पानी में क्षमता और उदाहरण

कपिलैरिटि यह तरल पदार्थों की एक संपत्ति है जो उन्हें गुरुत्वाकर्षण बल के खिलाफ भी ट्यूबलर छेद या छिद्रपूर्ण सतहों के माध्यम से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। इसके लिए, तरल अणुओं से संबंधित दो बलों का संतुलन और समन्वय होना चाहिए: सामंजस्य और आसंजन; इन दोनों को एक शारीरिक प्रतिबिंब कहा जाता है जिसे सतह तनाव कहा जाता है.

तरल को ट्यूब की आंतरिक दीवारों या उस सामग्री के छिद्रों को गीला करने में सक्षम होने की आवश्यकता होती है जिसके माध्यम से वह चलती है। यह तब होता है जब आसंजन बल (केशिका ट्यूब की तरल-दीवार) इंटरमॉलेक्यूलर सामंजस्य बल से अधिक होता है। नतीजतन, तरल अणु उनके बीच की तुलना में सामग्री (कांच, कागज, आदि) के परमाणुओं के साथ मजबूत इंटरैक्शन बनाते हैं.

केशिकात्व का क्लासिक उदाहरण दो अलग-अलग तरल पदार्थों के लिए इस संपत्ति की तुलना में चित्रित किया गया है: पानी और पारा.

ऊपरी छवि दिखाती है कि पानी ट्यूब की दीवारों के माध्यम से उठता है, जिसका अर्थ है कि इसमें उच्च आसंजन बल हैं; जबकि पारा के साथ विपरीत होता है, क्योंकि इसकी एकजुट, धातु संबंधक बल इसे कांच को गीला करने से रोकते हैं.

इस कारण से पानी एक अवतल मेनिस्कस बनाता है, और एक उत्तल मेनिस्कस (गुंबद के आकार का) पारा। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि ट्यूब या त्रिज्या के छोटे त्रिज्या जिसके माध्यम से तरल चलता है, अधिक से अधिक ऊंचाई या दूरी की यात्रा (दोनों ट्यूबों के लिए पानी के स्तंभों की ऊंचाई की तुलना करें).

सूची

• 1 केशिका के लक्षण
  • 1.1 - तरल की सतह
  • १.२ -हाइट
  • १.३ -सुरक्षा तनाव
  • 1.4-केशिका या छिद्र का छिद्र जहां तरल उगता है
  • 1.5 - संपर्क कोण (θ)
• 2 पानी की क्षमता
  • 2.1 पौधों पर
• 3 संदर्भ

केशिका के लक्षण

-तरल की सतह

तरल की सतह, पानी कहने के लिए, एक केशिका में अवतल होती है; वह है, मेनिस्कस अवतल है। यह स्थिति इसलिए होती है क्योंकि ट्यूब की दीवार के पास पानी के अणुओं पर लगाए गए बलों का परिणाम इस ओर निर्देशित होता है.

सभी मेनस्कस में एक संपर्क कोण (there) होता है, जो वह कोण होता है जो संपर्क के बिंदु पर तरल की सतह पर एक रेखा के साथ केशिका ट्यूब की दीवार बनाता है.

आसंजन और सामंजस्य बल

यदि केशिका की दीवार पर तरल का आसंजन बल अंतरमहलीय सामंजस्य बल पर प्रबल होता है, तो कोण of है < 90º; el líquido moja la pared capilar y el agua asciende por el capilar, observándose el fenómeno conocido como capilaridad.

जब पानी की एक बूंद को एक साफ कांच की सतह पर रखा जाता है, तो पानी कांच पर फैलता है, ताकि 0 = 0 और cos cos = 1.

यदि इंटरमलेक्यूलर सामंजस्य बल केशिका की तरल-दीवार आसंजन ताकत पर प्रबल होता है, उदाहरण के लिए पारा में, मेनिस्कस उत्तल होगा और कोण θ का मान> 90º होगा; पारा केशिका की दीवार को गीला नहीं करता है और इसलिए इसकी आंतरिक दीवार के माध्यम से उतरता है.

जब पारे की एक बूंद को एक साफ कांच की सतह पर रखा जाता है, तो बूंद अपने आकार को बनाए रखती है और कोण θ = 140 merc.

-ऊंचाई

केशिका ट्यूब के माध्यम से पानी एक ऊंचाई (एच) तक पहुंचने के लिए बढ़ जाता है, जिसमें पानी के स्तंभ का वजन इंटरमॉलिक्युलर आसंजन बल के ऊर्ध्वाधर घटक के लिए क्षतिपूर्ति करता है.

जैसे-जैसे अधिक पानी बढ़ेगा, एक बिंदु आएगा जहां गुरुत्वाकर्षण अपने उदय को रोक देगा, यहां तक ​​कि आपके पक्ष में काम करने वाले सतह तनाव के साथ.

जब ऐसा होता है, तो अणु आंतरिक दीवारों के ऊपर "चढ़ना" जारी नहीं रख सकते हैं, और सभी शारीरिक बल बराबर हो जाते हैं। एक ओर आपके पास ऐसी ताकतें हैं जो पानी के उत्थान को बढ़ावा देती हैं, और दूसरी ओर आपका अपना वजन इसे नीचे धकेलता है.

जुरिन का नियम

इसे गणितीय रूप से इस प्रकार लिखा जा सकता है:

2 π rπcosθ = ρgπr²ज

जहां समीकरण के बाईं ओर सतह तनाव पर निर्भर करता है, जिसकी परिमाण भी सामंजस्य या अंतर-आणविक बलों से संबंधित है; Cos संपर्क कोण का प्रतिनिधित्व करता है, और उस छेद की त्रिज्या को r जिसके माध्यम से तरल उगता है.

और समीकरण के दाईं ओर हम ऊंचाई एच, गुरुत्वाकर्षण जी का बल, और तरल का घनत्व है; वह पानी होगा.

क्लियरिंग तो आपके पास है

h = (2 =cosθ / ρgr)

इस सूत्रीकरण को जुरिन के नियम के रूप में जाना जाता है, जो केशिका ट्यूब में तरल स्तंभ द्वारा पहुंची ऊंचाई को परिभाषित करता है, जब तरल स्तंभ का वजन केशिका द्वारा आरोही बल के साथ संतुलित होता है.

-सतह तनाव

ऑक्सीजन परमाणु और उसके आणविक ज्यामिति की विद्युत-सक्रियता के कारण पानी एक द्विध्रुवीय अणु है। यह पानी के अणु के हिस्से का कारण बनता है जहां ऑक्सीजन को नकारात्मक रूप से चार्ज करने के लिए स्थित होता है, जबकि पानी के अणु का हिस्सा, जिसमें 2 हाइड्रोजन परमाणु होते हैं, को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है.

तरल के भीतर के अणुओं को कई हाइड्रोजन बांडों के माध्यम से धन्यवाद दिया जाता है, उन्हें एक साथ रखा जाता है। हालांकि, पानी के अणु जो इंटरफ़ेस पानी में हैं: हवा (सतह), तरल साइनस के अणुओं द्वारा शुद्ध आकर्षण के अधीन हैं, हवा के अणुओं के साथ कमजोर आकर्षण द्वारा मुआवजा नहीं दिया जाता है।.

इसलिए, इंटरफ़ेस के पानी के अणुओं को एक आकर्षक बल के अधीन किया जाता है जो इंटरफ़ेस से पानी के अणुओं को हटाने के लिए जाता है; यही है, नीचे में अणुओं के साथ गठित हाइड्रोजन पुल उन लोगों को खींचते हैं जो सतह पर हैं। इस प्रकार, सतह तनाव पानी की सतह को कम करने का प्रयास करता है: वायु इंटरफ़ेस.

ज के साथ संबंध

यदि आप जुरिन के नियम के समीकरण को देखते हैं, तो आप पाएंगे कि h सीधे Υ के समानुपाती है; इसलिए, तरल का सतह तनाव जितना अधिक होगा, उतनी अधिक ऊंचाई जो किसी सामग्री के केशिका या छिद्र के माध्यम से बढ़ सकती है.

इस प्रकार, यह उम्मीद की जा सकती है कि दो तरल पदार्थ, ए और बी के लिए, विभिन्न सतह तनावों के साथ, उच्चतम सतह तनाव के साथ एक उच्च ऊंचाई तक बढ़ जाता है.

यह इस बिंदु से निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि एक उच्च सतह तनाव सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है जो एक तरल की केशिका संपत्ति को परिभाषित करता है.

-केशिका या छिद्र की त्रिज्या जहां तरल उगता है

जुरिन के कानून का अवलोकन इंगित करता है कि एक केशिका या छिद्र में तरल द्वारा पहुंचाई गई ऊंचाई उसी के त्रिज्या के विपरीत आनुपातिक है.

इसलिए, त्रिज्या जितनी छोटी होगी, केशिका क्रिया द्वारा तरल स्तंभ तक पहुंचने वाली ऊंचाई उतनी ही अधिक होगी। यह सीधे उस छवि में देखा जा सकता है जहां पानी की तुलना पारे से की जाती है.

0.05 मिमी के त्रिज्या के साथ एक ग्लास ट्यूब में, केशिका द्वारा पानी का स्तंभ 30 सेमी की ऊंचाई तक पहुंच जाएगा। 1.5 एक्स 10 के चूषण दबाव के साथ 1 माइक्रोन के त्रिज्या के साथ केशिका ट्यूबों में³ hPa (जो कि 1.5 atm के बराबर है) 14 से 15 मीटर से पानी के स्तंभ की ऊंचाई की गणना से मेल खाती है.

यह बहुत कुछ उन तिनकों के साथ होता है जो अपने आप में कई बार घूमते हैं। तरल को चूसने से, एक दबाव अंतर पैदा होता है जिससे तरल मुंह की तरफ बढ़ता है.

केशिका द्वारा पहुंची स्तंभ की अधिकतम ऊंचाई मूल्य सैद्धांतिक है, क्योंकि केशिकाओं की त्रिज्या एक निश्चित सीमा से कम नहीं हो सकती है.

Poiseuille का कानून

यह स्थापित करता है कि एक वास्तविक तरल का प्रवाह निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा दिया गया है:

क्यू = (=r)⁴/ 8 /l) ΔP

जहां Q तरल प्रवाह है, η इसकी चिपचिपाहट है, ट्यूब की लंबाई l, और दबाव अंतर flowP है.

एक केशिका की त्रिज्या कम करते समय, केशिका द्वारा पहुंची तरल के स्तंभ की ऊंचाई अनिश्चित काल तक बढ़नी चाहिए। हालांकि, पॉइज़ुइल बताते हैं कि त्रिज्या कम होने से उस केशिका के माध्यम से तरल का प्रवाह भी कम हो जाता है.

इसके अलावा, चिपचिपाहट, जो प्रतिरोध का एक माप है जो एक वास्तविक तरल के प्रवाह का विरोध करता है, तरल के प्रवाह को और कम करेगा.

-संपर्क का कोण (θ)

कोसिन का मान जितना अधिक होता है, केशरीत्व द्वारा पानी के स्तंभ की ऊंचाई उतनी ही अधिक होती है, जैसा कि ज्यूरिन के नियम से संकेत मिलता है.

यदि the छोटा है और दृष्टिकोण शून्य है (0), तो cos = = 1 है, इसलिए मान h अधिकतम होगा। इसके विपरीत, यदि θ 90θ, cos 0 = 0 और h = 0 के मान के बराबर है.

जब the का मान 90º से अधिक होता है, जो उत्तल मेनिस्कस का मामला है, तरल केशिकात्व से नहीं बढ़ता है और इसकी प्रवृत्ति नीचे उतरती है (जैसा कि पारा के साथ होता है).

पानी की केशिका

निम्नलिखित तरल पदार्थों के सतही तनाव के मूल्यों की तुलना में पानी की सतह तनाव मान 72.75 N / m है, जो अपेक्षाकृत अधिक है:

-एसीटोन: 22.75 एन / एम

-एथिल अल्कोहल: 22.75 एन / एम

-हेक्सेन: 18.43 एन / एम

-मेथनॉल: 22.61 एन / एम.

इसलिए, पानी में एक असाधारण सतह तनाव होता है, जो पौधों द्वारा पानी और पोषक तत्वों के अवशोषण के लिए आवश्यक केशिका घटना के विकास का पक्षधर है.

पौधों पर

पौधों की जाइलम द्वारा sap के उत्थान के लिए केशिका एक महत्वपूर्ण तंत्र है, लेकिन यह अपने आप में अपर्याप्त है कि यह sap को पेड़ों की पत्तियों तक पहुंचा सके.

वाष्पोत्सर्जन या वाष्पीकरण पौधों के जाइलम द्वारा सैप की चढ़ाई में एक महत्वपूर्ण तंत्र है। पत्तियां वाष्पीकरण द्वारा पानी खो देती हैं, जिससे पानी के अणुओं की मात्रा में कमी होती है, जिससे केशिका नलियों (जाइलम) में मौजूद पानी के अणुओं का आकर्षण बढ़ जाता है।.

पानी के अणु एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से काम नहीं करते हैं, लेकिन वान डेर वाल्स बलों द्वारा बातचीत करते हैं, जिसके कारण वे पौधों की केशिका नलिकाओं द्वारा पत्तियों की ओर बढ़ते हैं।.

इन तंत्रों के अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पौधे ऑस्मोसिस द्वारा मिट्टी से पानी को अवशोषित करते हैं और जड़ पर उत्पन्न एक सकारात्मक दबाव, पौधे की केशिकाओं के माध्यम से पानी की चढ़ाई शुरू करता है.

संदर्भ

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