Капиллярлық құбылыстардың маңызы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М. Х. ДУЛАТИ АТЫҢДАҒЫ ТАРАЗ ӨҢІРЛІК УНИВЕРСИТЕТІ ТЕХНАЛОГИЯЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТ

«Химия және химиялық техналогия» кафедрасы

СӨЖ

Тақырыбы: Капиллярлық құбылыстар

Мамандық: 6В05314 Химия

Курс: 2

Орындаған: Ескермес Назерке Ескермесқызы

Тараз 2023

Мазмұны

Кіріспе1

Негізгі бөлім

1. Капиллярлық құбылыстар2

2. Капиллярлық құбылыстардың анықталуы мен рөлі4

3. Капиллярлық құбылыстардың маңызы 6

4. Табиғат техналогиясындағы капиллярлық құбылыстар7

Қорытынды9

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі10

1. Кіріспе

Капиллярлық құбылыстар - бір-бірімен араласпайтын заттардын шекарасында, бет тік керілудін әсерінен пайда болатын физикалық құбылыстар. Басқа, сұйықтықтармен газбен немесе өзінің буымен шекаралас орналасқан сұйық бетінін иілуі де К. К-ға жатады. Сұйықтық бетінін иілу салдарынан, онын астында косымша капиллярлык кысым (р) пайда болады. Бұл қысымның шамасы Лаплас теңдеуімен өрнектеледі: р=р1 - р2=212r, мундаы 12 - екі ортанын шекарасындагы беттік керілу, р1 жене р2 - суйыктыктары (1) жене онымен жанасқан ортадағы (2) кысым, r - беттін орташа кисыктық радиусы. Сұйықтықтың ойыс бетінін (rО) астындагы кысым теріс танбалы (р0), ал дөңес бетінің (r0) астындагы қысым он танбалы (р0) болады. Шекаралык бет жазык (r=0) болса, сұйықтыққа қосымша қысым әсер етпейді (р=0) . К. қ. молекулааралык күш пен сыртқы күш (негізінен, аурлық күші ) әсерінен болатын сұйықтық бетінін тепе-тендігі мен қозғалысының кейбір түрлерін де қамтиды. Сырткы куш асер етпесе немесе ол баска кушпен теңгерілсе, сұйықтық беті жазык болмай имек болады. Мыс., салмақсыздық жагдайындагы шектелген сұйықтық көлемі беттік керілудің әсерінен шар тәрізді пішін алады. Бул жағдайда сұйықтық орнықты тепе-тендікте болады. Өйткені, көлемдери бірдей геом. денелердін ішінде бетінің ауданы ең аз болатын дене - шар. Едәуір мелшерде алынған тұткырлығы аз сұйықтық, өзі құйылган ыдыстын пішінін кабылдайды. Жердін тарту куші беттік керілудін әсерін женетіндіктен, мұндай сұйықтықтардың бос беті жазық болады. Бірақ сұйықтықтын массасы кеміген сайын беттік керілудін рөлі артады. Сұйықтықты газ ішіне бүріккенде немесе газды сұйықтықпен араластырғанда шар тәрізді майда тамшылар немесе газды сұйықтықпен араластырғанда шар тәрізді майда тамшылар немесе көпіршіктер пайда болады.

2. Негізгі бөлім

1. Капиллярлық құбылыстар

Беттік кернеу күштері сұйықтықтың бетіне тікелей бағытталғандықтаң, соңғысының қисықтары сұйықтық көлеміне бағытталған компоненттің пайда болуны әкеледі. Нәтижесінде капиллярлық қысым пайда болады, Dp мәні Лаплас теңдеуімен r 0беткейлік қисықтықтың орташа радиусына байланысты болады:Dp=p 1-p2 r 0, (1) мұндағы p 1және p 2 -сұйықтық 1 және көрші 2 фазадағы қысым (газ немесе сұйық), s 12-беткейлік (интераксилді) кернеу. Капилляр қабырғалы сұйықтықпен суланған кезде пайда болатын теріс қысым капиллярға сұйық бағанның салмагы жоғарлағанша . Тепе-тендік кезінде капиллярлардын көтерілу биіктігі Юрен формуласымен анықталады: мұндағы r 1 жане r 2 сұйықтың тығыздығы 1 және орта 2, g - тартылыс үдеуі, r - капилляр радиусы, q - байланыс бұрышы. Сұйық бетінін қисыктығы тепе-тен бу қысымының жогарылауна акеледі қысыммен салыстырғанда қаныққан бу p s сол температурада тегіс беткейден жоғары. Бұл өзгерістер Кельвин теңдеуімен сиппаталады:мұндағы сұйықтықтың молярлық мөлшері, R- газ тұрақтысы. Бу қысымының төмендеуімен немесе жоғарылауы беттің қисықтық белгісіне байланысты:дөңес беттерге қарағанда әсер етеді. Кельвин тендеуінің негізінде капиллярларды немесе кеуекті денелерді толтыру есептеледі капиллярлық конденсация . Мәндердең әр түрлі мөлшердегі бөлшектер үшін немесе дейсперсті шығынқы беті бар бөліктер үшін ерекшелінеді. Бұл атап айтқанда салыстырмалы түрде үлкен тамшылардаң немесе бөлшектердең ұсақтардың булануы нәтижесінде өсіп, ал кристалсыз денелерде дақтардың өруі мен қуыстардың сауығуы салдарынаң беткейлік бұзылуларды тегістейді. Бу қысымы мен ерігіштіктің айтарлықтай айырмашылығы тек аз болғанда пайда болады. Ерекше жағдайда кеуекті сіңіру сұйықтықтың лиофилді тесіктер мен капиллярларға өздігінен сінуі.

Менисканың вогнуты астындағы қысымның төмендеуі, қисықтықтың радиусы аз сұйықтықтың менисциге қарай капиллярық қозғалысыңың себептерінің бірі болып табылады. Жылдамдық көлденең орналасқан капиллярлардағы (немесе өте жұқа тік капиллярдағы, ауырлық күші аз болған кезде менискус қозғалысы Пуэсейле теңдеуімен анықталады . ) қысымына тең. Егер q байланыс бұрышы жылдамдыққа тәуелсіз болса уақыт өте келе сіңірілетін сұйықтық мөлшерін есептей қолданылады

Сурфактанттар көбінесе сіңіруді тездету үшін қолданылады, ылғалды азайту арқылы ылғандандырады, байланыс бұрышы q . Капиллярлық сіңдірудің бір нұсқасы -бұл бір сұйықтықтың кеуекті ортадаң екіншісіне ауысуы, ол бірінші қабатпен араласпайды және кеуек бетіне жақсы суланады. Бұл, мысалы, сулы беттік-белсенді зат ерітінділерімен резервуарлардан қалдық майды алу әдістеріне және сынап поросиметриясның әдістеріне негізделген. Ерітінділердің тесіктеріне капиллярлардың сің ірілуі және компоненттердің адсорбциясы мен диффузиясымен бірге сұйықтықтардың кеуектерден жылжуы физикалық химиялық гидродинамика қарастырылады. Сұйықтың сипатталган тепе-теңдік күйінен жане онын кеуектер мен капиллярлардағы қозғалысынаң басқа сұйықтықтың өте аз мөлшеріндегі, атап айтқанда жұқа қабаттар мен қабыршақтардын тепе-теңдік күйлері де капиллярлық құбылыс деп аталады. Олар мысалы, сұйықтықтын беттік керілуінің тамшылар радиусына жане сызықтық кернеуге тәуелділігімен сипатталады. Капиллярлық қүбылыстарды алдымен Леонардо да Винчи (1561), Б. Паскаль (17ғ . ) жане Дж. Юрен (18 ғасыр) капиллярлык түтіктермен тажірибелерде зерттеді. Капиллярлык құбылыстардын теориясы П. Лаплас (1806), Т. Джунг (1804), А. Ю. Давыдов (1851), Дж. В. Гиббс (1876), И. С Громеки (1879, 1886) енбектерінде дамыды. Екінші типтегі капиллярлық құбылыстар теориясынын дамуына Б. В. Дерягин мен Л. М. Щербаковтын енбектері негіз болды. Жер үсті кернеуін экспериментальды түрде анықтау онай. Беттік керілісті аныктаудын эртурлі эдістері бар, олар стастикалык, жартылай статикалық және динамикалык болып бөлінеді. Статистикалық әдістер интерфейстің қисықтығымен байланысты капиллярлық құбылыстаға негізделген. Фазалар арасында беткейлік қисыктардын пайда болуымен дененін ішкі қысымы өзгереді жане косымша (капиллярлык) лаплас қысым пайда болады R, ол тегіс беттің ішкі қысымың жоғарылатуы немесе төмендетуі мүмкін. Бұл қосымша қысым бетіне перпендикуляр орналасқан қисықтық центріне бағғыталған беттік керілу күштеріңәң нәтижесі ретінде ұсынылуы мүмкін. Қисықтық оң және теріс болуы мүмкін. Сұйықтық көлемінің өзгеруі беттік энергияның өздігігнен төмендеуі жане оның айналуы нәтижесінде пайда болады механникалық энергия дене көлемінің өзгеруі. Бұл қатынас беткейлік қисықтық деп аталады. Сфералык бет үшін. Бұл өрнекті алмастыру косымша кысымнын тендеуіне Лаплас тендеуін аламыз: ішінде ж - қисықтық радиусы; - қисықтық немесе дисперсия . Егер беті пішінсіз болса, онда орташа қисықтық идеясын қолданыныз, Лаплас тендеуі мунданы Gr * 2 - қисықтықтын негізгі радиусы. Беттік керілу ү шін Лаплас теңдеуі беттін пропорционалын көрсететін түрінде қайта жазылуы мүмкін капилляр радиусына кернеу және қысым, онда сұйықтыққа түсетін капиллярдан газ көпіршісінің серпілісі болады.

2. Капиллярлық құбылыстардың анықталуы мен рөлі

Қатты денемен жанасқан сұйықтық бетінің пішіні жұғу құбылысының әсері бойынша анықталады. Сұйықтық қатты денеге жұғу үшін, сұйыктық пен сол қатты дене молекулалары арасындағы ілінісу куші (F1) сұйықтық молекулаларының өз арасындағы тартылу күшінен артық (F2) болуы керек(ягни F1F2) . Бұл жағдайда сұйықтық ыдыс қабырғасымен жоғары көтеріледі. Онынң тар ыдыстағы (капилляр түтіктегі) беті ойыс болады. Қатты денеге жұқпайтын (ягни F1F2) сұйықтықтын капилляр түтіктегі деңгейі кең ыдыстағы сұйықтық денгейінен төмен әрі онын беті дөнес больп келеді. Капилляр түтіктегі сұйықтықтын имек беті мениск деп аталады. Жұғатын сұйықтықтың имек беті менискісі ойыс, жұқпайтын сұйықтыұтың менискісі дөнес болады. Ойыс менискі астындағы капиллярлық қысым теріс болғандықтан, түтіктегі сұйықтық салмағы капиллярлық қысыммен (р) теңгерілгенше, сұйықтық жоғары көтеріле береді. Тепе-теңдік күйде мына қатынас орындалады: (1 - 2) gh=p=212r, мұндағы 1 жане 2 - суйықтық (1) мен газдын (2) тығыздығы, 12 - фазааралық беттік керілу, r - мениск беті орташа қисықтығының радиусы, g - еркін түсу үдеуі. Д. Жюрен (1684 - 1750) формуласы деп аталатын бұл өрнек сұйықтықтың капилляр түтік бойымен көтерілу (не темен түсу) биіктігін (h) анықтайды. Капиллярлық қысым табиғатта, күнделікті өмірде және өндірісте елеулі рөл атқарады. Судын топыраққа және әр түрлі кеуек материалдарғ а сіңуі, керосиннің білуімен жоғары көтерілуі, кен тасты байыту үшін қолданылатын флотация осы капиллярлық құбылыстар ға негізделген. Капиллярлық құбылыстарды ен алғаш Леонардо да Винчи ашып зерттеген

Капиллярлық құбылыстар сұйықтықтан басқа ортамен онын шекарасындағы беткейлік құбылыстары онын бетінің қисык сызығымен байланысты. Газ фазасымен шекарадағы сұйық бетінін қисыктығы интерфейсті қысқартып, сұйыктық шектеулі көлемін шар тәрізді етіп беретін сұйыктықтын беткі кернеу натижесінде пайда болады. Шардын берілген көлем үшін минималды беті болғандықтан, бұл пішін сұйықтықтын минималды беттік энергиясына сәйкес келеді, ягни онын тұрақты тепе-теңдік жағдайы. Сұйықтықтың жеткілікті үлкен массалары болған жағдайда, беттік керілудін әсері ауырлық күшімен өтеледі, сондықтан аз тұтқырлығы бар сұйықтық тез қуйылатың ыдыстың формасын және оның еркіндігін тез алады, беті тегіс болып көрінеді. Ауырлық күші болмаған кезде немесе өте аз массалар жағдайында сұйықтық әрқашан сфералық пішінді алады. (тамшы) . оның беткейлік қисығы көпшікті анықтайды. Сондықтан капиллярлық құбылыстар нөлдік ауырлық жағдайында сұйықтықтағы газ тәріздес ортада ұсақтау кезінде және будың конденсациясы кезінде сұйықтық тамшыларының жаңа фазасының нуклеациясы кезінде көптеген тамшылардаң немесе көпіршіктердең тұратың жүйелердің қалыптасуында айтылған және маңызды рөл атқарады, қайнау кезіндегі бу көпіршіктері, кристалдану ядролары. Сұйықтың конденсацияланған денелермен жанасуында интерфейстін кернеуі нәтижесінде қисықтық пайда болады. Ылғалдану жағдайында мысалы, сұйықтық ыдыстын қатты қабырғасына тигенде, катты зат пен сұйықтықтың молекулалары арасындағы тартылыс күштері оны кеме қабырғасы бойымен көтеруге мәжбүр етеді, натижесінде сұйықтықтың қабырғаға жақын орналаскан беткі белігі вогт пішінді болады. Тар арналарда, мысалы, цилиндрлік капиллярларда вогнуты менискус пайда болады - сұйықтықтың толығымен иілген беті. Капиллярлар биіктікке көтеріледі сұйықтық капилляр радиусы ылғалдандырылған p. q-сулану бұрышы.

3. Капиллярлық құбылыстардың маңызы

Капиллярлық құбылыстарсыз тірі организмдердің болуы мүмкін емес. Бұл ең кішкентай кемелер арқылы адам денесі оттегі мен қоректік затттарлы алады. Өсімдік тамырлары бұл жер бетінен ылғал алып, оны ең жоғарғы жапырақтарға жеткізетін капиллярлар жүйесі. Тұрмыстық қарапайым тазарту каппилярлық құбылыстарсыз мүмкін емес, өйткені осы қағидаға сійкес мата суды сіңіреді. Осының негізінде сүлгі, сия, май шамындағы сүлгі және көптеген құрылғылар жұмыс істейді. Технологиядағы капиллярлық құбылыстар кеуекті денелер мен басқа процестердің кебуінде маңызды рөл аткарады. Кейде дәл осындай құбылыстар жағымсыз салдарлар береді, мысалы, кірпіштің тесіктері ылғал сіңіреді. Жер асты суларының әсерінен ғимараттардың ылғалдануына жол бермеу үшін негізді гидро оқшаулағыш материалдар - битум, шатыр киізі немесе шатыр киізінін комегімен қорғау кажет. Жауын-шашын кезінде киім нің мысалы, шалбардын тізедегі құдықтары арқылы жүруі де капиллярлыкқ құбылыстарға байланысты. Біздін айналамызда осы табиғ и құбылыстын көптеген мысалдары бар. Капиллярлық құбылыстардың нәтижесінде гүлді ашық түстерге бояалумен тәжірибе жүргізіге болады.

4. Табиғат техналогиясындағы каапиллярлық құбылыстар

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.