Jei mėgstate gerti kokteilius ar kitus gėrimus iš šiaudelio, tikriausiai pastebėjote, kad vieną jo galą nuleidus į skystį, gėrimo lygis jame būna šiek tiek aukštesnis nei puodelyje ar stiklinėje. Kodėl tai vyksta? Paprastai žmonės apie tai negalvoja. Tačiau fizikai jau seniai sugebėjo gerai ištirti tokius reiškinius ir netgi suteikė jiems savo pavadinimą – kapiliariniai reiškiniai. Dabar mūsų eilė išsiaiškinti, kodėl taip nutinka ir kaip šis reiškinys paaiškinamas.
Kodėl atsiranda kapiliariniai reiškiniai
Gamtoje viskas, kas nutinka, turi pagrįstą paaiškinimą. Jei skystis drėksta (pavyzdžiui, vanduo plastikiniame vamzdelyje), jis pakils vamzdeliu aukštyn, o jei nešlaps (pavyzdžiui, gyvsidabris stikliniame buteliuke), tada nusileis. Be to, kuo mažesnis tokio kapiliaro spindulys, tuo aukščiau skystis pakils arba kris. Kuo paaiškinami tokie kapiliariniai reiškiniai? Fizika sako, kad jie atsiranda dėl poveikiopaviršiaus įtempimo jėgos. Atidžiau pažvelgus į paviršinį skysčio sluoksnį kapiliare, matyti, kad savo forma jis yra savotiškas apskritimas. Išilgai jo ribos vamzdžio sienelės yra veikiamos spaudimo dėl vadinamojo paviršiaus įtempimo jėgos. Be to, drėkinančiam skysčiui jo krypties vektorius nukreiptas žemyn, o nedrėkinančio skysčio – aukštyn.
Pagal trečiąjį Niutono dėsnį, jis neišvengiamai sukelia priešingą slėgį, kurio dydis lygus jam. Būtent dėl to skystis pakyla arba nukrenta siaurame vamzdelyje. Tai paaiškina visų rūšių kapiliarinius reiškinius. Tačiau, be abejo, daugeliui jau kilo logiškas klausimas: „O kada sustos skysčio kilimas ar kritimas? Tai atsitiks, kai gravitacijos jėga arba Archimedo jėga subalansuos jėgą, dėl kurios skystis juda vamzdžiu.
Kaip galima panaudoti kapiliarinius reiškinius?
Viena iš šio reiškinio, plačiai paplitusio raštinės reikmenų gamyboje, pritaikymo būdų yra žinoma beveik kiekvienam studentui ar mokiniui. Tikriausiai jau atspėjote, kad kalbame apie kapiliarinį rašiklį.
Jo įrenginys leidžia rašyti beveik bet kurioje pozicijoje, o dėl plonos ir aiškios žymės popieriuje ši tema jau seniai tapo labai populiari tarp rašytojų brolijos. Kapiliariniai reiškiniai taip pat plačiai naudojami žemės ūkyje, siekiant reguliuoti judėjimą ir išlaikyti drėgmę dirvožemyje. Kaip žinote, žemė, kurioje jie augakultūra, turi laisvą struktūrą, kurioje tarp atskirų jos dalelių yra siauri tarpai. Tiesą sakant, tai ne kas kita, kaip kapiliarai. Per juos vanduo patenka į šaknų sistemą ir aprūpina augalus reikiama drėgme bei naudingosiomis druskomis. Tačiau šiais takais kyla ir dirvožemio vanduo, kuris gana greitai išgaruoja. Norint išvengti šio proceso, kapiliarai turi būti sunaikinti. Tiesiog tam atliekamas dirvožemio purenimas. Ir kartais susidaro atvirkštinė situacija, kai reikia padidinti vandens judėjimą per kapiliarus. Tokiu atveju dirvožemis yra suvyniotas ir dėl to padidėja siaurų kanalų skaičius. Kasdieniame gyvenime kapiliariniai reiškiniai naudojami įvairiomis aplinkybėmis. Drėkinamo popieriaus, rankšluosčių ir servetėlių naudojimas, dagčių naudojimas žibalinėse lempose ir technologijose – visa tai įmanoma dėl jų sudėtyje esančių ilgų siaurų kanalų.
