To tylko jedna z 9 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
I. KAPILARNOŚĆ CZYNNA I BIERNA
1. Wprowadzenie.
Kanaliki utworzone z porów gruntu można uważać za kapilary. Jak wiadomo w rurkach kapilarnych wstawionych do wody podnosi się ona do pewnego poziomu ponad jej swobodne zwierciadło. Wysokość wzniosu kapilarnego wody zależy od średnicy rurki: im jest ona mniejsza, tym wyżej podnosi się woda.
Kapilarność jest wynikiem oddziaływania międzycząsteczkowego tj.:
przyczepności (adhezji) wody do ścianek rurki (sił między cząsteczkami wody i ciała stałego, z którego zbudowana jest rurka),
napięcia powierzchniowego wody (sił wzajemnego przyciągania przez cząsteczki cieczy),
oddziaływania między cząsteczkami wody i gazu znajdującego się ponad powierzchnią wody.
Po wstawieniu kapilary do wody, wskutek przyciągania molekularnego woda błonkowa pokrywa całą zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnię ścianki rurki do pewnej wysokości ponad zwierciadło wody wolnej, przez co zwiększa się powierzchnia graniczna pomiędzy wodą i powietrzem. Zwiększeniu powierzchni granicznej przeciwdziała napięcie powierzchniowe wody. Molekuły wodne, znajdujące się poniżej powierzchni wody, są otoczone podobnymi molekułami i podlegają ich przyciąganiu równomiernie ze wszystkich stron. Molekuły na powierzchni granicznej natomiast są przyciągane przez molekuły wody tylko od dołu, a od góry przez molekuły powietrza. Wskutek powyższego zjawiska w warstwie granicznej molekuł wody powstaje tzw. napięcie powierzchniowe.
Woda w rurce kapilarnej podnosi się tak wysoko, aż ciężar słupa podciągniętej wody zrównoważy siły napięcia powierzchniowego, działającego stycznie do powierzchni menisku wody wzdłuż obwodu rurki.
Wysokość kapilarnego podciągania Hk wody ponad swobodne jej zwierciadło można wyznaczyć w sposób następujący:
ciężar słupa wody w rurce wynosi:
w = Hk . . r2 . ρw . g
gdzie: w - ciężar słupa wody
Hk - wysokość kapilarnego podciągania
r - promień rurki (kapilary)
ρw- gęstość wody
g - przyciąganie ziemskie
siła napięcia powierzchniowego
QP = 2r . σnp gdzie: QP- siła napięcia powierzchniowego
r - promień rurki (kapilary)
σnp - napięcie powierzchniowe
Przyrównując prawe strony obu równań otrzymujemy:
Hk = 2σnp / rγw Biorąc pod uwagę, że napięcie powierzchniowe wody σnp przy temperaturze 10C równa się 0,0742 G/cm oraz przyjmując ciężar właściwy wody γw = 1,0 G/cm3 otrzymuje się uproszczony wzór na wyznaczenie wysokości kapilarnego podciągania wody do góry:
(…)
… tego poziomu.
Ruch wody kapilarnej w gruncie odbywa się według następujących ogólnych praw:
wysokość wzniosu wody w kapilarach zależy od ciśnienia włoskowatego, które równoważone jest przez ciśnienie hydrostatyczne wzniesionego słupa cieczy,
wysokość na jaką może wznieść się woda w kapilarze jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy kapilary w tym ich miejscu, gdzie wystąpią meniski,
ciecz między dwoma…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)