 кг (поверхностное давление). Силы, действующие на отдельные молекулы, благодаря своей односторонности придают всем им сходное расположение-продольной осью перпендикулярно к поверхности жидкости. Т. о. поверхность жидкости покрыта броней плотно прилегающих друг к другу и однородно расположенных молекул, что сближает свойства поверхности жидкости с поверхностью кристалла.-Т. к. выдвижение новых частиц на поверхностьвозможно лишь путем преодоления втягивающих сил, то всякое увеличение поверхности сопряжено с затратой энергии (поверхностная энергия), и обратно-сокращение поверхности сопровождается выделением энергии. А потому всякой поверхности жидкости свойственно стремление квозможному сокращению. Величина е поверхностной энергии различна для различных жидкостей и зависит от свойств среды, с которой соприкасается жидкость. В дальнейшем полагаем, что второй средой является воздух. Так, для воды величина е равна 75 эрг на 1 си2, для ртути-500 эрг на 1 см2, для винного спирта-22 эрг на 1 см2, для серного эфира-18 эрг на 1 см2. Т. о. капля жидкости как бы облечена упругой пленкой, находящейся в напряженном состоянии.-Если поверхность жидкости ограничена стенками, к которым пленка прилипает, то стенки испытывают втягивающее усилие со стороны пленки, именуемое поверхностным капилярным натяжением к. Если мы выразим величину к в динах на 1 см длины края пленки, то получим для К числа, тождественные с вышеприведенными числами для е. Для характеристики капилярных свойств жидкости кроме величин е и fc часто в таблицах находят значение «капилярной постоянной а2». Эта величина характеризует ка-пилярные явления в узком смысле слова. Если в сосуд с жидкостью погрузить открытую с обоих концов тонкую трубочку из вещества, смачиваемого данной жидкостью, то поверхностная пленка внутри канала расползется по стенкам трубки, принимая форму вогнутого мениска. В своем стремлении сократиться мениск тянет столб жидкости в трубке наверх, пока гидростатическое давление не уравновесит капилярных сил. Подъем тем больше, чем уже канал. Пусть h обозначает высоту подъема, fc-поверхностное натяжение, г-радиус капиляра и s-удельный вес жидкости; тогда легко ПОЛЬ
2k лучить зависимость ft = - .Отношение-^- имеет для данной жидкости постоянную величину, обозначаемую через аг (капилярная постоянная). Вводя ее, получаем простую зависимость: h = или h.r = а2, Если, как это обычно делается, г я Ь, измерять в лш,то величина а2 получает значения: для воды а2= 15 мм2, для винного спир-та=5,89 мм2, для эфира=7,1 лип2. Поднятие жидкостей в капилярах имеет большое и общеизвестное значение. На нем основано проникновение жидкостей вглубь пористых тел. Весьма важно соотношение между явлениями капилярности и адсорп-цией. Если к молекулам основной жидкости, обладающей высоким поверхностным натяжением (вода), примешаны хотя бы в ничтожном количестве молекулы вещества со слабыми капилярными свойствами (эфир), то под влиянием втягивающих усилий водные частицы будут вовлечены внутрь, а на поверхности останется слой слабее втягиваемых молекул эфира. Капля эфира, нанесенная на водную поверхность, быстро растекается, образуя на воде тонкий защитный слой (адсорпция). Если молекулы, подмешанные к воде, электролитически диссоциированы, то пленка может обнаружить избирательную адсорпцию к определенному иону и последствием явится возникновение поверхностных зарядов (электрокапи-лярные явления). С развитием учения о мелко раздробленном состоянии вещества (дисперсные системы) значение К. для понимания природы коллоидной среды необычайно возросло, дав основание новой дисциплине- капилярной химии. Врачу приходится встречаться с явлениями капилярности напр. при дренировании ран. Жидкость, находящаяся в ране, всасывается по капилярным пространствам между нитями марли. Сильное сжатие марли уничтожает эти пространства и влечет за собой прекращение всасывания.
Лит.: И о ф ф е А., Лекции по молекулярной физике, П., 1923; Ребиндер П., Свойства в строение поверхности, слоев в растворах (Молекулярные силы и их электр. природа, сб. под ред. Б. Ильина, гл. IV, М., 1928); Хвольсон О., Курс физики, т. I, Берлин, 1923; Bakker G., Kapillaritat (Hndb. d. Experimentalphyslk, hrsg. v.Wien u.Fr.Harms, B.VII, Lpz., 1928); Freundlich H., Kapillarchemie, Leipzig, 1923.
А. Добиаш.