Смачивание и капиллярные явления
⚡ Физика · 7 класс
Притяжение молекул жидкости
Между молекулами действуют силы притяжения. Из-за них возникают явления смачивания и капиллярности. Смачивание — это растекание жидкости по поверхности твёрдого тела, а капиллярность — подъём или опускание жидкости в очень тонких трубках и порах.
Капля воды на чистом стекле растекается в тонкую плёнку, а на жирной или восковой поверхности собирается в шарик. Всё дело в том, к чему молекулы воды притягиваются сильнее — друг к другу или к поверхности тела.
Смачивание и несмачивание
Если молекулы жидкости сильнее притягиваются к твёрдому телу, чем друг к другу, жидкость смачивает поверхность и растекается по ней. Если сильнее притяжение между молекулами самой жидкости, она не смачивает поверхность и собирается в капли.
| Пара веществ | Результат |
|---|---|
| Вода и чистое стекло | смачивает |
| Вода и жирная поверхность | не смачивает |
| Ртуть и стекло | не смачивает |
| Керосин и стекло | смачивает |
Капиллярные явления
Капилляры — это очень тонкие трубки или поры. В смачивающей жидкости уровень в капилляре поднимается выше, чем в широком сосуде, а в несмачивающей — наоборот, опускается ниже. Чем тоньше трубка, тем заметнее этот подъём или опускание.
Правило: чем тоньше капилляр, тем выше поднимается в нём смачивающая жидкость.
Наблюдение:
Тонкая трубка диаметром 0,5 мм — вода поднимается высоко
Трубка диаметром 2 мм — вода поднимается заметно ниже
Широкий стакан — подъём почти незаметенГде это встречается
Благодаря капиллярным явлениям вода поднимается по стеблям растений от корней к листьям, впитывается полотенцем и промокательной бумагой, поднимается по фитилю свечи и керосиновой лампы. В почве вода тоже движется вверх по тончайшим капиллярам между частицами, поэтому рыхление земли разрушает капилляры и помогает сохранить влагу.
Несмачивание тоже полезно: жирная смазка не даёт воде проникнуть в механизм, а водоотталкивающая ткань не намокает под дождём.
Поверхностное натяжение
С притяжением молекул связано и другое явление — поверхностное натяжение. Молекулы на поверхности жидкости притягиваются к остальным молекулам внутрь, и поверхность ведёт себя как тонкая упругая плёнка. Поэтому маленькая капля принимает форму шарика, а лёгкая металлическая иголка, осторожно положенная на воду, не тонет, хотя её плотность больше плотности воды. По этой же плёнке бегают водомерки, не проваливаясь под воду.
Почему капилляры так важны для жизни
Без капиллярных явлений высокие деревья не смогли бы поднимать воду от корней к верхним листьям. Тонкие сосуды внутри ствола работают как множество капилляров, поднимая влагу на большую высоту. В теле человека по тончайшим кровеносным капиллярам кровь доходит до каждой клетки. Так физическое явление оказывается основой жизни растений и животных.
Частые ошибки: думают, что любая жидкость смачивает любую поверхность; считают, что в широких трубках жидкость поднимается так же высоко; путают смачивание с обычным намоканием.
Кратко о главном
- Смачивание и капиллярность вызваны притяжением молекул.
- Жидкость смачивает поверхность, если сильнее притягивается к ней.
- В тонких капиллярах смачивающая жидкость поднимается вверх.
- Капиллярность объясняет питание растений и впитывание воды.