Gymnázium a obchodní akademie Chodov Smetanova 738, 357 35 Chodov

1. Gymnázium a obchodní akademie Chodov Smetanova 738, 357 35 Chodov Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0376 Šablona: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Pořadí šablony a sada: 18 Molekulová fyzika a termika Materiál: VY_32_INOVACE_MFTER.18 Vytvořený ve školním roce: (datum) 15. 6. 2013 Téma: Kapilární tlak, kapilární jevy Předmět a třída: fyzika, sexta osmiletého gymnázia Anotace: Materiál je určen jako pomůcka k vysvětlení pojmů kapilarita, kapilární tlak. Je potřeba PC s internetem, projektor, microsoft powerpoint. PC s internetem by měli mít k dispozici i žáci (alespoň ve dvojicích). Autor: Josef Knot Klíčová slova: kapilární tlak, smáčivá kapalina, nesmáčivá kapalina, kapilární jevy Ověřený dne: 17. 6. 2013

2. Styk kapaliny se stěnou nádoby Síly působící na molekuly kapaliny v blízkosti jejího povrchu a stěny nádoby. • Stěna působí na molekuly přitažlivou silou F1 • Molekuly kapaliny působí na ostatní molekuly přitažlivou silouF2 • Přitažlivou silou působí i molekuly vzduchu a na každou molekulu působí tíhová síla – tyto dvě síly zanedbáme, protože jsou mnohem menší než první dvě síly Na následujícím obrázku jsou znázorněny možnosti, které mohou nastat. O výsledné síle rozhoduje kombinace kapaliny a materiálu, ze kterého je nádoba vytvořena.

3. Styk kapaliny se stěnou nádoby Kapalina smáčí stěnu nádoby – výsledná síla směřuje směrem ven, povrch hladiny u stěny je dutý. (například kombinace voda – sklo, rtuť – měď ) Kapalina nesmáčí stěnu nádoby – výsledná síla směřuje do kapaliny, povrch hladiny u stěny je vypuklý. (například kombinace rtuť – sklo, voda – mastné sklo) Povrch zůstane vodorovný, pokud je výsledná síla rovnoběžná se stěnou nádoby.

4. Kapilární tlak Výsledná síla působící na molekuly kapaliny u stěny nádoby způsobuje změnu tlaku v kapalině (podle jejího směru se tlak zvětší nebo zmenší). Nově vzniklý tlak nazýváme kapilární tlak. Tento tlak vzniká všude, kde má kapalina zakřivený povrch. Pod vypuklým povrchem je tlak větší o kapilární tlak, než pod vodorovným povrchem. Pod dutým povrchem je tlak menší o kapilární tlak, než pod vodorovným povrchem.

5. Kapilární tlak Pro velikost kapilárního tlaku platí vztah σ je povrchové napětí kapaliny R je poloměr křivosti hladiny kapaliny Pokud počítáme kapilární tlak pro bublinu, nesmíme zapomenout, že má dva povrchy. Kapilární tlak pak bude dvojnásobný.

6. Kapilární elevace a deprese Pokud kolmo do kapaliny ponoříme kapiláru (trubičku o vnitřním poloměru menším než 1 mm), vystoupá v ní kapalina výš, než je hladina kapaliny v nádobě (pro smáčející kapalinu), nebo níž (pro nesmáčející kapalinu). Příčinou tohoto jevu je kapilární tlak. Pokud kapalina smáčí stěny kapiláry, sníží se uvnitř tlak a kapalina vystoupí do takové výšky, aby vzniklý hydrostatický tlak dorovnal vzniklý rozdíl. Analogicky je to pro nesmáčející kapalinu (tam je tlak v kapiláře větší než v okolí).

7. Kapilární elevace a deprese Pro rozdíl mezi výškou kapaliny v nádobě a v kapiláře platí vztah σ je povrchové napětí kapaliny ρ je hustota kapaliny g je tíhové zrychlení R je vnitřní poloměr kapiláry

8. Příklad Příklad: V kapiláře o vnitřním poloměru 0,5 mm poklesla hladina rtuti o 14,5 mm. Hustota rtuti je 13 546 kg·m–3. Určete povrchové napětí rtuti za předpokladu, že zcela nesmáčí stěny kapiláry. Řešení: V kapiláře je hydrostatický tlak, který je v nádobě okolo, zvětšení o kapilární tlak. Kapilární tlak v kapiláře tedy musí být roven hydrostatickému tlaku rtuťového sloupce o hledané výšce.

9. Příklad

10. Příklad Řešte příklad: http://fyzikalniulohy.cz/uloha.php?uloha=343 [15. 6. 2013]

11. Použité zdroje a literatura • Vlastní archiv • SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: Prometheus, 2008, ISBN 978-80-7196-307-3 • MIKULČÁK, J. a kol. Matematické, fyzikální a chemické tabulky. Praha: SPN, 1989, ISBN 14-257-89