Капиллярные явления в строительстве , природе и технике

Реферат

На тему : Капиллярные явления в строительстве , природе и технике.

алматы 2013 год

Выполнил : Елибаев Иван

                                                                      Группа : СЗС 13-2

 

Молекулы жидкости совершают тепловые колебания около положений равновесия со средней частотой 1/t0, близкой  к частотам колебаний атомов в  кристаллах, и амплитудой, определяемой «свободным объемом», предоставленным  молекуле ее соседями. По истечении  времени t >> t0 эти положения равновесия смещаются на расстояния порядка 10-8 см. Среднее (по совокупности большого числа молекул) время t, называемое временем  релаксации, является характерным временем, связанным с перемещением частиц жидкости на расстояния порядка 10-8 см.

Капиллярность (поверхностное натяжение) – это свойство жидкости изменять положение ее поверхности, вызванное  натяжением и силой взаимодействия между нею и стенками трубок или  мелкими порами грунта. Поверхностное  натяжение зависит от температуры, уменьшаясь с ее ростом.

  Вода из всех жидкостей  имеет наибольшее поверхностное  натяжение σt=0,081 Н/м. Для воды при температуре 20°С в трубке диаметром d мм высота капиллярного поднятия выражается формулой

H = 30/d мм  

Капиллярное поднятие жидкости, смачивающей 

стенки (вода в стеклянном сосуде и капилляре).

Опыт показывает, что поверхность  жидкости стремится принять такую  форму, чтобы иметь минимальную площадь. Это явление связано с воздействием на поверхность жидкости механических сил, стремящихся уменьшить площадь этой поверхности. Указанные силы называются силами поверхностного натяжения.     

Рассмотрим явления, возникающие  на границе раздела жидкости и  газа. Пусть имеется пленка жидкости (например, мыльная пленка), натянутая  на рамку с одной подвижной  перемычкой.

Явление смачивания (или несмачивания) твердого тела жидкостью приводит к появлению капиллярного эффекта. Капилляром называется тонкая трубка, вставленная в сосуд с жидкостью. Капиллярный эффект связан с тем, что в зависимости от того, смачивает жидкость стенки капилляра или нет, внутри капилляра поверхность жидкости приобретает соответственно вогнутую или выпуклую форму. В первом случае давление внутри жидкости уменьшается по сравнению с внешним, и она поднимается внутри капилляра (см. рис.). А во втором - это давление возрастает, что приводит к опусканию уровня жидкости в капилляре по отношению к её уровню в сосуде.   

Капиллярные явления играют большую  роль в природе и технике. Так, подъем питательного раствора по стеблю или стволу растения в значительной мере обусловлен явлением капиллярности: раствор поднимается по тонким капиллярным  трубкам, образованным стенками растительных клеток. По капиллярам почвы поднимается вода из глубинных слоев в поверхностные слои. Уменьшая диаметр почвенных капилляров путем уплотнения почвы, можно усилить приток воды к поверхности почвы, т. е. к зоне испарения, и этим ускорить высушивание почвы. Наоборот, разрыхляя поверхность почвы и разрушая тем самым систему почвенных капилляров, можно задержать приток воды к зоне испарения и замедлить высушивание почвы. Именно на этом основаны известные агротехнические приемы регулирования водного режима почвы - прикатка и боронование. По капиллярным каналам в стенках зданий поднимается грунтовая вода (в отсутствие гидроизоляции); по капиллярам фитиля поднимаются смазочные вещества (фитильная смазка); на явлении капиллярности основано использование промокательной бумаги и т. д.