Galvenā atšķirība - virsmas spraigums pret kapilāru darbību
Virsmas spraigums un kapilārā darbība ir šķidru vielu fizikālās īpašības. Tās ir šķidrumu makroskopiskās īpašības. Galvenā atšķirība starp virsmas spraigumu un kapilāro darbību ir tāda, ka virsmas spraigumu mēra kā spēku, kas pielikts noteiktam šķidruma garumam, ko nosaka vienība N/m (ņūtons uz metru), bet kapilāro darbību mēra kā šķidruma kolonnas augstumu. kas ir novilkta uz augšu, pret gravitāciju, ko nosaka mērvienība m (metrs).
Kas ir virsmas spraigums?
Virsmas spraigums ir parādība, kurā šķidruma virsma, kurā šķidrums saskaras ar gāzi, darbojas kā plāna elastīga loksne. Terminu virsmas spraigums lieto tikai tad, ja šķidrums saskaras ar gāzi (piemēram, atverot normālu atmosfēru). Termins “saskarnes spriegums” tiek lietots slānim starp diviem šķidrumiem.
Pievilcība starp dažādām ķīmiskām vielām liek šķidruma molekulām apvienoties. Šķidruma virsmas šķidruma molekulas piesaista šķidruma vidū esošās molekulas. Tas ir kohēzijas veids. Bet pievilcība starp šķidrajām molekulām un gaisa molekulām (vai adhezīvie spēki) ir niecīga. Tāpēc šis šķidro molekulu virsmas slānis darbojas kā elastīga membrāna. Šķidrumu molekulu virsmas slānis ir nospriegots, jo nav pietiekami daudz pievilkšanas spēku, lai līdzsvarotu uz tām iedarbojošos kohēzijas spēkus, tāpēc šo stāvokli sauc par virsmas spraigumu.
Attēls 01: Šķidruma molekulu pievilkšanas spēki šķidruma virsmā
Virsmas spraiguma aprēķināšanas formula
Virsmas spraigums (γ)=F/d
Šeit F ir virsmas spēks un d ir garums, kurā iedarbojas virsmas spēks. Tāpēc virsmas spraiguma mērījumu nosaka vienība N/m (ņūtons uz metru). Tā ir SI vienība virsmas spraiguma mērīšanai.
Kas ir kapilārā darbība?
Kapilārā darbība ir šķidruma spēja plūst šaurās telpās bez ārējo spēku, piemēram, gravitācijas, palīdzības vai pretstatā tiem. To var novērot kā šķidruma vilkšanu caur kapilāro cauruli augšup virzienā.
Kapilārā darbība notiek starpmolekulāro spēku dēļ starp šķidruma molekulām un kapilārās caurules virsmu. Tāpēc tas notiek saķeres spēku dēļ. Kad caurules diametrs ir pietiekami mazs, šķidrums paceļas caur cauruli gan līmes, gan kohēzijas spēku ietekmē. Kohēzijas spēki (pievilkšanas spēki starp līdzīgām molekulām) liek molekulām vilkt uz augšu.
Kapilāro caurulīti ievietojot šķidrumā, caurules malā veidojas menisks. Pēc tam, pateicoties saķeres spēkiem starp šķidruma molekulām un caurules sieniņu, šķidrums tiek vilkts uz augšu, līdz gravitācijas spēks, kas iedarbojas uz šo šķidruma daudzumu, ir pietiekams, lai pārvarētu adhēzijas spēku. Tad šķidruma molekulas tiek uzvilktas kohēzijas dēļ.
Attēls 02: Kapilārā darbība - modelis
Kapilārā darbība ir izplatīta starp augiem. Ksilēma trauki ir kapilāras caurules, kas var vilkt uz augšu ūdeni ar izšķīdušām barības vielām. Tas atbilst lielu augu zariem un lapām ūdens un barības vielu prasībām.
Kāda ir saistība starp virsmas spraigumu un kapilāro darbību?
Kapilārā darbība rada šķidruma kolonnu kapilārā caurulē. Šķidruma kolonnas augstumu var noteikt ar zemāk norādīto vienādojumu.
Formula šķidruma kolonnas augstuma aprēķināšanai
h=2γcosθ / ρgr
Šajā
- h ir šķidruma kolonnas augstums,
- γ ir šķidruma virsmas spraigums (vienība ir N/m),
- θ ir saskares leņķis starp šķidrumu un caurules sieniņu,
- ρ ir šķidruma blīvums, g ir gravitācijas paātrinājums (vienība ir Kg/m3),
- r ir caurules rādiuss (m).
Kāda ir atšķirība starp virsmas spraigumu un kapilāru darbību?
Virsmas spriegums pret kapilāru darbību |
|
| Virsmas spraigums ir parādība, kurā šķidruma virsma, kurā šķidrums saskaras ar gāzi, darbojas kā plāna elastīga loksne. | Kapilārā darbība ir šķidruma spēja plūst šaurās vietās bez ārējo spēku, piemēram, gravitācijas, palīdzības vai pat pret tiem. |
| Teorija | |
| Virsmas spraigums ir spēks uz šķidruma virsmu, kas pakļauts gaisam. | Kapilārā darbība ir šķidruma plūsma pret ārēju spēku bez jebkādas palīdzības. |
| Mērīšana | |
| Virsmas spraigumu mēra kā spēku, kas pielikts noteiktam šķidruma garumam, ko nosaka vienība N/m (ņūtons uz metru). | Kapilārā darbība tiek mērīta kā šķidruma kolonnas augstums, kas tiek uzvilkts uz augšu, pret gravitāciju, ko nosaka mērvienība m (metrs). |
Kopsavilkums - virsmas spraigums pret kapilāru darbību
Virsmas spraigums un kapilārā darbība ir divu veidu šķidrumu mikroskopiskās īpašības. Atšķirība starp virsmas spraigumu un kapilāro darbību ir tāda, ka virsmas spraigumu mēra kā spēku, kas pielikts noteiktam šķidruma garumam, ko nosaka vienība N/m (ņūtons uz metru), turpretim kapilāro darbību mēra kā šķidruma kolonnas augstumu. ir novilkta uz augšu, pret gravitāciju, ko nosaka mērvienība m (metrs).
