Ja jums patīk dzert kokteiļus vai citus dzērienus no salmiņa, droši vien ievērojāt, ka vienu tā galu nolaižot šķidrumā, dzēriena līmenis tajā ir nedaudz augstāks nekā tasē vai glāzē. Kāpēc tas notiek? Parasti cilvēki par to nedomā. Bet fiziķiem jau sen ir izdevies labi izpētīt šādas parādības un pat deva tām savu nosaukumu - kapilārās parādības. Pienākusi mūsu kārta noskaidrot, kāpēc tas notiek un kā šī parādība tiek izskaidrota.
Kāpēc rodas kapilārās parādības
Dabā visam, kas notiek, ir saprātīgs izskaidrojums. Ja šķidrums mitrina (piemēram, ūdens plastmasas mēģenē), tas paceļas augšup pa cauruli, un, ja tas nav mitrinošs (piemēram, dzīvsudrabs stikla flakonā), tas samazināsies. Turklāt, jo mazāks ir šāda kapilāra rādiuss, jo augstāks šķidrums pacelsies vai kritīsies. Kas izskaidro šādas kapilāras parādības? Fizika saka, ka tie rodas iedarbības rezultātāvirsmas spraiguma spēki. Uzmanīgi aplūkojot šķidruma virsmas slāni kapilārā, var redzēt, ka pēc formas tas ir sava veida aplis. Gar tās robežu caurules sienas tiek pakļautas spiedienam ar tā saukto virsmas spraigumu. Turklāt mitrinošam šķidrumam tā virziena vektors ir vērsts uz leju, bet nemitrinošam šķidrumam tas ir vērsts uz augšu.
Saskaņā ar Ņūtona trešo likumu, tas neizbēgami rada pretēju spiedienu, kas ir vienāds ar to. Tas ir tas, kas liek šķidrumam pacelties vai nokrist šaurā caurulē. Tas izskaidro visa veida kapilāru parādības. Tomēr, protams, daudziem jau ir radies loģisks jautājums: "Un kad apstāsies šķidruma kāpums vai kritums?" Tas notiks, kad gravitācijas spēks jeb Arhimēda spēks līdzsvaros spēku, kas liek šķidrumam pārvietoties pa cauruli.
Kā var izmantot kapilārās parādības?
Viens no šīs parādības pielietojumiem, kas plaši izplatījies kancelejas preču ražošanā, ir pazīstams gandrīz katram studentam vai skolēnam. Jūs droši vien jau uzminējāt, ka mēs runājam par kapilāro pildspalvu.
Tā ierīce ļauj rakstīt gandrīz jebkurā pozīcijā, un plāna un skaidra atzīme uz papīra jau sen ir padarījusi šo tēmu ļoti populāru rakstnieku brālības vidū. Kapilārās parādības plaši izmanto arī lauksaimniecībā, lai regulētu kustību un saglabātu mitrumu augsnē. Kā jūs zināt, zeme, kurā viņi augkultūrai ir vaļīga struktūra, kurā starp atsevišķām daļiņām ir šauras spraugas. Patiesībā tas nav nekas cits kā kapilāri. Caur tiem ūdens iekļūst sakņu sistēmā un nodrošina augus ar nepieciešamo mitrumu un derīgajiem sāļiem. Taču pa šīm takām paceļas arī augsnes ūdens un diezgan ātri iztvaiko. Lai novērstu šo procesu, kapilāri ir jāiznīcina. Tikai šim nolūkam tiek veikta augsnes irdināšana. Un dažreiz rodas pretēja situācija, kad ir nepieciešams palielināt ūdens kustību caur kapilāriem. Šajā gadījumā augsne tiek norullēta, un tāpēc palielinās šauru kanālu skaits. Ikdienas dzīvē kapilārās parādības tiek izmantotas dažādos apstākļos. Dūcošā papīra, dvieļu un salvešu izmantošana, daktis izmantošana petrolejas lampās un tehnoloģijās - tas viss ir iespējams, jo to sastāvā ir gari šauri kanāli.
