Исследования свойств бумаги Каменева Ирина 9А класс МОУ «Лицей 10» Пермь, 2008г.

Как известно, смачивающие жидкости по капиллярам поднимаются, преодолевая силу тяжести, на высоту, зависящую от коэффициента поверхностного натяжения жидкости, плотности воды и диаметра капилляра. Чем тоньше капилляр, тем высота поднятия больше. На высоту влияют также плотность жидкости и её коэффициент поверхностного натяжения.

Важно, что если капилляр наклонён к поверхности жидкости, то высота поднятия жидкости от величины угла наклона не зависит. С уменьшением этого угла увеличивается длина столбика жидкости в капилляре, но не высота поднятия. При наклонном положении капилляра высота поднятия и длина столбика жидкости в капилляре связаны простой зависимостью

Это означает, что как бы ни располагались капилляры в волокнистой или пористой структуре (строго вертикально, под углом к вертикали или даже с разветвлениями), высота поднятия жидкости будет зависеть только от жидкости и диаметра капилляра.

Важным свойством бумаги является впитываемость, что говорит о среднем диаметре капилляров в ней. Чем тоньше капилляры, тем на большую высоту (глубину) проникает в бумагу влага. Так как бумага, является продуктом промышленной переработки целлюлозы, то не возможно обеспечить строгое постоянство диаметра капилляров. Поэтому речь идет именно о среднем (или, как его ещё называют, эффективном) диаметре.

В предстоящих опытах в качестве жидкости будет использоваться обычная водопроводная вода (плотность по таблице 1000 кг/м). Коэффициент поверхностного натяжения – 73 мН/м. (дистилированой воде при температуре 20 С.) Ускорение свободного падения 9,8 м/с.

Бумага имеющая самые тонкие капилляры и впитывает воду лучше всего. Капилляры должны иметь диаметр чуть меньше 0,5 мм. Но тогда и вода по таким капиллярам должна подняться на большую высоту! Почему же вода не поднимается? А потому, что капилляры в бумаге не сплошные, а прерывающиеся,- для жидкости нет «сквозных путей» позволяющие подниматься снизу вверх.

Капилляры (в хорошей бумаге (слева) и плохой (справа)

В чем же секрет капиллярных свойств бумаги именно в двухслойном варианте? А он – в промежутке между слоями, который играет роль капиллярной щели. Недаром ведь по двухслойной бумаге вода поднимается выше всего в тех местах, где сделано тиснение (для скрепления слоев) – там щель между слоями меньше всего.