Kılcallık (Kapiler Olay)

Kılcallık
MsXLabs.org & MORPA Genel Kültür Ansiklopedisi

Sponsorlu Bağlantılar

Birbirine değen bir sıvıyla katının molekülleri arasındaki etkiden yani yüzey geriliminden dolayı meydana gelen ve sıvı içine daldırılmış ince (kılcal) bir boru içindeki sıvı düzeyinin boru dışındaki sıvı düzeyinden yüksekte ya da alçakta olmasıyla gözlenen fiziksel olay. Borudaki sıvı düzeyi dışarıdakinden yüksekse, sıvı, borunun çeperini ıslatıyor denir. Kılcal bir cam boruda su böyle davranır ve boru içinde, ortası çukur olacak biçimde bir serbest yüzey kazanır. Cıva ise borunun çeperlerini ıslatmaz ve ortası tümsek, kenarları çukur bir serbest yüzey oluşturmak üzere boru içinde daha düşük bir seviyede durur.

Bir sıvının kılcal bir boruda yükselmesi, sıvıyla boru molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin, yerçekimi kuvvetlerinden ve sıvının kendi içindeki çekim kuvvetlerinden daha fazla olması durumunda meydana gelir ve bu kuvvetler arasında bir denge kurulana kadar sıvı yükselir. Sıvının boru içindeki yükselme oranı, kılcal borunun yarıçapına, sıvının yoğunluğuna, yüzey gerilim katsayısına, sıvıyla borunun çeperleri arasındaki değme açısına ve yerçekimi ivmesine bağlıdır. Kılcallık doğada çok büyük önem taşır. Toprakta suyun (nemin) yüzeye çıkması, bitkilerde suyun dokulara iletimi kılcallıkla gerçekleşir.

Kılcallık
Vikipedi, özgür ansiklopedi

Uluslararası Uzay İstasyonunda, kılcal akışın ve kılcallık olayının incelenmesi için kurulan düzenek
Kılcallık ya da Kapiler Olay bir maddenin başka bir maddeyi kendine çekmesi olayıdır. Bir bitkinin iletim sisteminde veya pürüzlü kâğıtla kolayca gözlenebilir. Bir sıvı ile başka bir maddenin moleküler seviyedeki çekiminin, sıvının kendi molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden daha kuvvetli olması sonucunda meydana gelir. Bu etki sıvının dik bir yüzeye dokunduğu kısımda sıvı yüzeyinin menisküs denilen içbükey bir hal almasına sebep olur. Aynı etki sünger gibi maddelerin suyu emmesinde de görülür.
Kılcallığı gözlemlemek için en çok kullanılan deney düzeneği kılcal borulardır. Cam bir borunun, dikey vaziyette, su gibi bir sıvının içine batırılması sonucunda konkav bir menisküs oluşur. Yüzey gerilimi, sıvı kolununu, yer çekimi ile moleküller arası kuvvetler dengeye gelene kadar yukarı çeker. Sıvı kolonunun ağırlığı borunun yarıçapının karesiyle, sıvı ve boru arasındaki temas uzaklığı borunun yarıçapıyla orantılı olduğundan dar bir boru sıvıyı geniş bir borudan daha yukarı taşır. Örnek olarak, 0.5 mm yarıçaplı cam bir boru suyu ortalama 2.8 mm yüksekliğe ulaştırır.
Bazı madde çiftlerinde, mesela cam ve cıva ikilisinde, atomlar arasındaki kuvvetler, sıvı ile katı arasındaki çekim kuvvetinden güçlüdür. Bu yüzden konveks bir menisküs oluşur ve kılcallık tersine işler.

Formül
SI birim sistemi dikkate alınarak, sıvı kolonunun yüksekliği h şu formülle bulunur:


burada:

• sıvı yüzey gerilimini (J/m² ya da N/m)
• θ temas açısını
• ρ sıvının yoğunluğunu (kg/m3)
• g yer çekimi ivmesini (m/s²)
• r tüpün yarıçapını (m)

Deniz seviyesinde, su ve cam boru kullanılarak

• , 20 °C de 0.0728 J/m²
• θ, 20° (0.35 rad)
• ρ, 1000 kg/m3
• g, 9.8 m/s² dir.

Bu veriler göz önüne alınarak h 'yi veren formül şöyle düzenlenebilir.


Yani 2 metre çapında bir boruda su, 0.014 mm gibi farkedilmeyecek bir birimde yükselirken, 2 cm çapındaki bir boruda sonuç 1.4 mm olmakta ve 0.2 mm çapındaki bir boruda ise su 140 mm yükselmektedir.

Ek Bilgiler
Albert Einstein 'in ilk makalesi kılcallık üzerine idi ve Annalen der Physik'te yayınlandı. Makale, "Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen" yani "Kapiler olaydan varılan sonuçlar" başlığıyla cilt 4 sayfa 513'te yer aldı.