На яку висоту піднімається рідина за температури 20 °C у скляній капілярній трубці, з внутрішнім діаметром 0,55 мм? Припустімо, що рідина повністю змочує поверхню трубки. Варіанти відповідей: А) 0,25 см; Б) 0,5 см; В) 1 см; Г) ...
Marat_3291
Для розв"язання цієї задачі нам знадобиться знання про капілярні явища та формулу Капіляра. Формула Капіляра описує, як висота піднімання рідини по капілярній трубці залежить від радіуса трубки, поверхневого натягу рідини та контактного кута між рідиною та стінками трубки.
\[
h = \dfrac{2T\cos(\theta)}{ρgr}
\]
де:
\(h\) - висота підняття рідини,
\(T\) - термодинамічна температура води,
\(\theta\) - контактний кут між рідиною та стінками трубки,
\(\rho\) - густина рідини,
\(g\) - прискорення вільного падіння,
\(r\) - радіус капілярної трубки.
У нашому випадку, температура скляної капілярної трубки 20 °C, що в лабораторних умовах відповідає термодинамічній температурі води. Також в умові сказано, що рідина повністю змочує поверхню трубки, що означає, що контактний кут \(\theta = 0\). Прискорення вільного падіння за приблизною оцінкою \(g \approx 9,8 \, \text{м/с}^2\). Радіус трубки \(r = 0,55 \, \text{мм} = 0,55 \times 10^{-3} \, \text{м}\).
Підставляємо ці значення у формулу Капіляра:
\[
h = \dfrac{2 \times 20 \times \cos(0)}{1000 \times 9,8 \times 0,55 \times 10^{-3}}
\]
Розрахуємо значення:
\[
h \approx \dfrac{40}{1000 \times 9,8 \times 0,55 \times 10^{-3}} \approx 0,73 \, \text{м}
\]
Отже, висота, на яку піднімається рідина у капілярній трубці при таких умовах, становить близько 0,73 метра.
Відповідь не збігається з варіантами, які наведені у завданні (0,25 см, 0,5 см та 1 см). Можливо, у варіантах відповідей є помилка або потрібно перевірити вимоги до округлення у завданні. Однак, згідно з нашим розрахунком, варіанти А) 0,25 см, Б) 0,5 см та В) 1 см не є правильними.
\[
h = \dfrac{2T\cos(\theta)}{ρgr}
\]
де:
\(h\) - висота підняття рідини,
\(T\) - термодинамічна температура води,
\(\theta\) - контактний кут між рідиною та стінками трубки,
\(\rho\) - густина рідини,
\(g\) - прискорення вільного падіння,
\(r\) - радіус капілярної трубки.
У нашому випадку, температура скляної капілярної трубки 20 °C, що в лабораторних умовах відповідає термодинамічній температурі води. Також в умові сказано, що рідина повністю змочує поверхню трубки, що означає, що контактний кут \(\theta = 0\). Прискорення вільного падіння за приблизною оцінкою \(g \approx 9,8 \, \text{м/с}^2\). Радіус трубки \(r = 0,55 \, \text{мм} = 0,55 \times 10^{-3} \, \text{м}\).
Підставляємо ці значення у формулу Капіляра:
\[
h = \dfrac{2 \times 20 \times \cos(0)}{1000 \times 9,8 \times 0,55 \times 10^{-3}}
\]
Розрахуємо значення:
\[
h \approx \dfrac{40}{1000 \times 9,8 \times 0,55 \times 10^{-3}} \approx 0,73 \, \text{м}
\]
Отже, висота, на яку піднімається рідина у капілярній трубці при таких умовах, становить близько 0,73 метра.
Відповідь не збігається з варіантами, які наведені у завданні (0,25 см, 0,5 см та 1 см). Можливо, у варіантах відповідей є помилка або потрібно перевірити вимоги до округлення у завданні. Однак, згідно з нашим розрахунком, варіанти А) 0,25 см, Б) 0,5 см та В) 1 см не є правильними.
Знаешь ответ?