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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.

>Modell

ID:(881, 0)



Kapillarität im Rohr auf der Oberfläche

Definition

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

Bild

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

Notiz

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

Zitat

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)



Kapillarität

Beschreibung

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.

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$r$
r
Krümmung Radio
m
$\sigma$
sigma
Oberflächenspannung
N/m
$p_c$
p_c
Oberflächenspannung Druck
Pa

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen:   zu ,  dann die Variable auswählen:   zu 

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

 Variable   Gegeben   Berechnen   Ziel :   Gleichung   Zu verwenden



Gleichungen


Beispiele

Der Anstieg des Meniskus erfolgt aufgrund des Gleichgewichts zwischen dem durch die Oberfl chenspannung erzeugten Druck (nach oben) und der Wassers ule (nach unten).

Durch das Ausgleichen dieser beiden Kr fte wird die H he der Wassers ule bestimmt.

(ID 2983)

Wenn ein sehr schmales Rohr in eine Fl ssigkeit wie Wasser getaucht wird, beobachtet man, wie der Meniskus ber das Niveau des Wassers au erhalb des Rohrs steigt.

Dieses Ph nomen wird als Kapillarit t bezeichnet und ist einer der Faktoren, die den Aufstieg von Wasser durch den Stiel einer Pflanze beg nstigen.

(ID 2981)

Wenn ein Ring an einem Kraftmesser aufgeh ngt wird, kann sein Gewicht bestimmt werden.

Beim Versuch, den Ring ins Wasser einzutauchen, wird beobachtet, dass das gemessene Gewicht erheblich abnimmt, w hrend der Ring nicht ins Wasser eindringen kann. Dies liegt an der Oberfl chenspannung, die dem Eindringen des Rings in die Wasseroberfl che entgegenwirkt. Das Gewicht wird durch die Kraft der Oberfl chenspannung multipliziert mit der Kontaktfl che reduziert.

Sobald der Ring ins Wasser eindringt, kehrt das Kraftmessger t fast zum urspr nglichen Gewicht zur ck. Allerdings ist das Gewicht leicht geringer, da der Ring durch das verdr ngte Wasser eine gewisse Auftriebskraft erf hrt.

Beim Versuch, den Ring aus dem Wasser zu entfernen, kann er problemlos herausgezogen werden, bis die untere Kante des Rings die Wasseroberfl che erreicht. An diesem Punkt beginnt der Ring, die anhaftende Wasseroberfl che mitzuziehen. Die ben tigte Kraft nimmt progressiv zu, da die Kontaktfl che immer gr er wird. Dies ndert sich abrupt, wenn die Wasseroberfl che bricht und der Ring schlie lich freigegeben wird.

(ID 117)

Die Oberfl chenspannung f hrt dazu, dass sich der Meniskus kr mmt und einen Kr mmungsradius $R$ annimmt, was zu einem Kontaktwinkel $\theta$ zwischen der Fl ssigkeitsoberfl che und dem Rand f hrt:

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