Vad är kapilläråtgärd?

Vad är Joels grej (Juli 2019).

Anonim

Vatten i jorden absorberas av en växtens rötter och drivs uppåt mot resten av sina organ med absolut ingen hjälp. Växten, för att driva näringens näringsämnen för att fylla på sina resurser, ger ingen kraft för att negera eller övervinna gravitationens drag. Med ingen kraft att köra den, hur i världen stiger vattnet mot gravitationen? Vilken trolldom är på spel här?

(Foto Kredit: USGS)

Kapilläråtgärd

Den irländska kemisten Robert Boyle fascinerades av observationerna av en "få nyfikna franska män" som han uttryckte det, doppade ett tunt rör i rött vin och bevittnade hur, till skillnad från kvicksilver, steg vinet till en viss höjd i röret. Varför stiger vatten och vin, som franska och Boyle observerade, men kvicksilver inte? I slutändan insåg kemiker att en vätska skulle stiga upp eller ned, beror på två krafter: sammanhållningen och vidhäftningskrafterna mellan vätskans molekyler och rörets molekyler.

(Foto Kredit: Quora)

Sammanhållnings- och vidhäftningskrafterna

En vätska som kvicksilver stiger inte i ett glasrör av den enkla anledningen att dess sammanhållningskrafter är större än vidhäftningskrafterna mellan den och glaset. Faktum är att kvicksilverens sammanhållningskrafter är så starka att det uppvisar det som kallas kapillär avstängning: det stiger inte utan tvärtom sänker sig ner i röret! Det är emellertid absolut nödvändigt att förstå att kapilläritet inte bara är en funktion av vätskans egenskaper utan även rörets kemiska sammansättning.

När vätskan stiger, antar toppen av sin yta en konkav form. Detta representerar klyftan i vilken vidhäftnings- och sammanhållningskrafterna ständigt förlovas. Så småningom, när allt fler vatten tränger in i röret, får sammanhållningskrafterna tillräcklig styrka för att negativa vidhäftningskrafterna: jämvikt uppnås, vilket framgår av plattans yta.

Höjden

Man kan urskilja att höjden till vilken en vätska kommer att stiga är omvänd proportionell mot rörets radie. Ju bredare röret är, desto mindre är uppstigningen. Detta beror på att ett större rör betyder att en mindre mängd av vätskan är i kontakt med dess yta, vilket logiskt orsakar att adhesionskrafterna minskar.

(Foto Kredit: courses.umass.edu)

Slutligen, medan vidhäftningskrafterna initialt är tillräckligt starka för att övervinna drag av gravitation, kommer tyngdkraften så småningom att bli segrande. När vattnet byggs upp i röret, vid en viss höjd blir vätskans massa alltför stor för att adhesionskrafterna ska lyfta. Vid denna höjd är de intermolekylära krafterna fullständigt besegrade av gravitationskraften.