Kui teile meeldib kõrrest kokteile või muid jooke juua, märkasite ilmselt, et kui selle üks ots on langetatud vedelikuks, on joogi tase selles veidi kõrgem kui tassis või klaasis. Miks see juhtub? Tavaliselt inimesed ei mõtle sellele. Kuid füüsikud on pikka aega suutnud selliseid nähtusi hästi uurida ja andsid neile isegi oma nime - kapillaarnähtused. Meie kord on uurida, miks see juhtub ja kuidas seda nähtust seletatakse.
Miks tekivad kapillaarnähtused
Looduses on kõigel, mis juhtub, mõistlik seletus. Kui vedelik niisutab (näiteks vesi plasttorus), tõuseb see torust üles, ja kui see ei niisuta (näiteks elavhõbe klaasviaalis), siis see läheb alla. Veelgi enam, mida väiksem on sellise kapillaari raadius, seda kõrgemale vedelik tõuseb või langeb. Mis seletab selliseid kapillaarnähtusi? Füüsika ütleb, et need tekivad kokkupuute tagajärjelpindpinevusjõud. Kui kapillaaris oleva vedeliku pinnakihti tähelepanelikult vaadata, on näha, et oma kujul on see omamoodi ring. Piki selle piiri avaldavad toru seinad survet nn pindpinevusjõu mõjul. Veelgi enam, märgava vedeliku puhul on selle suunavektor suunatud allapoole ja mittemärguva vedeliku puhul ülespoole.
Newtoni kolmanda seaduse järgi põhjustab see paratamatult sellega võrdse suurusjärgu vastandsurve. Just see põhjustab vedeliku tõusu või langust kitsas torus. See seletab igasuguseid kapillaarnähtusi. Kuid kindlasti on paljudel juba tekkinud loogiline küsimus: "Ja millal vedeliku tõus või langus peatub?" See juhtub siis, kui gravitatsioonijõud ehk Archimedese jõud tasakaalustab jõudu, mis paneb vedeliku mööda toru liikuma.
Kuidas saab kasutada kapillaarnähtusi?
Selle kirjatarvete tootmises lai alt levinud nähtuse üks rakendusaladest on tuttav peaaegu igale üliõpilasele või õpilasele. Tõenäoliselt arvasite juba, et me räägime kapillaarpliiatsist.
Selle seade võimaldab teil kirjutada peaaegu igas asendis ning õhuke ja selge märk paberil on muutnud selle teema juba pikka aega kirjutajate seas väga populaarseks. Kapillaarnähtusi kasutatakse laialdaselt ka põllumajanduses liikumise reguleerimiseks ja niiskuse säilitamiseks mullas. Nagu teate, maa, kus nad kasvavadkultuur, on lahtise struktuuriga, milles üksikute osakeste vahel on kitsad vahed. Tegelikult pole see midagi muud kui kapillaarid. Nende kaudu siseneb vesi juurestikusse ja varustab taimi vajaliku niiskuse ja kasulike sooladega. Kuid ka mullavesi tõuseb neid radu mööda üles ja aurustub üsna kiiresti. Selle protsessi vältimiseks tuleks kapillaarid hävitada. Just selleks tehakse pinnase kobestamine. Ja mõnikord tekib vastupidine olukord, kui on vaja suurendada vee liikumist läbi kapillaaride. Sel juhul rullitakse pinnas maha ja tänu sellele suureneb kitsaste kanalite arv. Igapäevaelus kasutatakse kapillaarnähtusi mitmesugustel asjaoludel. Puhastuspaberi, rätikute ja salvrätikute kasutamine, tahtide kasutamine petrooleumilampides ja tehnoloogias – kõik see on võimalik tänu pikkade kitsaste kanalite olemasolule nende koostises.
