यदि आप स्ट्रॉ से कॉकटेल या अन्य पेय पीना पसंद करते हैं, तो आपने देखा होगा कि जब इसके एक सिरे को तरल में उतारा जाता है, तो इसमें पेय का स्तर एक कप या गिलास की तुलना में थोड़ा अधिक होता है। ये क्यों हो रहा है? आमतौर पर लोग इसके बारे में नहीं सोचते हैं। लेकिन भौतिक विज्ञानी लंबे समय से इस तरह की घटनाओं का अच्छी तरह से अध्ययन करने में सक्षम हैं और यहां तक ​​\u200b\u200bकि उन्हें अपना नाम भी दिया - केशिका घटना। यह क्यों हो रहा है और इस घटना की व्याख्या कैसे की जाती है, यह जानने की हमारी बारी है।

केशिकाएं क्यों होती हैं

प्रकृति में, जो कुछ भी होता है उसकी उचित व्याख्या होती है। यदि तरल गीला हो रहा है (उदाहरण के लिए, प्लास्टिक ट्यूब में पानी), तो यह ट्यूब ऊपर उठेगा, और यदि यह गैर-गीला है (उदाहरण के लिए, कांच की शीशी में पारा), तो यह गिर जाएगा। इसके अलावा, ऐसी केशिका की त्रिज्या जितनी छोटी होगी, तरल उतना ही ऊपर उठेगा या गिरेगा। ऐसी केशिका घटना की क्या व्याख्या है? भौतिकी का कहना है कि वे बलों की क्रिया के परिणामस्वरूप होते हैं। यदि आप केशिका में तरल की सतह परत को करीब से देखते हैं, तो आप देखेंगे कि इसके आकार में यह एक प्रकार का वृत्त है। इसकी सीमा के साथ, नलिका की दीवारों पर तथाकथित सतह तनाव होता है। इसके अलावा, एक गीला तरल के लिए, इसकी दिशा वेक्टर नीचे की ओर निर्देशित होती है, और एक गैर-गीला तरल के लिए, इसे ऊपर की ओर निर्देशित किया जाता है।

तीसरे के अनुसार, यह अनिवार्य रूप से मापांक में इसके बराबर विपरीत दबाव का कारण बनता है। यह वह है जो तरल को एक संकीर्ण ट्यूब में बढ़ने या गिरने का कारण बनता है। यह सभी प्रकार की केशिका परिघटनाओं की व्याख्या करता है। हालाँकि, निश्चित रूप से, कई लोगों के पास पहले से ही एक तार्किक प्रश्न है: "और तरल का बढ़ना या गिरना कब रुकेगा?" यह तब होगा जब गुरुत्वाकर्षण बल, या आर्किमिडीज बल, उस बल को संतुलित करता है जो तरल को ट्यूब के साथ ले जाता है।

केशिका घटना का उपयोग कैसे किया जा सकता है?

इस घटना के अनुप्रयोगों में से एक, जो स्टेशनरी के उत्पादन में व्यापक हो गया है, लगभग हर छात्र या छात्र से परिचित है। आप शायद पहले ही अनुमान लगा चुके हैं कि हम किस बारे में बात कर रहे हैं

इसका उपकरण आपको लगभग किसी भी स्थिति में लिखने की अनुमति देता है, और कागज पर एक पतले और स्पष्ट निशान ने लंबे समय से इस विषय को लेखन बिरादरी के बीच बहुत लोकप्रिय बना दिया है। आंदोलन को नियंत्रित करने और मिट्टी में नमी बनाए रखने के लिए कृषि में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जैसा कि आप जानते हैं, जिस भूमि पर फसलें उगाई जाती हैं उसकी संरचना ढीली होती है, जिसमें उसके अलग-अलग कणों के बीच संकीर्ण अंतराल होते हैं। वास्तव में, यह केशिकाओं के अलावा और कुछ नहीं है। इनके माध्यम से पानी जड़ प्रणाली में प्रवेश करता है और पौधों को आवश्यक नमी और उपयोगी लवण प्रदान करता है। हालाँकि, इन रास्तों के साथ मिट्टी का पानी भी ऊपर उठता है और जल्दी से वाष्पित हो जाता है। इस प्रक्रिया को रोकने के लिए, केशिकाओं को नष्ट कर दिया जाना चाहिए। बस इसके लिए मिट्टी को ढीला किया जाता है। और कभी-कभी विपरीत स्थिति उत्पन्न होती है जब केशिकाओं के माध्यम से पानी की गति को बढ़ाना आवश्यक होता है। इस मामले में, मिट्टी नीचे लुढ़क जाती है, और इसके कारण संकीर्ण चैनलों की संख्या बढ़ जाती है। दैनिक जीवन में, केशिका परिघटनाओं का उपयोग विभिन्न परिस्थितियों में किया जाता है। ब्लोटिंग पेपर, तौलिये और नैपकिन का उपयोग, प्रौद्योगिकी में और प्रौद्योगिकी में विक्स का उपयोग - यह सब उनकी संरचना में लंबे संकीर्ण चैनलों की उपस्थिति के कारण संभव है।

समझौता ज्ञापन "लिसेयुम नंबर 43"

(प्राकृतिक-तकनीकी)

केशिका घटना
रोझकोव दिमित्री

सरांस्क

2013
विषयसूची

साहित्य समीक्षा 3

तरल पदार्थ के गुण। सतह तनाव 3

पठार अनुभव 6

गीला और गैर गीलापन की घटना। किनारे का कोण। 7

प्रकृति और प्रौद्योगिकी में केशिका घटना 8

रक्त वाहिकाएं 10

आदमी की सेवा में फोम 11

प्रैक्टिकल पार्ट 11

"छिद्रपूर्ण कागज के विभिन्न नमूनों के केशिका गुणों का अध्ययन" 11

निष्कर्ष और निष्कर्ष 13

सन्दर्भ 13

साहित्य की समीक्षा

केशिका घटनाएँ भौतिक घटनाएँ हैं जो अमिश्रणीय मीडिया के इंटरफ़ेस पर सतह तनाव के कारण होती हैं। इस तरह की घटनाओं में आमतौर पर तरल मीडिया में उनकी सतह की वक्रता के कारण होने वाली घटनाएं शामिल होती हैं, जो किसी अन्य तरल, गैस या अपने स्वयं के वाष्प पर सीमा बनाती हैं।

केशिका घटना अंतर-आणविक संपर्क बलों और बाहरी बलों (मुख्य रूप से गुरुत्वाकर्षण) की कार्रवाई के तहत तरल सतह के संतुलन और गति के विभिन्न मामलों को कवर करती है। सरलतम स्थिति में, जब बाहरी बल अनुपस्थित या क्षतिपूर्ति करते हैं, तरल सतह हमेशा घुमावदार होती है। तो, भारहीनता की स्थितियों में, तरल की एक सीमित मात्रा जो अन्य निकायों के संपर्क में नहीं आती है, सतह के तनाव के प्रभाव में एक गेंद का रूप ले लेती है। यह आकार तरल के स्थिर संतुलन से मेल खाता है, क्योंकि गोले में किसी दिए गए आयतन के लिए न्यूनतम सतह होती है और इसलिए, इस मामले में तरल की सतह ऊर्जा न्यूनतम होती है। तरल एक गेंद का रूप लेता है, भले ही वह समान घनत्व के किसी अन्य तरल में हो (गुरुत्वाकर्षण की क्रिया को आर्किमिडीज के उत्प्लावक बल द्वारा मुआवजा दिया जाता है)।

कई छोटी बूंदों या बुलबुले (इमल्शन, तरल एरोसोल, फोम) से युक्त प्रणालियों के गुण और उनके गठन की स्थिति काफी हद तक कण सतह की वक्रता, यानी केशिका घटना द्वारा निर्धारित की जाती है। केशिका घटना एक नए चरण के निर्माण में समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है: वाष्प संघनन के दौरान तरल बूंदें, तरल उबलने के दौरान वाष्प के बुलबुले, और क्रिस्टलीकरण के दौरान ठोस चरण नाभिक।

जब कोई तरल ठोस के संपर्क में आता है, तो तरल और ठोस अणुओं की परस्पर क्रिया के कारण इसकी सतह का आकार गीला होने की घटना से काफी प्रभावित होता है।

केशिका अवशोषण पौधों की जल आपूर्ति, मिट्टी और अन्य छिद्रपूर्ण निकायों में नमी की गति में एक आवश्यक भूमिका निभाता है। रासायनिक इंजीनियरिंग प्रक्रियाओं में विभिन्न सामग्रियों के केशिका संसेचन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

बाहरी बलों की कार्रवाई के तहत एक तरल की मुक्त सतह की वक्रता तथाकथित केशिका तरंगों (तरल सतह पर "लहर") के अस्तित्व का कारण बनती है। तरल इंटरफेस की गति के दौरान केशिका घटना को भौतिक-रासायनिक हाइड्रोडायनामिक्स द्वारा माना जाता है।

केशिका की घटनाओं की खोज और अध्ययन सबसे पहले लियोनार्डो दा विंची, बी। पास्कल (17 वीं शताब्दी) और जे। ज़ुरेन (डीज़ुरिन, 18 वीं शताब्दी) ने केशिका ट्यूबों के प्रयोगों में किया था। केशिका परिघटना का सिद्धांत पी. ​​लाप्लास (1806), टी. यंग (यंग, 1805), जे.डब्ल्यू. गिब्स (1875) और आई.एस. ग्रोमेकी (1879, 1886)।

तरल पदार्थ के गुण। सतह तनाव

द्रव अवस्था में किसी पदार्थ के अणु लगभग एक दूसरे के निकट स्थित होते हैं। ठोस क्रिस्टलीय निकायों के विपरीत, जिसमें अणु क्रिस्टल के पूरे आयतन में क्रमबद्ध संरचनाएं बनाते हैं और निश्चित केंद्रों के आसपास थर्मल कंपन कर सकते हैं, तरल अणुओं में अधिक स्वतंत्रता होती है। एक तरल के प्रत्येक अणु, साथ ही साथ एक ठोस शरीर में, पड़ोसी अणुओं द्वारा सभी तरफ "क्लैंप" किया जाता है और एक निश्चित संतुलन स्थिति के आसपास थर्मल कंपन करता है। हालांकि, समय-समय पर, कोई भी अणु आसन्न रिक्ति में जा सकता है। तरल पदार्थों में इस तरह की छलांग अक्सर होती है; इसलिए, अणु कुछ केंद्रों से जुड़े नहीं होते हैं, जैसे कि क्रिस्टल में, और तरल के पूरे आयतन में घूम सकते हैं। यह द्रवों की तरलता की व्याख्या करता है। निकट दूरी वाले अणुओं के बीच मजबूत अंतःक्रिया के कारण, वे कई अणुओं वाले स्थानीय (अस्थिर) क्रमित समूह बना सकते हैं। इस घटना को शॉर्ट-रेंज ऑर्डर (चित्र 1) कहा जाता है।

अणुओं की सघन पैकिंग के कारण द्रवों की संपीड्यता, अर्थात् दाब में परिवर्तन के साथ आयतन में परिवर्तन बहुत कम होता है; यह गैसों की तुलना में दसियों और सैकड़ों हजारों गुना कम है।

तरल पदार्थ, ठोस की तरह, तापमान में बदलाव के साथ अपना आयतन बदलते हैं। बहुत बड़ी तापमान सीमाओं के लिए, मात्रा ΔV / V 0 में सापेक्ष परिवर्तन तापमान ΔT में परिवर्तन के समानुपाती होता है:

गुणांक β को आयतन विस्तार का तापमान गुणांक कहा जाता है। पृथ्वी पर जीवन के लिए पानी के थर्मल विस्तार में एक दिलचस्प और महत्वपूर्ण विसंगति है। 4 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर पानी फैलता है। अधिकतम घनत्व ρ in = 10 3 किग्रा / मी 3 पानी में 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होता है।

जब पानी जम जाता है, तो वह फैल जाता है, इसलिए बर्फ पानी के जमने वाले पिंड की सतह पर तैरती रहती है। बर्फ के नीचे जमने वाले पानी का तापमान 0°C होता है। पानी की घनी परतों में, जलाशय के तल के पास, तापमान लगभग 4 डिग्री सेल्सियस होता है। इससे जमने वाले जलाशयों के पानी में जीवन रह सकता है।

तरल पदार्थों की सबसे दिलचस्प विशेषता एक मुक्त सतह की उपस्थिति है। तरल, गैसों के विपरीत, उस बर्तन का पूरा आयतन नहीं भरता है जिसमें इसे डाला जाता है। एक तरल और एक गैस (या वाष्प) के बीच एक इंटरफ़ेस बनता है, जो तरल के बाकी द्रव्यमान की तुलना में विशेष परिस्थितियों में होता है। एक तरल की सीमा परत में अणु, इसकी गहराई में अणुओं के विपरीत, सभी तरफ से एक ही तरल के अन्य अणुओं से घिरे नहीं होते हैं। पड़ोसी अणुओं से तरल के अंदर अणुओं में से एक पर अभिनय करने वाले इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की ताकतों को औसतन, पारस्परिक रूप से मुआवजा दिया जाता है। सीमा परत में कोई भी अणु तरल के अंदर अणुओं द्वारा आकर्षित होता है (गैस (या वाष्प) अणुओं से तरल के दिए गए अणु पर कार्य करने वाले बलों की उपेक्षा की जा सकती है)। नतीजतन, कुछ परिणामी बल प्रकट होता है, जो तरल में गहराई से निर्देशित होता है (चित्र 2)

रेखा चित्र नम्बर 2

यदि अणु सतह से तरल में चला जाता है, तो अंतर-आणविक संपर्क के बल सकारात्मक कार्य करेंगे। इसके विपरीत, तरल की गहराई से सतह तक (यानी, तरल के सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए) अणुओं की एक निश्चित संख्या को बाहर निकालने के लिए, बाहरी बलों के सकारात्मक कार्य को खर्च करना आवश्यक है ΔA एक्सट, सतह क्षेत्र के परिवर्तन ΔS के आनुपातिक:
ए बाहरी = एस.
गुणांक को पृष्ठ तनाव (σ > 0) का गुणांक कहा जाता है। इस प्रकार, सतह तनाव का गुणांक एक स्थिर तापमान पर एक तरल के सतह क्षेत्र को एक इकाई तक बढ़ाने के लिए आवश्यक कार्य के बराबर है।

एसआई में, सतह तनाव गुणांक को जूल प्रति वर्ग मीटर (J / m 2) या न्यूटन प्रति मीटर (1 N / m \u003d 1 J / m 2) में मापा जाता है।

नतीजतन, तरल की सतह परत के अणुओं में तरल के अंदर के अणुओं की तुलना में अधिक संभावित ऊर्जा होती है। तरल सतह की स्थितिज ऊर्जा Ep इसके क्षेत्रफल के समानुपाती होती है:
इ पी = ए बाहरी = एस.
यांत्रिकी से यह ज्ञात होता है कि किसी निकाय की संतुलन अवस्था उसकी स्थितिज ऊर्जा के न्यूनतम मान के अनुरूप होती है। यह इस प्रकार है कि तरल की मुक्त सतह अपने क्षेत्र को कम कर देती है। इस कारण से, तरल की एक मुक्त बूंद एक गोलाकार आकार लेती है (चित्र 3)
.

अंजीर.3
द्रव व्यवहार करता है जैसे कि बल इसकी सतह पर स्पर्शरेखा रूप से कार्य कर रहे हैं, इस सतह को कम (संकुचित) कर रहे हैं। इन बलों को पृष्ठ तनाव बल कहते हैं।

सतह तनाव बलों की उपस्थिति तरल सतह को एक लोचदार खिंचाव वाली फिल्म की तरह दिखती है, केवल इस अंतर के साथ कि फिल्म में लोचदार बल इसके सतह क्षेत्र पर निर्भर करते हैं (यानी, फिल्म कैसे विकृत होती है), और सतह तनाव बल करते हैं सतह क्षेत्र तरल पदार्थ पर निर्भर नहीं है।

चूंकि कोई भी प्रणाली अनायास एक ऐसी अवस्था में चली जाती है जिसमें उसकी स्थितिज ऊर्जा न्यूनतम होती है, तरल को स्वतः ही उस अवस्था में जाना चाहिए जिसमें उसके मुक्त सतह क्षेत्र का मूल्य सबसे छोटा हो। यह निम्नलिखित प्रयोग का उपयोग करके दिखाया जा सकता है।

पी अक्षर के रूप में मुड़े हुए तार पर, एक जंगम क्रॉस सदस्य को मजबूत किया जाता है (चित्र 4)। इस तरह से प्राप्त फ्रेम को साबुन की फिल्म से कस दिया जाता है, जिससे फ्रेम को साबुन के घोल में उतारा जाता है। समाधान से फ्रेम को हटाने के बाद, क्रॉसबार ऊपर की ओर बढ़ता है, यानी आणविक बल वास्तव में तरल के मुक्त सतह क्षेत्र को कम करते हैं।

चित्र 4
चूँकि एक गेंद में समान आयतन के लिए सबसे छोटा सतह क्षेत्र होता है, भारहीनता की स्थिति में तरल एक गेंद का रूप ले लेता है। इसी कारण द्रव की छोटी-छोटी बूंदों का आकार गोलाकार होता है। विभिन्न चौखटे पर साबुन की फिल्मों का आकार हमेशा तरल के सबसे छोटे मुक्त सतह क्षेत्र से मेल खाता है।

पठार का अनुभव

किसी भी द्रव का प्राकृतिक आकार गोलाकार होता है। आमतौर पर गुरुत्वाकर्षण तरल को यह आकार लेने से रोकता है, और कोई बर्तन न होने पर तरल या तो एक पतली परत में फैल जाता है, या फिर एक बर्तन का रूप ले लेता है। उसी घनत्व के दूसरे तरल के अंदर होने के कारण, तरल एक प्राकृतिक, गोलाकार आकार लेता है।

चित्र 5
जैतून का तेल पानी में तैरता है लेकिन शराब में डूब जाता है। आप पानी और अल्कोहल का मिश्रण तैयार कर सकते हैं जिसमें तेल संतुलन में होगा। आइए इस मिश्रण में एक कांच की ट्यूब या सिरिंज का उपयोग करके थोड़ा सा जैतून का तेल डालें: तेल एक गोलाकार बूंद में इकट्ठा हो जाएगा, जो तरल में गतिहीन हो जाएगा। यदि आप तेल की गेंद के बीच से एक तार पास करते हैं और इसे घुमाते हैं, तो तेल की गेंद चपटी होने लगती है, और फिर, कुछ सेकंड के बाद, छोटी गोलाकार तेल की बूंदों की एक अंगूठी उससे अलग हो जाती है। यह प्रयोग सबसे पहले बेल्जियम के भौतिक विज्ञानी पठार ने किया था।

विशाल पैमाने पर, ऐसी घटना हमारे सूर्य तारे और विशाल ग्रहों में देखी जा सकती है। ये खगोलीय पिंड अपनी धुरी पर बहुत तेजी से घूमते हैं। इस घूर्णन के परिणामस्वरूप, पिंड ध्रुवों पर बहुत दृढ़ता से संकुचित हो जाते हैं।

चित्र 6

गीला और गैर गीलापन की घटना। किनारे का कोण।

गीला और गैर गीला - केशिका घटना प्रकृति और प्रौद्योगिकी में व्यापक हैं। वे रोजमर्रा की जिंदगी में और सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक और तकनीकी समस्याओं को हल करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। इन मुद्दों पर ज्ञान आपको कई सवालों के जवाब देने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, वह केशिका घटना वनस्पति की जड़ प्रणाली द्वारा मिट्टी से पोषक तत्वों और नमी को अवशोषित करने की अनुमति देती है, कि जीवित जीवों में रक्त परिसंचरण केशिका घटना पर आधारित होता है, प्लवनशीलता क्या है और इसे कहां लागू किया गया है, कुछ ठोस क्यों हैं तरल द्वारा अच्छी तरह से गीला, अन्य खराब हैं, आदि।

यदि आप कांच की एक छड़ को पारे में उतार कर बाहर निकालते हैं, तो उस पर पारा नहीं होगा। अगर इस डंडे को पानी में उतारा जाए तो बाहर निकालने के बाद इसके सिरे पर पानी की एक बूंद रह जाएगी। इस अनुभव से पता चलता है कि पारा के अणु कांच के अणुओं की तुलना में एक-दूसरे की ओर अधिक आकर्षित होते हैं, और पानी के अणु कांच के अणुओं की तुलना में एक-दूसरे की ओर कम आकर्षित होते हैं।

यदि किसी द्रव के अणु ठोस के अणुओं की तुलना में एक दूसरे की ओर अधिक कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं, तो द्रव कहलाता है गीलायह पदार्थ। उदाहरण के लिए, पानी साफ कांच को गीला करता है और पैराफिन को गीला नहीं करता है। यदि किसी द्रव के अणु ठोस के अणुओं की तुलना में एक-दूसरे की ओर अधिक आकर्षित होते हैं, तो द्रव इस पदार्थ को गैर-गीला करने वाला कहलाता है। पारा कांच को गीला नहीं करता है, लेकिन यह शुद्ध तांबे और जस्ता को गीला करता है।

आइए हम किसी ठोस पदार्थ की क्षैतिज रूप से सपाट प्लेट रखें और उस पर परीक्षण तरल गिराएं। तब ड्रॉप या तो स्थित होगा जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 7( एक), या जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 7( बी)।

ए) बी)

चित्र 7.
पहले मामले में, तरल ठोस को गीला करता है, जबकि दूसरे में यह नहीं करता है। चित्र 5 में अंकित कोण कहलाता है संपर्क कोण. संपर्क कोण एक ठोस शरीर की एक सपाट सतह और तरल की मुक्त सतह पर एक समतल स्पर्शरेखा द्वारा बनता है, जहां ठोस शरीर, तरल और गैस की सीमा होती है; संपर्क कोण के अंदर हमेशा तरल होता है। द्रवों को गीला करने के लिए, संपर्क कोण तीव्र होता है, और गैर-गीला तरल पदार्थों के लिए, यह अधिक होता है। ताकि गुरुत्वाकर्षण की क्रिया संपर्क कोण को विकृत न करे, ड्रॉप जितना संभव हो उतना छोटा लिया जाना चाहिए।

चूंकि संपर्क कोण θ ठोस सतह की ऊर्ध्वाधर स्थिति में संरक्षित होता है, जिस बर्तन में इसे डाला जाता है उसके किनारों पर गीला तरल ऊपर उठता है, और गैर-गीला तरल गिर जाता है

पूर्ण गीलेपन के साथ, = 0, cos = 1।

चित्र 8

प्रकृति और प्रौद्योगिकी में केशिका घटना

केशिका में तरल का उदय तब तक जारी रहता है जब तक कि केशिका में तरल स्तंभ पर अभिनय करने वाला गुरुत्वाकर्षण बल मापांक में बराबर नहीं हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सतह तनाव बल तरल और केशिका सतह के बीच संपर्क की सीमा के साथ कार्य करता है: एफ टी = एफ एन, जहां एफ टी = मिलीग्राम = hπr 2 जी, एफ एन = σ2πr cos ।

यह संकेत करता है:

संकीर्ण ट्यूबों में तरल सतह की वक्रता संचार वाहिकाओं के कानून का स्पष्ट उल्लंघन करती है।

यह सूत्र से देखा जा सकता है कि ऊँचाई एच ट्यूब की आंतरिक त्रिज्या जितनी बड़ी होगी, उतनी ही छोटी होगी आर. ट्यूबों में पानी की वृद्धि का एक महत्वपूर्ण मूल्य होता है, जिसका आंतरिक व्यास बालों के व्यास (या उससे भी कम) के अनुरूप होता है; इसलिए, ऐसी ट्यूबों को केशिकाएं कहा जाता है (ग्रीक "केशिका" से - बाल, पतले)। केशिकाओं में गीला तरल ऊपर उठता है (चित्र 9, ए), और गैर-गीला तरल नीचे चला जाता है (चित्र 9,) बी)।

चित्र.9


केशिका की घटना न केवल ट्यूबों में देखी जा सकती है, बल्कि संकीर्ण स्लिट्स में भी देखी जा सकती है। यदि आप दो कांच की प्लेटों को पानी में कम करते हैं ताकि उनके बीच एक संकीर्ण अंतर बन जाए, तो प्लेटों के बीच का पानी बढ़ जाएगा, और जितना अधिक वे स्थित होंगे। केशिका घटनाएं प्रकृति और प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। पौधों में कई छोटी केशिकाएं पाई जाती हैं। पेड़ों में, मिट्टी से नमी केशिकाओं के माध्यम से पेड़ों के शीर्ष तक बढ़ जाती है, जहां यह पत्तियों के माध्यम से वायुमंडल में वाष्पित हो जाती है। मिट्टी में केशिकाएं होती हैं, जो संकरी होती हैं, मिट्टी घनी होती है। इन केशिकाओं के माध्यम से पानी सतह पर उगता है और जल्दी से वाष्पित हो जाता है, और पृथ्वी शुष्क हो जाती है। शुरुआती वसंत जुताई केशिकाओं को नष्ट कर देती है, यानी, उप-नमी को बरकरार रखती है और उपज में वृद्धि करती है।

प्रौद्योगिकी में, केशिका घटना का बहुत महत्व है, उदाहरण के लिए, केशिका-छिद्रपूर्ण निकायों को सुखाने की प्रक्रियाओं में, आदि। निर्माण व्यवसाय में केशिका घटना का बहुत महत्व है। उदाहरण के लिए, ताकि एक ईंट की दीवार नम न हो, घर की नींव और दीवार के बीच एक ऐसे पदार्थ से गैस्केट बनाया जाता है जिसमें केशिकाएं नहीं होती हैं। कागज उद्योग में, कागज के विभिन्न ग्रेड बनाते समय केशिकात्व को ध्यान में रखना पड़ता है। उदाहरण के लिए, लेखन कागज के निर्माण में, यह एक विशेष यौगिक के साथ लगाया जाता है जो केशिकाओं को रोकता है। दैनिक जीवन में केशिकाओं का उपयोग बत्ती में, ब्लॉटिंग पेपर में, स्याही की आपूर्ति के लिए पेन में आदि में किया जाता है।

अधिकांश पौधों और जानवरों के ऊतकों में बड़ी संख्या में केशिका वाहिकाओं के साथ प्रवेश किया जाता है। यह केशिकाओं में है कि शरीर की श्वसन और पोषण से जुड़ी मुख्य प्रक्रियाएं होती हैं, जीवन के सभी सबसे जटिल रसायन विज्ञान प्रसार की घटनाओं से निकटता से संबंधित हैं। पेड़ों की टहनियों, शाखाओं और पौधों के तनों में बड़ी संख्या में केशिका ट्यूबों द्वारा प्रवेश किया जाता है, जिसके माध्यम से पोषक तत्व बहुत ऊपर की पत्तियों तक बढ़ते हैं। पौधों की जड़ प्रणाली सबसे पतले तंतु-केशिकाओं के साथ समाप्त होती है। और मिट्टी ही, जड़ के लिए पोषण का एक स्रोत, केशिका ट्यूबों के एक सेट के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है, जिसके माध्यम से, संरचना और प्रसंस्करण के आधार पर, इसमें घुलने वाले पदार्थों के साथ पानी सतह पर तेजी से या धीमा हो जाता है। केशिकाओं में तरल के उदय की ऊंचाई जितनी अधिक होती है, उसका व्यास उतना ही छोटा होता है। इससे यह स्पष्ट है कि नमी को संरक्षित करने के लिए मिट्टी को खोदना आवश्यक है, और इसे निकालने के लिए इसे जमा करना आवश्यक है।

प्रकृति में सतही घटनाओं की भूमिका विविध है। उदाहरण के लिए, पानी की सतह फिल्म चलते समय कई जीवों के लिए एक सहारा है। आंदोलन का यह रूप छोटे कीड़ों और अरचिन्ड में पाया जाता है। सबसे अच्छी तरह से ज्ञात जल स्ट्राइडर केवल व्यापक दूरी वाले पैरों के अंतिम खंडों के साथ पानी पर आराम करते हैं। मोमी लेप से ढका पैर, पानी से गीला नहीं होता है, पानी की सतह की परत पैर के दबाव में सिकुड़ जाती है, जिससे एक छोटा सा गड्ढा बन जाता है। तटीय मकड़ियों की कुछ प्रजातियां एक समान तरीके से चलती हैं, लेकिन उनके पैर पानी की सतह के समानांतर नहीं होते हैं, जैसे कि पानी के तार में, लेकिन इसके समकोण पर।

कुछ जानवर जो पानी में रहते हैं, लेकिन गलफड़े नहीं होते हैं, उनके श्वसन अंगों के आस-पास गैर-गीले बाल की मदद से पानी की सतह की फिल्म के नीचे से निलंबित कर दिया जाता है। इस तकनीक का उपयोग मच्छरों के लार्वा (मलेरिया वाले सहित) द्वारा किया जाता है।

जलपक्षी के पंख और नीचे हमेशा विशेष ग्रंथियों के वसायुक्त स्राव के साथ बड़े पैमाने पर लिप्त होते हैं, जो उनकी अभेद्यता की व्याख्या करता है। बत्तख के पंखों के बीच घिरी हुई हवा की एक मोटी परत और पानी से विस्थापित नहीं होती है, न केवल बत्तख को गर्मी के नुकसान से बचाती है, बल्कि जीवन बेल्ट की तरह काम करते हुए उछाल के मार्जिन को भी बहुत बढ़ा देती है।

पत्तियों पर मोमी लेप तथाकथित रंध्रों की बाढ़ को रोकता है, जिससे पौधों के उचित श्वसन का उल्लंघन हो सकता है। एक ही मोम कोटिंग की उपस्थिति एक फूस की छत, घास के ढेर, आदि के पानी के प्रतिरोध की व्याख्या करती है।

नमी की खपत करने वाला मुख्य अंग, जहां प्रकाश संश्लेषण सहित पानी की लगातार आवश्यकता होती है, जड़ से दूर स्थित एक पत्ता है। इसके अलावा, पत्ती हवा से घिरी होती है, जो अक्सर जल वाष्प के साथ "संतृप्त" करने के लिए इससे पानी "दूर" लेती है। एक विरोधाभास पैदा होता है: पत्ते को लगातार पानी की जरूरत होती है, लेकिन वह इसे हर समय खो देता है, और जड़ में लगातार पानी अधिक होता है, हालांकि इससे छुटकारा पाने का कोई विरोध नहीं है। इस समस्या का समाधान स्पष्ट है: आपको जड़ से पत्तियों तक अतिरिक्त पानी पंप करना होगा। ऐसी जल आपूर्ति प्रणाली की भूमिका तने द्वारा संभाली जाती है। यह विशेष नलिकाओं - केशिकाओं के माध्यम से पत्तियों तक पानी पहुँचाती है। एंजियोस्पर्म में, वे सबसे परिपूर्ण होते हैं और लंबे (पौधे के विकास में ही) खोखले बर्तन होते हैं, जिनकी दीवारें सेल्युलोज और लिग्निन के साथ पंक्तिबद्ध होती हैं। ऐसे प्रवाहकीय वाहिकाओं की प्रणाली को जाइलम कहा जाता है (ग्रीक जाइलन से - लकड़ी, लड़की का ब्लॉक).

यदि जड़ जाइलम के जहाजों के लुमेन में, खनिज पदार्थ केंद्रित होते हैं जो जड़ ने मिट्टी से अवशोषित कर लिया है, तो ऑस्मोसिस के तंत्र द्वारा पानी आसपास की जड़ कोशिकाओं से जाइलम में चला जाता है।

"वाटर पंप" तंत्र में दो आसमाटिक पंप और पोत की दीवारों के केशिका बल होते हैं।

रक्त वाहिकाएं

रक्त वाहिकाओं द्वारा पूरे शरीर को छेद दिया जाता है। वे संरचना में भिन्न हैं। धमनियां वे वाहिकाएं होती हैं जो रक्त को हृदय से दूर ले जाती हैं। उनके पास घनी लोचदार लोचदार दीवारें हैं, जिनमें चिकनी मांसपेशियां शामिल हैं। जैसे ही हृदय सिकुड़ता है, यह उच्च दबाव में धमनी में रक्त को बाहर निकाल देता है। धमनी की दीवारों के घनत्व और लोच के कारण इस दबाव और खिंचाव का सामना करना पड़ता है।

हृदय से दूर जाने पर बड़ी धमनियां शाखा करती हैं। सबसे छोटी धमनियां सबसे पतली केशिकाओं में टूट जाती हैं। उनकी दीवारें फ्लैट कोशिकाओं की एक परत द्वारा बनाई गई हैं। केशिकाओं की दीवारों के माध्यम से, रक्त प्लाज्मा में घुलने वाले पदार्थ ऊतक द्रव में गुजरते हैं, और इससे कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं। कोशिकाओं के अपशिष्ट उत्पाद ऊतक द्रव से केशिकाओं की दीवारों के माध्यम से रक्त में प्रवेश करते हैं। मानव शरीर में लगभग 150 बिलियन केशिकाएं होती हैं। यदि सभी केशिकाओं को एक रेखा में खींच लिया जाए, तो यह ग्लोब को भूमध्य रेखा के साथ ढाई बार घेर सकती है। केशिकाओं से रक्त शिराओं में इकट्ठा होता है - वे वाहिकाएँ जिनके माध्यम से रक्त हृदय तक जाता है। नसों में दबाव छोटा होता है, उनकी दीवारें धमनियों की दीवारों की तुलना में पतली होती हैं।

मनुष्य की सेवा में झाग

यह एक सिद्धांत नहीं था जिसके कारण प्लवनशीलता का विचार आया, बल्कि एक यादृच्छिक तथ्य का सावधानीपूर्वक अवलोकन किया गया। XIX सदी के अंत में। अमेरिकी शिक्षक करी एवरसन ने चिकनाई वाले थैलों को धोते हुए जिसमें कॉपर पाइराइट जमा किया गया था, इस तथ्य की ओर ध्यान आकर्षित किया कि पाइराइट के दाने साबुन के झाग के साथ तैरते हैं। यह प्लवनशीलता पद्धति के विकास के लिए प्रेरणा थी। अयस्क ड्रेसिंग के लिए खनन और धातुकर्म उद्योग में इस पद्धति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, i. उनमें मूल्यवान घटकों की सापेक्ष सामग्री को बढ़ाने के लिए। प्लवनशीलता का सार इस प्रकार है। बारीक पिसे हुए अयस्क को पानी और तैलीय पदार्थों के एक बर्तन में लोड किया जाता है, जो एक उपयोगी खनिज के कणों को सबसे पतली फिल्म के साथ कवर करने में सक्षम होते हैं जो पानी से गीला नहीं होता है। मिश्रण को जोर से हवा के साथ मिलाया जाता है, जिससे कई छोटे-छोटे बुलबुले बनते हैं - झाग। उसी समय, एक उपयोगी खनिज के कण, जो एक पतली तैलीय फिल्म में सजे होते हैं, जब हवा के बुलबुले के खोल के संपर्क में होते हैं, तो उससे चिपक जाते हैं, बुलबुले पर लटक जाते हैं और गुब्बारे की तरह इसके साथ ले जाते हैं। अपशिष्ट चट्टान के कण, जो एक तैलीय पदार्थ से आच्छादित नहीं होते हैं, खोल का पालन नहीं करते हैं और तरल में रहते हैं। नतीजतन, लगभग सभी उपयोगी खनिज कण तरल की सतह पर फोम में समाप्त हो जाते हैं। फोम को हटा दिया जाता है और आगे की प्रक्रिया के लिए भेजा जाता है - तथाकथित ध्यान प्राप्त करने के लिए .

प्लवनशीलता तकनीक, मिश्रित तरल पदार्थों के उचित चयन के साथ, किसी भी संरचना के अपशिष्ट चट्टान से आवश्यक उपयोगी खनिज को अलग करने की अनुमति देती है।

व्यावहारिक भाग

"छिद्रपूर्ण कागज के विभिन्न नमूनों के केशिका गुणों का अध्ययन"

उद्देश्यझरझरा कागज के विभिन्न नमूनों के केशिका गुणों का अध्ययन करने के लिए (उदाहरण के लिए, विभिन्न निर्माताओं से पेपर नैपकिन)।

उपकरण और सामग्री: कागज के नमूने, आसुत जल, रूलर, स्नान।

निष्पादन विधि:

निर्माता का नाम			अनुमानित केशिका त्रिज्या, 10 -5 एम
	2,25 2,3	2,25	0,6621	4
एलएलसी "ब्रीज़", नोवोरोस्सिय्स्क	1,8 1,75	1,78	0,837	3
	1,3 1,25	1,32	1,1286	2
	2,5 2,1	2,26	0,6592	4

मैंने प्रयोग दोहराया, पानी को दूध से बदल दिया।

दूध 2.5%;

गणना में मैंने निम्नलिखित सारणीबद्ध मानों का उपयोग किया:

- दूध का घनत्व (1.03x10 3 किग्रा / मी 3);

- सतह तनाव (हवा के साथ सीमा पर दूध के लिए  = 46x10 -3 एन/एम)

निर्माता का नाम	तरल उठाने की ऊँचाई, 10 -2 m	तरल वृद्धि ऊंचाई का औसत मूल्य, 10 -2 m	अनुमानित केशिका त्रिज्या, 10 -3 एम	4-बिंदु प्रणाली के अनुसार नमी अवशोषण की गुणवत्ता का मूल्यांकन
OOO रूसी कागज सभी उत्पाद, ब्रांस्की	1,1 1,1	1,09	0,836	4
एलएलसी "ब्रीज़", नोवोरोस्सिय्स्क	0,8 0,55	0,64	1,424	3
एलएलसी न्यू टेक्नोलॉजीज, क्रास्नोडार	0,3 0,38	0,31	2,94	2
आईपी ​​किताइकिन ए.बी. नोवोशख्तिंस्क, रोस्तोव क्षेत्र	0,98 1,0	0,97	0,94	4

निष्कर्ष और निष्कर्ष

1. 
   किए गए कार्य के परिणामस्वरूप, विभिन्न निर्माताओं से पेपर नैपकिन की गुणवत्ता का एक उद्देश्य मूल्यांकन प्राप्त किया गया था।
2. 
   निम्नलिखित निर्माताओं के नमूनों द्वारा सर्वोत्तम परिणाम दिखाए गए: एलएलसी रूसी पेपर सभी उत्पाद, ब्रांस्क और आईपी किटैकिन ए.बी. नोवोशख़्तिंस्क, रोस्तोव क्षेत्र
3. 
   सबसे खराब न्यू टेक्नोलॉजीज एलएलसी, क्रास्नोडार के नैपकिन थे, जो मैग्नेट चेन स्टोर्स के लिए बनाए गए थे।
4. 
   लिसेयुम नंबर 43 के भोजन कक्ष में उपयोग के लिए सर्वोत्तम नैपकिन की सिफारिश की जा सकती है।

ग्रंथ सूची सूची

1. 
   भौतिक विश्वकोश। http://enc-dic.com/enc_physics/Kapilljarne-javlenija-911.html
2. 
   तरल पदार्थ के गुण http://physics.kgsu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=161&Itemid=72#q3
3. 
   केशिका घटना। http://seaniv2006.narod.ru/1191.html (03.12.12)

केशिका घटना, किसी अन्य माध्यम के साथ तरल की सीमा पर सतह की घटनाएं, इसकी सतह की वक्रता से जुड़ी होती हैं। गैस चरण के साथ सीमा पर तरल सतह की वक्रता तरल के सतह तनाव की क्रिया के परिणामस्वरूप होती है, जो इंटरफ़ेस को कम करने और तरल की सीमित मात्रा को एक गोले का आकार देती है। चूंकि गोले में किसी दिए गए आयतन के लिए न्यूनतम सतह क्षेत्र होता है, इसलिए यह आकार तरल की न्यूनतम सतह ऊर्जा से मेल खाता है, अर्थात। इसकी स्थिर संतुलन अवस्था। तरल के पर्याप्त बड़े द्रव्यमान के मामले में, सतह तनाव के प्रभाव की भरपाई गुरुत्वाकर्षण द्वारा की जाती है, इसलिए एक कम चिपचिपापन तरल जल्दी से एक बर्तन का रूप ले लेता है जिसमें इसे डाला जाता है, और यह मुफ़्त है। सतह लगभग सपाट दिखाई देती है।

गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति में या बहुत छोटे द्रव्यमान के मामले में, तरल हमेशा एक गोलाकार आकार (बूंद) लेता है, जिसकी सतह की वक्रता कई चीजें निर्धारित करती है। किसी पदार्थ के गुण। इसलिए, केशिका घटना का उच्चारण किया जाता है और भारहीनता की स्थिति में, गैसीय माध्यम में तरल को कुचलने के दौरान (या तरल में गैस का छिड़काव) और कई बूंदों या बुलबुले (इमल्शन, एरोसोल से युक्त सिस्टम) के गठन के दौरान महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। , फोम), वाष्प के संघनन के दौरान तरल बूंदों के एक नए चरण के उद्भव के दौरान, उबलने के दौरान वाष्प के बुलबुले, क्रिस्टलीकरण नाभिक। जब कोई द्रव संघनित पिंडों (दूसरा तरल या ठोस पिंड) के संपर्क में आता है, तो इंटरफेस की वक्रता इंटरफेशियल तनाव की क्रिया के परिणामस्वरूप होती है।

गीला होने की स्थिति में, उदाहरण के लिए, जब कोई द्रव किसी बर्तन की ठोस दीवार के संपर्क में आता है, तो ठोस और तरल के अणुओं के बीच कार्य करने वाली आकर्षक शक्तियाँ इसे बर्तन की दीवार के साथ ऊपर उठने का कारण बनती हैं, जिसके परिणामस्वरूप दीवार से सटे तरल सतह का खंड अवतल आकार लेता है। संकीर्ण चैनलों में, उदाहरण के लिए, बेलनाकार केशिकाएं, एक अवतल मेनिस्कस का निर्माण होता है - एक पूरी तरह से घुमावदार तरल सतह (चित्र 1)।

चावल। 1. केशिका उन्नयन एचत्रिज्या की एक केशिका की दीवारों को तरल गीला करना आर;क्यू - गीला करने का संपर्क कोण।

केशिका दबाव।

चूंकि सतह (इंटरफेसियल) तनाव की ताकतों को तरल की सतह पर स्पर्शरेखा रूप से निर्देशित किया जाता है, बाद की वक्रता तरल की मात्रा के अंदर निर्देशित एक घटक की उपस्थिति की ओर ले जाती है। नतीजतन, केशिका दबाव उत्पन्न होता है, जिसका मान डीपी लाप्लास समीकरण द्वारा सतह r 0 की वक्रता के औसत त्रिज्या से संबंधित है:

डी पी = पी 1 - पी 2 \u003d 2एस 12 / आर 0, (1)

जहां पी 1 और पी 2 - तरल 1 और पड़ोसी चरण 2 (गैस या तरल) में दबाव, एस 12 - सतह (इंटरफेसियल) तनाव।

यदि तरल सतह अवतल है (r 0< 0), давление в ней оказывается пониженным по сравнению с давлением в соседней фазе p 1 < р 2 и Dp < 0. Для выпуклых поверхностей (r 0 >0) Dp का चिन्ह उल्टा हो जाता है। नकारात्मक केशिका दबाव जो तब होता है जब केशिका की दीवारों को तरल द्वारा गीला कर दिया जाता है, इस तथ्य की ओर जाता है कि तरल स्तंभ की ऊंचाई के वजन तक तरल को केशिका में चूसा जाएगा। एचदबाव ड्रॉप डीपी को संतुलित नहीं करेगा। संतुलन की स्थिति में, केशिका वृद्धि की ऊंचाई जूरिन सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

जहाँ r 1 और r 2 द्रव 1 और माध्यम 2 के घनत्व हैं, g गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है, r केशिका की त्रिज्या है, q गीला कोण है। तरल पदार्थों के लिए जो केशिका की दीवारों को गीला नहीं करते हैं, क्योंकि q< 0, что приводит к опусканию жидкости в капилляре ниже уровня плоской поверхности (h < 0).

अभिव्यक्ति से (2) तरल के केशिका स्थिरांक की परिभाषा का अनुसरण करता है एक= 1/2। इसमें लंबाई का आयाम है और रैखिक आकार की विशेषता है जेड[एक,जिस पर केशिका परिघटनाएँ महत्वपूर्ण हो जाती हैं तो, पानी के लिए 20 ° C . पर ए = 0.38 सेमी कमजोर गुरुत्वाकर्षण (जी: 0) में, मान एकबढ़ती है। कण संपर्क के क्षेत्र में, केशिका संघनन कम दबाव डीपी की कार्रवाई के तहत कणों के संकुचन की ओर जाता है< 0.

केल्विन समीकरण।

तरल सतह की वक्रता इसके ऊपर के संतुलन वाष्प दबाव में परिवर्तन की ओर ले जाती है आरसंतृप्त भाप दबाव की तुलना में पी.एस.एक ही तापमान पर एक सपाट सतह के ऊपर टी।इन परिवर्तनों को केल्विन समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

जहाँ द्रव का मोलर आयतन है, R गैस स्थिरांक है। वाष्प के दबाव में कमी या वृद्धि सतह की वक्रता के संकेत पर निर्भर करती है: उत्तल सतहों पर (r 0> 0) पी > पी एस ;अवतल पर (आर 0< 0) आर< р s . . तो, बूंदों के ऊपर, वाष्प का दबाव बढ़ जाता है; बुलबुले में, इसके विपरीत, इसे उतारा जाता है।

केल्विन समीकरण के आधार पर, केशिकाओं या झरझरा निकायों के भरने की गणना की जाती है केशिका संघनन।मूल्यों के बाद से आरअलग-अलग आकार के कणों के लिए या अवसाद और प्रोट्रूशियंस वाले सतह क्षेत्रों के लिए अलग-अलग होते हैं, समीकरण (3) सिस्टम के संतुलन की स्थिति में संक्रमण की प्रक्रिया में पदार्थ के हस्तांतरण की दिशा भी निर्धारित करता है। यह, विशेष रूप से, इस तथ्य की ओर जाता है कि अपेक्षाकृत बड़ी बूंदें या कण छोटे लोगों के वाष्पीकरण (विघटन) के कारण बढ़ते हैं, और गैर-क्रिस्टलीय निकायों की सतह अनियमितताओं को प्रोट्रूशियंस के विघटन और अवसादों के उपचार के कारण सुचारू किया जाता है। . वाष्प के दबाव और घुलनशीलता में ध्यान देने योग्य अंतर केवल पर्याप्त रूप से छोटे r 0 (पानी के लिए, उदाहरण के लिए, r 0 पर) होते हैं। इसलिए, केल्विन समीकरण का उपयोग अक्सर कोलाइडल सिस्टम और झरझरा निकायों और उनमें प्रक्रियाओं की स्थिति को चिह्नित करने के लिए किया जाता है।

चावल। 2. लंबाई से द्रव विस्थापन मैंत्रिज्या r की एक केशिका में; क्यू - संपर्क कोण।

केशिका संसेचन।

अवतल मेनिस्कि के तहत दबाव में कमी, वक्रता के एक छोटे त्रिज्या के साथ मेनिस्की की ओर तरल के केशिका आंदोलन के कारणों में से एक है। इसका एक विशेष मामला झरझरा निकायों का संसेचन है - तरल पदार्थों का लियोफिलिक छिद्रों और केशिकाओं में सहज अवशोषण (चित्र 2)। रफ़्तार वीक्षैतिज रूप से स्थित केशिका में मेनिस्कस की गति (या बहुत पतली ऊर्ध्वाधर केशिका में, जब गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव छोटा होता है) पॉइज़ुइल समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

कहाँ पे मैंअवशोषित तरल खंड की लंबाई है, एच इसकी चिपचिपाहट है, डीपी खंड में दबाव ड्रॉप है मैं, मेनिस्कस के केशिका दबाव के बराबर: Dp = - 2s 12 cos q/r। यदि संपर्क कोण q गति पर निर्भर नहीं करता है वी,समय के दौरान अवशोषित तरल की मात्रा की गणना करना संभव है टीअनुपात से:

मैं(टी) = (आरटीएस 12 कॉस क्यू/2एच) एल/2। (5)

यदि q एक फलन है वी, फिर मैंतथा वीअधिक जटिल संबंधों के साथ जुड़ा हुआ है।

समीकरणों (4) और (5) का उपयोग संसेचन दर की गणना के लिए किया जाता है जब लकड़ी को एंटीसेप्टिक्स, रंगाई के साथ इलाज किया जाता है, झरझरा वाहकों के लिए उत्प्रेरक लगाने, मूल्यवान रॉक घटकों के लीचिंग और प्रसार निष्कर्षण आदि। संसेचन को तेज करने के लिए, सर्फेक्टेंट अक्सर होते हैं उपयोग किया जाता है जो संपर्क कोण q को कम करके गीलापन में सुधार करता है। केशिका संसेचन के विकल्पों में से एक छिद्रपूर्ण माध्यम से एक तरल का दूसरे द्वारा विस्थापन है, जो छिद्रों की सतह को पहले और बेहतर गीला करने के साथ मिश्रण नहीं करता है। यह आधार है, उदाहरण के लिए, सर्फेक्टेंट के जलीय घोल के साथ जलाशयों से अवशिष्ट तेल निकालने के तरीकों और पारा पोरोसिमेट्री के तरीकों का। छिद्रों में समाधान के केशिका अवशोषण और छिद्रों से अमिश्रणीय तरल पदार्थों के विस्थापन, सोखना और घटकों के प्रसार के साथ, भौतिक-रासायनिक हाइड्रोडायनामिक्स द्वारा माना जाता है।

एक तरल के वर्णित संतुलन राज्यों और छिद्रों और केशिकाओं में इसके आंदोलन के अलावा, एक तरल की बहुत छोटी मात्रा के संतुलन राज्यों, विशेष रूप से, पतली परतों और फिल्मों को भी केशिका घटना के रूप में जाना जाता है। इन केशिका घटनाओं को अक्सर टाइप II केशिका घटना के रूप में जाना जाता है। उदाहरण के लिए, बूंदों की त्रिज्या पर तरल के सतह तनाव की निर्भरता और रैखिक तनाव द्वारा उनकी विशेषता है। केशिका परिघटनाओं का अध्ययन सबसे पहले लियोनार्डो दा विंची (1561), बी. पास्कल (17वीं शताब्दी), और जे. जुरिन (18वीं शताब्दी) द्वारा केशिका ट्यूबों के प्रयोगों में किया गया था। केशिका घटना का सिद्धांत पी। लाप्लास (1806), टी। जंग (1804), ए। यू। डेविडोव (1851), जे। डब्ल्यू। गिब्स (1876), आई। एस। ग्रोमेका (1879, 1886) के कार्यों में विकसित किया गया था। दूसरी तरह की केशिका घटना के सिद्धांत के विकास की शुरुआत बी। वी। डेरियागिन और एल। एम। शचरबकोव के कार्यों द्वारा की गई थी।

केशिका घटना- अमिश्रणीय मीडिया के इंटरफेस पर इंटरफेसियल सतह तनाव की कार्रवाई के कारण होने वाली घटनाओं का एक सेट; के लिए मैं आमतौर पर तरल पदार्थों में उनकी सतह की वक्रता के कारण होने वाली घटनाएं शामिल होती हैं, जो किसी अन्य तरल, गैस या उचित पर सीमाबद्ध होती हैं। नौका K. Ya. सतही परिघटनाओं का एक विशेष मामला है। तरल की अनुपस्थिति में, सतह हमेशा घुमावदार होती है। प्रभाव के तहत, तरल की एक सीमित मात्रा एक गेंद का रूप ले लेती है, यानी, न्यूनतम मात्रा में मात्रा पर कब्जा कर लेती है। सतह। गुरुत्वाकर्षण बल तस्वीर को महत्वपूर्ण रूप से बदलते हैं। अपेक्षाकृत कम चिपचिपाहट वाला एक तरल जल्दी से एक बर्तन का रूप ले लेता है, जिसमें इसे डाला जाता है, और इसकी मुक्त सतह (बर्तन की दीवारों से सटे नहीं) तरल के पर्याप्त बड़े द्रव्यमान और एक बड़े क्षेत्र के मामले में मुक्त सतह व्यावहारिक रूप से सपाट है। हालांकि, जैसे-जैसे तरल का द्रव्यमान घटता है, सतह तनाव की भूमिका गुरुत्वाकर्षण बल की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण हो जाती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, जब किसी तरल को गैस (या तरल में गैस) में कुचल दिया जाता है, तो गोलाकार बूंदें (बुलबुले) बनती हैं। रूप। बड़ी संख्या में बूंदों या बुलबुले (इमल्शन, तरल एरोसोल, फोम) वाले सिस्टम के गुण और उनके गठन की शर्तें काफी हद तक इन संरचनाओं की सतह की वक्रता से निर्धारित होती हैं, अर्थात के। आई। केआई की बड़ी भूमिका। वे वाष्प संघनन, तरल उबलने और क्रिस्टलीकरण के दौरान न्यूक्लियेशन में भी खेलते हैं। एक तरल की सतह की वक्रता किसी अन्य तरल या ठोस की सतह के साथ इसके संपर्क के परिणामस्वरूप भी हो सकती है। इस मामले में, की उपस्थिति या अनुपस्थिति गीलाइस सतह पर तरल यदि ऐसा होता है, अर्थात, तरल 1 के अणु (चित्र 1) अन्य तरल (या गैस) 2 के अणुओं की तुलना में एक ठोस शरीर 3 की सतह के साथ अधिक मजबूती से बातचीत करते हैं, तो अंतर के प्रभाव में इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की ताकतें, तरल पोत की दीवार के साथ उगता है और एक ठोस शरीर से सटा होता है, तरल की सतह का एक भाग घुमावदार होगा। हीड्रास्टाटिक तरल स्तर में वृद्धि के कारण होने वाला दबाव संतुलित होता है केशिका दबाव- घुमावदार सतह के ऊपर और नीचे दबाव अंतर, जिसका मूल्य तरल सतह की स्थानीय वक्रता से संबंधित है। यदि आप बर्तन की सपाट दीवारों को तरल के करीब लाते हैं, तो वक्रता के क्षेत्र ओवरलैप हो जाएंगे और एक मेनिस्कस बन जाएगा - पूरी तरह से घुमावदार सतह। ऐसी केशिका में, अवतल मेनिस्कस के नीचे गीला होने की स्थिति में, दबाव कम होता है, तरल ऊपर उठता है; तरल स्तंभ का वजन। h 0 केशिका दबाव को संतुलित करता है Dр। संतुलन में

प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करने के लिए सतह तनाव अपेक्षाकृत आसान है। पृष्ठ तनाव का निर्धारण करने के लिए विभिन्न विधियाँ हैं, जिन्हें स्थैतिक, अर्ध-स्थिर और गतिशील में विभाजित किया गया है। स्थैतिक विधियाँ इंटरफ़ेस की वक्रता से जुड़ी केशिका परिघटनाओं पर आधारित होती हैं।

चरणों के बीच सतह वक्रता की उपस्थिति के साथ, शरीर का आंतरिक दबाव बदल जाता है और एक अतिरिक्त (केशिका) लाप्लास दबाव उत्पन्न होता है आर,जो एक सपाट सतह की आंतरिक दबाव विशेषता को बढ़ा या घटा सकता है। इस अतिरिक्त दबाव को सतह के लंबवत वक्रता केंद्र को निर्देशित सतह तनाव बलों के परिणाम के रूप में दर्शाया जा सकता है। वक्रता धनात्मक या ऋणात्मक हो सकती है (चित्र 2.2)।

चावल। 2.2.सकारात्मक (ए) और नकारात्मक . के साथ सतह के लिए अतिरिक्त दबाव बनाने की योजना (बी)वक्रता

द्रव के आयतन में परिवर्तन सतही ऊर्जा में स्वतःस्फूर्त कमी और शरीर के आयतन में परिवर्तन की यांत्रिक ऊर्जा में इसके रूपांतरण के परिणामस्वरूप होता है। इस मामले में, स्थिरांक पर हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा के लिए समीकरण (2.2) में टी, एन, क्यूकेवल दो शर्तों पर विचार करने की आवश्यकता है। dF=-pdV+ods. संतुलन पर डीएफ = 0, तो पीडीवी=ओडीएस. इस अभिव्यक्ति में पी = पी- अतिरिक्त दबाव (लाप्लास दबाव), एक सपाट और घुमावदार सतहों वाले शरीर के दबाव के बीच के दबाव के अंतर के बराबर (एआर):

अनुपात को सतह की वक्रता कहा जाता है।

एक गोलाकार सतह के लिए। इस अभिव्यक्ति को प्रतिस्थापित करना

अतिरिक्त दबाव के समीकरण में, हम लाप्लास समीकरण प्राप्त करते हैं:

जिसमें जी- वक्रता त्रिज्या; - वक्रता या फैलाव (चित्र। 2.3)।

यदि सतह का आकार अनियमित है, तो माध्य वक्रता अवधारणा का उपयोग किया जाता है और लैपलेस का समीकरण है

जहाँ जीआर / * 2 - वक्रता की मुख्य त्रिज्या।

चावल। 2.3.गीला (ए) और गैर-गीलापन के दौरान तरल की केशिका वृद्धि (के बारे में)केशिका दीवारें

सतह तनाव के लिए, लैपलेस समीकरण को सतह की आनुपातिकता दिखाते हुए रूप में फिर से लिखा जा सकता है

केशिका की तनाव त्रिज्या जीऔर दबाव आर,जिस पर एक तरल में डूबी केशिका से गैस का बुलबुला निकलता है। इसी आनुपातिकता पर रहबिंदर के पृष्ठ तनाव के प्रयोगात्मक निर्धारण की विधि आधारित है।

रेहबिंदर विधि उस दबाव को मापती है जिस पर एक तरल द्वारा कम की गई केशिका से गैस का बुलबुला निकलता है। जिस समय बुलबुला कूदता है, मापा दबाव केशिका के दबाव के बराबर होगा, सतह की वक्रता की त्रिज्या के लिए - केशिका की त्रिज्या तक। प्रयोग में केशिका की त्रिज्या को मापना व्यावहारिक रूप से असंभव है, इसलिए, सापेक्ष माप किए जाते हैं: दबाव एक गैस बुलबुले में निर्धारित होता है जो एक ज्ञात सतह तनाव के साथ एक तरल के माध्यम से कूदता है (इस तरल को मानक कहा जाता है), और फिर दबाव आरएक गैस बुलबुले में जो एक निर्धारित सतह तनाव के साथ तरल के माध्यम से कूदता है। आसुत जल आमतौर पर मानक तरल के रूप में उपयोग किया जाता है, और सटीक माप के लिए बिडिस्टिलेट का उपयोग किया जाता है।

एक मानक तरल के सतह तनाव के अनुपात को एक बुलबुले में दबाव के लिए जो इसके माध्यम से कूदता है उसे स्थिर कहा जाता है

केशिका। सतह तनाव के ज्ञात मूल्य के साथ

(टी 0 और मापा दबाव और आरमानक और जांच किए गए तरल के लिए, उत्तरार्द्ध का सतह तनाव इस पद्धति के मुख्य गणना सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

यदि मान उच्च सटीकता के साथ ज्ञात हो, तो निर्धारित किए जा रहे द्रव के पृष्ठ तनाव का मान भी सटीक होगा। रेहबिंदर विधि 0.01 एमजे/एम 2 तक सतह तनाव निर्धारित करने की सटीकता प्रदान करती है।

उठाने की विधि का उपयोग करते समय, केशिका में तरल की वृद्धि (या गिरावट) की ऊंचाई को मापा जाता है और cc की तुलना एक मानक तरल के उदय की ऊंचाई से की जाती है जिसका सतह तनाव ज्ञात है (चित्र। 2.4)।

चावल। 2.4.

केशिका वृद्धि का कारण यह है कि तरल, केशिका की दीवारों को गीला करता है, सतह की एक निश्चित वक्रता बनाता है, और परिणामी केशिका लाप्लास दबाव केशिका में तरल को तब तक उठाता है जब तक कि तरल स्तंभ का वजन अभिनय बल को संतुलित नहीं करता। जब द्रव की सतह की वक्रता ऋणात्मक होती है तो केशिका में द्रव का उदय देखा जाता है। अवतल मेनिस्कस के साथ, लाप्लास दबाव तरल को फैलाने और इसे ऊपर उठाने के लिए जाता है, इस तरह के केशिका वृद्धि को सकारात्मक कहा जाता है, यह तरल पदार्थ के लिए विशिष्ट है जो केशिका की दीवारों को गीला करता है (उदाहरण के लिए, कांच-पानी प्रणाली में)। इसके विपरीत, यदि सतह की वक्रता सकारात्मक (एक उत्तल मेनिस्कस) है, तो अतिरिक्त दबाव तरल को संपीड़ित करने के लिए जाता है और केशिका में इसका निचला भाग देखा जाता है, जिसे नकारात्मक केशिका वृद्धि कहा जाता है। इसी तरह की घटना उन मामलों के लिए विशिष्ट है जहां केशिका की दीवारों को तरल से गीला नहीं किया जाता है (उदाहरण के लिए, कांच-पारा प्रणाली में)।

अंजीर द्वारा निर्णय। 2.4. गीलापन सतह की ज्यामिति को प्रभावित करता है और यदि r वक्रता की त्रिज्या है, तो स्वयं केशिका की त्रिज्या आरसंबंध द्वारा इससे संबंधित

कहाँ पे में- गीला करने का संपर्क कोण (तीव्र, बशर्ते कि केशिका की दीवारें तरल से गीली हों)। यह पिछले संबंध से इस प्रकार है कि

इस संबंध को समीकरण (2.4) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

अगर हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि समीकरण में तरल स्तंभ का दबाव पीडीवी=ओडीएसइसकी ऊंचाई से संबंधित एमजीएच = वी(पी-पी^)घ,आप अनुपात प्राप्त कर सकते हैं और फिर जुरिन सूत्र:

कहाँ पे एच- केशिका में तरल के उदय की ऊंचाई; आरतरल का घनत्व है; पी.एस.इसके संतृप्त वाष्प का घनत्व है; जी- गुरुत्वाकर्षण का त्वरण।

बशर्ते कि तरल का घनत्व आरऔर इसका संतृप्त वाष्प घनत्व पी.एस.बेमिसाल (आर » पी s) पृष्ठ तनाव के लिए, हम लिख सकते हैं

अधिक सरलीकृत सूत्र में, यह भी माना जाता है कि बर्तन की दीवारें पूरी तरह से तरल (cos .) से गीली हो जाती हैं में = 1):

^ _ 2(7

जीआर (पी-पीएस)"

विधि के व्यावहारिक उपयोग में, सतह तनाव की गणना सूत्र के अनुसार की जाती है

और कहां एच- मानक और परीक्षण तरल पदार्थ की केशिका में वृद्धि की ऊंचाई; पी^यू पी- उनका घनत्व।

इस विधि का उपयोग सटीक रूप से किया जा सकता है क्योंकि प्रदान किया गया है इन - कॉन्स्ट, बेहतर में= 0°, जो अतिरिक्त शर्तों के बिना कई तरल पदार्थों के लिए स्वीकार्य है। प्रयोग में, पतली केशिकाओं का उपयोग करना आवश्यक है जो तरल द्वारा अच्छी तरह से सिक्त हैं। केशिका वृद्धि विधि 0.01-0.1 एमजे / एम . तक सतह तनाव निर्धारित करने में उच्च सटीकता भी दे सकती है