На яку висоту піднімається вода в капілярній трубці за температури 20°С, якщо змочування є повним?

Предмет вопроса: Восхождение воды в капиллярной трубке

Объяснение: Капиллярное восхождение - это явление, при котором жидкость поднимается в узкой трубке, названной капиллярной трубкой, против силы тяжести. Высота подъема жидкости в капиллярной трубке зависит от нескольких факторов: радиуса капилляра, поверхностного натяжения, угла смачивания и плотности жидкости.

Формула, используемая для расчета высоты подъема воды в капиллярной трубке, называется формулой Лапласа:

h = (2 * T * cosθ) / (ρ * g * r)

где:
h - высота восхождения жидкости в капиллярной трубке,
T - поверхностное натяжение жидкости,
θ - угол смачивания жидкости на поверхности капилляра,
ρ - плотность жидкости,
g - ускорение свободного падения,
r - радиус капилляра.

Значения поверхностного натяжения, угла смачивания и плотности воды можно найти в соответствующей литературе или справочниках.

Например: Допустим, у нас есть капиллярная трубка с радиусом 0.1 мм, вода с поверхностным натяжением 0.072 Н/м, угол смачивания 30 градусов и плотностью 1000 кг/м³. Чтобы вычислить высоту подъема воды в трубке, мы можем использовать формулу Лапласа:

h = (2 * 0.072 * cos(30)) / (1000 * 9.8 * 0.0001)

h = 0.144 / 0.098

h ≈ 1.47 мм

Таким образом, вода будет подниматься примерно на 1.47 миллиметра в капиллярной трубке при температуре 20°C и с полным смачиванием.

Совет: Чтобы лучше понять это явление, можно провести эксперимент, используя капиллярные трубки разного диаметра и различные жидкости. Измерьте высоту, на которую поднялась жидкость в каждой трубке, и сравните результаты. Это позволит вам увидеть зависимость восхождения от радиуса капилляра и других факторов.

Задача для проверки: Капиллярная трубка имеет радиус 0.2 мм. Вода, используемая в трубке, имеет поверхностное натяжение 0.06 Н/м, угол смачивания 45 градусов и плотность 950 кг/м³. Вычислите высоту восхождения воды в этой трубке при температуре 20°C, считая смачивание полным.