Als je graag cocktails of andere drankjes uit een rietje drinkt, heb je waarschijnlijk gemerkt dat wanneer een van de uiteinden in een vloeistof wordt neergelaten, het niveau van de drank erin iets hoger is dan in een kopje of glas. Waarom gebeurt dit? Meestal denken mensen er niet over na. Maar natuurkundigen zijn er al lang in geslaagd om dergelijke verschijnselen goed te bestuderen en gaven ze zelfs hun eigen naam - capillaire verschijnselen. Het is onze beurt om erachter te komen waarom dit gebeurt en hoe dit fenomeen wordt verklaard.
Waarom capillaire verschijnselen optreden
In de natuur heeft alles wat er gebeurt een redelijke verklaring. Als de vloeistof nat wordt (bijvoorbeeld water in een plastic buis), zal deze omhoog komen in de buis, en als het niet-bevochtigend is (bijvoorbeeld kwik in een glazen injectieflacon), zal deze naar beneden gaan. Bovendien, hoe kleiner de straal van zo'n capillair, hoe hoger de vloeistof zal stijgen of dalen. Wat verklaart dergelijke capillaire verschijnselen? De natuurkunde zegt dat ze optreden als gevolg van blootstellingoppervlakte spanningskrachten. Als je goed kijkt naar de oppervlaktelaag van de vloeistof in het capillair, kun je zien dat het in zijn vorm een soort cirkel is. Langs de rand worden de wanden van de buis onder druk gezet door de kracht van de zogenaamde oppervlaktespanning. Bovendien is voor een bevochtigende vloeistof de richtingsvector naar beneden gericht en voor een niet-bevochtigende vloeistof naar boven gericht.
Volgens de derde wet van Newton veroorzaakt het onvermijdelijk een tegengestelde druk die even groot is als deze. Het is dit dat ervoor zorgt dat de vloeistof in een smalle buis stijgt of da alt. Dit verklaart allerlei capillaire verschijnselen. Velen hebben echter al een logische vraag gehad: "En wanneer stopt het stijgen of dalen van de vloeistof?" Dit gebeurt wanneer de zwaartekracht, of de kracht van Archimedes, de kracht balanceert die de vloeistof langs de buis doet bewegen.
Hoe kunnen capillaire verschijnselen worden gebruikt?
Een van de toepassingen van dit fenomeen, dat wijdverbreid is geworden in de productie van briefpapier, is bekend bij bijna elke student of leerling. Je raadt waarschijnlijk al dat we het over een capillaire pen hebben.
Met het apparaat kun je in bijna elke positie schrijven, en een dunne en duidelijke markering op papier heeft dit onderwerp lange tijd erg populair gemaakt onder de schrijfvereniging. Capillaire verschijnselen worden ook veel gebruikt in de landbouw om beweging te reguleren en vocht in de bodem vast te houden. Zoals je weet, het land waar ze groeiencultuur, heeft een losse structuur, waarin er nauwe openingen zijn tussen de afzonderlijke deeltjes. In feite zijn het niets anders dan haarvaten. Via hen komt water het wortelstelsel binnen en voorziet de planten van het nodige vocht en nuttige zouten. Maar ook het grondwater stijgt langs deze paden en verdampt vrij snel. Om dit proces te voorkomen, moeten haarvaten worden vernietigd. Alleen hiervoor wordt de grond losgemaakt. En soms doet zich de omgekeerde situatie voor wanneer het nodig is om de beweging van water door de haarvaten te vergroten. In dit geval wordt de grond naar beneden gerold en hierdoor neemt het aantal smalle kanalen toe. In het dagelijks leven worden capillaire verschijnselen onder verschillende omstandigheden gebruikt. Het gebruik van vloeipapier, handdoeken en servetten, het gebruik van lonten in petroleumlampen en in technologie - dit alles is mogelijk door de aanwezigheid van lange smalle kanalen in hun samenstelling.
