Визначте висоту, на яку піднімається вода в вертикальному скляному капілярі радіусом 0,2 мм, та на яку вона опускається

Предмет вопроса: Капілярні явища.

Пояснення: Капілярні явища відбуваються, коли рідина піднімається або опускається в тонкій трубці, відомої як капіляр. У даній задачі нам потрібно визначити висоту, на яку піднімається вода і на яку опускається ртуть у вертикальному скляному капілярі.

Для початку визначимо радіус капіляра: r = 0,2 мм = 0,2 * 10^-3 м = 0,0002 м.

Далі, ми можемо використати формулу Лапласа для визначення висоти підняття або опускання рідини в капілярі:
h = (2 * γ * cos(θ))/(ρ * g * r),

де γ - поверхневий натяг рідини, ρ - густина рідини, g - прискорення вільного падіння, r - радіус капіляра, θ - кут змочування рідини.

Для води, кут змочування (θ) становить близько 0°, а поверхневий натяг (γ) для води при 20°C становить близько 0,0728 Н/м.

Підставляючи відомі значення до формули, ми отримаємо:
h_вода = (2 * 0,0728 * cos(0°))/(1000 * 9,8 * 0,0002).

Для ртуті, кут змочування (θ) становить близько 135°, а поверхневий натяг (γ) для ртуті при 20°C становить близько 0,465 Н/м.

Підставляючи відомі значення до формули, ми отримаємо:
h_ртуть = (2 * 0,465 * cos(135°))/(13600 * 9,8 * 0,0002).

Виконуючи розрахунки, ми знаходимо, що висота підняття води дорівнює приблизно 0,370 м, а висота спускання ртуті дорівнює приблизно 0,106 м.

Приклад використання:
У вас є вертикальний скляний капіляр радіусом 0,2 мм. Визначте висоту підняття води у капілярі та висоту спускання ртуті. Густина води - 1000 кг/м³, а густина ртуті - 13 600 кг/м³.

Рекомендації:
Для кращого розуміння капілярних явищ, рекомендується ознайомитися з поверхневим натягом, кутом змочування і їх впливом на підняття або спускання рідини в капілярі. Також, варто приділити увагу вивченню формули Лапласа та її застосуванню для розрахунків у практичних задачах.

Вправа:
За відомими даними про радіус капіляра (0,1 мм), густоту рідини (800 кг/м³) і поверхневий натяг (0,06 Н/м), визначте висоту підняття рідини в капілярі.