1.8. Капиллярность
Капиллярность – это способность жидкости подниматься выше или опускаться ниже нормального уровня в трубках малого диаметра, образуя вогнутый или выпуклый мениск.
Высота подъема или опускания жидкости:
K – постоянная величина ( вода +30мм2;
спирт +11 мм2; ртуть -10 мм2)
2. Силы, действующие в жидкости
При рассмотрении сил в гидромеханике (вообще в механике сплошных сред) принят макроскопический подход, при котором рассматриваются силы, приложенные к частицам или поверхностям достаточно большого размера, в отличие от сил взаимодействия между молекулами и элементарными частицами вещества.
2.1. Непрерывность распределения сил в жидкой среде
В соответствии с непрерывностью (сплошностью) распределения вещества в жидкой среде (см. п. 1.1) силы, действующие в жидкости, также должны распределяться непрерывно, т.е. существовать в каждой точке среды. Это означает, что в жидкости нет сосредоточенных сил, т.е. сил, существующих в какой либо одной точке и не существующих в других точках.*)
2.2. Силы внутренние и внешние. Направление действия сил
Выделим мысленно в жидкой среде некоторый объем. Между частицами (массами) этого объема будет иметь место силовое взаимодействие. Совокупность сил, действующих между частицами выделенного объема, составляют внутренние силы. Каждые две взаимодействующие частицы действуют друг на друга с силой, равной по величине и противоположной по направлению (закон Ньютона о равенстве действия и противодействия). Поэтому вся совокупность внутренних сил представлена силами, входящими в нее попарно, и при суммировании всех внутренних сил в рассматриваемом объеме они попарно уничтожаются. Следовательно, сумма всех внутренних сил в жидкости (рассматриваемый объем был выделен произвольно) равна нулю.
Выделенный выше объем жидкой среды является частью этой среды и, следовательно, взаимодействует с той частью среды, которая осталась вне объема. Это взаимодействие проявляется в том, что рассматриваемый объем оказывается под действием сил внешней среды, или внешних сил. В отличие от внутренних сил внешние силы действуют не попарно, а в одиночку.Внешние силы действуют внутрь выделенного объема жидкости. Это объясняется тем фактом, что в жидкостях, особенно в газах (воздух и др.), существуют лишь сжимающие напряжения. Растягивающие напряжения в капельных жидкостях малы, под их действием в таких жидкостях быстро образуются разрывы. В газах в связи с практическим отсутствием связей между молекулами растягивающие напряжения отсутствуют.
2.3. Силы объемные и поверхностные
Все внешние силы, действующие на выделенный объем жидкости, по характеру действия делятся на объемные и поверхностные.
Объемными называются силы, действующие непосредственно на каждую частицу среды (выделенного объема). Их действие, таким образом, рассредоточено по всему объему среды. Объемными являются сила тяжести, силы магнитного и электрического взаимодействия, сила инерции*.
Поверхностными называются силы, действующие на некоторые поверхности в жидкой среде (свободная поверхность жидкости, поверхность раздела (жидкость-стенка, жидкость-жидкость) или иные поверхности, проведенные в жидкости). К поверхностным силам относится давление и вообще
силы, действующие на выделенный объем со стороны окружающей среды, а также силы внутреннего трения, действующие между слоями жидкости при ее движении, силы трения на поверхностях раздела (в том числе на твердых границах потока) и др.
Надо, однако, иметь в виду, что поверхностные силы, будучи приложены к каким-либо поверхностям в жидкости, распространяют свое действие и в объеме жидкости.