3
Введение
КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ - совокупность явлений, обусловленных
действием межфазного поверхностного натяжения на
границе раздела
несмешивающихся сред; к К. я. обычно относят явления в жидкостях, вызванные
искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собств.
паром. К. я.- частный случай поверхностных явлений. В отсутствие силы тяжести
поверхность жидкости искривлена всегда. Под воздействием поверхностного
натяжения ограниченный объём жидкости стремится принять форму шара, т. е.
занять объём с мин. поверхностью. Силы тяжести существенно меняют картину.
Жидкость с
относительно малой вязкостью быстро принимает форму
сосуда, в к-рый налита, причём её свободная поверхность (не граничащая со
стенками сосуда) в случае достаточно больших
масс жидкости и большой
площади свободной поверхности практически плоская. Однако по мере
уменьшения массы жидкости роль поверхностного натяжения становится более
существенной, чем сила тяжести.
Так, напр., при дроблении жидкости в газе (или газа в жидкости)
образуются капли (пузырьки) сферич. формы. Свойства систем,
содержащих
большое кол-во капель или пузырьков (эмульсии, жидкие аэрозоли, пены), и
условия их формирования во многом определяются кривизной поверхности этих
образований, то есть К. я. Большую роль К. я. играют и в зародышеобразовании
при конденсации пара, кипении жидкостей, кристаллизации.
Искривление поверхности жидкости может происходить также в
результате её взаимодействия с поверхностью др. жидкости или твёрдого тела.
В
этом случае существенно наличие или отсутствие смачивания
жидкостью этой поверхности.
Если имеет место смачивание, т. е. молекулы жидкости 1 (рис. 1) сильнее
взаимодействуют с поверхностью твёрдого тела 3, чем с молекулами др.
жидкости (или газа) 2, то под воздействием разности сил межмолекулярного
взаимодействия жидкость поднимается по стенке сосуда и примыкающий к
4
твёрдому телу участок поверхности жидкости будет искривлён.
Гидростатич.
давление, вызванное подъёмом уровня жидкости,
уравновешивается капиллярным давлением - разностью давлений над и под
искривлённой
поверхностью, величина к-рого связана с
локальной кривизной
поверхности жидкости. Если сближать плоские стенки сосуда с жидкостью, то
зоны искривления перекроются и образуется мениск - полностью искривлённая
поверхность.