آب علاوه بر این که می تواند به سمت پایین حرکت کند می تواند بر خلاف جاذبه زمین هم جریان و به سمت بالا حرکت کند. در اصطلاح عملی به این پدیده مویینگی اطلاق می شود. در این مطلب قصد داریم پیرامون خاصیت مویینگی صحبت کنیم. با ما همراه باشید.
آشناییی با خاصیت مویینگی
هنگام بارش باران آب در سراشیبی ها به سمت پایین حرکت می کند به عبارتی انتظار بر این است که آب همچون آبشار به سمت پایین جریان داشته باشید. ولی نکته جالب این است که آب می تواند خلاف جاذبه زمین نیز جریان یابد و به سمت بالا حرکت کند.
بخش کوچکی از یک دستمال کاغذی را در داخل لیوان آب قرار داده بعد از مدت مشخصی، همه دستمال کاغذی خیس می شود. در این حالت آب به طرف بالا و در خلاف جهت نیروی جاذبه زمین حرکت نموده است. توضیح این پدیده الب توسط مفهومی به اسم خاصیت مویینگی صورت می گیرد.
مویینگی نقش موثری در جریان سیال در بدن انسان دارد. همچنین حرکت آب از ریشه گیاهان به طرف برگ ها توسط خاصیت مویینگی صورت می گیرد. به عبارتی اثر مویینگی خاصیتی از مایعات می باشد که سبب بالا رفتن مایع در لوله های باریک می گردد. هر زمان بخشی از یک لوله با قطر کم به شکل عمودی وارد مایعی شود با توجه به نوع مایع و این که مایع لوله مویین را خیس می کند یا خیر، مایع در لوله پایین یا بالا می رود.
اثر مویینگی
در تعریفی ساده به بالا رفتن مایع از فضایی باریک و در خلاف جهت جاذبه زمین اثر مویینگی اطلاق می شود. این پدیده فیزیکی ناشی از نیروهای چسبندگی سطحی می باشد. اثر مویینگی جریان یا روندی است که سبب می شود مایع از داخل خاک و توسط ریشه و ساقه گیاهان بالا بیاید و به شاخه و برگ ها برسد.
نفوذ و عبور آب از دستمال کاغذی هم ناشی از این جریان می باشد. اگر لوله مویین(لوله خیلی باریک) شیشه ای را درون ظرف آبی قرار بدهیم. آب در لوله بالا می رود و سطح آن مقعر است. ولی اگر این لوله را در جیوه مایع قرار دهید، جیوه از سطح قبلی اش پایین تر می ایستد و سطح محدب پیدا می کند.
بین مولکول های آب و شیشه، نیروی چسبندگی سطحی؛ قوی تر از نیروی پیوستگی میان مولکول های آب با یکدیگر می باشد. از این رو مولکول های آب هر چه بیشتر به سمت مولکول های شیشه در سطح داخلی لوله مویین کشیده شده و در لوله بالا می روند.
همانطور که اشاره شد اگر یک لوله شیشه ای باریکی را داخل ظرف آبی قرار دهید، خواهید دید که آب خلاف جاذبه زمین داخل لوله بالا می رود و سطح آن بالاتر از سطح آب ظرف قرار می گیرد. این پدیده بالا رفتن آب به صورت خود به خود از لوله های باریک اثر مویینگی اطلاق می شود. در ضمن با این شیوه آب از تنه درختان بالا رفته و به سطح بالاترین برگ ها می رسد.
قابل ذکر است لوله مویین باید باریک باشد. معمولا به لوله هایی با قطر داخلی یک دهم میلی متر لوله مویین گفته می شود.
دلیل بروز اثر مویینگی
اثر مویینگی به دلیل اختلاف نیروی هم چسبی و دگر چسبی بین مایع و ظرف روی می دهد. به طور مثال نیروی دگر چسبی بین آب و لوله شیشه ای بیشتر از نیروی هم چسبی مولکول های آب می باشد. به همین دلیل سطح آب در لوله شیشه ای به خاطر اثر مویینگی بالاتر از سطح آزاد آب قرار خواهد گرفت.
ولی اگر به جای آب داخل ظرف با جیوه پر شود مشاهده می کنید که سطح آزاد جیوه داخل لوله های مویین پایین تر از سطح آزاد جیوه قرار می گیرد.
چند نکته مهم درباره لوله مویین آب
از نکات مهم درباره لوله مویین و اثر مویینی عبارت است از:
- سطح آب داخل لوله های مویین از سطح آزاد مایع بالاتر می باشد.
- به دلیل قوی تر بودن نیروی دگرچسبی بین مولکول های آب و شیشه از نیروی هم چسبی میان مولکول های آب، در همه سطوحی که بین آب و شیشه تماسی وجود دارد، سطح کاو یا مقعری ایجاد می شود.
- هر چه لوله مویین باریک تر باشد، آب داخل لوله مویین بالاتر خواهد رفت.
چند نکته مهم درباره لوله مویین جیوه
از آنجا که نیروی هم چسبی مولکول های جیوه قوی تر از نیروی دگر چسبی بین جیوه و شیشه می باشد. از نکات مهم لوله مویین جیوه عبارت است از:
- سطح جیوه داخل لوله مویین پایین تر از سطح آزاد جیوه می باشد.
- شکل جیوه در سطح مشترک با شیشه همواره به صورت کوژ یا محدب است.
- هر اندازه قطر لوله مویین بیشتر باشد ارتفاع جیوه داخل لوله بیشتر بوده و همواره پایین تر از سطح آزاد جیوه است.
آب چه مقدار در لوله مویین بالا می رود؟
با توجه به قطر لوله مویین و مقدار وزنی که نیروی چسبندگی شیشه قادر به تحمل آن است، آب داخل لوله مویین بالا می رود. در حقیقت نیروی وزن مایع بایستی از طریق نیروی هم چسبی میان شیشه و آب تامین گردد.
چند نکته:
در راستای پدیده مویینگی نکات زیر نیز قابل توجه هستند:
- اگر سطح لوله مویین را با روغن چرب نموده و آن را داخل ظرف آبی فرو ببرید، رفتاری شبیه جیوه انجام می دهد. زیرا نیروی چسبندی سطحی بین مولکول های آب و شیشه کاهش یافته و کمتر از نیروی هم چسبی مولکول های آب می گردد.
- یکی از علل بالا رفتن آب و به همراه آن مواد معدنی در گیاهان و درخت ها همین اثر مویینگی می باشد. البته علل دیگری نیز در بالارفتن آب در درختان هم وجود دارد و فقط مویینگی نمی تواند سبب ایجاد آن شود.
- اثر مویینگی سبب کشیده شدن آب به درون ساختمان ها از طریق روزنه های موجود در مصالح ساختمانی خواهد شد. به همین علت ساختمان ها را مورد عایق بندی قرار می دهند.
- هر گاه بخشی از یک لوله با قطر کم (مانند لوله مویین) را به شکل عمودی وارد یک مایع نمایید. با توجه به نوع مایع و اینکه مایع لوله مویین را تر می کند یا خیر، مایع در داخل لوله بالا یا پایین خواهد رفت.
در صورت تمایل برای آشنایی با خواص کولیگاتیو و دلیل جاذبه معکوس روی لینک ها کلیک کنید.
منبع : آرگا
