Номер 1, страница 27 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества. Параграф 7. Строение газов, жидкостей и твёрдых тел. Темы докладов и проектов - номер 1, страница 27.

Условие.

1. Капиллярные явления в природе.

Решение.

Капиллярные явления (или капиллярность) — это физические явления, связанные со способностью жидкостей изменять свой уровень в узких трубках (капиллярах), пористых телах и тонких зазорах. Это происходит из-за взаимодействия молекул жидкости друг с другом (когезия) и с молекулами твёрдого тела (адгезия) на границе их соприкосновения, а также из-за поверхностного натяжения жидкости.

Если силы притяжения между молекулами жидкости и стенками капилляра (адгезия) больше, чем между молекулами самой жидкости (когезия), то жидкость смачивает стенки и поднимается по капилляру вверх, образуя вогнутый мениск. Если же силы когезии преобладают, жидкость не смачивает стенки, и её уровень в капилляре опускается ниже уровня в широком сосуде, образуя выпуклый мениск. Высота подъёма (или опускания) жидкости в цилиндрическом капилляре описывается законом Жюрена:

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

где $\text{h}$ — высота столба жидкости, $\sigma$ — коэффициент поверхностного натяжения, $\theta$ — краевой угол смачивания, $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{r}$ — радиус капилляра. Формула показывает, что высота подъёма обратно пропорциональна радиусу капилляра, то есть чем тоньше трубка, тем выше поднимается жидкость.

В природе капиллярные явления играют исключительно важную роль. Вот несколько ключевых примеров:

Транспорт воды в растениях

Это один из самых фундаментальных примеров. Корневая система растений впитывает воду и растворенные в ней минеральные вещества из почвы. Далее эта вода поднимается по тончайшим сосудам (ксилеме) в стебле и стволе к листьям, иногда на высоту десятков метров, как у секвойи. Этот подъём, преодолевающий силу тяжести, в значительной степени обеспечивается капиллярными силами в узких каналах ксилемы.

Движение влаги в почве

Почва является пористой средой, в которой промежутки между частицами образуют сложную сеть капилляров. Благодаря этому грунтовые воды могут подниматься из глубоких слоёв к поверхности, питая корневые системы растений даже в отсутствие дождей. Характер капиллярного подъёма зависит от типа почвы: в глинистых почвах с мелкими порами вода поднимается выше, но медленнее, чем в песчаных.

Биологические процессы у животных

Кровеносная система живых организмов включает в себя сеть мельчайших сосудов, которые так и называются — капилляры. Именно в них происходит обмен газами и питательными веществами между кровью и тканями. Капиллярные эффекты важны для этого процесса. Также капиллярность обеспечивает смачивание глазного яблока слезной жидкостью.

Геологические процессы

Вода, проникая в микротрещины скал и горных пород за счет капиллярных сил, способствует их разрушению. При замерзании она расширяется, увеличивая трещины, что является важным фактором выветривания. Также капиллярные явления играют роль в миграции нефти и природного газа в пористых пластах земной коры.

Ответ: Капиллярные явления — это физические процессы, обусловленные силами поверхностного натяжения, которые вызывают подъём или опускание жидкости в узких каналах (капиллярах). В природе они имеют огромное значение, обеспечивая такие жизненно важные процессы, как питание растений (подъём воды по стеблям), движение грунтовых вод в почве, кровообращение в живых организмах, а также участвуют в геологических процессах, например, в выветривании горных пород.