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Kapillarität
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Kapillarität ist ein Effekt der Anziehung der Moleküle aneinander, der bewirkt, dass die Oberflächen der Flüssigkeiten minimiert werden sollen.
Im Falle eines Tropfens führt dies zur Bildung von annähernd kugelförmigen Tropfen und im Falle von Flüssigkeit in einer Kapillare dazu, dass sie aufsteigen und Meniskus bilden.
Der Effekt des Aufstiegs durch Kapillaren oder der Verformung von Oberflächen wird als Kapillarität bezeichnet und hängt vom Oberflächenspannungsparameter ab.
ID:(881, 0)
Kapillarität im Rohr auf der Oberfläche
Beschreibung
Der Anstieg des Meniskus erfolgt aufgrund des Gleichgewichts zwischen dem durch die Oberflächenspannung erzeugten Druck (nach oben) und der Wassersäule (nach unten).
Durch das Ausgleichen dieser beiden Kräfte wird die Höhe der Wassersäule bestimmt.
ID:(2983, 0)
Röhrenkapillarität
Beschreibung
Wenn ein sehr schmales Rohr in eine Flüssigkeit wie Wasser getaucht wird, beobachtet man, wie der Meniskus über das Niveau des Wassers außerhalb des Rohrs steigt.
Dieses Phänomen wird als Kapillarität bezeichnet und ist einer der Faktoren, die den Aufstieg von Wasser durch den Stiel einer Pflanze begünstigen.
ID:(2981, 0)
Oberflächenspannung Praktikum
Beschreibung
Wenn ein Ring an einem Kraftmesser aufgehängt wird, kann sein Gewicht bestimmt werden.
Beim Versuch, den Ring ins Wasser einzutauchen, wird beobachtet, dass das gemessene Gewicht erheblich abnimmt, während der Ring nicht ins Wasser eindringen kann. Dies liegt an der Oberflächenspannung, die dem Eindringen des Rings in die Wasseroberfläche entgegenwirkt. Das Gewicht wird durch die Kraft der Oberflächenspannung multipliziert mit der Kontaktfläche reduziert.
Sobald der Ring ins Wasser eindringt, kehrt das Kraftmessgerät fast zum ursprünglichen Gewicht zurück. Allerdings ist das Gewicht leicht geringer, da der Ring durch das verdrängte Wasser eine gewisse Auftriebskraft erfährt.
Beim Versuch, den Ring aus dem Wasser zu entfernen, kann er problemlos herausgezogen werden, bis die untere Kante des Rings die Wasseroberfläche erreicht. An diesem Punkt beginnt der Ring, die anhaftende Wasseroberfläche mitzuziehen. Die benötigte Kraft nimmt progressiv zu, da die Kontaktfläche immer größer wird. Dies ändert sich abrupt, wenn die Wasseroberfläche bricht und der Ring schließlich freigegeben wird.
ID:(117, 0)
Gleichung der Röhrenkapillarität
Beschreibung
Die Oberflächenspannung führt dazu, dass sich der Meniskus krümmt und einen Krümmungsradius $R$ annimmt, was zu einem Kontaktwinkel $\theta$ zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und dem Rand führt:
ID:(2982, 0)
Oberflächenspannungsdruck
Gleichung
Wenn eine Flüssigkeitsoberfläche mit Oberflächenspannung $\sigma$ eine Krümmung mit einem Radius $r$ aufweist, wird der Druck, der in Richtung der Oberfläche erzeugt wird, durch
 $ p \equiv\displaystyle\frac{2 \sigma }{ r }$ |
berechnet.
ID:(4484, 0)