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.