Номер 2, страница 266 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 7. Поверхностное натяжение в жидкостях. Параграф 7.7. Капиллярные явления - номер 2, страница 266.

Условие.

2. От каких параметров зависит высота поднятия жидкости в капиллярных трубках?

Решение.

Высота поднятия или опускания жидкости в капиллярных трубках — это физическое явление, обусловленное силами поверхностного натяжения и смачиванием. Высота, на которую поднимается или опускается жидкость, описывается законом Жюрена. Формула для расчета этой высоты ($\text{h}$) выглядит следующим образом:

$h = \frac{2\sigma \cos\theta}{\rho g r}$

где $\sigma$ — это коэффициент поверхностного натяжения жидкости, $\theta$ — краевой угол смачивания (угол между поверхностью жидкости и стенкой капилляра), $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{r}$ — радиус капилляра.

Исходя из этой формулы, можно определить параметры, от которых зависит высота поднятия жидкости:

1. Свойства жидкости. К ним относятся коэффициент поверхностного натяжения ($\sigma$) и плотность ($\rho$). Высота поднятия прямо пропорциональна поверхностному натяжению (жидкости с большим $\sigma$ поднимаются выше) и обратно пропорциональна плотности (более плотные жидкости поднимаются на меньшую высоту, так как на столб жидкости действует большая сила тяжести).

2. Свойства капилляра и его взаимодействие с жидкостью. Ключевыми параметрами являются радиус капилляра ($\text{r}$) и краевой угол смачивания ($\theta$). Высота поднятия обратно пропорциональна радиусу, то есть в более узких трубках жидкость поднимается выше. Краевой угол зависит от природы жидкости и материала, из которого сделана трубка. Если жидкость смачивает стенки (например, вода на стекле, $\theta < 90^\circ$), она поднимается. Если не смачивает (например, ртуть на стекле, $\theta > 90^\circ$), то её уровень в капилляре опускается ниже уровня в сосуде. Величина угла также непосредственно влияет на высоту подъема.

3. Внешние условия. Основным параметром из этой группы является ускорение свободного падения ($\text{g}$). Высота поднятия обратно пропорциональна $\text{g}$. Например, на Луне, где гравитация слабее, та же жидкость в том же капилляре поднялась бы на большую высоту.

Ответ: Высота поднятия жидкости в капиллярных трубках зависит от свойств самой жидкости (коэффициента поверхностного натяжения, плотности), свойств капилляра (радиуса, материала стенок, который совместно с жидкостью определяет краевой угол смачивания) и от внешних условий (ускорения свободного падения).