Курс фізікі, ч. II
Памер: 223с.
Мінск 1958
Змочванне вадкасцю цвёрдага цела тлумачыцца тым, што счапленне паміж малекуламі вадкасці і змочваемага цвёрдага цела большае, чым счапленпе паміж малекуламі вадкасці. У тым выпадку, калі вадкасць не змочвае цвёрдага цела, узаемнае прыцяжэнне малекул вадкасці паміж сабою большае, чым прыцяжэнне іх да малекул цвёрдага цела.
146
Гэтая розніца ў прыцяжэнні малекул вадкасці да цвёрдага цела прыкметная, калі наліць невялікую колькасць вадкасці на пласцінку цвёрдага цела. Калі вадкасць змочвае цвёрдае цела, яна расцякаецца па паверхні цела (рыс. 152, а). Калі ж вадкасць не змочвае цвёрдага цела, то ўтвараецца кропля (рыс. 152, б).
Неаднолькавае змочванне вадкасцямі розных цел выкарыстоў
ваецца для а б a г а ч э н н я руд, г.
a б
Рыс. 152. a — вадкаснь, якая змочвае цвёрдае цела, расцякаецца па яго
зн. для аддзяленпя ад руды тых мінералаў, якія не з’яўляюцца прамысловаіі каштоўнасцю (іх называюць пустой пародай). Дослед паказвае, што па паверхпі такіх мінералаў (кварц, сілікаты, вокіслы жа
паверхні; б —вадкасць, якая не змочвае леза j іНш.) вада расцякаецца цвёрдага цела, не расцякаецца. (мае №сца ЗМ0Чванне), утвараючы найтанчэйшую плёнку. Калі кінуць кавалачкі гэтых мінералаў у ваду, то да іх пузыркі паветра не прыліпнуць.
На паверхні ж каштоўных мінералаў (свінцовы бляск, медны калчадан, сера, графіт і інш.) вада збіраецца ў выглядзе кропель
Масла
Рыс. 153. a — схема флатацыйнай устаноўкі; бда масленай плёнкі, у якой змяшчаецца паветра, прыліпаюць кавалачкі металу і ўсплываюць уверх; пустая ж парода асядае на дно сасуда.
(мае месца нязмочванне), а масленыя вадкасці ўтвараюць тонкія плёнкі. Дробныя частачкі такіх мінералаў прыліпаюць да пузыркоў паветра, завіслых у вадзе.
Для абагачэння руды яе размолваюць у парашок; апошні ўзбоўтваюць з вадсю і маслам. Атрымліваецца пена, якая складаецца з пузыркоў паветра ўнутры маоленай плёнкі. Да плёнкі прыліпаюць кавалачкі каштоўнага мінералу, якія падымаюцца з пенай уверх, а кавалачкі пустой пароды, якія не затрымліваюцца пузыркамі паветра, асядаюць на дно камеры (рыс. 153, б). Такі прыём абагачэння розных
10*
147
руд і раздзялення розных металаў носіць назву флатацыі (ад англ. ф л а ц і н — усплыванне).
Адрозненнем сіл счаплення паміж малекуламі вадкасці, з аднаго боку, і малекуламі цвёрдага цела і вадкасці—з другога, абумоўліваецца скрыўленне паверхні вадкасці ля сценак сасуда.
Пры змочванні сілы счаплення паміж малекуламі цвёрдага цела і вадкасці крыху прыўзнімаюць вадкасць ля сценак сасуда, і паверхня вадкасці атрымліваецца ўвагнутай (рыс. 154а). Наадварот, у выпадку нязмочвання сілы счаплення паміж малекуламі вадкасці, накіраваныя ўнутр вадкасці, адсоўваюць яе ад сценак сасуда, і паверхня вадкасці атрымліваецца выпуклай (рыс. 1546).
Рыс. 154а. У выпадку змочвання вадкасць ля сценак крыху прыўзнята. Паверхня яе ў вузкіх сасудах увагнутая.
Рыс. 1546. У выпадку нязмочвання вадкасць ля краёў сасуда крыху апушчана. У вузкіх сасудах паверхня яе выпуклая.
97. Капілярнасць. Кавалак цукру, цагліна, прамакальная папера, ручнік і рад іншых цел убіраюць у сябе ваду. Чым гэта тлумачыцца? Ва ўсіх такіх целах ёсць мноства дробных каналаў, якія нагадваюць трубкі з вельмі вузкім прасветам.
Такія трубкі называюцца капілярнымі (ад лац. капілус — волас).
Апусцім канцы некалькіх капілярных шкляных трубак у сасуд з вадой. Вада ў гэтых трубках падымаецца значна вышэй узроўню вады ў сасудзе, і тым вышэй, чым вузейшая трубка (рыс. 155). Калі такія ж трубкі апусціць у сасуд з ртуццю, то ўзровень ртуці ў іх акажацца ніжэйшым, чым узровень у сасудзе (рыс. 156).
Паверхня вадкасці ў капілярных трубках на ўсёй сваёй адлегласці крывая, яе называюць м е н і с к а м. Як паказваюць рыс. 155 і 156, меніск у выпадку змочвання ўвагнуты, а пры нязмочванні — выпуклы.
Вышыня падняцця вадкасці ў капілярных трубках можа быць лёгка вылічана.
На рыс. 157 паказан павялічаны разрэз капілярнай трубкі, апушчанай у вадкасць. Паверхня вадкасці ўтрымліваецца на шкле ўнутры трубкі па акружнасці 2г, прычым краі паверхні амаль вертыкальныя. Сіла паверхневага нацяжэння дзейнічае ў вертыкальным
148
напрамку па даўжыні акружнасці 2яг вадкай плёнкі, якая прыліпла да шкла. Калі каэфіцыент паверхневага нацяжэння а, то ўся сіла, якая ўтрымлівае вадкасць за краі паверхневай плёнкі, роўна 2іга, дзе г—радыус унутранага канала трубкі. Гэтая сіла ўтрымлівае слуп вадкасці вышынёй h, вага якога r.r2hDg, дзе D — шчыльнасць вадкасці.
Паколькі вадкасць у трубцы знаходзіцца ў раўнавазе, то
2~гз = ^r2hDg, адкуль:
Вышыня падняцця вадкасці ў капілярнай трубцы прама прапарцыянальна каэфіцыенту паверхневага нацяжэння і адваротна прапарцыянальна радыусу трубкі і шчыльнасці вадкасці.
Рыс. 155. У выпадку змочвання ўзроўні вадкасці ў капілярных трубках вышэйшыя за ўзровень вадкасці ў шырокім сасудзе.
Рыс. 156. У выпадку нязмочвання ўзроўні вадкасці ў капілярных трубках ніжэйшыя за ўзровень вадкасці ў шырокім сасудзе.
Рыс. 157. Слуп вадкасці вышынёй h у капілярнай трубцы ўтрымліваецца сіламі паверхневага нацяжэння, якія дзейнічаюць па акружнасці радыуса г.
Выведзеная намі формула прымяняльна і для нязмочваемай вадкасці, толькі ў гэтым выпадку трэба гаварыць не аб падняцці, а аб апусканні вадкасці.
Капілярнасцю тлумачыцца распаўсюджванне вадкасцей па порыстых целах, напрыклад падняцце вадкасці па кноту, пранікненне вадкасці па каменнях фундамента, падняцце вільгаці ў глебе. Капілярнасць глебы мае вельмі важнае значэнне для захавання і перамяшчэння ў ёй вільгаці — факт, з якім сур’ёзна лічацца ў сельскай гаспадарцы.
Лсабліва важную ролю капілярныя з’явы адыгрываюць у біялогіі. Большасць раслінных і жывёльных тканак пранізана велізарнай колькасцю ўсякіх каналаў, якія ўяўляюць сабой капілярныя сасуды. Рухам вадкасцей у гэтых сасудах тлумачацца такія біялагічныя з’явы, як распаўсюджванне пажыўных сокаў ад кораня да верхавінак раслін.
149
Капілярнае падняцце вадкасці з’яўляецца фактарам, які ўлічваецца ў сельскаіі гаспадарцы. Справа ў тым, што вілыаць, якая знаходзіцца ў глебе, падымаецца па капілярах на паверхню і выпараецца. Каб паменшыць выпарэнпе, трэба разбурыць капіляры. Гэта дасягаецца разрыхленнем глебы.
Часам трэба, наадварот, узмацніць прыток вільгаці на капілярах. Тады глебу ўкочваюць, павялічваючы гэтым колькасць капілярных каналаў.
Пракпіыкаванне 27.
1. Паверхневае нацяжэнне вады г = 74 ^. На якую вьпйыню падымаепца см
вада ў капілярнай трубцы, радыус якой 0,05 мм?
2. У трубцы дыяметрам 1 м.ч вада падымаецца на вышыню 30,05 лі.ч. Вызначыць па гэтых даных паверхневае нацяжэнне вады.
РАЗД ЗЕЛ X.
УЛАСЦІВАСЦІ ЦВЕРДЫХ ЦЕЛ.
98. Крышталічныя і аморфныя целы. Адрозніваюць два віды цвёрдых цел: крышталічныя і аморфныя. Абодва гэтыя віды цел істотна адрозніваюцца адзін ад другога па сваіх фізічных уласцівасцях.
Асноўнай прыкметай аднароднага крышталічнага цела з’яўляецца неаднолькавасць яго фізічных уласцівасцей па розных напрамках: цеплавога расшырэння, цеплаправоднасці, электраправоднасці, механічнай трываласці і інш. Гэтая ўласцівасць крышталяў называецца а н і з а т р а п і я й1.
Пакрыем пласцінку гіпсу і пласцінку шкла тонкім слоем воску або парафіну і дакранёмся да іх напаленай іголкай (рыс. 158). Мьі ўбачым, што вакол пункта дакрананпя 0 парафін расплавіцца, прычым мяжа расплаўленай плошчы па крышталічнай пласцінцы гіпсу ўяўляе сабой эліпс (рыс. 158, а), на шкляной жа пласцінцы — акружнасць (рыс. 158, б).
Гэты дослед паказвае, што, у адрозненне ад шкла, энергія ў крышталічным гіпсе пры яго награванні распаўсюджваецца ў розных напрамках неаднолькава.
Істотнай вонкавай прыкметай крышталя з’яўляецца яго правільная геаметрычная форма, прычым характэрнай прыкметай крышталічнай формы з’яўляецца аднолькавасць адпаведных вуглоў паміж гранямі крышталяў аднаго і таго ж рэчыва.
Прыкладамі крышталічных цел з’яўляюцца крышталі металаў, спажыўной солі, меднага купаросу, кварцу, квасцоўі інш. На рыс. 159 паказана сямейства крышталяў горнага хрусталю.
Калі цела ўяўляе сабой адзін крышталь, то яно называецца м онакрышталем (м о н а с — адзін).
Цела, якое складаецца з мноства бязладна размешчаных і зросшыхся паміж сабою дробных крышталікаў, называецца полікрышталічным (полі — многа).
1 Анізатрапія — ад грэч. слоў: а н і з а с — няроўны, т р о п а с — паварот.
151
Да ліку полікрышталічных цел належаць металы. Можна часам простым вокам разгледзець дробныя крышталі ў зломе моцна загартаванай сталі, чыгуну, літай латуні. Крышталічную будову некаторых іншых металаў можна выявіць пры дапамозе мікраскопа. Але некаторыя полікрышталічныя целы складаюцца з такіх дробных крышталікаў, якія нельга ўбачыць нават пры дапамозе мікраскопа.
У адрозненне ад крышталічных цел а м о р ф н ы я1 целы маюць ва ўсіх напрамках аднолькавыя фізічныя ўласцівасці.
Прыкладамі аморфных рэчываў з’яўляюцца вар і шкло.
Кавалак вару ад удару малатком рассыпаецца на асколкі, г. зн. трымае сябе
Рыс. 158. Пры дакрананні нагрэтай іголкай як крохкае цвёрдае цела, воск, які пакрывае пласцінку, расплаўляецца. j разам 3 ТЫМ праяўляе ўласцівасці, характэрныя вадкасцям. Цвёрдыя кавалкі вару, напрыклад, павольна расцякаюцца па гарызантальнаіі паверхні; вар павольна выцякае з перавернутай бочкі. Кавалкі вару, знаходзячыся ў сасудзе, паступова расцякаюцца, і вар прымае форму сасуда. Цяжкае цела павольна тоне ў вары, а лёгкія целы, змешчаныя пад слоем вару, з цягам часу ўсплываюць. Па гэтых уласцівасцях вар можна разглядаць як вельмі густую і вязкую вадкасць.
Шкло мае значную трываласць і цвёрдасць, г. зн. уласцівасці, характэрныя для цвёрдага цела, але па сваёй малекулярнай структуры яно хутчэй можа быць аднесена да вадкасцей.
У цяперашні час аморфныя целы ў выглядзе розных пластмас шырока прымяняюцца ў тэхніцы і ў быту.
Бываюць выпадкі, калі адно і тое ж рэчыва можа быць і ў крышталічным, і ў аморфным стане. Цукровы пясок, напрыклад, мае крышталічную структуру. Той жа цукровы пясок пасля расплаўлення застывае ў празрысты шклопадобны ледзянец, які з’яўляецца ўжо аморфным рэчывам. 3 цягам часу ледзянец «зацукроўваецца» — пакрываецца корачкай крышталічнага цукру.
КНІГІ ОНЛАЙН
