Яка висота підйому води по капілярній трубці? Яка висота підйому сірководню? Який коефіцієнт поверхневого натягу

Тема занятия: Капілярні явища

Пояснення: Капілярні явища - це процеси підйому або опускання рідини в тонкій трубці, викликані поверхневим натягом. Висота підйому рідини по капілярній трубці залежить від радіусу трубки, поверхневого натягу рідини та відносної щільності рідини і повітря.

Для обчислення висоти підйому рідини за допомогою капілярної трубки використовується формула:
\[ h = \frac{{2T}}{{r\rho g}} \]
де:
- h - висота підйому рідини,
- T - коефіцієнт поверхневого натягу рідини,
- r - радіус капілярної трубки,
- ρ - щільність рідини, і
- g - прискорення вільного падіння.

Для обчислення висоти підйому кінцевої частини капілярної трубки використовується формула:
\[ h = \frac{{4T}}{{d\rho g}} \]
де:
- h - висота підйому рідини,
- T - коефіцієнт поверхневого натягу рідини,
- d - діаметр капілярної трубки,
- ρ - щільність рідини, і
- g - прискорення вільного падіння.

Приклад використання:

Задача 1: Яка висота підйому води по капілярній трубці радіусом 0,1 мм? Візьмемо коефіцієнт поверхневого натягу води 0,072 Н/м, щільність води 1000 кг/м³, і прискорення вільного падіння g ≈ 9,8 м/с².
\[ h = \frac{{2 \cdot 0,072}}{{0,1 \cdot 10^{-3} \cdot 1000 \cdot 9,8}} = 0,147 м \]

Задача 2: Яка висота підйому сірководню по капілярній трубці радіусом 0,2 мм? Коефіцієнт поверхневого натягу сірководню дорівнює 0,15 Н/м, а щільність сірководню становить 1260 кг/м³.
\[ h = \frac{{2 \cdot 0,15}}{{0,2 \cdot 10^{-3} \cdot 1260 \cdot 9,8}} \approx 0,061 м \]

Задача 3: Який коефіцієнт поверхневого натягу сірководню, якщо його щільність становить 1260 кг/м³, а висота підйому рідини по капілярній трубці радіусом 0,3 мм - 0,08 м?
\[ T = \frac{{h \cdot r \cdot \rho \cdot g}}{2} = \frac{{0,08 \cdot 0,3 \cdot 10^{-3} \cdot 1260 \cdot 9,8}}{2} \approx 0,120 Н/м \]

Задача 4: Який діаметр капілярної трубки, яка піднімає воду на висоту 0,1 м? Припустимо коефіцієнт поверхневого натягу води рівний 0,072 Н/м, щільність води 1000 кг/м³, а прискорення вільного падіння g ≈ 9,8 м/с².
\[ d = \frac{{4 \cdot T}}{{h \cdot \rho \cdot g}} = \frac{{4 \cdot 0,072}}{{0,1 \cdot 1000 \cdot 9,8}} \approx 0,009 м = 0,9 мм \]

Порада: Для кращого розуміння капілярних явищ варто ознайомитися з оптимальними виразами і одиницями виміру у формулі, а також з прикладами вирахувань з різних матеріалів. Важливо уважно розуміти фізичні величини, їх природу та взаємозв"язок. Застосування цих знань на практиці допоможе зрозуміти явища краще.

Вправа: Яка висота підйому води буде по капілярній трубці радіусом 0,05 мм за умови, що коефіцієнт поверхневого натягу води становить 0,06 Н/м, а щільність - 1000 кг/м³?