Мениск (физич.)

Мениск (от греч. menískos — полумесяц), искривленная свободная поверхность жидкости в месте её соприкосновения с поверхностью твёрдого тела. Мениск образуется у стенок сосудов, в каналах-порах губчатых тел, пропитанных жидкостью, и т.д. В тонкой (капиллярной) трубке мениск имеет сферическую форму, в достаточно узком зазоре между плоскими пластинами — цилиндрическую. Кривизну мениска определяет соотношение сил межмолекулярного взаимодействия на границе трёх фаз: твёрдого тела, жидкости и газа (пара). Жидкость, смачивающая данную поверхность (см. Смачивание), образует вогнутый мениск, несмачивающая — выпуклый (рис.). В первом случае взаимное притяжение молекул жидкости (когезия) слабее их притяжения молекулами поверхности твёрдого тела (адгезии). Во втором, наоборот, силы когезии преобладают над силами адгезии. Давление паров над вогнутым мениском ниже, а над выпуклым выше, чем над плоской поверхностью жидкости. Этим объясняются, например, явление капиллярной конденсации, капиллярное всасывание жидкости в пористые и волокнистые материалы, поднятие или опускание жидкости по тонким трубкам.

 


Рис. к ст. Мениск.


Комментарии*

Дополнения к описанию:

  • Количественное описание: Форма мениска описывается уравнением Юнга-Лапласа, которое связывает перепад давления по разные стороны от искривлённой поверхности с поверхностным натяжением и радиусами кривизны.
  • Капиллярное поднятие/опускание: Высота подъёма (h) или опускания жидкости в капилляре определяется формулой Жюрена: h = (2σ cosθ)/(ρgr), где σ — поверхностное натяжение, θ — краевой угол, ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, r — радиус капилляра.
  • Роль в природе и технике: Явление мениска критически важно для транспорта воды в растениях (ксилема), работы фитильных систем, пропитки композитных материалов, в лабораторной технике (учёт мениска при измерении объёма жидкости в мерной посуде), а также в процессах печати и нанесения покрытий.
*Подобраны с помощью LLM, верифицированы, но возможны неточности.