Смачивание и капиллярные явления

а) б) в) г) Рис. 38

Следствием смачивания является искривление поверхности жидкости вблизи вертикальных стенок сосуда (рис. 38 в). Искривленная поверхность жидкости называется мениском. Благодаря действию сил поверхностного натяжения искривленный слой жидкости производит на жидкость давление Δ P, дополнительное к внешнему. Появление Δ P иллюстрирует рис. 39. Появление дополнительного давления Δ P проявляется наиболее заметно в узких сосудах – капиллярах. При этом жидкость в капилляре может подниматься (смачивание) или опускаться (не смачивание) (рис. 40).

а)

б)

в)

Рис. 39

а)

б)

Рис. 40

Величина дополнительного давления Δ P определяется для цилиндрических капилляров формулой П. Лапласа , здесь R – радиус кривизны поверхности мениска. Эта формула позволяет рассчитать высоту подъема жидкости в капилляре

здесь ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; r – радиус капилляра.

Течение жидкостей

Внешнее давление, производимое на жидкость или газ, передается ими во все стороны равномерно. Это закон Б. Паскаля.

Движение жидкостей или газов называют течением или потоком.

Течение жидкости называется установившимся, если скорость жидкости в каждой точке потока не изменяется с течением времени.

Течение называют ламинарным или слоистым, если поток, состоит из слоев, которые перемещаются относительно друг друга без перемешивания.

Течение называют турбулентным, если имеет место перемешивание различных слоев жидкости вследствие образования вихрей.

Течение жидкости изображают с помощью линий тока.

Поверхность, образованная линиями тока, называется трубкой тока. Часть жидкости, ограниченная трубкой тока, называется струей.

Если в жидкости отсутствует трение, ее называют идеальной.

Рис. 41

и ‑ скорости жидкости в сечениях и . Если течение жидкости установившееся, то масса жидкости, заключенная между сечениями 1 и 2 не изменяется. Следовательно

– масса жидкости, поступающей через сечение , и – масса жидкости, выходящей через сечение за единицу времени равны: .

Так как и выбраны произвольно, можно записать

;

– секундный массовый расход жидкости.

В случае несжимаемой жидкости одинакова во всех сечениях. Тогда можно записать

;

– секундный объемный расход жидкости.

Последние два уравнения называют уравнениями неразрывности.