Tofauti Muhimu – Mvutano wa uso dhidi ya Kitendo cha Kapilari
Mvutano wa uso na utendaji wa kapilari ni sifa halisi za dutu kioevu. Wao ni mali ya macroscopic ya vinywaji. Tofauti kuu kati ya mvutano wa uso na hatua ya kapilari ni kwamba, mvutano wa uso hupimwa kama nguvu inayotumika kwenye urefu fulani wa kioevu iliyotolewa na kitengo N/m (Newton kwa mita) ilhali hatua ya kapilari hupimwa kama urefu wa safu ya kioevu. ambayo imechorwa juu, dhidi ya mvuto iliyotolewa na kitengo cha m (mita).
Mvutano wa uso ni nini?
Mvutano wa uso ni jambo ambalo uso wa kioevu, ambapo kioevu kinagusana na gesi, hufanya kama karatasi nyembamba ya elastic. Neno mvutano wa uso hutumiwa tu wakati kioevu kinawasiliana na gesi (mfano: wakati wa kufunguliwa kwa anga ya kawaida). Neno "mvutano wa kiolesura" hutumika kwa safu kati ya majimaji mawili.
Vivutio kati ya spishi tofauti za kemikali husababisha molekuli kioevu kuungana pamoja. Masi ya kioevu kwenye uso wa kioevu huvutiwa na molekuli katikati ya kioevu. Hii ni aina ya mshikamano. Lakini kivutio kati ya molekuli za kioevu na molekuli za hewa (au nguvu za wambiso) hazizingatiwi. Kwa hivyo, safu hii ya uso wa molekuli za kioevu hufanya kama membrane ya elastic. Safu ya uso ya molekuli za kioevu iko chini ya mvutano kwa sababu hakuna nguvu za kutosha za mvuto kusawazisha nguvu za mshikamano zinazotenda juu yao, kwa hivyo hali hii inaitwa mvutano wa uso.
Kielelezo 01: Nguvu za Kivutio kwenye Molekuli kioevu kwenye Uso wa Kioevu
Mfumo wa Kuhesabu Mvutano wa uso
Mvutano wa uso (γ)=F/d
Hapa, F ni nguvu ya uso na d ni urefu ambao nguvu ya uso hufanya kazi. Kwa hivyo, kipimo cha mvutano wa uso hutolewa na kitengo N/m (Newton kwa kila mita). Ni kitengo cha SI cha kipimo cha mvutano wa uso.
Kitendo cha Capillary ni nini?
Kitendo cha kapilari ni uwezo wa kimiminika kutiririka katika nafasi finyu bila usaidizi wa, au kinyume na, nguvu za nje kama vile mvuto. Inaweza kuzingatiwa kama kioevu kinachochora kupitia mrija wa kapilari kuelekea juu.
Kitendo cha kapilari hutokea kwa sababu ya nguvu kati ya molekuli kioevu na uso wa mirija ya kapilari. Kwa hiyo, hutokea kutokana na nguvu za kujitoa. Wakati kipenyo cha bomba ni ndogo ya kutosha, kioevu huinuka kupitia bomba kutokana na nguvu zote za wambiso na za kushikamana. Nguvu za mshikamano (nguvu za mvuto kati ya molekuli zinazofanana) husababisha molekuli kuchorwa juu.
Mrija wa kapilari unapowekwa kwenye kioevu, meniscus huundwa kwenye ukingo wa bomba. Kisha, kwa sababu ya nguvu za kujitoa kati ya molekuli za kioevu na ukuta wa bomba, kioevu hutolewa hadi nguvu ya mvuto itachukua hatua kwa kiasi hicho cha kioevu inatosha kushinda nguvu ya wambiso. Kisha molekuli za kioevu huvutwa juu kwa sababu ya mshikamano.
Kielelezo 02: Kitendo cha Kapilari - Mfano
Kitendo cha kapilari ni kawaida miongoni mwa mimea. Vyombo vya Xylem ni mirija ya kapilari ambayo inaweza kuteka maji na virutubisho vilivyoyeyushwa kwenda juu. Hii inatimiza mahitaji ya maji na virutubisho kwa matawi na majani ya mimea mikubwa.
Kuna Uhusiano Gani Kati ya Mvutano wa usoni na Kitendo cha Kapilari?
Kitendo cha kapilari huunda safu wima ya kioevu kwenye mirija ya kapilari. Urefu wa safu wima ya kioevu unaweza kuamuliwa na mlinganyo uliotolewa hapa chini.
Mfumo wa Kukokotoa Urefu wa Safu wima ya Kioevu
h=2γcosθ / ρgr
Katika hili,
- h ni urefu wa safu wima ya kioevu,
- γ ni mvutano wa uso wa kioevu (kitengo ni N/m),
- θ ni pembe ya mguso kati ya kioevu na ukuta wa mrija,
- ρ ni msongamano wa kioevu, g ni kuongeza kasi kutokana na mvuto (unit ni Kg/m3),
- r ni kipenyo cha mirija (m).
Kuna tofauti gani kati ya Mvutano wa uso na Kitendo cha Kapilari?
Mvutano wa uso dhidi ya Kitendo cha Kapilari |
|
| Mvutano wa uso ni jambo ambalo uso wa kioevu, ambapo kioevu kinagusana na gesi, hufanya kama karatasi nyembamba ya elastic. | Kitendo cha kapilari ni uwezo wa kimiminika kutiririka katika nafasi finyu bila usaidizi wa, au hata kupinga, nguvu za nje kama vile mvuto. |
| Nadharia | |
| Mvutano wa uso ni nguvu kwenye uso wa kioevu kinachoangaziwa na hewa. | Kitendo cha kapilari ni mtiririko wa kimiminika dhidi ya nguvu ya nje bila usaidizi wowote. |
| Kipimo | |
| Mvutano wa uso hupimwa kama nguvu inayotumika kwa urefu fulani wa kioevu kinachotolewa na kitengo N/m (Newton kwa kila mita). | Kitendo cha kapilari hupimwa kama urefu wa safu wima ya kioevu inayochorwa juu, dhidi ya mvuto uliotolewa na kitengo cha m (mita). |
Muhtasari – Mvutano wa uso dhidi ya Kitendo cha Kapilari
Mvutano wa uso na utendakazi wa kapilari ni aina mbili za sifa hadubini za kimiminika. Tofauti kati ya mvutano wa uso na hatua ya kapilari ni kwamba, mvutano wa uso hupimwa kama nguvu inayotumika kwenye urefu fulani wa kioevu iliyotolewa na kitengo N/m (Newton kwa mita) ilhali hatua ya kapilari hupimwa kama urefu wa safu ya kioevu. inachorwa juu, dhidi ya mvuto iliyotolewa na kitengo cha m (mita).
