- Что такое мениск?
- Силы сплоченности
- Силы адгезии
- Типы менисков
- вогнутый
- выпуклость
- Поверхностное натяжение
- капиллярность
- Ссылки
Мениска является кривизна поверхности жидкости. Кроме того, это свободная поверхность жидкости на границе раздела жидкость-воздух. Жидкости характеризуются фиксированным объемом и малой сжимаемостью.
Однако форма жидкостей меняется в зависимости от формы контейнера, в котором они находятся. Эта характеристика обусловлена беспорядочным движением образующих их молекул.
Источник: Jleedev через Википедию.
Жидкости обладают способностью течь, имеют высокую плотность и быстро диффундируют в другие жидкости, с которыми они смешиваются. Они занимают нижнюю часть контейнера под действием силы тяжести, оставляя наверху не совсем плоскую свободную поверхность. В некоторых случаях они могут принимать особые формы, например капли, пузыри и пузыри.
Свойства жидкостей, такие как температура плавления, давление пара, вязкость и теплота испарения, зависят от интенсивности межмолекулярных сил, которые придают жидкостям сцепление.
Однако жидкости также взаимодействуют с контейнером посредством сил адгезии. Мениск возникает в результате этих физических явлений: разницы между силами сцепления между частицами жидкости и силами сцепления, которые позволяют им смачивать стенки.
Что такое мениск?
Как только что объяснено, мениск является результатом различных физических явлений, среди которых можно упомянуть также поверхностное натяжение жидкости.
Силы сплоченности
Силы когезии - это физический термин, объясняющий межмолекулярные взаимодействия в жидкости. В случае воды силы когезии обусловлены диполь-дипольным взаимодействием и водородными связями.
Молекула воды биполярна по своей природе. Это связано с тем, что кислород в молекуле электроотрицателен, потому что он больше жаждет электронов, чем водород, что определяет, что кислород отрицательно заряжен, а атомы водорода заряжены положительно.
Существует электростатическое притяжение между отрицательным зарядом одной молекулы воды, расположенной на кислороде, и положительным зарядом другой молекулы воды, расположенной на атомах водорода.
Это взаимодействие известно как диполь-дипольное взаимодействие или сила, которая способствует сцеплению жидкости.
Силы адгезии
С другой стороны, молекулы воды могут взаимодействовать со стенками стекла, частично заряжая атомы водорода в молекулах воды, которые прочно связываются с атомами кислорода на поверхности стекла.
Это составляет силу сцепления между жидкостью и жесткой стенкой; в просторечии говорят, что жидкость смачивает стену.
Когда силиконовый раствор наносится на поверхность стекла, вода не пропитывает стекло полностью, а на стекле образуются капли, которые легко удаляются. Таким образом, показано, что при такой обработке сила адгезии между водой и стеклом уменьшается.
Очень похожий случай происходит, когда руки жирные, и при мытье в воде на коже можно увидеть четко выраженные капли вместо влажной кожи.
Типы менисков
Есть два типа менисков: вогнутые и выпуклые. На изображении вогнутая - A, а выпуклая - B. Пунктирные линии указывают на правильный смыв при считывании измерения объема.
вогнутый
Источник: Катлер через Википедию.
Вогнутый мениск характеризуется тем, что краевой угол θ, образованный стеклянной стенкой с линией, касательной к мениску и вводимой в жидкость, имеет значение менее 90º. Если на стекло налить некоторое количество жидкости, она имеет тенденцию растекаться по поверхности стекла.
Наличие вогнутого мениска показывает, что силы сцепления внутри жидкости меньше силы адгезии стенки жидкого стекла.
Следовательно, жидкость омывает стеклянную стенку, удерживая некоторое количество жидкости и придавая мениску вогнутую форму. Вода - это пример жидкости, которая образует вогнутые мениски.
выпуклость
В случае выпуклого мениска контактный угол θ имеет значение больше 90º. Ртуть - это пример жидкости, образующей выпуклые мениски. Когда капля ртути помещается на стеклянную поверхность, угол смачивания θ имеет значение 140º.
Наблюдение за выпуклым мениском указывает на то, что силы сцепления жидкости больше, чем сила сцепления между жидкостью и стеклянной стенкой. Говорят, что жидкость не смачивает стекло.
Поверхностные силы сцепления (жидкость-жидкость) и адгезии (жидкость-твердое тело) ответственны за многие явления, представляющие биологический интерес; так обстоит дело с поверхностным натяжением и капиллярностью.
Поверхностное натяжение
Поверхностное натяжение - это чистая сила притяжения, которая действует на молекулы жидкости, находящейся на поверхности, и которая стремится ввести их в жидкость.
Следовательно, поверхностное натяжение имеет тенденцию связывать жидкость и давать им более вогнутые мениски; Или иначе: эта сила стремится удалить поверхность жидкости со стеклянной стенки.
Поверхностное натяжение имеет тенденцию к снижению с повышением температуры, например: поверхностное натяжение воды равно 0,076 Н / м при 0 ° C и 0,059 Н / м при 100 ° C.
Между тем, поверхностное натяжение ртути при 20ºC составляет 0,465 Н / м. Это могло бы объяснить, почему ртуть образует выпуклые мениски.
капиллярность
Если угол смачивания θ меньше 90º, и жидкость смачивает стеклянную стенку, жидкость внутри стеклянных капилляров может подняться до состояния равновесия.
Вес столба жидкости компенсируется вертикальной составляющей силы сцепления из-за поверхностного натяжения. Сила сцепления не вмешивается, потому что они перпендикулярны поверхности трубки.
Этот закон не объясняет, как вода может подниматься от корней к листьям через сосуды ксилемы.
На самом деле есть и другие факторы, которые влияют на это, например: когда вода испаряется в листьях, она позволяет молекулам воды в верхней части капилляров всасываться.
Это позволяет другим молекулам в нижней части капилляров подниматься, чтобы занять место испарившихся молекул воды.
Ссылки
- Ганонг, ВФ (2002). Медицинская физиология. 2002. 19-е издание. Редколлегия Модерно.
- Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
- Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (4 августа 2018 г.). Как читать мениск по химии. Получено с: thinkco.com
- Wikipedia. (2018). Мениск (жидкий). Получено с: en.wikipedia.org
- Фридл С. (2018). Что такое мениск? Учиться. Получено с: study.com
- Поверхностное натяжение. Получено с: chem.purdue.edu