Капілярний ефект в рідині виникає на межі двох середовищ – вологи і газу. Він призводить до викривлення поверхні, роблячи її увігнутою або опуклою.
Капілярний ефект води
Коли посудину наповнений Н 2 О, її поверхня рівна. Однак у стінок виникає вигин. Якщо вони змочуються, поверхня стає увігнутою, якщо вони сухі – вигнутою. Тяжіння молекул Н 2 Про до стінок посудини більше, ніж один до одного. Цим і пояснюється капілярний ефект. Сила піднімає молекули Н 2 Про до того моменту, поки її не врівноважить гідростатичний тиск.
Спостереження
У рамках експериментів дослідники намагалися визначити, як капілярний ефект залежить від довжини трубки. У ході спостережень було виявлено, що від довжини трубки він не залежить, значення має товщина судини. У вузьких просторах відстань між стінками невелике. В результаті вигнутості вони з'єднуються один з одним. Підсумовується і капілярний ефект. Відповідно, рівень Н 2 Про в тонкому посудині може бути вище, ніж в широкому.
Грунт
У будь-якому ґрунті присутні пори. У них також виникає капілярний ефект. Пори – це ті ж судини, тільки дуже маленькі. У всіх ґрунтах він спостерігається в тій чи іншій мірі. Підйом молекул Н 2 Про відбувається, незважаючи на силу тяжіння. Висота підняття залежить від типу грунту. На глинистих грунтах вона може становити до 15 м, а на піщаних – до 30 див. Така різниця пов'язана з розміром пор. У піщаних грунтах вони дуже великі, відповідно, капілярна сила невелика. Глинисті частинки мають менший розмір. Значить, пори в ґрунті виходять менше, а ефект – сильніше.
Практичні моменти
Капілярний ефект у ґрунті необхідно враховувати при проектуванні і закладці фундаменту. Як вище було сказано, в глинистому грунті волога може піднятися на 15 м. Якщо фундамент буде закладено нижче цієї позначки, то він буде постійно перебувати у воді. Це, в свою чергу, негативно позначиться на його несучої здатності. Для захисту фундаменту від зволоження необхідна прокладка гідроізоляції.
Бетон
Цей матеріал використовується при спорудженні фундаменту. У бетоні, як і в ґрунті, також можливий капілярний ефект, тому що цей матеріал має пористу структуру. По порам волога поширюється вглиб і вгору. Якщо підошва фундаменту буде спиратися на вологий ґрунт, вода буде підніматися, дійде до цоколя і піде вище. Це може призвести до руйнування всіх конструкцій. Для запобігання таких наслідків гідроізоляція прокладається між грунтом і підошвою фундаменту, цоколем і стінами будинку.
Ультразвуковий капілярний ефект
Це явище було виявлено академіком Коноваловим. Вчений виконав досить простий експеримент. До випромінювача генератора він прикріпив посудину з водою, опустивши в нього капілярну трубку. За природним закономірностям сила почала впливати на Н 2 О, викликавши її підняття на певний рівень. Після включення ультразвукового генератора вода робила різкий ривок вгору. Цей досвід академік повторив, додавши в посудину барвник. Після включення генератора в трубці чітко були видні розрідження і вузли стоячих хвиль.
Висновки
Академік Коновалов встановив, що якщо вода в капілярі коливається під впливом ультразвукового джерела, то ефект підняття її рівня різко збільшується. Висота стовпа стає більше іноді в кілька десятків разів. Разом з тим збільшується і швидкість підйому. Вчений експериментально зміг довести, що рідина штовхають не капілярні сили і радіаційне тиск, а стоячі хвилі. Ультразвук постійно стискає стовп і піднімає його. Процес буде йти до того моменту, поки тиск, що виникає під впливом хвиль, не урівноважиться рівнем рідини.
Застосування
Ультразвуковий ефект використовується в неруйнівних контрольних методи перевірки при випуску напівпровідникового устаткування. У колишні часи для контролю герметичності корпусу транзистора прилад поміщали на три доби в ацетоновую ванну. Використання ультразвуку дозволяє істотно скоротити час до 3-9 хвилин. Відкриття Коновалова застосовується при просочення обмоток електродвигунів ізоляційними складами, при фарбуванні тканин – скрізь, де необхідно проникнення вологи у пори.
Вплив вібрації
У процесі різання металів, особливо на високих швидкостях, застосовуються мастильні охолоджуючі рідини. За рахунок них забезпечується зменшення тертя, зниження температури інструменту, підвищення його зносостійкості. Відомо, що рідина може проникати під різець. Як це відбувається, якщо він щільно притискається до деталі при тиску до 200 кг/см2 а при таких умовах мастило навпаки має витіснятися з-під різця? Пояснити це явище капілярний ефект не вдавалося. В першу чергу, сила і швидкість підняття вологи дуже мала. Крім цього, вони обумовлені поверхневим натягом. Висота підйому значно зменшується при підвищенні температури, яка в зоні різання може доходити до 300°С. Коновалову вдалося довести, що, крім капілярного ефекту, впливає вібрація верстата. Вона виникає в процесі обробки заготовки. Ця вібрація володіє більшою частотою та малою амплітудою.
Пояснення деяких явищ
Досить тривалий час вченим не вдавалося пояснити цвітіння королівської примули перед землетрусом. Квітка це росте на о. Ява. І місцеві жителі вважають його провісником лиха. Як вважає Коновалов, потужним поштовхів кори передують незначні різночастотні, ультразвукові, в тому числі, коливання. Вони сприяють прискоренню переміщення поживних сполук за елементами рослини, активізують обмінні процеси, що і забезпечує цвітіння.
Висновок
Як бачите, капілярний ефект – одне з найбільш поширених природних явищ. Стебла, листя, стовбур, гілки різних рослин пронизані величезною кількістю каналів. За них до всіх органів доставляються живильні з'єднання. Капілярний ефект використовується в самих різних сферах людської діяльності: від смоления шпал і створення спеціальних керамічних виробів, просочених розплавленими металами, до соління огірків.
