Question

Podaj wyjaśnienie zjawiska, które prowadzi do powstawania menisku wklęsłego w naczyniach zawierających pewne ciecze.

Answer 1

Menisk to zakrzywiona powierzchnia cieczy w pobliżu ścianek naczynia.

 

Menisk wklęsły powstaje, kiedy siły przylegania są większe od sił spójności. Siła spójności (kohezji) to siła występująca pomiędzy cząsteczkami tej samej substancji, natomiast siła przylegania (adhezji) występuje pomiędzy cząsteczkami dwóch różnych substancji (pomiędzy cząsteczkami cieczy i materiału, z którego wykonane jest naczynie).

 

Ciecz wtedy "pnie się" po ścianach naczynia, ponieważ mimo przewagi sił przylegania, cząsteczki cieczy nadal się wzajemnie przyciągają. Wypadkowa tych sił jest skierowania w stronę naczynia (inaczej, niż w przypadku menisku wypukłego).

 

Wyjaśnienie rysunku C w załączniku - Siła Fp jest prostopadła do ścianki naczynia, ponieważ jest to siła działająca pomiędzy cząsteczką wody a ścianką naczynia. Natomiast siła Fs skierowana jest w stronę innych cząsteczek cieczy.

 

Menisk wklęsły tworzy się dla cieczy zwilżających ściany naczynia.

 

Można by zadać pytanie, dlaczego powierzchnia płynu w oddaleniu od ścianki naczynia jest płaska. Powierzchnię płynu, na której styka się ona z gazem (lub próżnią) nazywamy powierzchnią swobodną. W miejscach, w których na cząsteczki płynu nie działają (lub w nieznacznym stopniu działają) siły związane ze ścianką naczynia, powierzchnia przyjmuje kształt płaski, prostopadły do działającej siły grawitacji.  (W załączniku cząsteczka oznaczona jako B)

 

Co dzieje się z cząsteczkami  w głębi cieczy? Wypadkowa sił spójności wynosi 0. Przez siłę grawitacji cząsteczki cieczy „przyciągane są” w stronę dna naczynia, przez co woda pozostaje w środku.

 

Z faktu powstawania menisku wklęsłego wynika powstawanie tzw. efektu kapilarnego. Czyli w tym przypadku, gdy mamy rurkę o bardzo małej średnicy (poniżej 1 mm) i trzymając ją pionowo przyłożymy ją do cieczy, płyn zacznie wypełniać rurkę i, można by powiedzieć wbrew zasadom, podnosić się ku górze. W zależności od średnicy rurki, cieczy uda się "wspiąć" na różną wysokość. Dzięki temu zjawisku działają pipety (choć niektóre działają dzięki zassawkom).

 

W załączniku rysunek.

W razie czego pytaj