خصائص الشعرية والمثال في الماء

ال الشعرية إنها خاصية السوائل التي تسمح لهم بالانتقال عبر الثقوب الأنبوبية أو الأسطح المسامية حتى ضد قوة الجاذبية. لهذا ، يجب أن يكون هناك توازن وتنسيق لقوتين متصلتين بالجزيئات السائلة: التماسك والالتصاق ؛ وجود هذين انعكاس جسدي يسمى التوتر السطحي.

يجب أن يكون السائل قادراً على تبليل الجدران الداخلية للأنبوب أو مسام المادة التي يتحرك من خلالها. يحدث هذا عندما تكون قوة الالتصاق (الجدار السائل لأنبوب الشعيرات الدموية) أكبر من قوة التماسك الجزيئي. وبالتالي ، فإن الجزيئات السائلة تخلق تفاعلات أقوى مع ذرات المادة (الزجاج ، الورق ، إلخ) مما بينها..

يتضح المثال الكلاسيكي للشعيرية في مقارنة هذه الخاصية بسائلين مختلفين للغاية: الماء والزئبق.

تُظهر الصورة العلوية أن الماء يرتفع عبر جدران الأنبوب ، مما يعني أن لديه قوى التصاق أعلى ؛ بينما يحدث العكس مع الزئبق ، لأن قوى الترابط المعدنية المتماسكة تمنعه ​​من ترطيب الزجاج.

لهذا السبب تشكل المياه هلالة مقعرة ، والزئبق هلالة محدبة (على شكل قبة). تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه كلما كان نصف قطر الأنبوب أو القسم الذي يتحرك السائل من خلاله أصغرًا ، زاد الارتفاع أو المسافة المقطوعة (قارن بين ارتفاعات أعمدة الماء لكلا الأنابيب).

مؤشر

• 1 خصائص الشعرية
  • 1.1 - سطح السائل
  • 1.2 الارتفاع
  • 1.3 التوتر السطحي
  • 1.4 -Radio من الشعرية أو المسام حيث يرتفع السائل
  • 1.5 - زاوية الاتصال (θ)
• 2 سعة الشعر
  • 2.1 على النباتات
• 3 المراجع

خصائص الشعرية

-سطح السائل

سطح السائل ، لقول الماء ، في الشعيرات الدموية مقعر ؛ وهذا يعني أن الغضروف المفصلي مقعر. يحدث هذا الموقف لأن ناتج القوى التي تمارس على جزيئات الماء بالقرب من جدار الأنبوب موجه نحو هذا.

في كل الغضروف المفصلي ، توجد زاوية تلامس (θ) ، وهي الزاوية التي تشكل جدار الأنبوب الشعري مع خط مظلل على سطح السائل عند نقطة التلامس.

قوات الالتصاق والتماسك

إذا كانت قوة التصاق السائل على الجدار الشعري تسود على قوة التماسك الجزيئي ، عندئذ تكون الزاوية θ < 90º; el líquido moja la pared capilar y el agua asciende por el capilar, observándose el fenómeno conocido como capilaridad.

عندما يتم وضع قطرة ماء على سطح زجاج نظيف ، ينتشر الماء على الزجاج ، بحيث θ = 0 و cos θ = 1.

إذا كانت قوة التماسك الجزيئي تسود على قوة الالتصاق بالجدار السائل للشعيرات الدموية ، على سبيل المثال في الزئبق ، ستكون الغضروف المحدب وستكون للزاوية value قيمة> 90> ؛ الزئبق لا يبلل الجدار الشعري وبالتالي ينزلق من خلال جداره الداخلي.

عندما يتم وضع قطرة من الزئبق على سطح زجاج نظيف ، فإن القطرة تحافظ على شكلها والزاوية º = 140º.

-ارتفاع

يرتفع الماء عبر الأنبوب الشعري للوصول إلى ارتفاع (ح) ، حيث يعوض وزن عمود الماء عن المكون الرأسي لقوة التماسك الجزيئي.

مع ارتفاع منسوب المياه ، ستصل إلى نقطة توقف فيها الجاذبية عن الارتفاع ، حتى مع وجود توتر سطحي يعمل لصالحك.

عندما يحدث هذا ، لا يمكن للجزيئات أن تستمر في "تسلق" الجدران الداخلية ، وجميع القوى المادية متساوية. من ناحية ، لديك القوى التي تعزز صعود الماء ، ومن ناحية أخرى ، فإن وزنك يدفعك إلى الأسفل.

قانون جورين

يمكن كتابة ذلك رياضيا على النحو التالي:

2 π rΥcosθ = ρgπr²ح

حيث يعتمد الجانب الأيسر من المعادلة على التوتر السطحي ، الذي يرتبط حجمه أيضًا بالتماسك أو القوى الجزيئية ؛ يمثل Cosθ زاوية التلامس ، ويصل نصف قطر الحفرة التي من خلالها يرتفع السائل.

وعلى الجانب الأيمن من المعادلة لدينا الارتفاع h ، قوة الجاذبية g ، وكثافة السائل ؛ سيكون هذا الماء.

المقاصة ثم ح لديك

h = (2Υcosθ / ρgr)

تُعرف هذه الصيغة بقانون Jurin ، الذي يحدد الارتفاع الذي تم الوصول إليه بواسطة العمود السائل ، في الأنبوب الشعري ، عندما يكون وزن العمود السائل متوازنًا مع قوة الصعود بواسطة الشعيرات الدموية..

-التوتر السطحي

الماء هو جزيء ثنائي القطب ، بسبب القدرة الكهربية لذرة الأكسجين وهندستها الجزيئية. يؤدي هذا إلى جزء من جزيء الماء حيث يوجد الأكسجين لشحنه سالبًا ، بينما يتم شحن جزء من جزيء الماء ، الذي يحتوي على ذرتين هيدروجين ، بشكل إيجابي.

تتفاعل الجزيئات الموجودة داخل السائل بفضل ذلك من خلال روابط هيدروجينية متعددة ، مع الاحتفاظ بها سوية. ومع ذلك ، فإن جزيئات الماء الموجودة في الواجهة المائية: الهواء (السطح) ، تخضع لجاذبية صافية بواسطة جزيئات الجيب السائل ، ولا يتم تعويضها عن طريق جاذبية ضعيفة مع جزيئات الهواء..

لذلك ، تتعرض جزيئات الماء للواجهة لقوة جذابة تميل إلى إزالة جزيئات الماء من الواجهة ؛ أي أن جسور الهيدروجين المتكونة من الجزيئات الموجودة في الجزء السفلي تجر تلك الموجودة على السطح. وبالتالي ، يسعى التوتر السطحي إلى تقليل سطح الماء: واجهة الهواء.

العلاقة مع ح

إذا نظرت إلى معادلة قانون جورين ، فستجد أن h تتناسب طرديًا مع Υ ؛ لذلك ، كلما زاد التوتر السطحي للسائل ، زاد الارتفاع الذي يمكن أن يرتفع عبر شعري أو مسام مادة.

وبالتالي ، يمكن توقع أن اثنين من السوائل ، A و B ، مع توترات سطح مختلفة ، واحد مع أعلى التوتر السطحي يرتفع إلى ارتفاع أعلى.

يمكن أن نستنتج من هذه النقطة أن التوتر السطحي العالي هو السمة الأكثر أهمية التي تحدد الخاصية الشعرية للسائل.

-نصف قطر الشعيرات الدموية أو المسام حيث يرتفع السائل

تشير ملاحظة قانون جورين إلى أن الارتفاع الذي يصل إليه السائل في الشعيرات الدموية أو المسام يتناسب عكسيا مع نصف قطره.

لذلك ، كلما كان نصف القطر أصغر ، كلما زاد الارتفاع الذي يصل إليه العمود السائل من خلال العمل الشعري. يمكن ملاحظة ذلك مباشرة في الصورة حيث تتم مقارنة المياه بالزئبق.

في أنبوب زجاجي يبلغ نصف قطره 0.05 مم ، يصل ارتفاع عمود الماء بواسطة الشعرية إلى 30 سم. في الأنابيب الشعرية بنصف قطر 1 ميكرومتر مع ضغط شفط 1.5 × 10³ hPa (أي ما يعادل 1.5 atm) يتوافق مع حساب ارتفاع عمود الماء من 14 إلى 15 م.

هذا يشبه إلى حد كبير ما يحدث مع تلك القشات التي تدور في نفسها عدة مرات. عن طريق امتصاص السائل ، يتم إنشاء فرق ضغط يؤدي إلى ارتفاع السائل إلى الفم.

الحد الأقصى لقيمة الارتفاع للعمود الذي تم الوصول إليه بواسطة الشعرية هو نظري ، حيث لا يمكن تخفيض نصف قطر الشعيرات الدموية إلى ما بعد حد معين.

قانون بويزويل

هذا يثبت أن تدفق السائل الحقيقي يعطى بواسطة التعبير التالي:

س = (πr⁴/ 8ηl) ΔP

حيث Q هو التدفق السائل ، η هي لزوجته ، طول الأنبوب ، و pressureP فرق الضغط.

عند تقليل نصف قطر الشعيرات الدموية ، يجب أن يزيد ارتفاع عمود السائل الذي يتم الوصول إليه عن طريق الشعيرات الدموية إلى أجل غير مسمى. ومع ذلك ، يشير Poiseuille إلى أن تقليل نصف القطر يقلل أيضًا من تدفق السائل عبر تلك الشعيرات الدموية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن اللزوجة ، وهي مقياس للمقاومة تعارض تدفق سائل حقيقي ، ستؤدي إلى زيادة تقليل تدفق السائل.

-زاوية الاتصال (θ)

كلما زادت قيمة cosθ ، زاد ارتفاع عمود الماء بالشعيرية ، كما يشير قانون Jurin.

إذا كانت small صغيرة وتقترب من الصفر (0) ، فإن cosθ تكون = 1 ، وبالتالي فإن القيمة h ستكون الحد الأقصى. على العكس ، إذا كانت θ تساوي 90º ، cosθ = 0 وقيمة h = 0.

عندما تكون قيمة greater أكبر من 90º ، كما هو الحال في الغضروف المحدب ، لا يرتفع السائل بالشعيرية ويميل ميله إلى النزول (كما يحدث مع الزئبق).

شعري الماء

تبلغ قيمة التوتر السطحي للماء 72.75 نيوتن / متر ، وهي نسبة عالية نسبيًا مقارنة بقيم التوتر السطحي للسوائل التالية:

-الأسيتون: 22.75 ن / م

-كحول الإيثيل: 22.75 ن / م

-الهكسين: 18.43 ن / م

-الميثانول: 22.61 ن / م.

لذلك ، يحتوي الماء على توتر سطحي استثنائي ، والذي يدعم تطور ظاهرة الشعيرات الدموية اللازمة لامتصاص النباتات والمواد الغذائية..

على النباتات

الشعيرات الدموية هي آلية مهمة لصعود النسغ بواسطة نسيج النبات ، لكنها ليست كافية في حد ذاتها لجعل العصارة تصل إلى أوراق الأشجار.

النتح أو التبخر هو آلية مهمة في صعود النسغ بواسطة زيليم النباتات. تفقد الأوراق الماء عن طريق التبخر ، مما ينتج عنه انخفاض في كمية جزيئات الماء ، مما يؤدي إلى جذب جزيئات الماء الموجودة في الأنابيب الشعرية (نسيج الخشب).

لا تعمل جزيئات الماء بشكل مستقل عن بعضها البعض ، ولكنها تتفاعل مع قوى Van der Waals ، مما يجعلها تصعد مرتبطة بواسطة الأنابيب الشعرية للنباتات نحو الأوراق.

بالإضافة إلى هذه الآليات ، تجدر الإشارة إلى أن النباتات تمتص الماء من التربة عن طريق التناضح وأن الضغط الإيجابي المتولد من الجذر ، يدفع بداية صعود الماء من خلال الشعيرات الدموية للنبات..

مراجع

1. غارسيا فرانكو (2010). الظواهر السطحية. تم الاسترجاع من: sc.ehu.es
2. الظواهر السطحية: التوتر السطحي والشعري. [PDF]. تم الاسترجاع من: ugr.es
3. ويكيبيديا. (2018). الشعرية. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. Risvhan T. (s.f.) القدرة الشعرية في النباتات. تم الاسترجاع من: academia.edu
5. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (22 ديسمبر 2018). العمل الشعري: التعريف والأمثلة. تم الاسترجاع من: thinkco.com
6. إلين إليس (2018). العمل الشعري للمياه: التعريف والأمثلة. الدراسة. تم الاسترجاع من: study.com
7. ScienceStruck الموظفين. (16 يوليو 2017). أمثلة تشرح مفهوم ومعنى الشعرية. تم الاسترجاع من: sciencestruck.com