毛細管現象

毛細管現象 (毛細管現象, Capillary action)은 毛細管을 液體 속에 넣었을 때, 棺 속의 液面(液面)李棺 밖의 液面보다 높아지거나 낮아지는 現象或은 分子 사이의 人力과 分子와 가느다란 管의 壁 사이에 作用하는, 서로 間의 人力에 依해 가느다란 管을 채운 液體가 올라가거나 내려가는 現象을 말한다.

이 效果는 페인트 붓의 털 사이, 빨대와 같은 얇은 튜브, 종이나 石膏와 같은 多孔性物質, 모래 및 液化炭素와 같은 一部非多孔性物質에서 液體가 끌어올려지는 現象에서 볼 수 있다. 纖維質, 또는 生物學的細胞에서도 觀察된다. 이는 液體와 周邊固體表面 사이의 分子間 힘으로 인해 發生한다. 튜브의 直徑이 充分히 작은 境遇表面張力(液體 내 凝集力으로 인해 發生)과 液體와 勇氣壁 사이의 接着力이 結合되어 液體를 推進하는 役割을 한다.

歷史 [ 編輯 ]

最初로 毛細管現象을 觀察, 記錄한 사람은 레오나르도 다빈치 이다. ^[1]^[2] 갈릴레오 의 前(前) 學生 Niccolo Aggiunti(1600~1635年)李毛細管現象을 探究했다고 傳해졌다. ^[3]

메니스커스의 높이 [ 編輯 ]

오른쪽 그래프는 位置에 따른 壓力을 나타낸다.

垂直有利 튜브(毛細管)의 하단 끝에 任意의 液體가 놓여졌을 때, 메니스커스 (meniscus)가 形成된다. 液體 기둥의 높이는 Jurin's Law ( 英語版 ) 에 依해 주어진다. 表面張力을 T라고 할 때, T는 棺壁으로부터 θ만큼 기울어져서 作用하며, 液體 기둥 최상단의 둘레 部分에 作用한다고 할 수 있다. 液體 기둥이 靜止해 있으므로, 液體 기둥 自體의 무게(左邊)와 表面張力에 依한 힘(右邊)이 같다.

\pi R^{2}h\gamma =2\pi RT\cos \theta

메니스커스의 높이 h에 對해 整理하면 $h={\frac {2T\cos \theta }{R\gamma }}$ 이다. 卽 메니스커스의 높이 h는 毛細管의 半지름 R과 反比例하며(좁은 官에서 毛細管現象이 더 잘 나타남) 液體 기둥의 무게는 毛細管半지름의 제곱(R²)에 比例한다. ^[4]

標準實驗室條件에서 空氣注入口 튜브의 境遇 T=0.0728 N, ρ=1000kg/m³, g=9.81 m/s²의 물로 채워진다. 이 境遇, 물 기둥의 높이와 튜브 直徑의 關係는 右側 그림과 같다.

흙에서의 毛細管現象 [ 編輯 ]

Hazen은 沙質土 에서 毛細管上昇 높이 h에 對하여 다음과 같은 實驗式 을 提示하였다.

h={\frac {C}{eD_{10}}}

D ₁₀ : 모래의 有效入境 (mm)

e : 空隙非

C : 常數(10 ~ 50)

動植物의 毛細管現象 [ 編輯 ]

많은 植物에서 毛細管現象이 觀察된다. 물은 높은 位置에 있는 가지까지 運搬되는데, 植物의 잎의 蒸散作用에 依해 蒸發되는 물은 毛細管(植物에서는 물管/諦觀)을 타고 毛細管現象에 依해 올라간다.

물의 攝取를 위한 毛細管作用은 리기아 엑소시카( Ligia exotica ) 와 몰老齒好리드( Moloch horridus ) 같은 몇몇 작은 動物들에 나타나기도 한다.

같이 보기 [ 編輯 ]

表面張力

各州 [ 編輯 ]

↑
See:
- Manuscripts of Leonardo de Vinci (Paris) , vol. N, folios 11, 67, and 74.
- Guillaume Libri, Histoire des sciences mathematiques en Italie, depuis la Renaissance des lettres jusqu'a la fin du dix-septieme siecle [History of the mathematical sciences in Italy, from the Renaissance until the end of the seventeenth century] (Paris, France: Jules Renouard et cie., 1840), vol. 3, page 54 . From page 54: "Enfin, deux observations capitales, celle de l'action capillaire (7) et celle de la diffraction (8), dont jusqu'a present on avait meconnu le veritable auteur, sont dues egalement a ce brillant genie." (Finally, two major observations, that of capillary action (7) and that of diffraction (8), the true author of which until now had not been recognized, are also due to this brilliant genius.)
- C. Wolf (1857) "Vom Einfluss der Temperatur auf die Erscheinungen in Haarrohrchen" (On the influence of temperature on phenomena in capillary tubes) Annalen der Physik und Chemie , 101 (177) : 550?576 ; see footnote on page 551 by editor Johann C. Poggendorff. From page 551: " ... nach Libri ( Hist. des sciences math. en Italie , T. III, p. 54) in den zu Paris aufbewahrten Handschriften des grossen Kunstlers Leonardo da Vinci (gestorben 1519) schon Beobachtungen dieser Art vorfinden; ... " ( ... according to Libri ( History of the mathematical sciences in Italy , vol. 3, p. 54) observations of this kind [i.e., of capillary action] are already to be found in the manuscripts of the great artist Leonardo da Vinci (died 1519), which are preserved in Paris; ... )
↑
More detailed histories of research on capillary action can be found in:
- David Brewster, ed., Edinburgh Encyclopaedia (Philadelphia, Pennsylvania: Joseph and Edward Parker, 1832), volume 10, pp. 805?823 .
- The 1911 Encyclopædia Britannica , volume 5, s:1911 Encyclopædia Britannica/Capillary Action .
- John Uri Lloyd (1902) "References to capillarity to the end of the year 1900," Bulletin of the Lloyd Library and Museum of Botany, Pharmacy and Materia Medica , 1 (4) : 99?204.
↑ In his book of 1759, Giovani Batista Clemente Nelli (1725?1793) stated (p. 87) that he had "un libro di problem vari geometrici ec. e di speculazioni, ed esperienze fisiche ec." (a book of various geometric problems and of speculation and physical experiments, etc.) by Aggiunti. On pages 91?92, he quotes from this book: Aggiunti attributed capillary action to "moto occulto" (hidden/secret motion). He proposed that mosquitoes, butterflies, and bees feed via capillary action, and that sap ascends in plants via capillary action. See: Giovambatista Clemente Nelli, Saggio di Storia Letteraria Fiorentina del Secolo XVII ... [Essay on Florence's literary history in the 17th century, ... ] (Lucca, (Italy): Vincenzo Giuntini, 1759), pp. 91?92.
↑ 임진근; 김지호; 박영진 (2015). 《土木技士過年度 - 修理水文學》. 성안당. 25쪽. ISBN 9788931568097 .

外部 링크 [ 編輯 ]

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參考文獻 [ 編輯 ]

장병욱; 전우정; 송창섭; 유찬; 임성훈; 김용성 (2010). 《土質力學》. 구미서館. 66-67쪽. ISBN 978-89-8225-697-4 .

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[1] See:
Manuscripts of Leonardo de Vinci (Paris) , vol. N, folios 11, 67, and 74.

Guillaume Libri, Histoire des sciences mathematiques en Italie, depuis la Renaissance des lettres jusqu'a la fin du dix-septieme siecle [History of the mathematical sciences in Italy, from the Renaissance until the end of the seventeenth century] (Paris, France: Jules Renouard et cie., 1840), vol. 3, page 54 . From page 54: "Enfin, deux observations capitales, celle de l'action capillaire (7) et celle de la diffraction (8), dont jusqu'a present on avait meconnu le veritable auteur, sont dues egalement a ce brillant genie." (Finally, two major observations, that of capillary action (7) and that of diffraction (8), the true author of which until now had not been recognized, are also due to this brilliant genius.)

C. Wolf (1857) "Vom Einfluss der Temperatur auf die Erscheinungen in Haarrohrchen" (On the influence of temperature on phenomena in capillary tubes) Annalen der Physik und Chemie , 101 (177) : 550?576 ; see footnote on page 551 by editor Johann C. Poggendorff. From page 551: " ... nach Libri ( Hist. des sciences math. en Italie , T. III, p. 54) in den zu Paris aufbewahrten Handschriften des grossen Kunstlers Leonardo da Vinci (gestorben 1519) schon Beobachtungen dieser Art vorfinden; ... " ( ... according to Libri ( History of the mathematical sciences in Italy , vol. 3, p. 54) observations of this kind [i.e., of capillary action] are already to be found in the manuscripts of the great artist Leonardo da Vinci (died 1519), which are preserved in Paris; ... )

[2] Manuscripts of Leonardo de Vinci (Paris) , vol. N, folios 11, 67, and 74.

[3] Guillaume Libri, Histoire des sciences mathematiques en Italie, depuis la Renaissance des lettres jusqu'a la fin du dix-septieme siecle [History of the mathematical sciences in Italy, from the Renaissance until the end of the seventeenth century] (Paris, France: Jules Renouard et cie., 1840), vol. 3, page 54 . From page 54: "Enfin, deux observations capitales, celle de l'action capillaire (7) et celle de la diffraction (8), dont jusqu'a present on avait meconnu le veritable auteur, sont dues egalement a ce brillant genie." (Finally, two major observations, that of capillary action (7) and that of diffraction (8), the true author of which until now had not been recognized, are also due to this brilliant genius.)

[4] C. Wolf (1857) "Vom Einfluss der Temperatur auf die Erscheinungen in Haarrohrchen" (On the influence of temperature on phenomena in capillary tubes) Annalen der Physik und Chemie , 101 (177) : 550?576 ; see footnote on page 551 by editor Johann C. Poggendorff. From page 551: " ... nach Libri ( Hist. des sciences math. en Italie , T. III, p. 54) in den zu Paris aufbewahrten Handschriften des grossen Kunstlers Leonardo da Vinci (gestorben 1519) schon Beobachtungen dieser Art vorfinden; ... " ( ... according to Libri ( History of the mathematical sciences in Italy , vol. 3, p. 54) observations of this kind [i.e., of capillary action] are already to be found in the manuscripts of the great artist Leonardo da Vinci (died 1519), which are preserved in Paris; ... )

[2] More detailed histories of research on capillary action can be found in:
David Brewster, ed., Edinburgh Encyclopaedia (Philadelphia, Pennsylvania: Joseph and Edward Parker, 1832), volume 10, pp. 805?823 .

The 1911 Encyclopædia Britannica , volume 5, s:1911 Encyclopædia Britannica/Capillary Action .

John Uri Lloyd (1902) "References to capillarity to the end of the year 1900," Bulletin of the Lloyd Library and Museum of Botany, Pharmacy and Materia Medica , 1 (4) : 99?204.

[6] David Brewster, ed., Edinburgh Encyclopaedia (Philadelphia, Pennsylvania: Joseph and Edward Parker, 1832), volume 10, pp. 805?823 .

[7] The 1911 Encyclopædia Britannica , volume 5, s:1911 Encyclopædia Britannica/Capillary Action .

[8] John Uri Lloyd (1902) "References to capillarity to the end of the year 1900," Bulletin of the Lloyd Library and Museum of Botany, Pharmacy and Materia Medica , 1 (4) : 99?204.

[3] In his book of 1759, Giovani Batista Clemente Nelli (1725?1793) stated (p. 87) that he had "un libro di problem vari geometrici ec. e di speculazioni, ed esperienze fisiche ec." (a book of various geometric problems and of speculation and physical experiments, etc.) by Aggiunti. On pages 91?92, he quotes from this book: Aggiunti attributed capillary action to "moto occulto" (hidden/secret motion). He proposed that mosquitoes, butterflies, and bees feed via capillary action, and that sap ascends in plants via capillary action. See: Giovambatista Clemente Nelli, Saggio di Storia Letteraria Fiorentina del Secolo XVII ... [Essay on Florence's literary history in the 17th century, ... ] (Lucca, (Italy): Vincenzo Giuntini, 1759), pp. 91?92.

[4] 임진근; 김지호; 박영진 (2015). 《土木技士過年度 - 修理水文學》. 성안당. 25쪽. ISBN 9788931568097 .

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