Қылтүтіктік құбылыстар

Шақпақ қант, сорғыш кағаз, сүлгі орамал, т.б. денелер өзіне суды жақсы сіңіретінін білесіңдер. Мүны қалай түсіндіруге болады? Осындай денелердің барлығында да өте жіңішке түтікшелер тәрізді көптеген ұсақ өзектер болады екен. Мұндай түтікшелер қылтүтіктер (капиллярлар, лат. капиллярис - шаш) деп аталады. Жіңішке түтікшелерде сұйықтың еркін беті кисық болады. Мұндай кисық бетті мениск деп атайды. Егер сұйық қылтүтік қабырғасына жұғатын болса, онда менискінің пішіні ойыс (1,а-сурет), ал егер жұқпайтын болса, дөңес болады (1, ә-сурет). Жіңішке шыны түтікшені суға батырайық (1, а-сурет), онда су оның бойымен тез көтеріле бастайды. Түтікше неғұрлым жіңішке болса, судың көтерілу биіктігі де соғұрлым жоғары болады. Неліктен бұлай болады? Судың шыныға жұғатынын білеміз. Түтікше өте жіңішке болғандықтан, шыны тарапынан судың беттік қабатына әрекет ететін беттік керілу күші сұйықты жоғары көтереді. Сұйық түтік бойымен неғұрлым жоғарырақ көтерілген сайын оған ерекет етуші F = mg ауырлық күші де артады. Сұйық оған әрекет етуші ауырлық күші F беттік керілу күшіне теңескенше көтеріледі. Сондықтан беттік керілу күші өте жіңішке деген түтікшелермен көтерілгенде ғана айқын байқалады. Мысалы, диаметрі 1 мм түтікше бойымен су 15 мм-ге көтеріледі, ал диаметрі 0,1 мм болғанда, көтерілу биіктігі 15 см-ге жетеді. Бұл түтікше диаметрі неше есе азайса, көтерілу биіктігі сонша есе артатынын көрсетеді. Егер сұйық қылтүтік қабырғаларына жұқпайтын болса, онда беттік керілу күшінің әрекетінен сұйық деңгейі төмендейді. Осындай қылтүтіктер бойымен сұйықтың көтерілуі немесе төмен түсуі кезінде байқалатын құбылыстар қылтүтіктік құбылыстар деп аталады. Қылтүтіктік құбылыс табиғатта кеңінен таралған және тұрмыс пен техникада да қолданыс тауып отыр. Осылай, өсімдіктер мен ағаштар бойындағы қылтүтіктер жүйесімен нәрлі заттар тарайды. Адам және жануарлар денесіндегі ұсақ қан жолдары да қылтүтіктер болып табылады. Сорғыш қағазды, сүлгіні, салфетқаны, т.б. пайдалану осы құбылысқа негізделген. Топырақ қабатында тапталып қалған және кейбір жерлерде ұсақ жарықшақтар - қылтүтіктер пайда болады. Олардың бойымен су топырақтың төменгі қабатынан жоғарғы қабатына көтеріліп тез булана бастайды. Көктемде егістік жерлерде қар суын тоқтату үшін топырақты жыртады. Бұл кезде қылтүтіктер бұзылып, ылғал топырақта ұзағырақ сақталады. Сұйықтың қылтүтіктік көтерілу биіктігін ${h}={{2} \over {rg\rho }}\sigma$ = формуласы бойынша анықтауға болады, мұндағы $\sigma$ - қылтүтік жасалған заттың және сұйықтың тегіне байланысты болатын беттік керілу коэффициенті, $\rho$ - сұйықтың тығыздығы, r - қылтүтік радиусы (154, б-сурет). Бұл формуланы жұқпайтын сұйық үшін де қолдануға болады, тек бұл жағдайда сұйықтың төмен түсуі туралы айтылады.

A.

1-сурет.