Капилярност на водата | dLambow

 

Капилярността на водата - значение за процесите на земята

Значение на капилярността на водата

Капилярността на водата играе важна роля в много природни процеси, произтичащи на Земята. Например, благодарение на това свойство, водата омокря пласт от почвата, лежащ значително по-високо от огледалото на грунтовите води и доставя на корените на растенията разтвори с хранителни вещества. От капилярността се обуслява и движението на кръвта и тъканните течности в живите организми. 

Какво е капилярност на водата?

 

Какво е капилярност?

Капилярност (от ново латински: capillaritas, от capillaris - косистост, капилярност) или капилярен ефект е движението (нагоре или надолу) на течност по тесен (капилярен) отвор или пористи тела, причинено от повърхностно напрежение между течността и заобикалящия я материал. Най-често това явление се наблюдава във вертикално разположени тесни стъклени тръбички, така наречените капилярни тръбички, но може да се появи и в други посоки, като например при абсорбиране на вода от гъба, плат или попивателна хартия.

Сцеплението между течността и твърдото вещество кара повърхността на течността да се огъва под определен ъгъл в точката на контакт. Водата се огъва нагоре при контакт със стъклото. Силата на сцеплението действа върху повърхността на водата и я кара да се издига. Подемната сила е пропорционална на обиколката на водната повърхност. В тясна тръба тази сила достига достатъчна стойност, за да започне да се издига водният стълб.

Примери за капилярност

Благодарение на явлението капилярност е възможна жизнената дейност на:

• - животните,
• - растенията,
• - различни химични процеси,
• - ежедневни явления, например:
•     = издигане на керосин по фитила в керосинова лампа,
•     = избърсване на ръцете с кърпа.

При биологичните обекти обаче капилярният механизъм на движение на течността не е единственият (осмозата играе също важна роля).

Към характерните капилярни явления спадат:

• - капилярната абсорбция,
• - появата и разпространението на капилярни вълни,
• - капилярното движение на течност,
• - капилярната кондензация (втечняване),
• - процесите на изпаряване,
• - процесите на разтваряне при наличие на извита повърхност.

Капилярни явления

Капилярни явления са съвкупността от явления, причинени от повърхностно напрежение на границата на несмесващи се среда (в системи течност-течност, течност-газ или пара) при наличие на повърхностна кривина.
 

Капилярност при липса на гравитация

При липсата на гравитация, имаме специален случай, когато течност с ограничена маса, под въздействието на повърхностното напрежение, проявява тенденцията да заема обем с минимална повърхност, тоест приема формата на топка (сфера).
 

 

Капилярност при  гравитация

При действие на гравитацията, не много вискозна течност, с достатъчна маса, приема формата на съд, в който е налята, а свободната й повърхност, при относително голяма площ (по-далеч от стените на съда) става плоска, тъй като ролята на повърхностното напрежение е по-малко значимо от това на гравитацията.

Значение на омокрянето за капилярните процеси

При взаимодействие с повърхността на друга течност или твърдо вещество (например със стените на съда), повърхността на течността става извита в зависимост от наличието или липсата на омокряне. Ако се осъществи омокряне, т.е. молекулите на течността взаимодействат по-силно с повърхностните молекули, отколкото с молекулите на друга течност (или газ), тогава под влияние на разликата в силите на междумолекулното взаимодействие, течността се издига по стената на съда (осъществява се капилярен процес), като участъкът от течността, в съседство със стената, е огънат.

Образуване на капилярна система

Ако стените на съда се доближат една до друга (т.е. ако съдът се стесни), зоните на кривина на повърхността на течността образуват менискус - напълно извита повърхност. Така получената система става капилярна.

•     = При нея, при условията на омокряне, налягането под менискуса се намалява и течността в капиляра се издига (над нивото на свободната повърхност на течността в съда). Теглото на течния стълб, издигнат на определена височина, балансира капилярното налягане.

•     = Неомокрящата течност в капиляра образува изпъкнал менискус, налягането над който е по-високо, а течността в него пада под нивото на свободната повърхност извън капиляра.

Примери за капилярни процеси

Кривината на повърхността на течността може значително да повлияе на капилярни процеси, като:

• - изпаряването,
• - кипенето,
• - разтварянето,
• - зародишообразуването по време на кондензация на пари,
• - кристализацията.

По този начин свойствата на системите, съдържащи голям брой капчици или газови мехурчета (емулсии, аерозоли, пяни) и тяхното образуване, до голяма степен се определят от капилярните явления. 

 

Капилярни процеси при технологичните процеси

Капилярните процеси са в основата на много технологични процеси, като:

• - флотация,
• - спичане на прахове,
• - извличане на нефта от земните пластове, с помощта на водни разтвори на повърхностноактивни вещества,
• - адсорбционното разделяне на на газови и течни смеси,
• - пречистването на газови и течни смеси и др. 

 

Същност на капилярните явления

Капилярните явления са физически явления, причинени от действието на повърхностното напрежение на границата на несмесващи се среди. Капилярните явления обикновено включват явления в течни среди, причинени от кривината на тяхната повърхност, която граничи с друга течност, газ или собствената им пара. Кривината на повърхността води до появата на допълнително капилярно налягане в течността, чиято стойност е свързана със средната кривина на повърхността.

----------------

Парообразуване | dLambow

Парообразуване от водата

Всяко вещество, при определени условия може да премине от едно фазово (агрегатно) състояние в друго. Мокрите дрехи могат да "замръзнат", а могат и да изсъхнат. Водната пара може да се събира във водни капчици, образувайки мъгла или роса, или може да се превърне в скреж.

Какво е парообразуване?

 

Определение за парообразуване

Превръщането на водата в пара се нарича парообразуване.

Предпоставка за парообразуване

Колкото по-висока е температурата на водата, толкова по-голяма е средната кинетична енергия на нейните молекули. Следователно, с повишаване на температурата, скоростта на молекулите и броят на техните сблъсъци се увеличават. В този момент, когато кинетичната енергия на молекулата стане по-висока от средната кинетична енергия на всички молекули на водата, молекулата може да преодолее силите на междумолекулно взаимодействие и да напусне водата.
Молекулите, които напускат течността, образуват парата на тази течност (в случая - вода).

Парообразуване от водата

Същност на парообразуването

Парообразуване е свойството на течности да променят своето агрегатно състояние и да се превръщат в пара. Обратния процес е кондензация. Парообразуването е фазов преход, който винаги е придружен от поглъщане на енергия, т.е. на водата трябва да се подава топлина. В този случай вътрешната енергия на водата се увеличава.

Има три вида парообразуване

Кипене, изпарение (изпаряване) и сублимация — това са все видове парообразуване.

• - Парообразуването, което се случва само на повърхността на водата, се нарича изпарение (изпаряване).

• - Парообразуването по целия обем на водата се нарича кипене.

• - Сублимация (от лат.: sublimatio, sublimo, sublimatum, sublimare - повдигане, възнасяне) е прехода, който се осъществява от водата при нагряване от течно директно в газообразно състояние, прескачайки течното състояние. Десублимация е обратния преход от водни пари в лед или сняг в атмосферата, като се прескача течната фаза.

Парообразуване може да се случи при всякаква температура.

Коя пара е наситена пара?

Парата, която е в динамично равновесие с течността си, се нарича наситена пара. Концентрацията на молекулите на наситените пари е възможно най-високата концентрация на молекули при дадена температура. Пара, чиято концентрация на молекулите е по-малка, отколкото в наситената пара, се нарича ненаситена пара. Скоростта на изпаряване зависи от движението на въздуха:

• - косата ще изсъхне по-бързо, ако се изсуши със сешоар;
• - локвите след дъжд ще изчезват по-бързо при ветровито време.

Тази зависимост може лесно да се обясни от гледна точка на термичното движение на молекулите.

Облак от молекули на парата

Близо до повърхността на водата винаги има "облак" от молекули, които са я напуснали, тоест парите на тази течност. Молекулите на парите се движат произволно, сблъсквайки се една с друга и с молекулите на други газове. Поради дифузията и движението на въздуха, някои парни молекули се отдалечават от повърхността на водата и никога не се връщат към нея.

Други молекули, напротив, могат да бъдат толкова близо до повърхността, че силите на междумолекулното взаимодействие да ги "уловят" и да ги върнат обратно в течността (наситена пара). Ако молекулите, които са напуснали течността, не се върнат, тогава скоростта на изпаряване ще бъде огромна. Например, при стайна температура, кофа с вода ще се изпари за по-малко от час.

Топлина на парообразуване

Асоциативността на водата се отразява и на нейната много висока относителна топлина на парообразуване. За да се изпари водата, вече нагрята до 100°С, е нужно шест пъти по-голямо количество топлина, отколкото за нагряването на същото количество вода с 80°С (от 20°С до 100°С).

----------------