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ACTION CAPILLAIRE

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À l'origine apparaissant en volume V05, page 258 de l'encyclopédie 1911 Britannica.
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See also:

ACTION CAPILLAIRE .' Un See also:tube, dont l'alésage est si See also:petit qu'il admettra seulement See also:des See also:cheveux (capilla de See also:Lat.), s'appelle un tube capillaire. Quand un tel tube de See also:verre, s'ouvrent aux deux extrémités; est placé verticalement avec sa extrémité inférieure immergée dans l'See also:eau, l'eau est observée pour se lever dans See also:le tube, et pour se tenir dans le tube à un niveau plus élevé que l'eau dehors. L'action entre le tube capillaire et l'eau s'est appelée l'action capillaire, et le nom a été sorti à beaucoup d'autres phénomènes qui se sont avérés pour dépendre des propriétés des liquides et des solides semblables à ceux qui font lever l'eau dans des tubes capillaires. See also:Les forces qui sont concernées dans See also:ces phénomènes sont ceux quel See also:acte entre les parties voisines de la même substance, et ce qui s'appellent les forces de la cohésion, et ceux quel acte entre les parties de la matière des différentes sortes, qui s'appellent les forces de l'adhérence. Ces forces sont tout à fait insensibles entre deux parties de matière séparées par n'importe quelle distance que nous pouvons directement mesurer. Il est seulement quand la distance devient excessivement petite qui ces forces deviennent perceptibles. See also:G. H. Quincke (See also:annonce cxxxvii de Pogg.. p. 402) a fait des expériences pour déterminer la plus grande distance à laquelle l'effet de ces forces est sensible, et il a trouvé pour différentes distances de substances au sujet de la vingt-millième See also:partie d'un millimètre. Historical.According à J.

C. See also:

Poggendorff (ci p. 551), da See also:Vinci d'annonce de Pogg. de Leonardo doit être considéré en tant que découvreur des phénomènes capillaires, mais les premières observations précises de l'action capillaire des glaces de tube et ont été faites par See also:Francis Hawksbee (expériences physico-mécaniques, Londres, 1709, pp 139-169; et Phil. Trans., 1711 et 1712), qui ont attribué l'action à une attraction entre le verre et le liquide. Il a observé que l'effet était le même dans des tubes épais que dans mince, et conclu que seulement ces particules du verre qui sont très près de la See also:surface ont n'importe quelle See also:influence sur le phénomène. DR See also:James Jurin (Phil. trans., 1718, p. 739, et 1719, p. 1083) a prouvé que la See also:taille à laquelle le liquide est suspendu dépend de la See also:section du tube sur la surface du liquide, et est indépendant de la See also:forme de la partie plus inférieure du tube. Il a considéré que la See also:suspension du liquide est due dans See also:cette révision de l'See also:article classique du See also:maxwell's de commis de James dans la neuvième édition de l'encyclopédie Britannica, des See also:additions sont marqués par la See also:place brackets.to "l'attraction de la périphérie ou de la section de la surface du tube auquel l'See also:extrados de l'eau est contigu et des coheres." De ceci il a prouvé que l'élévation du liquide dans des tubes de la même substance est inversement proportionnelle à leurs rayons. See also:Monsieur See also:Isaac See also:Newton a consacré la 31ème question dans la dernière édition de son Opticks aux forces moléculaires, et a cité plusieurs exemples de la cohésion des liquides, tels que la suspension du See also:mercure dans un tube de baromètre l'à la taille plus que See also:double à laquelle il se tient habituellement. Ceci résulte de son adhérence au tube, et la partie supérieure du mercure soutient une tension considérable, ou la See also:pression négative, sans séparation de ses pièces. Il a considéré les phénomènes capillaires être de la même sorte, mais son explication n'est pas suffisamment explicite en ce qui concerne la nature et les See also:limites de l'action de la force attrayante.

Il doit être observé que, alors que ces premiers spéculateurs attribuent les phénomènes à l'attraction, ils n'affirment pas distinctement que cette attraction est sensible seulement aux distances insensibles, et que pour toutes les distances que nous pouvons directement mesurer la force est tout à fait insensible. L'idée de telles forces, cependant, avait été distinctement constituée par Newton, qui a donné le See also:

premier exemple du calcul de l'effet de telles forces dans son théorème sur le changement du See also:chemin d'un lumière-corpuscule quand il écrit ou See also:part d'un See also:corps dense. See also:Alexis See also:Claude See also:Clairault (See also:terre de La de Theorie de la figure de, See also:Paris, 18o8, pp 105, 128) semble avoir été le premier pour montrer la nécessité de tenir See also:compte de l'attraction entre les parties du fluide elle-même afin d'expliquer les phénomènes. Il, cependant, n'a pas identifié le fait que la distance à laquelle l'attraction est sensible soit non seulement petite mais tout à fait insensible. J. A. von Segner (Soc. Reg. Gotting de commentaire. i. (1751) p. 301) a présenté l'idée très importante de la surface-tension des liquides, qu'il a attribués aux forces attrayantes, la sphère lesquelles de l'action est "potuerit tellement petit de percipi de sensu d'adhuc de nullo d'ut." En essayant de calculer l'effet de cette surface-tension en déterminant la forme d'une goutte de liquide, Segner a tenu compte de la See also:courbure d'une section méridienne de la baisse, mais a négligé l'effet de la courbure dans un See also:avion perpendiculairement à cette section. L'idée de la surface-tension présentée par Segner a eu un effet le plus important sur le développement suivant de la théorie.

Nous pouvons la considérer comme un fait See also:

physique établi par expérience comme les See also:lois de l'élasticité des corps pleins. Nous pouvons étudier les forces qui agissent entre les parties finies d'un liquide comme nous étudions les forces qui agissent entre les parties finies d'un solide. Les expériences sur des solides mènent à certaines lois d'élasticité exprimées en termes de coefficients, dont les valeurs peuvent être déterminées seulement par des expériences sur chaque substance particulière. De diverses tentatives ont été également faites de déduire ces lois des hypothèses particulières quant à l'action entre les molécules de la substance élastique. Nous pouvons donc considérer la théorie d'élasticité comme se composer de deux parts. La première partie établit les lois de l'élasticité d'une partie finie du solide soumis à une See also:contrainte homogène, et déduit de ces lois les équations de l'équilibre et du See also:mouvement d'un corps soumis à tous les forces et déplacements. La deuxième partie essaye de déduire les faits de l'élasticité d'une partie finie de la substance des hypothèses quant au mouvement de ses molécules constitutives et des forces agissant entre elles. De manière semblable nous pouvons par expérience vérifier le fait général que la surface d'un liquide est dans un état de tension semblable à celui d'une membrane étirée également dans toutes les directions, et montrer que cette tension dépend seulement de la nature et de la température du liquide et pas de sa forme, et de ceci pendant qu'un principe physique secondaire nous peut déduire tous les phénomènes de l'action capillaire. C'est une étape de la See also:recherche. La prochaine étape est de déduire cette surface-tension d'une hypothèse quant à la constitution moléculaire du liquide et des corps qui l'entourent. L'importance scientifique de cette étape doit être mesurée par le degré d'perspicacité qu'elle a les moyens ou promet dans la constitution moléculaire de vrais corps par la See also:suggestion des expériences par lesquelles nous pouvons distinguer entre les théories moléculaires rivales. En J.

1756 G. Leidenfrost (tractatus, See also:

Duisburg communis de qualitatibus de nonnullis de De See also:aquae) a prouvé qu'une See also:savon-bulle tend à se contracter, de sorte que si le tube avec lequel elle était enflée est laissé ouvert la bulle diminue dans la taille et expulse par le tube l'See also:air ce qu'elle contient. Il a attribué cette force, cependant, pas à n'importe quelle propriété générale des surfaces des liquides, mais à la partie See also:grasse du savon qu'il a supposé séparer lui-même des autres constituants de la See also:solution, et pour former une See also:peau mince sur le See also:visage See also:externe de la bulle. En Gaspard 1787 See also:Monge (les See also:sciences de DES de Memoires De l'See also:Acad., 1787, p. 506) a affirmé cela "supposant près l'adhérence des particules d'un fluide pour avoir un effet sensible seulement sur la surface elle-même et dans la direction de la surface qu'il serait facile de déterminer la courbure des surfaces des fluides à proximité des frontières pleines qui les contiennent; que ces surfaces seraient des linteariae dont la tension, constants dans toutes les directions, serait partout égale à l'adhérence de deux particules, et aux phénomènes des tubes capillaires ne présenterait alors rien qui ne pourrait pas être déterminé par See also:analyse." Il s'est appliqué ce principe de surface-tension à l'explication des attractions et des répulsions apparentes entre les corps flottant sur un liquide. En See also:John 1802 See also:Leslie (Phil. mag., 1802, See also:vol. xiv p. 193) a donné la première explication correcte de l'élévation d'un liquide dans un tube en considérant l'effet de l'attraction du solide sur la strate très mince du liquide en See also:contact avec lui. Il pas , comme les spéculateurs premiers, supposer cette attraction agir dans une direction ascendante afin de soutenir le fluide directement. Il a prouvé que l'attraction est partout normale sur la surface du solide. L'effet See also:direct de l'attraction doit augmenter la pression de la strate du fluide en contact avec le solide, afin de rendre lui plus grande que la pression à l'intérieur du fluide. Le résultat de cette pression si sans opposition doit causer cette strate à la See also:diffusion elle-même au-dessus de la surface du solide pendant qu'on observe une goutte d'eau pour faire une fois placée sur une See also:glace horizontale propre, et ceci même lorsque la pesanteur s'oppose à l'action, comme quand la baisse est placée sur la surface de dessous du See also:plat. Par conséquent un tube de verre a plongé dans l'eau deviendrait humide étaient partout lui pas que le film liquide See also:croissant See also:porte vers le haut d'une quantité de l'autre liquide qui des coheres à elle, de sorte que quand il est monté à une certaine taille le See also:poids de la See also:colonne équilibre la force par laquelle le film s'écarte au-dessus du verre.

Cette explication de l'action du solide est équivalente à celle par laquelle le See also:

gauss a après fourni le défaut de la théorie de See also:Laplace, sauf que, n'étant pas exprimé en termes de symboles mathématiques, il n'indique pas la relation mathématique entre l'attraction de différentes particules et du résultat final. La théorie de Leslie a été après traitée selon les méthodes mathématiques de Laplace par James Ivory dans l'article sur l'action capillaire, See also:sous les "fluides, See also:altitude de," dans le supplément à la quatrième édition de l'encyclopédie Britannica, éditée en 1819. En les jeunes 1804 de See also:Thomas (essai sur l'"cohésion des fluides," Phil. Trans., 1805, p. 65) a fondé la théorie de phénomènes capillaires selon le principe de la surface-tension. Il a également observé la See also:constance de l'See also:angle du contact d'une surface liquide avec un solide, et a montré comment de ces deux principes déduire les phénomènes de l'action capillaire. Son essai contient la solution d'un See also:grand nombre de See also:cas, incluant les la plupart de ceux après résolue par Laplace, mais ses méthodes de démonstration, bien que toujours correctes, et souvent extrêmement élégantes, sont parfois rendues obscures par sa action d'éviter scrupuleuse des symboles mathématiques. L'application du principe secondaire de la surface-tension aux See also:divers cas particuliers de l'action capillaire, jeunes a procédé déduire cette surface-tension des principes ultérieurs. Il a supposé les particules pour agir sur une une autre avec deux genres différents de forces, dont un, la force attrayante de la cohésion, se prolonge aux particules à une plus grande distance que ceux auxquels la force repulsive est confinée. Il a plus loin supposé que la force attrayante est througiout constant la distance minutieuse à laquelle il se prolonge, mais que la force repulsive augmente rapidement pendant que la distance diminue. Il a ainsi montré cela à une partie incurvée de la surface, une particule superficielle serait centre recommandé de towardsthe de la courbure de la surface, et il a donné des raisons de conclure que cette force est proportionnelle à la See also:somme des courbures de la surface dans des deux avions normaux perpendiculairement entre eux. Le sujet était prochain pris par See also:Pierre See also:Simon Laplace (See also:celeste de Mecanique, supplément au dixième See also:livre, publication en 1806). Ses résultats sont à bien des égards identiques à ceux des jeunes, mais ses méthodes d'arrivée à eux sont très différentes, étant conduit entièrement par des calculs mathématiques.

Phoenix-squares

La forme dans laquelle il a jeté sa recherche semble avoir découragé beaucoup de physiciens capables de l'enquête dans la cause ultérieure des phénomènes capillaires, et les avoir induits reposer le contenu avec les dériver du fait de la surface-tension. Mais pour ceux qui souhaitent étudier la constitution moléculaire des corps il est nécessaire d'étudier l'effet des forces qui sont sensibles seulement aux distances insensibles; et Laplace nous a fournis avec un exemple de la méthode de cette étude qui n'a été jamais surpassée. Laplace a étudié la force agissant sur le fluide contenu dans une normale infiniment mince de See also:

canal sur la surface du fluide résultant de l'attraction des parties du liquide en dehors du canal. Il a ainsi trouvé pour la pression à un See also:point à l'intérieur du fluide une expression de la forme p=K+2H(1/R+1/R capillaire '), où K est une pression See also:constante, probablement très grande, qui, cependant, n'influence pas des phénomènes, et ne peut pas donc être déterminé à partir de l'observation de tels phénomènes; H est un autre constant sur ce que tous les phénomènes capillaires dépendent; et R et R 'sont les rayons de courbure de deux sections normales quelconques de la surface perpendiculairement entre eux. Dans la première partie de notre propre recherche nous adhérerons aux symboles employés par Laplace, car nous constaterons qu'une See also:connaissance précise de l'interprétation physique de ces symboles est nécessaire pour la recherche supplémentaire sur le sujet. Dans le supplément à la théorie d'action capillaire, Laplace a déduit l'équation de la surface du fluide de la See also:condition que la force résultante sur une particule sur la surface doit être normale sur la surface. Son explication, cependant, de l'élévation d'un liquide dans un tube est fondée sur l'hypothèse de la constance de l'angle du contact pour le même plein et liquide, et de ceci il a nulle part fourni des preuves satisfaisantes. Dans ce supplément Laplace a donné beaucoup d'applications importantes de la théorie, et a comparé les résultats aux expériences de See also:Louis See also:Joseph Lussac See also:gai. La prochaine grande étape dans le traitement du sujet a été faite par C. F. Gauss (generalia Theoriae Figurae Fluidorum de Principia dans statu Aequilibrii, See also:Gottingen, 1830, ou Werke, v. 29, Gottingen, 1867). Le principe qu'il a adopté est celui des vitesses virtuelles, un principe qui sous ses mains transformait graduellement lui-même en ce qui est maintenant connu comme principe de la conservation de l'énergie.

Au See also:

lieu de calculer la direction et l'importance de la force résultante sur chaque particule résultant de l'action des particules voisines, il a formé une expression See also:simple qui est l'agrégat de tous les potentiels résultant de l'action mutuelle entre les paires de particules. Cette expression s'est appelée la force-fonction. Son signe lui étant renversé s'appelle maintenant l'énergie potentielle du système. Il se compose de trois parts, de la première selon l'action de la pesanteur, de la seconde sur l'action mutuelle entre les particules du fluide, et du tiers sur l'action entre les particules du fluide et les particules d'un solide ou d'un fluide en contact avec lui. L'état de l'équilibre est que cette expression (que nous pouvons pour l'See also:appel de distinctness l'énergie potentielle) sera un minimum. Cette condition une fois établie donne non seulement l'équation de la surface See also:libre sous la forme déjà établie par Laplace, mais les conditions de l'angle du contact de cette surface avec la surface d'un solide. Le gauss a ainsi fourni le défaut See also:principal dans le grand travail de Laplace. Il également a précisé plus distinctement la nature des prétentions que nous devons faire en ce qui concerne la See also:loi de l'action des particules afin d'être conformées aux phénomènes observés. Il, cependant, n'a pas entamé l'explication des phénomènes particuliers, comme ceci avait été déjà fait par Laplace, mais il a précisé aux physiciens les avantages de la méthode de Segner et de Lussac gai, après effectuée par Quincke, de mesurer les dimensions de grandes baisses de mercure sur une surface horizontale ou légèrement See also:concave, et ceux de grandes bulles d'air dans les liquides transparents le See also:repos contre le côté de dessous d'un plat See also:horizontal d'une substance a mouillé par le liquide. En See also:Simeon 1831 See also:Denis See also:Poisson a édité son See also:Nouvelle Theorie De ''capillaire d'action. Il a maintenu qu'il y a une variation See also:rapide de densité près de la surface d'un liquide, et il a donné les raisons très fortes, qui ont été seulement renforcées par des découvertes suivantes, de croire que c'est le cas. Il a procédé à une recherche sur l'équilibre d'un fluide sur l'hypothèse de la densité uniforme, et est arrivé à la conclusion que sur cette hypothèse aucun des phénomènes capillaires observés ne aurait lieu, et qui, donc, la théorie de Laplace, dans lesquels la densité est See also:uniforme supposé, est non seulement insuffisante mais incorrecte. En See also:particulier il a maintenu que la pression constante K, qui se produit dans la théorie de Laplace, et qui sur cette théorie est très grande, doit être en effet très petit, mais en effet l'équation de l'équilibre de laquelle il a conclu ceci est elle-même défectueuse.

Laplace a supposé que le liquide a la densité uniforme, et que l'attraction de ses molécules se prolonge cependant à une distance insensible finie. Sur ces prétentions ses résultats sont certainement exacts, et sont confirmés par la méthode indépendante de gauss, de sorte que les objections aient augmenté contre elles par la chute de Poisson à la terre. Mais si l'See also:

acceptation de la densité uniforme soit physiquement correcte est une question très différente, et Poisson ont rendu le bon service à la science en montrant comment continuer la recherche sur l'hypothèse que la densité très près de la surface est différente de See also:celle à l'intérieur du fluide. Le résultat, cependant, de la recherche de Poisson est pratiquement équivalent à cela déjà obtenu par Laplace. Dans les deux théories l'équation de la surface liquide est la même, impliquant un H constant, qui peut être déterminé seulement par expérience. La seule différence est de la façon de laquelle cette quantité H dépend de la loi des forces moléculaires et de la loi de la densité près de la surface du fluide, et pendant que ces lois sont inconnues à nous nous ne pouvons obtenir aucun essai pour distinguer entre les deux théories. Nous avons maintenant décrit les See also:principales formes de la théorie d'action capillaire pendant son développement plus précoce. Dans des périodes plus récentes la méthode de gauss a été modifiée afin de tenir compte de la variation de la densité près de la surface, et de sa See also:langue ait été traduit en termes de See also:doctrine See also:moderne de la conservation de l'énergie.' J. A. F. See also:Plateau (des liquides de DES d'experimentale et de theorique de Statique), qui a effectué l'étude raffinée des phénomènes de la surface-tension, a adopté la méthode suivante de se débarasser des effets de la pesanteur. Il a formé un mélange d'See also:alcool et d'eau de la même densité que l'See also:huile d'See also:olive, et a puis présenté une quantité d'huile dans le mélange.

Il assume la forme d'une sphère sous l'action seule de la surface-tension. Il alors, au See also:

moyen d'anneaux de See also:fer-See also:fil, des disques et d'autres adaptations, a changé la forme de certaines parties de la surface d'huile. Les parties libres de la surface assument alors de See also:nouvelles formes selon l'équilibre de la surface-tension. De cette façon il a produit un grand plusieurs des forins de l'équilibre d'un liquide sous l'action seule de la surface-tension, et les a comparés aux résultats de la recherche mathématique. Il également a considérablement facilité l'étude des films liquides en montrant comment former un liquide, dont les films durent douze ou même pendant vingt-quatre See also:heures. La See also:dette que la science doit au plateau n'est pas diminuée par le fait qui, tout en n'étudiant jamais ces See also:beaux phénomènes, il h; le mself les a vus, après avoir perdu sa vue dans environ 18ô. G. L. van der Mensbrugghe (Mem. de l'Acad. See also:Roy. de Belgique, X36 -- vii., 1873) a conçu un grand nombre de belles illustrations 'voient Enrico Betti, della Capillaritd de Teoria: Nuovo Cimento (1867); un mémoire par M. See also:Stahl, "einige Punckte d'Ueber dans le der Capillarerscheinungen de Theorie de der," Pogg. Annonce cxxxix. p.

239 (187o); et Over De Continuiteit van den Gasen Vloeistoftoestand de J. D. Van der Waal's. Un bon compte du sujet d'un point de vue mathématique sera trouvé dans rapport de James Challis le "'sur la théorie d'attraction capillaire," Brit. Âne. See also:

Rapportez, iv. P. 23'5 (1834).of les phénomènes de la surface-tension, et a montré leur raccordement avec les expériences de See also:Charles Tomlinson sur les figures constituées par des See also:huiles laissées tomber sur la surface propre de l'eau. Athanase See also:Dupre dans ses 5èmes, 6èmes et 7èmes mémoires sur la théorie mécanique de la chaleur (See also:Ann. de See also:Chimie et de Physique, 1866-1868), s'est appliqué les principes de la See also:thermodynamique aux phénomènes capillaires, et les expériences de son fils See also:Paul étaient excessivement ingénieuses et bien conçues, traçant l'influence de la surface-tension dans un grand nombre circonstances de très différentes, et déduisant des méthodes indépendantes la valeur numérique de la surface-tension. L'évidence expérimentale que Dupre a obtenue portant sur la structure moléculaire des liquides doit être de grande valeur, même si nos avis actuels à ce sujet s'avèrent être incorrects. F. H.

R. Ludtge (annonce cxxxix de Pogg.. P. 6ò) expérimenté sur les films liquides, et montré comment un film d'un liquide de surface-tension élevée est remplacé par un film de surface-tension inférieure. Il a également expérimenté sur les effets de l'épaisseur du film, et apprivoise à la conclusion que le diluant un film est, plus est sa tension grande. Ce résultat, cependant, a été examiné en Van der Mensbrugghe, qui a constaté que la tension est la même pour le même liquide celui qui soit l'épaisseur, aussi See also:

longtemps que le film ne éclate pas. [ la coexistence continue de diverses épaisseurs, comme démontrée par les See also:couleurs dans le même film, a les moyens une See also:preuve instantanée de cette conclusion. ] Les phénomènes des films liquides très minces méritent l'étude la plus soigneuse, parce que c'est de cette façon que nous sommes le plus susceptibles d'obtenir l'évidence par laquelle nous pouvons See also:examiner les théories de la structure moléculaire des liquides. Monsieur W. See also:Thomson (après seigneur See also:Kelvin) a étudié l'effet de la courbure de la surface d'un liquide sur l'équilibre thermique entre le liquide et la See also:vapeur en contact avec elle.

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