Капиллярный эффект

[assik]

Вопрос состоит в следующем, будет ли иметь место подъем жидкости в капилляре в отсутствии атмосферного давления? Если предположить что имеет, то складывается непонятная ситуация. Давление у самого основания капилляра (на уровне поверхности жидкости в сосуде) равно нулю. Но тогда давление в жидкости внутри капилляра получается отрицательным $P=-\rho g z$.

[Mihr]

assik в сообщении #1387803 писал(а):

Давление у самого основания капилляра (на уровне поверхности жидкости в сосуде) равно нулю.

Сомнительно само существование жидкости при полном отсутствии внешнего давления. Разве жидкость не закипит?

[assik]

Mihr в сообщении #1387805 писал(а):

Разве жидкость не закипит?

Поискал в интернете и действительно, при понижении внешнего давления жидкость закипает.

[Pphantom]

Вообще не стоит пытаться описывать в рамках модели, предполагающей наличие локального равновесия, случай, где этого равновесия нет и быть не может. Ничего хорошего в такой ситуации получиться не может.

[DimaM]

Mihr в сообщении #1387805 писал(а):

Сомнительно само существование жидкости при полном отсутствии внешнего давления. Разве жидкость не закипит?

Смотря какая жидкость. Скажем, ртуть в барометре не кипит.

[Mihr]

Да, но ртуть и не поднялась бы в стеклянном капилляре, а наоборот опустилась бы, так что "парадокса" всё равно не получается. Разве что взять капилляр из золота. Но и там наверняка начнутся неравновесные физико-химические процессы...

[rascas]

DimaM в сообщении #1387811 писал(а):

Mihr в сообщении #1387805 писал(а):

Сомнительно само существование жидкости при полном отсутствии внешнего давления. Разве жидкость не закипит?

Смотря какая жидкость. Скажем, ртуть в барометре не кипит.

Но в барометре и давление всё же есть. Давление насыщенных паров ртути при 20°C ~0.001 мм. рт.ст.

[DimaM]

Mihr в сообщении #1387814 писал(а):

Да, но ртуть и не поднялась бы в стеклянном капилляре, а наоборот опустилась бы, так что "парадокса" всё равно не получается.

Тоже верно.
Но, насколько я знаю, жидкости выдерживают некоторые отрицательные давления. Про воду у меня в голове цифра -14 атмосфер.

-- 15.04.2019, 16:43 --

rascas в сообщении #1387816 писал(а):

Но в барометре давление всё же есть. Давление насыщенных паров ртути при 20°C ~0.001 мм. рт.ст.

Так оно и в присутствии воздуха такое же. Если пары жидкости удалять, она и при атмосферном давлении вся испарится, то есть полное равновесие предполагает наличие насыщенного пара в контакте с жидкостью.

[Munin]

assik в сообщении #1387803 писал(а):

Но тогда давление в жидкости внутри капилляра получается отрицательным

А вас что, смущает само понятие отрицательного давления?

Вы его знаете на примере твёрдых тел, когда какое-то тело растягивается. То есть, по сути, отрицательное давление является натяжением. А так, всё то же самое: $p=dF/dS,$ измеряется в паскалях, и т. д.

Отрицательное давление невозможно для газа. А для жидкости - вполне.

[GraNiNi]

assik в сообщении #1387803 писал(а):

Вопрос состоит в следующем, будет ли иметь место подъем жидкости в капилляре в отсутствии атмосферного давления? Если предположить что имеет, то складывается непонятная ситуация. Давление у самого основания капилляра (на уровне поверхности жидкости в сосуде) равно нулю. Но тогда давление в жидкости внутри капилляра получается отрицательным $P=-\rho g z$.

Наличие или отсутствие атмосферы - никак не влияет на капиллярное поднятие (опускание) жидкости.
Давление окружающей капилляр атмосферы, на его противоположных концах - всегда одинаково.

[assik]

GraNiNi в сообщении #1387842 писал(а):

Наличие или отсутствие атмосферы - никак не влияет на капиллярное поднятие (опускание) жидкости.
Давление окружающей капилляр атмосферы, на его противоположных концах - всегда одинаково.

и давление внутри капилляра будет отрицательным?

[Pphantom]

GraNiNi в сообщении #1387842 писал(а):

Наличие или отсутствие атмосферы - никак не влияет на капиллярное поднятие (опускание) жидкости.

Ой ли? А словосочетание "угол смачивания" и то, откуда оный угол появляется, вам о чем-нибудь говорит?

[assik]

Pphantom в сообщении #1387884 писал(а):

А словосочетание "угол смачивания" и то, откуда оный угол появляется, вам о чем-нибудь говорит?

в англоязычном вики говорится, что в опытах не было обнаружено влияние вакуума на капиллярный подъем. Но эти опыты проводились где то в 17-18 веках и какова степень вакуума в них остается под вопросом.

[Pphantom]

assik в сообщении #1387902 писал(а):

в англоязычном вики говорится, что в опытах не было обнаружено влияние вакуума на капиллярный подъем. Но эти опыты проводились где то в 17-18 веках и какова степень вакуума в них остается под вопросом.

В общем-то это информация скорее о соотношении коэффициентов поверхностного натяжения границ раздела разных фаз. Впрочем, при релаксации системы над свободной поверхностью жидкости в любом случае возникнет насыщенный пар и вакуума не будет, так что разница разве что в том, что там в качестве газовой фазы будет не воздух.

[GraNiNi]

assik в сообщении #1387864 писал(а):

и давление внутри капилляра будет отрицательным?

Если капилляр вогнутый, то есть жидкость смачивает стенки капилляра, то - да.

Pphantom в сообщении #1387884 писал(а):

GraNiNi в сообщении #1387842 писал(а):

Наличие или отсутствие атмосферы - никак не влияет на капиллярное поднятие (опускание) жидкости.

Ой ли? А словосочетание "угол смачивания" и то, откуда оный угол появляется, вам о чем-нибудь говорит?

Да, угол смачивания важен, от него зависит величина поднятия или опускания уровня жидкости в капилляре, но атмосферное давление здесь ни при чем.

assik в сообщении #1387902 писал(а):

в англоязычном вики говорится, что в опытах не было обнаружено влияние вакуума на капиллярный подъем. Но эти опыты проводились где то в 17-18 веках и какова степень вакуума в них остается под вопросом.

Если в качестве капиллярной жидкости использовать вакуумное масло, применяемое в вакуумных насосах, то его равновесное давление пара при обычной температуре будет около 0,01 мм рт. ст., значит и вакуум был примерно такой же.