Почему капилляр иногда образует вогнутый мениск на поверхности жидкости?

Снегурочка

41

Капиллярное явление, при котором капилляр образует вогнутый мениск на поверхности жидкости, обусловлено совместным влиянием сил адгезии и когезии.

Для более полного понимания этого явления, рассмотрим силу адгезии и силу когезии.

Сила адгезии — это сила притяжения, которая действует между различными веществами. Например, вода как жидкость имеет адгезию с поверхностью стекла или полимера. Сила адгезии определяет, насколько тесно молекулы жидкости сцеплены с поверхностью капилляра.

Сила когезии - это сила притяжения, которая действует между молекулами одного и того же вещества. Вода имеет когезию с другими молекулами воды. Сила когезии определяет насколько сильно молекулы воды сцеплены друг с другом и образуют поверхностное натяжение.

Когда капилляр погружается в жидкость, например, вода, силы адгезии и когезии начинают взаимодействовать. Если сила адгезии выше, то вода будет восходить по стенкам капилляра, а если сила когезии преобладает, то вода будет опускаться или образовывать вогнутый мениск.

При образовании вогнутого мениска, сила когезии между молекулами воды в капилляре преобладает над силой адгезии между водой и стенками капилляра. Из-за этого, поверхностное натяжение воды заставляет молекулы воды сцепляться друг с другом сильнее, чем с молекулами капилляра, что приводит к изгибу поверхности жидкости и образованию вогнутого мениска.

Это явление объясняется с помощью формулы Юнга, которая связывает силу поверхностного натяжения, угол смачивания и радиус кривизны мениска. Однако, для более простого понимания, можно представить, что сила когезии воды между молекулами приводит к тому, что вода сцепляется в себя и образует вогнутый мениск.

Таким образом, когда вода находится в капилляре или тонкой трубке, молекулы воды сцепляются друг с другом внутри трубки, образуя вогнутый мениск на поверхности жидкости. Это объясняется преобладанием силы когезии между молекулами воды над силой адгезии между водой и стенками капилляра.