Kılcallık Nedir? Kapiler Etki

Su ya da bir başka ıslatıcı sıvı, bir şeker parçasında ya da kurutma kağıdında kendiliğinden yükselir. Denge yasalarıyla çelişkili görünen bu olaya, bir bitkinin köklerinde de rastlanır. Kökler, derinliklerden çıkan uyu, yerçekimine karşı koymak için hiç bir özel enerji kullanmadan, yukarı doğru pompalar.

Kılcallık Nedir Görsel

Bu olaylar, “kılcallık” adı verilen bir etkiye dayanır ve çok ince borularla kolayca gerçekleştirilerek incelenebilir. Kılcallık olayı, iki akışkan madde arasındaki ayırma yüzeyinin, esnek bir zar gibi hareket ettiği benimsenerek açıklanır. Bu zarın üstünde belli uzunlukta bir yarık düşünülürse, açılmasını önlemek için, yarığa dik doğrultuda bir güç uygulamak gerekir. Uygulanan toplam gücü, yarığın uzunluğuna bölerek elde edilen değere, bu iki akışkanın “A kılcallık değişmezi” (yüzey gerilim katsayısı) adı verilir.

İnce bir boruyu bir sıvı içine daldırıldığında; şeker parçasında olduğu gibi, sıvının hemen, belli bir yüksekliğe ulaştığı görülür. Bu sıvı sütunu üst bölümden, cam borunun sıvıya dokunmasıyla ortaya çıkan kılcallık güçleriyle dengede tutulur. Bu gücün değeri, borunun iç yarıçapıyla gösterilirse, 2πrA ifadesine eşittir; r yarıçapı n kez küçülürse, yükselimin boyu n kez büyür.

Kılcallık Yüzey Gerilimi

Islatmayan bir sıvı, tersine bir çökme gösterir; cam borunun çeperiyle 45 derecelik bir açı yaparak birleşen cıva, böyle bir sıvı örneğidir. Islanma olayı, hafif bir yağlamayla ortadan kaldırabilir. Su üstüne konulan iki mantar parçası birbirini çeker ve kabın çeperine yönelir, çünkü su bu nesneleri ıslatır. Mantar parçalarından birine yağ ya da is sürülürse, suda ıslanmaz ve öteki mantarı iter. Bir çelik iğne, hafifçe yağlanarak suda yüzdürülebilir; sıvının yüzeyi yarılmaz ve yüzeyin kılcal esnekliği, iğnenin yüzmesini sağlar. İnce cam borudan çıkan bir ıslatıcı sıvı damlası, yüzey gerilimiyle boru ucunda tutunur. Damla, kendisini delik ağzında tutan kılcallık güçlerinden daha ağır olursa, düşer. Islatmayan bir sıvıyı, sözgelimi cıva damlasını, bir cam boru ucunda tutmak olanaksızdır.

Çok ince bir su damlacığı, söz gelimi çiy, bulunduğu yüzeyi ıslatmadığı zaman, yaklaşık bir küre biçimi alır. Laplace, yüzey geriliminin, damla içinde, R yarıçap olacak biçimde 2 A/R ifadesine eşit bir aşırı basınç doğurduğunu kanıtlamıştır. Damlanın biçimi, yarıçapı küçüldükçe, küreye yaklaşır.

Bir sabun köpüğü kabarcığı, şişirilmiş bir balon gibi hareket eder; yüzey gerilimi, sıvı zarı korur ve zarın iki serbest yüzeyi bulunması nedeniyle, içerideki aşırı basınç 4 A/R olur; bu basınç, kabarcığın yarıçapı küçüldükçe büyür. İki kabarcık bir boruyla birbirine değdirilirse, küçük kabarcık sönerek, büyük olanla birleşir.
Sabun köpüğünü şişirirken hava üflememiz gerekir; sonuç olarak, kabarcığın içindeki havanın basıncı, atmosfer basıncından yüksek olur. Sıvının iç ve dış yüzeyleri, kılcallık olayı nedeniyle gerilir. Bu gerilime, “yüzey gerilimi” ya da “kılcallık gerilimi” adı verilir.
Sabun kabarcığı söndüğünde, yüzey gerilimi azalır ve kabarcık, şişirilmesi için harcanmış işi geri verir; öyleyse kabarcık bir enerji taşımaktadır; bu enerji, A kılcallık değişmezi ile kabarcık yüzeyinin iki katının çarpımına eşittir.

Yorum Yazabilirsiniz

  

  

Genel