Ключевая разница – поверхностное натяжение и капиллярное действие
Поверхностное натяжение и капиллярное действие являются физическими свойствами жидких веществ. Это макроскопические свойства жидкостей. Ключевое различие между поверхностным натяжением и капиллярным действием заключается в том, что поверхностное натяжение измеряется как сила, приложенная к жидкости определенной длины, выраженная в единицах Н/м (Ньютон на метр), тогда как капиллярное действие измеряется как высота столба жидкости. который тянется вверх против силы тяжести, заданной единицей m (метр).
Что такое поверхностное натяжение?
Поверхностное натяжение - это явление, при котором поверхность жидкости, где жидкость находится в контакте с газом, действует как тонкий эластичный лист. Термин поверхностное натяжение используется только тогда, когда жидкость находится в контакте с газом (например, при открытии в нормальную атмосферу). Термин «граничное натяжение» используется для слоя между двумя жидкостями.
Притяжение между различными химическими видами заставляет молекулы жидкости объединяться. Молекулы жидкости на поверхности жидкости притягиваются к молекулам в середине жидкости. Это тип сплоченности. Но притяжение между молекулами жидкости и молекулами воздуха (или силы сцепления) пренебрежимо мало. Поэтому этот поверхностный слой молекул жидкости действует как эластичная мембрана. Поверхностный слой молекул жидкости находится под напряжением, потому что нет достаточных сил притяжения, чтобы уравновесить действующие на них силы сцепления, поэтому это состояние называется поверхностным натяжением..
Рисунок 01: Силы притяжения молекул жидкости на поверхности жидкости
Формула для расчета поверхностного натяжения
Поверхностное натяжение (γ)=F/d
Здесь F - поверхностная сила, а d - длина, вдоль которой действует поверхностная сила. Таким образом, поверхностное натяжение измеряется в Н/м (Ньютон на метр). Это единица измерения поверхностного натяжения в системе СИ.
Что такое капиллярное действие?
Капиллярное действие - это способность жидкости течь в узких пространствах без помощи или вопреки внешним силам, таким как гравитация. Это можно наблюдать как вытягивание жидкости через капиллярную трубку в направлении вверх.
Капиллярное действие возникает из-за межмолекулярных сил между молекулами жидкости и поверхностью капиллярной трубки. Следовательно, это происходит за счет сил сцепления. Когда диаметр трубки достаточно мал, жидкость поднимается по трубке за счет как адгезионных, так и когезионных сил. Силы сцепления (силы притяжения между подобными молекулами) заставляют молекулы тянуться вверх.
Когда капиллярную трубку помещают в жидкость, на краю трубки образуется мениск. Затем за счет сил сцепления между молекулами жидкости и стенкой трубки жидкость подтягивается вверх до тех пор, пока сила тяжести, действующая на это количество жидкости, не станет достаточной для преодоления силы сцепления. Затем молекулы жидкости подтягиваются за счет сцепления.
Рисунок 02: Капиллярное действие – модель
Капиллярное действие характерно для растений. Сосуды ксилемы представляют собой капиллярные трубки, по которым вода с растворенными в ней питательными веществами может подниматься вверх. Это удовлетворяет потребности в воде и питательных веществах ветвей и листьев крупных растений.
Какова связь между поверхностным натяжением и капиллярным действием?
Капиллярное действие создает столб жидкости в капиллярной трубке. Высоту столба жидкости можно определить по уравнению, приведенному ниже.
Формула для расчета высоты столба жидкости
h=2γcosθ / ρgr
В этом
- h – высота столба жидкости,
- γ – поверхностное натяжение жидкости (единица измерения Н/м),
- θ – краевой угол между жидкостью и стенкой трубки,
- ρ - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения (единица измерения - кг/м3),
- r - радиус трубы (м).
В чем разница между поверхностным натяжением и капиллярным действием?
Поверхностное натяжение и капиллярное действие |
|
| Поверхностное натяжение - это явление, при котором поверхность жидкости, где жидкость находится в контакте с газом, действует как тонкий упругий слой. | Капиллярное действие - это способность жидкости течь в узких пространствах без помощи или даже вопреки внешним силам, таким как гравитация. |
| Теория | |
| Поверхностное натяжение - это сила, действующая на поверхность жидкости, подвергающуюся воздействию воздуха. | Капиллярное действие – это течение жидкости против внешней силы без какой-либо помощи. |
| Измерение | |
| Поверхностное натяжение измеряется как сила, приложенная к определенной длине жидкости, выраженная в Н/м (Ньютон на метр). | Капиллярность измеряется как высота столба жидкости, который вытягивается вверх против силы тяжести, выраженной в единицах m (метр). |
Резюме – Поверхностное натяжение и капиллярное действие
Поверхностное натяжение и капиллярное действие - два типа микроскопических свойств жидкостей. Разница между поверхностным натяжением и капиллярным действием заключается в том, что поверхностное натяжение измеряется как сила, приложенная к жидкости определенной длины, выраженная в единицах Н/м (ньютон на метр), тогда как капиллярное действие измеряется как высота столба жидкости, который поднимается вверх, против силы тяжести, заданной единицей m (метр).
