Физические явления

Двустороннее заполнение капилляров

Явление двустороннего заполнения жидкостью тупиковых капилляров состоит в том, что при погружении конического капилляра в жидкость наблюдается заполнение канала капилляра не только со стороны его устья (входа), но и со стороны тупиковой части.

Это явление имеет место для полярных жидкостей (вода, спирты и др.) в капиллярах с уменьшающимся по длине канала поперечным сечением (конические поры, клиновидные трещины и т.п.). В ряде случаев к моменту полного заполнения жидкостью конического капилляра объем жидкости в тупиковой части может значительно превышать объем жидкости у устья капилляра, что означает преимущественное заполнение канала со стороны тупика.

В тупиковых цилиндрических капиллярах, погруженных в любую смачивающую их жидкость, явления двустороннего заполнения капилляра не наблюдается, и они заполняются только с одной стороны.

Проведенными исследованиями показано, что механизм двустороннего заполнения тупиковых конических капилляров базируется на перетекании жидкости по тонкой смачивающей пленке S, всегда существующей в силу наличия расклинивающего давления.

Этот механизм хорошо объясняет основные качественные и количественные особенности явления, которые хорошо согласуются с опытом. При этом испарение жидкости с мениска меньшей кривизны r₁ и конденсация ее пара на мениске большей кривизны r₂ вносит очень небольшой по сравнению с пленочным течением вклад в количественные характеристики явления.

Двустороннее заполнение тупикового капилляра индикаторной жидкостью:

r₁ и r₂ радиусы менисков;

S - пристеночный пленочный адсорбционный слой индикаторной жидкости;

l₁ - глубина проникновения жидкости у входа в капилляр;

l₂ - глубина столбика жидкости у вершины капилляра (жидкости, попавшей в вершину, главным образом пристеночного течения пленочного адсорбционного слоя S).