Visa fråga/svar

 

Blandat, Kraft-Rörelse [596]

Fråga:
Hur fungerar kapillärkraften?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur fungerar egentligen kapillärkraften? Vad är det som gör att vattnet stiger i glasrör?
/   

Svar:
Kapillärkraften är resultatet av adhesion (kraft mellan två olika ämnen t.ex. glas och vatten) och ytspänning. Adhesionen mellan vattnet och rörets väggar (se figuren) orsakar en uppåtriktad kraft på vätskan vid väggen. Ytspänningen vill minimera den fria vattenytan, så den orsakar att hela vattenpelaren lyfts upp. Ju smalare rör desto mer dominerar adhesionskraften över vattenpelarens tyngd. Vattnet stiger alltså högre ju smalare röret är. Se vidare Kapillärkraft .

Ett exempel på motsatt effekt är kvicksilver i glasrör. Medan vattnets yta i ett smalt rör buktar synligt "nedåt" (kanterna kryper upp på glasväggarna) gör kvicksilver tvärtom; det bildar istället en liten bula uppåt. Kvicksilverpelaren trycks alltså neråt.

Försök: Häll lite vatten i en bägare och fyll den med sand. Vad händer med vattnet? Vad har detta för konsekvenser ute i naturen?

Se även länk 1, ytspänning , kapillaritet , kapillärkraft och Capilary_action .

Vad bestämmer höjden på vätskepelaren?

(Vi följer i första hand framställningen i länk 1.) Lyftkraften ges av

Fkapillär = T*2p*r

T är specifika kapillärkraften (T=g*cosq där g är ytspänningen och q är kontaktvinkeln vätska-rörvägg. Det är alltså genom ett q större än 90 grader som man får en negativ lyftkraft som t.ex. trycker ner kvicksilverpelaren, se Capilary_action .
2p*r är omkretsen av röret (längden på gränslinjen vätska-rör).

Om höjden på vätskepelaren är h är volymen hpr2. Med densiteten r blir den nedåtriktade kraften

Ftyngd = rhpr2g

Om vi för jämvikt sätter de båda krafterna lika får vi

T*2p*r = rhpr2g dvs

h = 2T/(rgr)

För vatten och glasrör är T = 0.0684 J/m (Capilary_action ). Höjden blir alltså

h = 0.14/(1000*10*r) m = 1.4*10-5/r

För radien r = 0.1 mm = 0.0001 m blir höjden

h = 1.4*10-5/0.0001 = 0.14 m = 140 mm



/Peter E

Se även fråga 417

Nyckelord: kapillärkraft [10];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/surten2.html#c4

*

 

 

Frågelådan innehåller 7180 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-23 11:27:37.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.