Капілярні явища в ґрунті
Під капілярними явищами розуміють підйом або опускання рідини у вузьких трубках, званих капілярами. Якщо рідина змочує капіляр, то при його частковому зануренні в посудину з цією рідиною її рівень в капілярі вище, ніж в посудині. У випадку незмочуванні, все відбувається навпаки, рівень рідини в капілярі встановлюється нижче рівня рідини в посудині. Таке явище спостерігають, наприклад, при частковому зануренні скляного капіляра в ртуть.
Висота підйому (опускання) рідини в капілярі залежить від властивостей рідини (щільності, наявності домішок, температури) і радіусу капіляра, а також речовини, з якої він виготовлений. Якщо рідина повністю змочує капіляр, то висоту її підйому в капілярі визначають за формулою
h=2σ/ρgr,
де r – радіус капіляра, σ – поверхневий натяг рідини, ρ – щільність рідини. Якщо рідина повністю не змочує капіляр, то h – глибина, на яку вона опускається в капілярі.
Капілярні явища відіграють значну роль в природі і техніці. Так, стовбур, гілки, стебло і листя рослин пронизані безліччю капілярних каналів, по яких надходять поживні речовини. По капілярах в ґрунті піднімаються ґрунтові води до кореневої системи рослин. Дрібні кровоносні судини людини і тварин можна також розглядати як капіляри. Капілярні явища досить часто зустрічаються і в побуті. Рушники добре вбирають воду під час витирання, в авторучці чорнило надходять до пера по капіляру. Щоб уникнути поглинання води шкіряним взуттям, її обробляють спеціальними водовідштовхувальними засобами. Капілярні явища лежать в основі безлічі технічних процесів: при змащуванні деталей машин і механізмів застосовують ґнотовий спосіб; при фарбуванні шкіри і тканин фарба заповнює капіляри виробу; щоб уникнути капілярного підйому води з ґрунту, при будівництві будинків фундамент відокремлюють від стін руберойдом або бітумом.
Ефект капілярного підняття вологи в ґрунті
Будь-який ґрунт має пори, а кожна пора – це такий же капіляр, як скляна трубка, тільки дуже вузенька. Тому всі ґрунти в тій чи іншій мірі схильні до капілярних явищ: відбувається підйом вологи від низу до верху всупереч силі тяжіння.
Висота підйому капілярної вологи залежить від типу ґрунту: в глинистих ґрунтах вона досягає 1, 5 м, а в піщаних обмежується 30 см. Це пов`язано з тим, що в піщаних ґрунтах пори занадто широкі і їх «капілярна сила» мала. Частинки глини набагато менше піщинок, тому в глині пори вужчі, а капілярний ефект більший. Тобто, все дуже просто пояснюється капілярними явищами.
