毛細管運動、毛細管現象、ウィッキングとも呼ばれる毛細管現象は、液体が重力などの他の力の助けを借りずに、または逆に、小さな空間を流れる能力です。毛細管とその作用を、液体がチューブまたはこの場合はシリンダーを通って上昇するときに発生する現象として、より簡単に特徴付けることができます。これは主に凝集力と接着力によるものであると主張できます。これは、日常生活で経験する最も重要な表面張力現象の 1 つです。
凝集力と接着力とはどういう意味ですか?
同じ種類の分子間の引力は、凝集力として知られています。たとえば、ガラス内の水分子間の引力。一方、接着力は、異なる分子間の引力です。たとえば、ガラス内の水分子とガラス分子の間の引力です。
接着力と凝集力は、バルクまたは巨視的な特性に関連しています。したがって、これらのフレーズは、分子や原子の性質を議論するのには適していません。テーブルトップやメスシリンダーの壁などの表面に液体が接触すると、液体は接着力と凝集力の両方にさらされます。これらの力は、液体の形状を決定する役割を果たします。
毛細管上昇とは?
毛細管現象とは、タオルの繊維間の隙間や多孔質材料の隙間など、狭い通路での液体のくぼみまたは盛り上がりです。毛細管現象は垂直面に限定されません。タオルや布の向きに関係なく、水が繊維に吸い込まれます。
この相互作用により、液体は上方に引き寄せられます。
毛細管は、私たちが摂取する水の量と、それが上昇する力を保持しています.毛穴を取り囲む物質が毛穴の上に層を作ります。水分子に最も近い固体材料は、最高の接着特性を持っています。水が細孔に導入されると、フィルムの厚さが厚くなり、毛細管力が減少します。
次の関係は、水が上昇する高さを示します。
h =2σ / ρrg
ここで、
- h は毛細管現象による液体の上昇の高さを示します
- σ は表面張力を表します
- r はチューブの半径を示します
- ρ は液体の密度を表します
- g は重力による加速度を表します
凝集力、表面張力、および付着力により、液体のレベルが上昇します。液体キャピラリーへの付着力が液体への粘着力よりも大きいと仮定すると、ガラス キャピラリー内の液体レベルが上昇します。角度が 900 度未満の場合、形成されるメニスカスは凹面になります。凝集力が接着力よりも大きい場合、液体は減少します。この場合、接触角は 900 度より大きく、メニスカスは凸面です。
液柱のバランスをとる力は、キャピラリー内の上昇の式を得ることができます。表面張力による上向きの力は 2πrσcosθ で、液体の重さ πr2hρg と釣り合っています。バランス圧力は、この式から導き出されます。液体の表面張力は、毛細管上昇実験を使用して測定されます。
上記の理論によれば、
2πr cosθ T =πr2ρgh,
毛管上昇 (h)=2Tcosθrρg
キャピラリー チューブの接触角 0°
h=2Trρg
泡立ちの現象
私たちは皆、植物が光合成によって土壌から水を集めて食物を生産していることを知っています.同様に、私たちが水を消費すると、上昇するには重力と戦わなければなりませんが、そうなります。もう 1 つの一般的な現象は、液体の表面張力によって引き起こされるこの現象です。
テストで使用した水をビーカーまたは小さなメスシリンダーに入れた場合。水面が完全に真っ直ぐではないことがわかります。それは少し憂鬱な状態を引き起こします。水の場合、表面と水の間の粘着力により、外縁が上に引きずられます。
結論
上記の注記では、キャピラリー ライズ、キャピラリー ライズ法、バブル ライズ法の概念を学びました。落下する水滴は、表面張力のために常に球形を採用することが観察されました。したがって、表面積を最小化する液体の傾向は、表面張力として知られていると結論付けることができます。この概念とは別に、力の種類、つまり接着力と凝集力について学びました。
