> Энциклопедический словарь Гранат, страница 124 > Волосность

Волосность

Волосность, или капиллярность. Каждая частица жидкости находится под влиянием всех частиц, заключающихся в сфере молекулярного действия, в центре которого она сама находится. Между частицами тел твердых и жидких также приходится допустить существование взаимодействия или сил сцепления.Смотря по относительной величине, с одной стороны, сцепления между однородными частицами жидкости, с другой— сцепления между частицами твердого и жидкого тела, твердое тело или слшчивается, или не смачивается жидкостью. В первом случае жидкость пристает к поверхности твердого тела, на котором могут висеть капли жидкости и по поверхности которого капли жидкости расплываются. Поверхность жидкости, соприкасающаяся с твердым телом, оказывается около поверхности последнего несколько приподнятой (вогнутой), если твердое

Рисунок 1.

тело смачивается жидкостью, и несколько опущенной (выпуклой) — в противуположном случае. На рисунке 1 MX—поверхность твердого тела, р—

пасть поверхности жидкости, смачивающей твердое тело. На частицу т, находящуюся около поверхности твердого тела, действуют сила сцепления со стороны частиц твердого тела, по направлению ms, и сила сцепления со стороны частиц жидкости по направлению тр, во внутрь самой жидкости. Допустим, что перевес на стороне первой силы, и что общая равнодействующая R (рисунок 2. А) всех сил

сцепления направлена во внутрь твердого тела. Поверхность жидкости всегда должна быть нормальна к силе, действующей на частицы, лежащия на атой поверхности, а потому касательная к поверхности жидкости в точке m должна в рассматриваемом случае иметь направление тТ, чем и объясняется приподнятие или вогнутость поверхности жидкости. Когда перевес на стороне сил сцепления между однородными частиц. жидкости, то равнодействующая mR всех сил сцепления направлена во внутрь жидкости, как показано на рисунке 2, В. В этом случ. касательная тТ направлена вверх, чем и объясняется опускание или выпуклость жидкости около поверхности твердого тела. Угол Ф между внутренн. нормалями к поверхностям жидкого и твердого тел называется краевым углом (рисунок 2). В первом случае (А) этот угол острый, во втором случае (В) он тупой. Если внутри трубки находится столб жидкости, то поверхности на его концах будут вогнуты, если жидкость смачивает материал трубки, и выпуклы,

если она его не смачивает. Нормальное давление поверхностной пленки жидкости наибольшее, когда поверхность выпуклая, и наименьшее, когда поверхность вогнутая. На этом основаны явления капиллярности, или В. Если опустить трубку АВ (рисунок 3) в жидкость, которая смачивает ея стенки, то нормальное давление на вогнутой поверхности пт, внутри трубки, будет меньше нормального давления на плоской внешней поверхности, вследствие чего жидкость в трубке поднимается до тех пор, пока давление приподнятого жидкого столба не будет равняться разности нормальных давлений внутри и вне трубки. Если же трубка погружена в жидкость, которая ея не смачивает, то жидкость внутри трубки имеет выпуклую поверхность, нормальное давление которой больше нормального давления вне трубки. Вследствие этого жидкость опустится настолько, что избыток давления сделается равным давлению жидкого столба, высота которого равна разности высот жидкости внутри и вне трубки (рисунок 3 с правой стороны).

Журен (Jurin, 1718 г.) дал закон, который, впрочем, еще раньше найден был Борелли: высота поднятия или опускания жидкости в волосной трубке обратно пропорциональна диаметру поперечного сечения канала трубки. Этот закон непосредственно вытекает из того, что краевой угол зависит только от жидкости и материала трубки, а не зависит от диаметра последней. Капиллярною постоянною называется величина, равная 2а: 6, где а—коэффициент, входящий в формулу Лапласа, для величины нормального давления у поверхности жидкости (смотрите жидкости),8—плотность жидкости относительно воды. Капилляры, постоянную обыкновенно обозначают через а2. Высота h поднятия жидкости в капиллярной трубке равняется а2:г, где г радиус поперечного сечения трубки в том случае, когда жидкость вполне смачивает материал трубки, т. е. когда краевой угол равен пулю. Вытекающая отсюда формула a2=hr может служить для определения капиллярной постоянной; если же смачивание неполное, то высота поднятия h=a2cosO : г, где Ф краевой угол. Если в жидкость опустить параллельно друг другу две вертикальные пластинки, то жидкость между ними также поднимается, причем высота подъема в два раза меньше, чем в трубке, диаметр поперечного сечения которой равен расстоянию пластинок друг от друга. Этимявлением также можно воспользоваться для определения капиллярной постоянной. Если в жидкость опустить две пластинки, образующия малыйдвугранный угол (рис.

4), то жидкость под-н и м ается тем выше, чем ближе она находится к ребру Д в у-гран ного угла. Поверхность приподнятой ЖИДКОСТИ пересекает стороны двугранного угла покривим линиям — гиперболам. — На В. основано множество явлений всасывания жидкостей пористыми телами. Губка, сахар, пропускная бумага, мел, песок, дерево, литографский камень и так далее с большою силою как бы втягивают в себя жидкость. Жамен (Jamin) построил различи, приборы, могущие служить для измерения этой силы. Явления В. играют также большую роль в растениях. Кроме упомянутых вышедвух способов определения капиллярной постоянной, существует ещ<с множество других. Если горизонталь ную пластинку опустить до соприкосновения с поверхностью жидкости, то требуется некоторая сила для ея отрывания от жидкости. Измеряя эту силу, можно вычислить капилл. постоянную. Когда жидкость, наполняющая узкую вертикальную трубку, медленно выходит из ея нижнего конца, то образуются капли, которые спадают, достигнув определенного веса р. Перед отпаданием образуется между каплей и трубкой сужение, радиус горизонтального сечения которого г связан с весом р формулою р==2кга, где а связано с капиллярн. постоянною а2 формулою, указанною выше. Дюкло (Duclaux) устроил спиртомер в виде пипетки, емкость которой равна 5 куб. стм., с отверстием, из которого наполняющая ее жидкость вытекает по каплям. Число капель, получаемых при опоражнивании пипетки, указывает на процентное содержание чистого алкоголя, который определяется по готовой таблице. Чистая вода дает 100 капель, 90% спирт—259 капель. Квинке (Quincke) пользовался методом капель для определения поверхностного натяжения а и капилл. постоянной а2 расплавленных металлов. Капиллярная постоянная может быть далее определена путем измерения формы жидких капель, лежащих на поверхности твердого тела, ими не смачиваемого, а также путем измерения формы пузыря воздуха, находящагося внутри жидкости под горизонтальною поверхностью твердого тела. Поверхностное натяжение уменьшается с понижением температуры, как показали Бруннер, Вольф, Б. П. Вейнберг (в Петербурге) и др. При критической температуре жидкости (смотрите теплота) капиллярная постоянная равна нулю.

0. Хвольсон.