Номер 4, страница 22 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества. Параграф 6. Смачивание. Капиллярные явления. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 22.

Условие.

4. Какие явления называют капиллярными? Приведите примеры капиллярных явлений.

Решение.

Какие явления называют капиллярными?
Капиллярными явлениями (или капиллярностью) называют физические явления, связанные с подъемом или опусканием уровня жидкости в узких трубках, называемых капиллярами (от лат. capillaris — волосяной), а также в пористых материалах и узких щелях.
Причиной этих явлений является взаимодействие сил поверхностного натяжения жидкости с силами ее взаимодействия со стенками капилляра. В основе лежат два типа сил:
1. Силы сцепления между молекулами самой жидкости (когезия), которые создают поверхностное натяжение, заставляющее поверхность жидкости стремиться к минимальной площади.
2. Силы прилипания между молекулами жидкости и молекулами твердого тела, из которого сделан капилляр (адгезия).
В зависимости от соотношения этих сил, наблюдаются два эффекта:
- Смачивание: Если силы адгезии (прилипания к стенкам) сильнее сил когезии (внутри жидкости), жидкость "прилипает" к стенкам капилляра и поднимается по ним. Поверхность жидкости (мениск) приобретает вогнутую форму. Краевой угол смачивания в этом случае острый ($ \theta < 90^\circ $). Примером служит вода в стеклянной трубке.
- Несмачивание: Если силы когезии преобладают над силами адгезии, молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к стенкам. Уровень жидкости в капилляре опускается ниже общего уровня, а мениск становится выпуклым. Краевой угол тупой ($ \theta > 90^\circ $). Примером служит ртуть в стеклянной трубке.
Высота подъема или опускания жидкости $\text{h}$ в капилляре радиусом $\text{r}$ описывается формулой Жюрена:
$h = \frac{2\sigma \cos\theta}{\rho g r}$,
где $\sigma$ — коэффициент поверхностного натяжения, $\theta$ — краевой угол, $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Приведите примеры капиллярных явлений.
Капиллярные явления широко распространены в природе, быту и технике:
В природе:
- Подъем воды с растворенными минеральными веществами от корней к листьям растений по капиллярным сосудам.
- Подъем влаги в почве, который обеспечивает питание растений.
- Циркуляция крови по мельчайшим кровеносным сосудам — капиллярам.
В быту:
- Впитывание пролитой жидкости бумажными полотенцами, салфетками, губками или тканью, так как все эти материалы имеют пористую (капиллярную) структуру.
- Подъем топлива (керосина, масла) по фитилю в лампах и свечах к пламени.
- Впитывание чернил в промокательную бумагу или в наконечник перьевой ручки.
- Намокание куска сахара или мела, опущенного одним концом в воду или чай.
В технике и строительстве:
- Пропитка древесины и других пористых материалов различными защитными составами.
- Подъем грунтовых вод по капиллярам в почве и пористых строительных материалах (кирпич, бетон), что может вызывать сырость в подвалах и на первых этажах зданий.
- Использование капиллярных эффектов в системах охлаждения (тепловые трубки) и в хроматографии для разделения веществ.

Ответ: Капиллярные явления — это явления подъема или опускания жидкости в тонких трубках (капиллярах) и пористых телах, обусловленные силами поверхностного натяжения и смачиванием/несмачиванием поверхности. Примерами служат: подъем воды по стволам растений, впитывание жидкости бумажным полотенцем, подъем керосина по фитилю лампы, намокание фундамента здания из-за подъема грунтовых вод.