В средние века не было ясного представления о работе и измерении ее. Зато отношение между выигрышем в силе и потерей в скорости было известно. На него и указывали вдумчивые инженеры и исследователи. Знаменитый основатель механики Галилео Галилей также не мимо загадки выигрыша в силе. Еще в юности он написал небольшое сочинение о простых машинах. В нем он убедительно доказывал, что рычаг, подвижный блок и вообще машины, выигрывая в силе, теряют в скорости, то есть не дают выигрыша в работе. Но рядовые техники средневековья еще предавались бесплодным размышлениям о причине выигрыша в силе. Подобно древним, они были уверены, что, пользуясь машинами, им удается «обмануть природу» . Это заблуждение толкнуло изобретателей на ложный путь, когда перед ними возникла задача отыскать удобный и дешевый двигатель.
При погружении в жидкость капилляра (узкой трубки) уровень жидкости, смачивающей стенки капилляра, выше, чем аналогичный уровень в широком сосуде. Причем уровень жидкости в капилляре тем выше, чем меньше радиус капилляра. При смачивании, например водой стеклянного капилляра (краевой угол смачивания θ<90°) образуется вогнутый мениск, жидкость в капилляре поднимается. Это явление называется капиллярным поднятием жидкости. Жидкость поднимается тем выше, чем меньше радиус капилляра. Поверхность жидкости имеет отрицательную кривизну, поэтому дополнительное давление Лапласа стремится растянуть жидкость (давление направлено к центру кривизны) и поднимает ее в капилляре.
При несмачивании, например ртутью стеклянного капилляра (θ>90°), образуется выпуклый мениск, уровень жидкости в капилляре опускается. Это явление называется капиллярной депрессией. Жидкость опускается тем ниже, чем меньше радиус капилляра. Кривизна поверхности жидкости будет положительной, дополнительное давление Лапласа направлено внутрь жидкости (жидкость будет сжиматься), в результате чего жидкость в капилляре опускается.
Высота поднятия (понижения) уровня жидкости в капилляре:
h = 2σcosθ/((ρ-ρ₀)gR), где σ - коэффициент поверхностного натяжения искривленной поверхности, разделяющей жидкую и газообразную фазы, R - радиус капилляра, θ - краевой угол смачивания, ρ - плотность жидкости, ρ₀ - плотность газа, п - ускорение свободного падения 9,81 м/с² Это выражение носит название уравнения Жюрена
0,0(0 оценок)
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota
Оформи подписку
