Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версіяроботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

Вступ

У своєму житті ми часто стикаємося зі звичними та звичайними речами. Хто з нас не користувався паперовими серветками, паперовими хустинками та рушниками, не малював фарбами в альбомі, не склеював папір та картон? Чому вони вбирають вологу і роблять це по-різному? Від чого залежить? Ці питання мене дуже зацікавили. Це все пов'язано з явищами змочуваності та незмочування, з капілярними явищами.

Проблема: від чого залежить різна поглинання рідини в різних видахпаперові вироби? Я самостійно вирішила експериментально порівняти різні зразки паперових виробів за якістю всмоктування рідини. Це можна визначити, розрахувавши діаметр капілярів, що пронизують папір, і висоту підняття рідини за цими капілярами. Тому я поставила наступну мету моєї роботи.

Мета проекту: 1. Знайомство з теорією змочування та незмочування, капілярного явища. 2. Обґрунтування причин руху рідини по капілярах. 3. Дослідження капілярних властивостей різних видів паперових виробів. 4. Експериментальне підтвердження залежності висоти підняття рідини в капілярах від ефективного діаметра капіляра. 5. Визначення якості всмоктування рідини у зразках паперових виробів.

Завдання проекту: 1. Вивчити джерела інформації з обраної тематики. 2. Поглибити знання з теорії капілярного явища. 3. Провести дослідження капілярних властивостей різних зразків паперу для складання залежності висоти підвищення рідини в капілярах від розрахункового діаметра капіляра. 4. Обробити та проаналізувати отримані в ході експерименту результати. 5. Подати результати як діаграми. 6. Зробити висновок, що відповідає поставленій меті. 7. Підготувати проект до захисту.

Об'єкт дослідження: закони та явища фізики у вивченні теорії капілярних явищ.

Предмет дослідження: капілярні властивості паперу.

Актуальність теми дослідження зумовлена ​​просуванням знань з питань теорії капілярних явищ у постановці проблеми дослідження із залученням уваги суспільства до питань використання звичних нам речей у нашому житті.

Новизна: діаграма вимірювань залежності висоти підняття рідини в капілярах від ефективного розрахункового діаметра капіляра в різних видах паперових виробів.

Методи дослідження: - Теоретичний (аналіз джерел інформації); - практичний (спостереження та вивчення явища, що описує результат дослідження); - Експериментальний (виконання вимірювання, подання результатів вимірювання у вигляді таблиці, діаграми).

Поверхневий натяг

У житті ми часто маємо справу з тілами, пронизаними безліччю дрібних каналів (папір, пряжа, шкіра, різні будівельні матеріали, ґрунт, дерево і т.д.). Приходячи в дотик із рідинами, такі тіла дуже часто вбирають їх у себе (Додаток 1). Подібні явища можна спостерігати в дуже вузьких трубочках, які називаються капілярами (від лат. capillus- Волосок). Те, що відбувається носить назву явища капілярності. Для докладного вивчення цього явища розглянемо сили, що у основі капілярності. т Сам термін «поверхневий натяг» має на увазі, що речовина біля поверхні знаходиться в «натягнутому», тобто напруженому станіщо пояснюється дією сили, яка називається внутрішнім тиском. Вона стягує молекули всередину рідини у напрямі, перпендикулярному її поверхні. Так, молекули, що у внутрішніх шарах речовини, відчувають у середньому однакове у всіх напрямах тяжіння з боку навколишніх молекул. Молекули поверхневого шару піддаються неоднаковому тяжінню з боку внутрішніх шарів речовин і з боку, що межує з поверхневим шаром середовища. Наприклад, на поверхні розділу рідина - повітря молекули рідини, що знаходяться в поверхневому шарі, сильніше притягуються з боку сусідніх молекул внутрішніх шарів рідини, ніж молекул повітря (Додаток 2). Це і є причиною відмінності властивостей поверхневого шару рідини від властивостей внутрішніх об'ємів. Внутрішній тиск зумовлює втягування молекул, розташованих на поверхні рідини, всередину і тим самим прагне зменшити поверхню до мінімальної за цих умов. Сила, що діє на одиницю довжини межі розділу, що зумовлює скорочення поверхні рідини, називається силою поверхневого натягу або поверхневим натягом. Коефіцієнт є основною величиною, що характеризує властивості поверхні рідини, і називається коефіцієнтом поверхневого натягу.

Сила поверхневого натягу – сила, обумовлена ​​взаємним тяжінням молекул рідини, спрямована по дотичній до її поверхні. Дія сил поверхневого натягу призводить до того, що рідина в рівновазі має мінімально можливу площу поверхні. При контакті рідини з іншими тілами рідина має поверхню, що відповідає мінімуму її поверхневої енергії. До поверхневих натягів ефектів, що викликаються, ми настільки звикли, що не помічаємо їх, якщо не розважаємося пусканням мильних бульбашок. Поверхневий натяг різних рідин неоднаковий, він залежить від їх мольного обсягу, полярності молекул, здатності молекул до утворення. водневого зв'язкуміж собою та ін. При збільшенні температури поверхневий натяг зменшується, оскільки збільшуються відстані між молекулами рідини. На поверхневий натяг рідини впливають і домішки, що знаходяться в ній. Речовини, що послаблюють поверхневий натяг, називають поверхнево-активними (ПАВ) - нафтопродукти, спирти, ефір, мило та ін. між собою.

Змочування

Всі знають, що навіть маленька крапля води розтікається по чистій поверхні скляної пластинки. У той же час крапля води на парафінованій платівці, як і на поверхні листя деяких рослин, не розтікається, а має майже правильну форму кулі. Рідина, яка розтікається тонкою плівкою по твердому тілу, називають змочує це тверде тіло. Рідина, яка не розтікається, а стягується в краплю, називають незмочує це тіло (Додаток 3). Чим же пояснити явища змочуваності та незмочування?

Явище змочуваності та незмочуваності

Розглянемо краплю рідини лежить на поверхні твердого тіла (Додаток 4). Лінія, що обмежує поверхню краплі на платівці, є межею поверхонь трьох тіл: рідини, твердого тіла та газу. Тому в процесі встановлення рівноваги краплі рідини на кордоні цих тіл діятимуть три сили: сила поверхневого натягу рідини на кордоні з газом, сила поверхневого натягу рідини на кордоні з твердим тілом, сила поверхневого натягу твердого тіла на кордоні з газом. Чи розтікатиметься рідина по поверхні твердого тіла, витісняючи з нього газ, або, навпаки, збереться в краплю, залежить від співвідношення величин цих сил. Будь-яка рідина, звільнена від дії сили тяжіння, набуває своєї природної форми - кулястої. Падаючи, краплі дощу набувають форми кульок, дробинки - це застиглі краплі розплавленого свинцю. Необхідно відзначити, що саме швидкість зміни діаметра плями, утвореного краплею рідини, нанесеної на чисту поверхню матеріалу, використовується як основна характеристика змочування в капілярах. Її величина залежить як від поверхневих явищ, і від в'язкості рідини, її щільності, летючості. В'язкіша рідина з іншими однаковими властивостями довше розтікається по поверхні і повільніше протікає по капілярному каналу.

Значення змочування

Ми знаємо, що мити руки краще теплою водою і з милом. У води до-ста-точ-но великий ко-еф-фі-ці-ент по-верх-ност-но-го на-тя-же-ня, значить, холодна вода буде погано зма-чи- вати ла-до-ні. Для того щоб умінь-шити ко-еф-фі-ці-ент по-верх-ност-но-го на-тя-же-ня води, ми зве-ли-чи-ва-ємо тем-пе-ра-ту -ру води (з уве-лі-че-ні-єм тем-пе-ра-ту-ри води ко-еф-фі-ці-ент по-верх-ніст-но-го на-тя-же-ня умінь -ша-ет-ся), і використовуємо мило, ко-то-рое со-дер-жит поверх-ност-но ак-тив-ні ве-ще-ства, силь-но умінь-ша-ю-щі ко-еф-фі-ці-ент по-верх-ніст-но-го на-тя-же-ня води. Еф-фек-ти сма-чи-ва-ня так само ра-бо-та-ють при скле-і-ва-ні де-ре-в'я-них, ре-зі-но-вих, бу-маж-них і інших поверх-но-стей і ос-но-ва-ни на вза-і-мо-дії між мо-ле-ку-ла-ми жид-ко-сті і мо-ле-ку -ла-ми твердого тіла. Будь-який клей в першу чергу повинен змочувати скле-ва-ю-ючі по-верх-ності. Паяння теж зв'я-за-на зі влас-ства-ми сма-чи-ва-ня. Щоб рас-плав-лен-ний при-пій (сплав олова і свинцю) хо-ро-шо рас-те-кал-ся по поверх-но-сті спа-і-ва-е-мих ме- тал-лі-че-ських пред-ме-тов, потрібно ці поверх-но-сти ретельно очищати від жиру, пилу і ок-си-дов. При-ме-ром при-ме-не-ня сма-чи-ва-ня в живій при-ро-ді можуть служити пір'я во-до-пла-ва-ють птахів. Ці пір'я завжди зма-за-ни жи-ро-ви-ми ви-де-ле-ні-я-ми з залоз, що призводить до того, що пір'я цих птахів не зма-чи-ва -ють-ся водою і не промокають (Додаток 5).

Капілярні явища

Дія-ність поверх-ност-но-го на-тя-же-ня і еф-фек-тов сма-чи-ва-ня про-яв-ля-є-ся в ка-пил-ляр-них яв -ле-ні-ях - дви-жен-ні рідкості по тон-ким труб-кам. Капілярні явища - це явища підйому або опускання рідини в капілярах, що полягають у здатності рідин змінювати рівень трубок малого діаметра, вузьких каналах довільної форми і пористих тілах.

Капіляри

Про-ра-ти-те вни-ма-ние те що, як рас-пре-де-ля-ет-ся рідкість у со-су-дах раз-лич-ной тов-щи-ни: в тон- ких со-су-дах рідкість під-ні-ма-ет-ся вище (Додаток 6). За-мі-тим, що сма-чи-ва-ю-юча рідина буде під-ні-мати-ся по ка-пил-ля-ру, а несма-чи-ва-ю-ща - опус-кать -ся (Додаток 7). Из-вест-но, що у слу-ча-ях пов-но-го сма-чи-ва-ния чи несма-чи-ва-ния ме-ниск - викривлена ​​поверхня рідини - у вузьких труб-ках пред-став- ля-є собою по-лу-сфе-ру, діаметр якого дорівнює діаметру ка-на-ла труб-ки (Додаток 8). Уздовж гра-ні-ци по-верх-но-сті жид-ко-сті, що має-ю-щою форму окруж-ності, на рідкість зі сто-ро-ни сте-нок труб-ки дей-ству -є сила по-верх-ніст-но-го на-тя-же-ня, на-прав-лен-на вгору, у випад-ку сма-чи-ва-ю-ющої жид-ко-сті, і вниз , у випадку несма-чи-ва-ю-щої. Ця сила застав-ля-є рідкість під-ні-мати-ся (або опус-кати-ся) у вузькій трубці.

Висота підняття рідини в капілярних трубках

Капілярні явища обумовлені двома різноспрямованими силами: сила тяжкості Fт змушує рідину опускатися донизу; сила поверхневого натягу Fн рухає воду нагору. Субстанція перестане підніматися за умови, що Fт = Fн. Підйом-опускання жид-ко-сті по ка-пил-ля-ру зо-но-віт-ся тоді, коли сила по-верх-ност-но-го на-тя-же-ня урав-но-ве -Сіт-ся силою тя-же-сті, дей-ству-ю-щої на стовп під-ня-тої жид-ко-сті (Додаток 9). Ви-со-та, на яку під-ні-мет-ся сма-чи-ва-ю-юча рідина в ка-пил-ляр-ной трубці, долаючи силу тяжкості, розраховується за формулою (3.2.1 ):

Н/м; - щільність рідини, кг/м 3 9,8 м/с 2 м; - радіус капіляра, м; d - Діаметр капіляра, м.

Фор-му-ла для ви-со-ти, на ко-то-рую опуститься незма-чи-ва-ю-юча рідина капіляр, буде такий же. Рідини, що змочують матеріал, з якого зроблений капіляр, будуть підніматися в ньому (вода / скло). І навпаки: рідини, що не змочують капіляр, будуть в ньому опускатися (скло/ртуть). Крім того, висота підйому або опускання рідини залежить від товщини трубки: чим тонше капіляр, тим більша висота підняття або опускання рідини. На висоту впливають також щільність рідини та її коефіцієнт поверхневого натягу (Додаток 10). Важливо, що й нахилений капіляр до поверхні рідини, то висота підняття рідини від величини кута нахилу не залежить. Як би не розташовувалися капіляри у структурі (суворо вертикально, під кутом до вертикалі або з розгалуженнями), висота підняття рідини залежатиме лише від ------, та (або d ) (Додаток 11).

Роль капілярних явищ у природі, побуті та техніці

Явище капілярності грає величезну рольу найрізноманітніших процесах, що оточують нас. Самий роз-про-стра-нен-ний приклад ка-пил-ляр-но-го яв-ле-ня - це прин-цип ра-бо-ти звичай-но-вен-но-го по-ло- тен-ца або паперової сал-фет-ки. Вода з рук виходить на по-ло-тен-це або паперову сал-фет-ку за рахунок під'єму рідкості по тон-ким во-лок-нам, з ко-то- рих вони складаються. Без капілярних явищ існування живих організмів просто неможливе. Підйом поживної речовини по стеблі або стовбуру рослини обумовлений явищем капілярності: поживний розчин піднімається тонкими капілярними трубками, утвореними стінками рослинних клітин.

Слід враховувати і капілярність ґрунту, адже він також пронизаний безліччю дрібних каналів, якими вода піднімається з глибинних шарів ґрунту в поверхневі. Бджоли, метелики витягують нектар із глибин квітки за допомогою дуже тонкої капілярної трубки, що знаходиться всередині бджолиного хоботка.

Більшість рослинних і тваринних тканин пронизане величезним числом капілярних судин. Саме в капілярах відбуваються основні процеси, пов'язані з харчуванням та диханням організму. Кровоносні судини - це капіляри, якими тече кров. Причому, що далі від серця йдуть судини, то тонше вони стають.

Стро-і-те-лям при-хо-дит-ся враховувати-ти підйом вологи з грунту по порах стро-і-тель-них ма-те-рі-а-лів. Якщо цього не врахувати, то стіни будинків від-си-ре-ють. Для захисту фунда-менту і стін від таких вод використовують гід-ро-ізо-ля-цію. По капілярах ґноту піднімаються горючі та мастильні речовини. Топ-лі-во по-сту-па-є по фі-ти-лю за рахунок руху по во-лок-нам фі-ти-ля, як по ка-пил-ляр-ним труб-кам. Промокання одягу під час дощу, наприклад, штанів до колін від ходьби по калюжах також має капілярним явищам. Навколо нас безліч прикладів цього природного феномена (Додаток 12).

Експеримент

«Дослідження капілярних властивостей різних зразків паперових виробів»

Мета експерименту: довести, що висота підняття рідини у капілярах залежить від діаметра капіляра. Обладнання та матеріали: ємність з водою, термометр, лінійка вимірювальна, олівець, затискач, набір паперових зразків: хусточка паперова одношарова, серветка паперова, зошитовий лист, офісний папір, пергаментний папір, рушник паперовий, акварельний аркуш. 1. З набору паперових виробів приготувала зразки для дослідження. Для цього вирізала смужки завдовжки 10 смта шириною 2 смта пронумерувала (Додаток 14). На відстані 2 смвід кінця зразка провела лінію. 2. Взяла ємність з водою і по черзі опускала зразки у воду, щоб рівень води збігався з проведеною лінією (Додаток 15). 3. Як тільки припинився підйом води, зразок вийняла та виміряла висоту підняття рідини від прокресленої лінії до сухої ділянки. Такий досвід я провела з кожним зразком (Додаток 16). 4. Отримані дані аналізу занесла до таблиці (Додаток 17). 5. Діаметр капілярів кожного з цих зразків визначила розрахунковим шляхом. Для цього із формули висоти підняття рідини в капілярах (4.1) висловила формулу для знаходження діаметра капіляра (4.2):

де ------- ко-еф-фі-ці-ент по-верх-ніст-но-го на-тя-же-ня, Н/м; - щільність рідини, кг/м 3 ; - ускорення сво-бод-ного па-де-ня, 9,8 м/с 2 ; - Висота стовпчика піднятої рідини, м; - радіус капіляра, м; d - Діаметр капіляра, м.

При цьому зразки щоразу опускала у водопровідну воду, температура якої становила 20 0 С (Додаток 18), тобто рідина мала постійну густину = 1000 кг/м3коефіцієнт поверхневого натягу = 0,073 Н⁄м. Отримані дані занесла до таблиці (Додаток 17). Висновок: з таблиці слід, що це паперові зразки вбирають воду, що свідчить про наявність капілярів.

Поглинання паперу

Але чи правдоподібні чи розраховані величини діаметрів у зразках? Товщина сухого паперу представлених зразків від 0,1 ммдо 0,3 мм. У воді капіляри розправляться і наповняться водою - папір стане товщим, але і в цьому випадку його товщина стане не більше 0,5 мм. Про що свідчить така невідповідність? Капіляри не суцільні, а перериваються (Додаток 19).

Важливою властивістю паперу є поглинання. Папір - капілярно-пористе тіло, що складається з твердих частинок або агрегатів частинок, простір між якими є капіляри. Оскільки папір - продукт промислової переробки целюлози, неможливо забезпечити суворе сталість діаметра капілярів. Тому говорять про ефективний (середній) діаметр капілярів. Багато видів паперу відрізняються підвищеною поглинаючою здатністю до різних рідин. Рідина вбирається в товщу листа, розходиться і проходить її зворотний бік. Такий папір має яскраві гідрофільні властивості. Насамперед це стосується класу промокальних та фільтрувальних паперів різного призначення, такі як зразки під номерами 1,2,6. Цей папір має найтонші капіляри і вбирає воду найкраще. Надання паперу обмежених властивостей по відношенню до рідин (вода, чорнило) називають проклейкою.

Такий папір дуже ретельно розмелений паперової маси, де починає позначатися утворення частково розчинних, деструктованих продуктів целюлози, що дають в різній вираженості монолітні плівки, що перекривають пори і мають більш високу стійкість до проникнення рідини. Це стосується класу пакувального паперу, як зразок під номером 5, також до класу паперів для письма та малювання, як зразки під номерами 3,4,7. Тому в даному експерименті я розглядаю капілярний ефект тільки зразків під номерами 1,2,6, продукція яких має підвищену здатність, що вбирає.

Діаграма вимірів

На підставі отриманих даних я побудувала діаграму вимірювань залежності висоти підняття рідини в капілярах від ефективного розрахункового діаметра капіляра (Додаток 20).

Висновок: змочують рідини по капілярах піднімаються, долаючи силу тяжкості, на висоту, що залежить від коефіцієнта поверхневого натягу рідини, щільності рідини та діаметра капіляра. Чим менший діаметр капіляра, тим вище піднімається рідина по капіляру. Найкраща якість поглинання у зразка з меншим діаметром капіляра. Найкраща якість поглинання має хустинку паперову.

Висновок

В результаті своєї дослідницької роботия:

1. Поглибила свої знання щодо явищ змочуваності та незмочуваності, капілярних явищ, які широко поширені як у нашій повсякденній діяльності, так і в природі.

2. Навчилася виводити формулу діаметра капіляра за висотою підняття рідини та обчислювати за формулою ефективний (середній) діаметр капіляра.

3. Довела залежність висоти підняття рідини у капілярах від розрахункового діаметра капіляра.

4. Дізналася, що капілярні явища залежать від сили взаємодії молекул усередині рідини та від сили взаємодії молекул твердого тіла з молекулами рідини; що менше діаметр капіляра, то вище піднімається вода по капіляру.

5. Порівняла зразки паперових виробів на предмет якості всмоктування рідини та зазначила, що найкраща якістьвбирання у зразка з меншим діаметром капіляра.

6. Удосконалила у процесі своєї роботи особисті якості:

посидючість;

спостережливість;

здатність працювати з великою кількістюінформації;

прагнення саморозвитку.

Придбала:

націленість на результат;

системність мислення;

аналітичні можливості.

7. Досягнула вирішення проблеми за допомогою поставленої мети та завдань.

Моя робота мені сподобалася, я задоволена своїм результатом. Мої дослідження можуть бути використані на уроках фізики при вивченні теми «Капілярні явища», на заняттях з біології з питань капілярних явищ в організмі людини, а також у вдосконаленні знань з хімії у вивченні питань конденсації або колоїдної хімії.

Список литературы

1. Васюков В.І. фізика. Основні формули, закони: Довідковий посібник. - М: Орієнтир, 2006

2. Перишкін А.В. Курс фізики: Підручник для середньої школи/ У трьох частинах. - М.: Учпедгіз, 1965

3. Папір, його структура, склад, класифікація, галузі застосування та властивості (http://material.osngrad.info)

4. Капілярні ефекти (http://www.studopedia.ru)

5. Капілярні явища (http://www.booksite.ru)

6. Поверхневий натяг (http://www.mirznanii.com)

7. Змочування та капілярність (http://phscs.ru)

Програми

Додаток 1

Листова пластина Кровоносні судини Фільтрувальний папір

Додаток 2

Додаток 3

Додаток 4

Додаток 5

Додаток 6

Додаток 7

Ртуть Вода

Додаток 8

Додаток 9

Додаток 10

Додаток 11

Додаток 12

Додаток 13

Додаток 14

Нумерація зразків паперових виробів

Додаток 15

Додаток 16

Додаток 17

Розрахункові дані паперових зразків

Найменування паперового зразка	Висота підняття рідини, мм	Розрахований за формулою середній (ефективний) діаметр капіляра, мм
№1 Хусточка паперова одношарова
№2 Серветка паперова
№3 Зошитний лист
№4 Офісний папір
№5 Пергаментний папір
№6 Рушник паперовий
№7 Акварельний папір

Додаток 18

Додаток 19

Капіляри суцільні та перериваються

Додаток 20

Капілярні явища

Капілярні явища

Фіз. явища, обумовлені поверхневим натягом на межі розділу середовищ, що не змішуються. До К. я. відносять зазвичай явища в рідких середовищах, викликані викривленням їх поверхні, що межує з ін рідиною, газом або власною парою.

Викривлення поверхні веде до появи рідини доповнить. капілярного тиску Ар, величина якого пов'язана з пор. кривизною r поверхні ур-ням Лапласа:

Рух рідини в капілярах може бути спричинений різницею капілярних тисків, що виникає в результаті разл. кривизни поверхні рідини. Потік рідини спрямований у бік меншого тиску: для рідин, що змочують, - до меніска з меншим радіусом кривизни (рис. 2, а).

Знижений, відповідно до Кельвіна рівнянням, тиск пари над змочують меніски явл. причиною капілярної конденсації рідин у тонких порах.

Негативний капілярний тиск надає стягуючу дію на стінки, що обмежують рідину (рис. 2, б).

Мал. 2. а - рідини в капілярі під дією різниці капілярних тисків (r1>r2); б - стягує дію капілярного тиску (напр., в капілярі з еластичними стінками).

Це може призводити до значить. об'ємної деформації високодисперсних систем та пористих тіл – капілярної контракції. Так, напр., зростання капілярного тиску при висушуванні призводить до значить. усадці матеріалів.

Багато св-ва дисперсних систем (проникність, міцність, поглинання рідини) означає. мірою обумовлені До. я., тому що в тонких порах цих тіл реалізуються високі капілярні тиски.

я. вперше були відкриті та досліджені Леонардо да Вінчі (1561), Б. Паскалем (17 ст) та Дж. Жюреном (Джурін, 18 ст) у дослідах з капілярними трубками. Теорія К. я. розвинена в роботах П. Лапласа (1806), Т. Юнга (Янг, 1805), Дж. У. Гіббса (1875) та І. С. Громеки (1879, 1886).

Фізичний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія. . 1983 .

Капілярні явища

- сукупність явищ, обумовлених дією міжфазного поверхневого натягу на межі розділу середовищ, що не змішуються; до К. я. зазвичай відносять явища в рідинах, викликані викривленням їх поверхні, що межує з ін рідиною, газом або власністю. пором. К. я.- окремий випадокповерхневих явищ. сила важкості. Так, напр., при дробленні рідини в газі (або газу в рідині) утворюються краплі (бульбашки) сферич. форми. Властивості систем, що містять велику кількість крапель або бульбашок (емульсії, рідкі аерозолі, піни), і умови їх формування багато в чому визначаються кривизною поверхні цих утворень, тобто К. я. Велику роль К. я. грають і в зародку утворення при конденсації пари, кипінні рідин, кристалізації. змочування рідиною цієї поверхні. Якщо має місце, тобто рідини 1(рис. 1) сильніше взаємодіють з поверхнею твердого тіла 3 , ніж з молекулами ін. рідини (або газу) 2 , то під впливом різниці сил міжмолекулярної взаємодії рідина піднімається по стінці судини і ділянку поверхні рідини, що примикає до твердого тіла, буде викривлена. Гідростатіч. тиск, викликаний підйомом рівня рідини, врівноважується капілярним тиском -різницею тисків над і під викривленою поверхнею, величина якого пов'язана з локальною кривизною поверхні рідини.
де r 1 і r 2 - щільності рідини 1і газу 2,s 12 - міжфазний поверхневий натяг, g-прискорення вільного падіння, r-радіус середньої кривизни поверхні меніска (1 / r =1/R 1 +1/R 2 , де R 1 і R 2 - радіуси кривизни меніска в двох взаємно перпендикулярних площинахперерізу). Для змочуючої рідини r<0 и h 0 >0. Несмачивающая рідина утворює опуклий меніск, капілярний тиск під яким позитивно, що призводить до опускання рідини в капілярі нижче рівня вільної поверхні рідини (h 0<0). Радиус кривизны rсвязан с радиусом капилляра r к соотношением r=-r к /cosq, где q - краевой угол, образуемый поверхностью жидкости со стенками капилляра. а - величину, характеризующую размеры системы L<а, при к-рых становятся существенными К. я.: Для води при температурі 20 ° С а = 0,38 см. капілярна конденсація, процеси випаровування і розчинення за наявності викривленої поверхні. Для капілярного поглинання важливою характеристикою є його v,визначається величиною капілярного тиску і в'язким опором перебігу рідини в капілярі. Швидкість vзмінюється з часом вбирання t,і для вертикально розташованого капіляра

де h(t) -становище меніска в момент часу t(рис. 1), h – коеф. в'язкості рідини. При вбиранні у горизонтальний капіляр

При v>10 -3 см/с слід враховувати можливу залежність крайового кута q від v, а в деяких випадках - в'язкий опір витісняється з капіляра газу (або ін рідини).Швидкість капілярного вбирання грає істот, роль у водопостачанні рослин, русі рідини в ґрунтах та ін пористих тілах. Капілярне просочення - один із поширених процесів хім. технології. Флуктуація товщини тонких шарів рідини (струмені, плівки) - є причиною їх нестійкості по відношенню до стану крапель або капілярного конденсату.

Для змочують рідин потік рідини направлений до меніска з меншим радіусом кривизни (тобто у бік меншого тиску). Причиною капілярного пересування може бути не тільки градієнт кривизни, а й градієнт поверхневого натягу рідини Так, градієнт температури призводить до різниці поверхневого натягу і, отже, до різниці капілярного тиску в рідині (термокапілярний перебіг). Цим же пояснюється крапель рідини і бульбашок газу в нерівномірно нагрітому середовищі: під впливом градієнта поверхневого натягу починає рухатися поверхня бульбашок або крапель. Аналогічний ефект спостерігається при зміні s 12 при адсорбції поверхнево-активних речовин(ПАР): ПАР знижують s 12 і рідина переміщається в тому напрямку, де ПАР на поверхні рідини менше (ефект Марангоні - Гіббса). Викривлення поверхні розділу фаз призводить до зміни величини рівноважного тиску пари рнад нею чи розчинності твердих тіл. Так, наприклад, над краплями рідини рвище, ніж тиск насич. пара p sнад плоскою поверхнею рідини при тій же температурі Т.Відповідно здрібних частинок у навколишньому середовищі вище, ніж розчинність c sплоскої поверхні тієї ж речовини. Ці зміни описуються Кельвіна рівнянням,отриманим із умови рівності хім. потенціалів у суміжних фазах у стані термодинаміч. рівноваги:

де V -молярний об'єм рідини чи твердого тіла. Для кулястих частинок г абс. величніше одно їх радіусу. Зниження чи підвищення рі ззалежить, відповідно (4), від знака r (r>0 для опуклих, і r<0 для вогнутых поверхностей). Так, в отличие от рассмотренного выше случая давление пара в пузырьке или над поверхностью вогнутого мениска понижено: p

Ур-ня (4) визначає напрямок речовини (від великих значень рі здо менших) у процесі переходу системи до стану термодинаміч. рівноваги. Це призводить, зокрема, до того, що великі крапельки (або частинки) ростуть за рахунок випаровування (розчинення) дрібніших, а нерівні поверхні (за умови сталості міжфазного натягу) згладжуються рахунок випаровування (розчинення) виступів і заповнення западин. Помітні відмінності тиску і розчинності мають місце лише за досить малих r(для води, напр., при |r|)