Peamine erinevus – pindpinevus vs kapillaartegevus
Pindpinevus ja kapillaartegevus on vedelate ainete füüsikalised omadused. Need on vedelike makroskoopilised omadused. Peamine erinevus pindpinevuse ja kapillaarmõju vahel on see, et pindpinevust mõõdetakse vedeliku teatud pikkusele rakendatava jõuna, mis on antud ühikuga N/m (njuutonit meetri kohta), samas kui kapillaartegevust mõõdetakse vedelikusamba kõrgusena. mis on tõmmatud ülespoole ühiku m (meeter) poolt antud gravitatsiooni suhtes.
Mis on pindpinevus?
Pindpinevus on nähtus, mille puhul vedeliku pind, kus vedelik puutub kokku gaasiga, toimib nagu õhuke elastne leht. Terminit pindpinevus kasutatakse ainult siis, kui vedelik puutub kokku gaasiga (nt kui see on avatud normaalsesse atmosfääri). Mõistet "liidese pinge" kasutatakse kahe vedeliku vahelise kihi kohta.
Erinevate keemiliste liikide vahelised atraktsioonid põhjustavad vedelate molekulide ühinemist. Vedeliku pinnal olevad vedelad molekulid tõmbavad ligi vedeliku keskel olevad molekulid. See on ühtekuuluvuse tüüp. Kuid vedelate molekulide ja õhumolekulide vaheline külgetõmme (või kleepuvad jõud) on tühine. Seetõttu toimib see vedelate molekulide pinnakiht elastse membraanina. Vedelate molekulide pinnakiht on pinge all, kuna neile mõjuvate kohesioonijõudude tasakaalustamiseks pole piisav alt tõmbejõude, mistõttu nimetatakse seda seisundit pindpinevusteks.
Joonis 01: Vedelike molekulide külgetõmbejõud vedeliku pinnal
Pindpinevuse arvutamise valem
Pindpinge (γ)=F/d
Siin on F pinnajõud ja d on pikkus, mida mööda pinnajõud mõjutab. Seetõttu antakse pindpinevuse mõõtühik N/m (njuuton meetri kohta). See on pindpinevuse mõõtmise SI-ühik.
Mis on kapillaartegevus?
Kapillaarne toime on vedeliku võime voolata kitsastes kohtades ilma väliste jõudude, näiteks gravitatsiooni, abita või neile vastandudes. Seda võib täheldada vedeliku tõmbamisena läbi kapillaartoru ülespoole.
Kapillaarne toime tuleneb molekulidevahelistest jõududest vedelikumolekulide ja kapillaartoru pinna vahel. Seetõttu tekib see haardumisjõudude tõttu. Kui toru läbimõõt on piisav alt väike, tõuseb vedelik läbi toru nii kleepuva kui ka sidumisjõu toimel. Kohessioonijõud (sarnaste molekulide vahelised tõmbejõud) põhjustavad molekulide ülestõmbumist.
Kapillaarse toru asetamisel vedelikku moodustub toru serva menisk. Seejärel tõmmatakse vedelikumolekulide ja toru seina vaheliste haardumisjõudude tõttu vedelik üles, kuni sellele vedelikukogusele mõjuvast gravitatsioonijõust piisab nakkejõu ületamiseks. Seejärel tõmmatakse vedelad molekulid ühtekuuluvuse tõttu üles.
Joonis 02: Kapillaartegevus – mudel
Kapillaarne toime on taimede seas tavaline. Ksüleemi anumad on kapillaartorud, mis võivad tõmmata vett koos lahustunud toitainetega ülespoole. See täidab suurte taimede okste ja lehtede vee ja toitainete vajaduse.
Milline on seos pindpinevuse ja kapillaartegevuse vahel?
Kapillaarne toime loob kapillaartorusse vedelikusamba. Vedeliku samba kõrguse saab määrata allpool toodud võrrandiga.
Vedelikukolonni kõrguse arvutamise valem
h=2γcosθ / ρgr
Selles,
- h on vedelikusamba kõrgus,
- γ on vedeliku pindpinevus (ühik on N/m),
- θ on kontaktnurk vedeliku ja toru seina vahel,
- ρ on vedeliku tihedus, g on gravitatsioonist tulenev kiirendus (ühik on Kg/m3),
- r on toru raadius (m).
Mis vahe on pindpinevuse ja kapillaartegevuse vahel?
Pindpinge vs kapillaartegevus |
|
| Pindpinevus on nähtus, mille puhul vedeliku pind, kus vedelik puutub kokku gaasiga, toimib nagu õhuke elastne leht. | Kapillaarne toime on vedeliku võime voolata kitsastes kohtades ilma väliste jõudude, näiteks gravitatsiooni, abita või isegi neile vastandudes. |
| Teooria | |
| Pindpinevus on jõud, mis mõjub õhuga kokkupuutuva vedeliku pinnale. | Kapillaarne toime on vedeliku vool välise jõu vastu ilma abita. |
| Mõõtmine | |
| Pindpinevust mõõdetakse kui jõudu, mis rakendatakse teatud vedeliku pikkusele ühikuga N/m (njuuton meetri kohta). | Kapillaarset toimet mõõdetakse vedelikusamba kõrgusena, mis tõmmatakse ülespoole ühiku m (meeter) poolt antud gravitatsiooni suhtes. |
Kokkuvõte – pindpinevus vs kapillaartegevus
Pindpinevus ja kapillaarmõju on kahte tüüpi vedelike mikroskoopilisi omadusi. Pindpinevuse ja kapillaarmõju erinevus seisneb selles, et pindpinevust mõõdetakse kui jõudu, mis rakendatakse teatud vedeliku pikkusele ühikuga N/m (njuutoni kohta meetri kohta), samas kui kapillaartegevust mõõdetakse vedelikusamba kõrgusena. on tõmmatud ülespoole ühiku m (meeter) poolt antud gravitatsiooni suhtes.
