Dukuritë kapilare
Sipërfaqja e lirë e lëngut gjithmonë vendoset normalisht në veprimin e
forcave të jashtme, si rezultat i veprimit të forcës së rëndesës së Tokës. Megjithatë,
eksperimentet tregojnë se sipërfaqja e lëngut në afërsi të mureve të enës mund të jetë
e lakuar përpjetë ose teposhtë, në varësi për cilin lëng bëhet fjalë.
Nëse lëngu është lakuar përpjetë, themi se e zhyt murin në enë, nëse prapë është
lakuar teposhtë, themi se nuk e zhyt.
Kjo dukuri gjithashtu mund të sqarohet
nëpërmjet ndërtimit molekular të lëngjeve dhe
dukuria e veprimit reciprok ndërmjet molekulave
prej lëngut dhe murit të enës. Këto efekte më
fuqishëm janë shprehur në gypa me prerje të
vogël të tërthortë (kapilarë) dhe për atë quhen dukuri kapilare.
Ndërmjet molekulave të lëngut dhe molekulave të materjes prej të cilave bëhen
muret e enës veprojnë forcat ndërmolekulare,
pra sjellja e lëngut në afërsi të mureve do të
varet prerj raportit të forcave të kohezionit FK
dhe adhezionit FA.
Kohezioni është forcë e cila paraqitet ndërmjet
molekulave të njëllojt dhe e cila nuk i lejon lëngut lirshëm të zgjerohet në hapësirë
(sikurse që është rasti me gazërat) . Kohezioni vepron nga fluidet dhe nuk lejon
muret të tërheqin fluidin. Adhezioni është forcë e cila paraqitet ndërmjet moleklave
të llojeve të ndryshme.
Sipas madhësisë së forcës së ad-hezionit, ndërmjet lëngut dhe mureve të enës dhe
forcës së kohezionit ndërmjet molekulave të lëngut, dallojmë tri taste
karakteristike:
a) Forcat e kohezionit Fk të lëngut janë më të vogla se forcat e ad-hezionit Fa
midis të molekulave të lëngut dhe mureve të enës:
Në këtë rast sipërfaqja e lirë e lëngut në afërsi të mureve të enës nuk është
horizontale, pasi aty lëngu ngjitet mureve të enës dhc krijohet një menisk konkav (i
thelluar shikuar nga jashtë). Kjo do të thotë se lëngu i lag muret e enës. Ngritja e
lëngut ndodh për shkak të veprimit të forcave të adezionit, që në distanca të
shkurtra nga muri i enës i mbizotërojnë forcat e kohezionit të lëngut. Rezultantja
R e të gjitha forcave që veprojnë në sipërfaqen e lirë të lëngut është gjithmonë
pingule në sipërfaqen e lirë, kurse forca e adezionit Fa gjithmonë është pingule në
muret e enës. Rezultantja është e orientuar jashtë lëngut
b) Forcat e kohezionit të lëngut janë më të mëdha se forcat e ad-hezionit
ndërmjet molekulave të lëngut dhe murit të enës:
Në këtë rast lëngu nuk i lag muret e enës dhe sipërfaqja e lirë e lëngut në afërsi të
mureve të enës krijon një menisk konveks (të nxjerrë shikuar nga jashtë) d.m.th.
sipërfaqja është e lakuar poshtë.Rezultantja është e orientuar kah brendia e lëngut.
c) Forca e ad-hezionit e molekulave të lëngut dhe të mureve të enës janë të
barabarta me forcat e kohezionit të lëngut:
Në këtë rast lëngu mban sipërfaqe horizontale edhe në afërsi të mureve të enës.
Rezultantja është baras me zero, pasi forca e kohezionit dhe e ad-hezionit janë të
barabarta me kahe të kundërta.
Sipërfaqja e lëngut vendoset normalisht në rezultanten prej të gjitha forcave
ndërmolekulare.
Pjesët e lakuara të sipërfaqes së lëngut quhet meniskusi.
Për lagie të plotë, forca e tensionit sipërfaqësor është vertikale, prandaj ajo do të
jetë:
Fv=al=a*2πr
Pesha e shtyllës së lëngut në kapilarë është:
Q=pgπr
2h
Nga fakti se në kushtet e ekuilibrit forca e tensionit sipërfaqësor dhe pasha e lëngut
do të jenë të barabarta, del se është:
a*2πr= pgπr
2h
prej nga gjendet koeficienti i tensionit sipërfaqësor:
a=1/2 pgrh
Gjithashtu edhe te dukuritë e kapilarëve lëngu tenton ta zen sipërfaqen më të vogël
të mundshme. Për arsye të këtij tentimi të sipërfaqes së lëngut paraqitet shtypje
plotësuese, i cili quhet shtypje plotësuese e Laplasit në respekt të fizicientit frëng
Pjer Laplas (Pierre Laplace). Vlera e tij përcaktohet me forcën rezultante F dhe
syprinën e sipërfaqes normale S të lëngut:
P=F/S
Eksperimentalisht kjo shtypje mund të matet kur në enë me lëng laget gyp kapilari.
Në varësi prej përbërësve të lëngut kjo
mundet të ngjitet mbi nivelin e saj në enë
ose të lëshohet nën atë. Shtypja
hidrostatike në gypin kapilar përgjigjet në
shtypjen plotësuese p.
Këndin që e formon muri i enës me
tangjentën e sipërfaqes së lëngut quhet
kënd kontaktit.
Nëse 0< 900
, lëngu i lag muret e enës, por nëse 900 <0< 1800
, lëngu nuk i lag muret
e enës (fig.1).
Nëse në bazën e pastër (pllakë metalike ose e qelqit) pikohet një pikë e ndonjë lëngu,
forma e pikës do të varet prej koeficientit të tensionit sipërfaqësor për kufirin e
trupit të ngurtë-lëng, lëng-gaz dhe trupi i ngurtë-gaz, përkatësisht, këndi i
kontaktit që është funksion prej koeficientit përkatës të tensionit sipërfaqësor. Nëse
gypi i ngushtë (kapilaren) e fusim në enë me ujë do të vërejmë se uji në gyp do të
ngritet deri te lartësia e caktuar h (që varet prek rrezes së gypit dhe prej llojit të
lëngut) dhe se meniskusi I ujit te kapilarja do të jetë e lugët. Gjithashtu vlen edhe
lëngjet tjera të cilat i lagin muret e
enës te e cila gjenden. Kjo dukuri
quhet elevacioni kapilar (fi g.2а).
Pra kur lëngu i lag muret e enës së
kapilares, ai ngjitet mureve të enës.
Niveli i zhivës te kapilarja e qelqit
është më e vogël se niveli i zhivës te
ena te e cila gjendet, edhe meniskusi i zhivës është e ngritur. Kjo dukuri quhet
depresioni kapilar (fi g. 2b).Pra kur lëngu nuk i lag muret e enës, niveli i tij në
kapilarë do të jetë më i ulët sesa në enën e gjerë.
Elevacionet kapilare dhe depresioni janë pasojë e asaj që sipërfaqja e lirë e lëngut
sillet si e membranë e zgjatur.