Большая Советская Энциклопедия (КА)
Шрифт:
Капиллярная конденсация
Капилля'рная конденса'ция, конденсация пара в капиллярах и микротрещинах пористых тел или в промежутках между тесно сближенными твёрдыми частицами. Необходимым условием К. к. является смачивание жидкостью поверхности тела (частиц). К. к. начинается с адсорбции молекул пара поверхностью конденсации и образования менисков жидкости. При вогнутой форме менисков давление насыщенного пара над ними, согласно Кельвина уравнению , ниже, чем давление насыщенного пара po над плоской поверхностью. В результате К. к. происходит при более низких давлениях пара, чем давление насыщения po. Объём сконденсировавшейся в порах жидкости достигает предельной величины при внешнем давлении пара р = ро.
Лит.: Курс физической химии, под ред. Я. И. Герасимова, 2 изд., т. 1, М., 1969.,
Н. В. Чураев.
Капиллярная химия
Капилля'рная хи'мия, устаревшее название физико-химии поверхностных явлений, входящей как составная часть в современную коллоидную химию .
Капиллярное давление
Капилля'рное давле'ние, разность давлений по обе стороны искривленной поверхности раздела фаз (жидкость — пар или двух жидкостей), вызванная её поверхностным (межфазным) натяжением. См. Капиллярные явления .
Капиллярное кровообращение
Капилля'рное кровообраще'ние движение крови в мельчайших сосудах — капиллярах обеспечивающее обмен веществ между кровью и тканями, К. к. осуществляется вследствие разности гидростатических давлений в артериальном и венозном концах капилляра . Давление в артериальном конце равно 30—35 ммрт. ст. что на 8—10 мм превышает онкотическое давление плазмы крови, под влиянием этой разности давлении вода и многие растворённые в ней вещества (кроме высокомолекулярных белков) переходят из плазмы крови в тканевую жидкость, принося к тканям необходимые для жизнедеятельности вещества. По мере продвижения крови по капилляру гидростатическое давление падает и в венозном конце капилляра равно 12—17 рт. ст., что примерно на 10 мм ниже онкотического давления крови. Вследстствие этого вода и растворённые в ней вещества переходят из тканевой жидкости в плазму. Тем самым обеспечивается удаление продуктов обмена из тканей. Величина К. к. соответствует интенсивности обмена веществ. Так, в состоянии покоя на 1 мм2 поперечного сечения скелетной мышцы приходится 30—50 функционирующих капилляров; при интенсивной деятельности мышцы их количество возрастает в 50—100 раз.
И. Н. Дьяконова.
Капиллярные волны
Капилля'рные во'лны,волны на поверхности жидкости малой длины. В восстановлении равновесного состояния поверхности жидкости при К. в. основную роль играют силы поверхностного натяжения .
Капиллярные явления
Капилля'рные явле'ния, физические явления, обусловленные действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред. К К. я. относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собственным паром. Искривление поверхности ведёт к появлению в жидкости дополнительного капиллярного давления Dp , величина которого связана со средней кривизной r поверхности уравнением Лапласа: Dp = p1— p2. = 2s12 /r , где (s12 — поверхностное натяжение на границе двух сред; p1 и p2 — давления в жидкости 1 и контактирующей с ней среде (фазе ) 2. В случае вогнутой поверхности жидкости (r < 0) давление в ней понижено по сравнению
К. я. охватывают различные случаи равновесия и движения поверхности жидкости под действием межмолекулярных сил и внешних сил (в первую очередь силы тяжести).
В простейшем случае когда внешние силы отсутствуют или скомпенсированы, поверхность жидкости всегда искривлена. Так, в условиях невесомости ограниченный объём жидкости, не соприкасающейся с др. телами, принимает под действием поверхностного натяжения форму шара. Эта форма отвечает устойчивому равновесию жидкости, поскольку шар обладает минимальной поверхностью при данном объёме, и, следовательно, поверхностная энергия жидкости в этом случае минимальна.
Форму шара жидкость принимает и в том случае, если она находится в другой, равной по плотности жидкости (действие силы тяжести компенсируется архимедовой выталкивающей силой, см. Архимеда закон ). При нескомпенсированной силе тяжести картина существенно меняется Маловязкая жидкость (например, вода), взятая в достаточном количестве, принимает форму сосуда, в который она налита. Её свободная поверхность оказывается практически плоской, т.к. силы земного притяжения преодолевают действие поверхностного натяжения, стремящегося искривить и сократить поверхность жидкости. Однако по мере уменьшения массы жидкости роль поверхностного натяжения снова становится определяющей: при дроблении жидкости в среде газа или газа в жидкости образуются мелкие капли или пузырьки практически сферической формы (см. Капля ).
Свойства систем, состоящих из многих мелких капель или пузырьков (эмульсии, жидкие аэрозоли, пены), и условия их образования во многом определяются кривизной поверхности частиц, т. е. К. я. Не меньшую роль К. я. играют и при образовании новой фазы: капелек жидкости при конденсации паров, пузырьков пара при кипении жидкостей, зародышей твёрдой фазы при кристаллизации .
При контакте жидкости с твёрдыми телами на форму её поверхности существенно влияют явления смачивания , обусловленные взаимодействием молекул жидкости и твёрдого тела. На рис. 1 показан профиль поверхности жидкости, смачивающей стенки сосуда. Смачивание означает, что жидкость сильнее взаимодействует с поверхностью твёрдого тела (капилляра, сосуда), чем находящийся над ней газ. Силы притяжения, действующие между молекулами твёрдого тела и жидкости, заставляют её подниматься по стенке сосуда, что приводит к искривлению примыкающего к стенке участка поверхности. Это создаёт отрицательное (капиллярное) давление, которое в каждой точке искривленной поверхности в точности уравновешивает давление, вызванное подъёмом уровня жидкости. Гидростатическое давление в объёме жидкости при этом изменений не претерпевает.
Если сближать плоские стенки сосуда таким образом, чтобы зоны искривления начали перекрываться, то образуется вогнутый мениск — полностью искривленная поверхность. В жидкости под мениском капиллярное давление отрицательно, под его действием жидкость всасывается в щель до тех пор, пока вес столба жидкости (высотой h ) не уравновесит действующее капиллярное давление Dp . В состоянии равновесия
(r1 — r2 ) gh = Dp= 2s12 /r ,
где r1 и r2 — плотность жидкости 1 и газа 2; g — ускорение свободного падения. Это выражение, известное как формула Д. Жюрена (J. Jurin, 1684—1750), определяет высоту h капиллярного поднятия жидкости, полностью смачивающей стенки капилляра. Жидкость, не смачивающая поверхность, образует выпуклый мениск, что вызывает сё опускание в капилляре ниже уровня свободной поверхности (h < 0).
Капиллярное впитывание играет существенную роль в водоснабжении растений, передвижении влаги в почвах и др. пористых телах. Капиллярная пропитка различных материалов широко применяется в процессах химической технологии.
Искривление свободной поверхности жидкости под действием внешних сил обусловливает существование т. н. капиллярных волн («ряби» на поверхности жидкости). К. я. при движении жидких поверхностей раздела рассматривает физико-химическая гидродинамика .