3.4.5. Stress – Strain
diagram
We know that for a small deformation, the
longitudinal stress is proportional to the longitudinal strain. The relation of stress and strain is much
more complicated for deformation up to certain limit.
Suppose
a metal wire is stretched by equal forces at the ends so that its length
increases from its natural value. Above figure shows the relation between the
stress and the strain as the deformation gradually increases.
The
point A up to which stress and strain are proportional is known as proportionality
limit. Up to point B, if the stretching force is removed, the wire acquires
its natural length, so point B known as the elastic limit or the yield
point. If the wire is stretched beyond the elastic limit, the strain
increases much more rapidly. If the stretching force is removed, the wire does
not come back to its natural length. Some permanent deformation in length takes
place at point C, which is known as permanent deformation point. The behavior
of the wire is now plastic. If the deformation is increased further, the wire
breaks at a point D known as fracture point. The stress corresponding to
this point is called breaking stress. If large deformation takes place
between the elastic limit and the fracture point, the material is called ductile.
If it breaks soon after the elastic limit is crossed, it is called brittle.
Elastic
fatigue
The
temporary loss of elastic properties because of the action of repeated
alternating deforming force is called elastic fatigue. (Because of this
only we are able to break a wire by repeated bending.)
Ultimate
Stress
The maximum tensile stress that a material can withstand before
breaking is called ultimate stress.
3.5.1 Fluid
A substance
which can flow is called fluid; it may be in form of
gas, liquid or semi-liquid. Examples are all gases, liquids, molten glass, tar
etc. In this section, we shall study some common physical properties of fluids.
Pressure:
Perpendicular force acting on surface per unit area
is called pressure. Pressure is a scalar quantity and its unit is Nm-2
or Pa (Pascal).
Molecular
Forces:
All
substances are made up of large number of small particles known as “molecules”.
In these molecules, the force which keeps the molecules together is known as
molecular force. There are two types of molecular forces in fluids - cohesive
force and adhesive force.
Cohesive
force:
The
attractive forces between the molecules of the same substances are called
cohesive forces. Cohesive force is responsible for the shape of a body.
Cohesive forces being large for solids while less for liquids and gases. That’s
why solids have definite shape.
Molecular
Range:
The
maximum distance to which cohesive force can act is known as molecular range.
Molecular range is about 10-9 m or 1 nm.
Sphere
of influence:
An
imaginary sphere drawn with a molecule as center and its molecular range as
radius is known as a sphere of influence. A molecule will attract another
molecule only if it lies within the sphere of influence of the molecules.
Adhesive
force:
The
attractive forces between the molecules of the different substances are called
adhesive forces. The example of adhesive force is the force between water
molecule and glass molecule.
3.5.2 Laplace’s
molecular theory
Take
a container filled with some liquid and consider three molecules A, B and C as
shown in figure. Where A is in the liquid, B is just below the free surface and
C is on the free surface K-L of liquid.
The
molecule A is well inside the liquid and is attracted equally in all directions
by the other molecules lying within its sphere of influence. So there is no
resultant cohesive force on the molecule A in any direction. In the case of the
molecule B, more than half of its sphere of influence is below the liquid
surface. There are more molecules attracting it in downward direction than in
upward direction. So it experiences a net downward force. Net downward force is
maximum on the molecules like C, which is laying on the surface. This is
because of the reason that the lower half of the sphere of influence of such a
molecule is completely full of the liquid molecules, while the upper is empty. Molecules
above M-N have tendency to go downward in liquid due to net downward force. As
a result surface of liquid behaves like an elastic membrane having tendency to
reduce area. This is the main reason behind surface tension. Here, the distance
equal to molecular range from free surface inside the liquid is known as
surface film. In above figure KLMN represents the surface film of a liquid,
where KN or LM is equal to the molecular range.
3.6 Surface tension
From
above discussion, now we know that surface tension is the property of liquid in
which it tries to minimize its free surface area. “Surface tension of a liquid
is measured as the perpendicular force acting per unit length on an imaginary
line drawn tangentially on the free surface of liquid”.
Surface tension
Examples
of surface tension:
1)
Small insects such as the water strider
can walk on water.
2)
A carefully placed small needle can be
made to float on the surface of water even though it is several times as dense
as water.
3)
The tendency to minimize surface area,
surface tension pulls the bubbles or droplet into spherical shapes.
4) The
major reason for using hot water for washing is that its surface tension is
lower and it is a better wetting agent. (For liquids surface tension decreases
with increase in temperature.)
5)
Capillary tube with small radius placed
in liquid, liquid either rises or goes lower in tube.
Effect
of impurity and temperature on surface tension:
Surface
tension of liquid depends upon the temperature, as temperature increases its
surface tension decreases. The temperature at which the surface tension becomes
zero is known as critical temperature. Critical temperature of water is 374 ºC.
Surface
tension of liquid decreases with increase in impurity. That’s why we add
detergent in water to decrease surface tension of water.
Surface
tension and surface energy
We have seen that the molecules at
the surface of a liquid have tendency to go downward in liquid. If molecule
like A is to be brought up at the free surface work has to be done on it
against downward force. Hence, when such a molecule reaches the surface it
acquires some potential energy. This fact shows that the potential energy of
the molecules in the surface is more than that of molecules below the surface. So,
if we increase the free surface area of a liquid then work has to be done
against the force of surface tension. This work done is stored in liquid
surface as potential energy.
So,
“the additional potential energy (E) stored in the surface of a liquid per unit
area (A) is known as surface tension (T) of the liquid.”
Surface tension
According to this equation SI unit of surface
tension is Jm-2.
Applications
or examples of surface tension
A
duck floats on water without getting wet: A duck is able
to float on water without letting its feathers get wet because of its feathers
secrete oil that lowers the surface tension of water.
Insect
walking on water: Small insects such as the water
strider can walk on water because their weight is not enough to penetrate the
surface.
Floating
a needle: Carefully placed small needle can be float on
the surface of water, even though it is denser than water.
Clinical
test for jaundice: Normal urine has a surface tension
of about 66 dynes/centimeter but if bile is present (a test for jaundice), it
drops to about 55. In the Hay test, powdered sulfur is sprinkled on the urine
surface. It will float on normal urine, but will sink if the surface tension is
lowered by the bile.
Surface
tension disinfectants: Disinfectants are usually
solutions of low surface tension. This allows them to spread out on the cell
walls of bacteria and destroy them.
Soaps
and detergents: They help the cleaning of clothes by
lowering the surface tension of the water so that it more readily soaks into
pores and soiled areas.
Washing
with cold water: The major reason for using hot
water for washing is that its surface tension is lower and it is a better
wetting agent. But if the detergent lowers the surface tension, the heating may
be unnecessary.
Why
bubbles are round: The surface tension of water
provides the necessary wall tension for the formation of bubbles with water.
The tendency to minimize that wall tension pulls the bubbles into spherical
shapes.
Surface
Tension and Droplets: Surface tension is responsible for
the shape of liquid droplets. Although easily deformed, droplets of water tend
to be pulled into a spherical shape by the cohesive forces of the surface
layer.
3.7.1Angle of contact
The angle enclosed between the tangents drawn at the liquid surface and the solid surface inside the liquid at the point of contact of the liquid with solid. It is depend upon nature of liquid and solid.
1) If
the θ is obtuse angle (θ>90º) then liquid will not wet the solid surface and
shape of meniscus will be convex.
2) If
the θ is 90º, then liquid meniscus will be plane.
3) If
the θ is acute angle (θ<90º) then liquid will wet the solid surface and
shape of meniscus will be concave.
Note:
Angle of contact increases with increase in temperature of liquid, and
decreases on adding impurity to the liquid. For calculation purpose we take angle
of contact for pure water and glass is zero.
3.7.2 Capillary action
If
a glass tube of smaller bore (capillary) is immersed in a liquid, it is found
that the liquid in the capillary either rise (in case of water) or fall (in
case of mercury) relative to the surrounding liquid. Here, rise or fall of
liquid level in tube depends upon nature of liquid and cross sectional area of
tube. The liquids that do not wet (θ < 90º) the tube are descending in it
and the liquids that wet (θ > 90º) the tube are ascending in it.
“The phenomenon of rise or fall of liquid column in a capillary tube is called capillary action.”
3.4.5. પ્રતિબળ - વિકૃતિ આલેખ
આપણે જાણીએ છીએ કે નાના વિરૂપણ માટે, પ્રતાન પ્રતિબળ એ પ્રતાન વિકૃતિના સમપ્રમાણ છે. પ્રતિબળ અને વિકૃતિનો સંબંધ અમુક ચોક્કસ મર્યાદા પછી વધુ જટિલ છે.
ધારો કે ધાતુના વાયરને છેડે સમાન બળો દ્વારા ખેંચવામાં આવે છે જેથી તેની લંબાઈ તેના કુદરતી મૂલ્યથી વધે. ઉપરની આકૃતિ પ્રતિબળ અને વિકૃતિ વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે કારણ કે વિરૂપતા ધીમે ધીમે વધે છે.
બિંદુ A કે જ્યાં સુધી તણાવ અને તાણ પ્રમાણસર હોય છે તે પ્રમાણસરતા મર્યાદા તરીકે ઓળખાય છે. બિંદુ B સુધી, જો સ્ટ્રેચિંગ ફોર્સ દૂર કરવામાં આવે, તો વાયર તેની કુદરતી લંબાઈ પ્રાપ્ત કરે છે, તેથી બિંદુ B સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા અથવા ઉપજ બિંદુ તરીકે ઓળખાય છે. જો વાયર સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદાથી વધુ ખેંચાય છે, તો તાણ વધુ ઝડપથી વધે છે. જો સ્ટ્રેચિંગ ફોર્સ દૂર કરવામાં આવે છે, તો વાયર તેની કુદરતી લંબાઈ પર પાછો આવતો નથી. લંબાઈમાં અમુક સ્થાયી વિરૂપતા બિંદુ C પર થાય છે, જેને કાયમી વિરૂપતા બિંદુ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વાયરનું વર્તન હવે પ્લાસ્ટિક છે. જો વિરૂપતા વધુ વધે છે, તો ફ્રેક્ચર પોઈન્ટ તરીકે ઓળખાતા બિંદુ D પર વાયર તૂટી જાય છે. આ બિંદુને અનુરૂપ તણાવને બ્રેકિંગ સ્ટ્રેસ કહેવામાં આવે છે. જો સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા અને અસ્થિભંગ બિંદુ વચ્ચે મોટી વિકૃતિ થાય છે, તો સામગ્રીને નમ્ર કહેવામાં આવે છે. જો તે સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા ઓળંગ્યા પછી તરત તૂટી જાય, તો તેને બરડ કહેવામાં આવે છે.
સ્થિતિસ્થાપક થાક
પુનરાવર્તિત વૈકલ્પિક વિકૃત બળની ક્રિયાને કારણે સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મોના કામચલાઉ નુકસાનને સ્થિતિસ્થાપક થાક કહેવામાં આવે છે. (માત્ર આના કારણે અમે વારંવાર વાળીને વાયર તોડી શકીએ છીએ.)
અલ્ટીમેટ સ્ટ્રેસ
તૂટતાં પહેલાં સામગ્રી જે મહત્તમ તાણનો સામનો કરી શકે છે તેને અંતિમ તાણ કહેવામાં આવે છે.
3.5.1 પ્રવાહી
જે પદાર્થ વહી શકે છે તેને પ્રવાહી કહેવાય છે; તે ગેસ, પ્રવાહી અથવા અર્ધ-પ્રવાહી સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે. તમામ વાયુઓ, પ્રવાહી, પીગળેલા કાચ, ટાર વગેરે ઉદાહરણો છે. આ વિભાગમાં, આપણે પ્રવાહીના કેટલાક સામાન્ય ભૌતિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરીશું.
દબાણ:
એકમ વિસ્તાર દીઠ સપાટી પર કામ કરતા લંબ બળને દબાણ કહેવામાં આવે છે. દબાણ એ સ્કેલર જથ્થો છે અને તેનું એકમ Nm-2 અથવા Pa (પાસ્કલ) છે.
મોલેક્યુલર ફોર્સ:
બધા પદાર્થો "મોલેક્યુલ્સ" તરીકે ઓળખાતા મોટી સંખ્યામાં નાના કણોથી બનેલા છે. આ પરમાણુઓમાં, જે બળ પરમાણુઓને એકસાથે રાખે છે તેને પરમાણુ બળ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્રવાહીમાં બે પ્રકારના પરમાણુ બળો હોય છે - સંયોજક બળ અને એડહેસિવ બળ.
સંયોજક બળ:
સમાન પદાર્થોના પરમાણુઓ વચ્ચેના આકર્ષક બળોને સંયોજક દળો કહેવામાં આવે છે. સંયોજક બળ શરીરના આકાર માટે જવાબદાર છે. સંયોજક દળો ઘન પદાર્થો માટે મોટા હોય છે જ્યારે પ્રવાહી અને વાયુઓ માટે ઓછા હોય છે. તેથી જ ઘન પદાર્થો ચોક્કસ આકાર ધરાવે છે.
મોલેક્યુલર શ્રેણી:
સંયોજક બળ કાર્ય કરી શકે તે મહત્તમ અંતર પરમાણુ શ્રેણી તરીકે ઓળખાય છે. મોલેક્યુલર રેન્જ લગભગ 10-9 મીટર અથવા 1 એનએમ છે.
પ્રભાવ ક્ષેત્ર:
કેન્દ્ર તરીકે પરમાણુ અને ત્રિજ્યા તરીકે તેની પરમાણુ શ્રેણી સાથે દોરવામાં આવેલ કાલ્પનિક ગોળાને પ્રભાવના ક્ષેત્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. એક પરમાણુ બીજા પરમાણુને ત્યારે જ આકર્ષશે જો તે પરમાણુઓના પ્રભાવના ક્ષેત્રમાં આવેલું હોય.
એડહેસિવ ફોર્સ:
વિવિધ પદાર્થોના પરમાણુઓ વચ્ચેના આકર્ષક બળોને એડહેસિવ ફોર્સ કહેવામાં આવે છે. એડહેસિવ ફોર્સનું ઉદાહરણ પાણીના પરમાણુ અને કાચના પરમાણુ વચ્ચેનું બળ છે.
3.5.2 લેપ્લેસનો મોલેક્યુલર થિયરી
કેટલાક પ્રવાહીથી ભરેલું પાત્ર લો અને આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ત્રણ અણુઓ A, B અને Cને ધ્યાનમાં લો. જ્યાં A પ્રવાહીમાં છે, B મુક્ત સપાટીની નીચે છે અને C પ્રવાહીની મુક્ત સપાટી K-L પર છે.
પરમાણુ A પ્રવાહીની અંદર સારી રીતે છે અને તેના પ્રભાવના ક્ષેત્રમાં રહેલા અન્ય અણુઓ દ્વારા તમામ દિશામાં સમાન રીતે આકર્ષાય છે. તેથી કોઈપણ દિશામાં પરમાણુ A પર પરિણામી સંયોજક બળ નથી. B પરમાણુના કિસ્સામાં, તેના પ્રભાવના ગોળાના અડધાથી વધુ ભાગ પ્રવાહી સપાટીની નીચે છે. ઉપરની દિશા કરતાં તેને નીચેની દિશામાં આકર્ષિત કરતાં વધુ પરમાણુઓ છે. તેથી તે ચોખ્ખી નીચે તરફના બળનો અનુભવ કરે છે. સપાટી પર રહેલા C જેવા અણુઓ પર નેટ ડાઉનવર્ડ ફોર્સ મહત્તમ છે. આ એટલા માટે છે કે આવા પરમાણુના પ્રભાવના ગોળાના નીચલા અડધા ભાગ સંપૂર્ણપણે પ્રવાહી અણુઓથી ભરેલા હોય છે, જ્યારે ઉપરનો ભાગ ખાલી હોય છે. M-N ઉપરના અણુઓ નેટ ડાઉનવર્ડ ફોર્સને કારણે પ્રવાહીમાં નીચે તરફ જવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. પરિણામે પ્રવાહીની સપાટી એક સ્થિતિસ્થાપક પટલની જેમ વર્તે છે જે વિસ્તાર ઘટાડવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. આ સપાટી તણાવ પાછળનું મુખ્ય કારણ છે. અહીં, પ્રવાહીની અંદરની મુક્ત સપાટીથી મોલેક્યુલર રેન્જ જેટલું અંતર સપાટી ફિલ્મ તરીકે ઓળખાય છે. ઉપરની આકૃતિમાં KLMN એ પ્રવાહીની સપાટીની ફિલ્મ રજૂ કરે છે, જ્યાં KN અથવા LM પરમાણુ શ્રેણીની બરાબર છે.
3.6 સપાટી તણાવ
ઉપરની ચર્ચા પરથી, હવે આપણે જાણીએ છીએ કે સપાટી તણાવ એ પ્રવાહીની મિલકત છે જેમાં તે તેના મુક્ત સપાટી વિસ્તારને ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરે છે. "પ્રવાહીની સપાટીના તાણને પ્રવાહીની મુક્ત સપાટી પર સ્પર્શક રીતે દોરવામાં આવેલી કાલ્પનિક રેખા પર એકમ લંબાઈ દીઠ કામ કરતા લંબ બળ તરીકે માપવામાં આવે છે".
સરફેસ ટેન્શન, આમ સરફેસ ટેન્શનનો SI એકમ N/m છે અને CGS એકમ ડાયન/સેમી છે. તે એક સ્કેલર જથ્થો છે.
સપાટીના તણાવના ઉદાહરણો:
1) નાના જંતુઓ જેમ કે વોટર સ્ટ્રાઈડર પાણી પર ચાલી શકે છે.
2) સાવધાનીપૂર્વક મૂકેલી નાની સોયને પાણીની સપાટી પર તરતી બનાવવા માટે બનાવી શકાય છે, ભલે તે પાણી કરતાં અનેકગણી ગાઢ હોય.
3) સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટાડવાની વૃત્તિ, સપાટીનું તણાવ પરપોટા અથવા ટીપુંને ગોળાકાર આકારમાં ખેંચે છે.
4) ધોવા માટે ગરમ પાણીનો ઉપયોગ કરવાનું મુખ્ય કારણ એ છે કે તેની સપાટીનું તાણ ઓછું છે અને તે વધુ સારી રીતે ભીનું કરનાર એજન્ટ છે. (પ્રવાહી માટે સપાટીનું તાણ તાપમાનમાં વધારા સાથે ઘટે છે.)
5) નાની ત્રિજ્યા સાથે કેપિલરી ટ્યુબ પ્રવાહીમાં મૂકવામાં આવે છે, પ્રવાહી કાં તો વધે છે અથવા ટ્યુબમાં નીચે જાય છે.
સપાટીના તાણ પર અશુદ્ધિ અને તાપમાનની અસર:
પ્રવાહીનું સપાટીનું તાણ તાપમાન પર આધાર રાખે છે, કારણ કે તાપમાન વધે છે તેની સપાટીનું તાણ ઘટે છે. જે તાપમાને સપાટીનું તાણ શૂન્ય બને છે તેને નિર્ણાયક તાપમાન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પાણીનું નિર્ણાયક તાપમાન 374 ºC છે.
અશુદ્ધતામાં વધારો સાથે પ્રવાહીની સપાટીનું તાણ ઘટે છે. તેથી જ આપણે પાણીની સપાટીના તાણને ઘટાડવા માટે પાણીમાં ડીટરજન્ટ ઉમેરીએ છીએ.
સપાટી તણાવ અને સપાટી ઊર્જા
આપણે જોયું છે કે પ્રવાહીની સપાટી પરના પરમાણુઓ પ્રવાહીમાં નીચે તરફ જવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. જો A જેવા અણુને મુક્ત સપાટી પર લાવવાનું હોય તો તેના પર નીચે તરફના બળ સામે કામ કરવું પડશે. આથી, જ્યારે આવા પરમાણુ સપાટી પર પહોંચે છે ત્યારે તે કેટલીક સંભવિત ઊર્જા મેળવે છે. આ હકીકત દર્શાવે છે કે સપાટી પરના પરમાણુઓની સંભવિત ઊર્જા સપાટીની નીચે રહેલા પરમાણુઓ કરતાં વધુ છે. તેથી, જો આપણે પ્રવાહીનો મુક્ત સપાટી વિસ્તાર વધારીએ તો સપાટીના તણાવના બળ સામે કામ કરવું પડશે. આ કરવામાં આવેલ કાર્ય સંભવિત ઉર્જા તરીકે પ્રવાહી સપાટીમાં સંગ્રહિત થાય છે.
તેથી, "એક એકમ વિસ્તાર (A) દીઠ પ્રવાહીની સપાટીમાં સંગ્રહિત વધારાની સંભવિત ઊર્જા (E) પ્રવાહીના સપાટી તણાવ (T) તરીકે ઓળખાય છે."
સપાટી તણાવ અથવા
આ સમીકરણ મુજબ સપાટીના તાણનો SI એકમ Jm-2 છે.
એપ્લિકેશન અથવા સપાટી તણાવના ઉદાહરણો
બતક ભીનું થયા વિના પાણી પર તરતી રહે છે: બતક તેના પીંછાને ભીના થવા દીધા વગર પાણી પર તરતી શકે છે કારણ કે તેના પીછાઓ તેલનો સ્ત્રાવ કરે છે જે પાણીની સપાટીના તાણને ઘટાડે છે.
જંતુઓ પાણી પર ચાલે છે: નાના જંતુઓ જેમ કે વોટર સ્ટ્રાઈડર પાણી પર ચાલી શકે છે કારણ કે તેમનું વજન સપાટીમાં પ્રવેશવા માટે પૂરતું નથી.
સોય તરતી: સાવધાનીપૂર્વક મૂકેલી નાની સોયને પાણીની સપાટી પર તરતી કરી શકાય છે, ભલે તે પાણી કરતાં ઘન હોય.
કમળો માટે ક્લિનિકલ ટેસ્ટ: સામાન્ય પેશાબમાં લગભગ 66 ડાયન્સ/સેન્ટીમીટર સપાટીનું તાણ હોય છે પરંતુ જો પિત્ત હાજર હોય (કમળો માટેનો ટેસ્ટ), તો તે લગભગ 55 સુધી ઘટી જાય છે. હે ટેસ્ટમાં, પાઉડર સલ્ફર પેશાબની સપાટી પર છાંટવામાં આવે છે. તે સામાન્ય પેશાબ પર તરતા રહેશે, પરંતુ જો પિત્ત દ્વારા સપાટીના તણાવને ઓછો કરવામાં આવે તો તે ડૂબી જશે.
સપાટીના તાણના જંતુનાશકો: જંતુનાશક સામાન્ય રીતે નીચા સપાટીના તાણના ઉકેલો છે. આનાથી તેઓ બેક્ટેરિયાની કોષની દિવાલો પર ફેલાય છે અને તેનો નાશ કરે છે.
સાબુ અને ડિટર્જન્ટ: તેઓ પાણીની સપાટીના તાણને ઘટાડીને કપડાંની સફાઈ કરવામાં મદદ કરે છે જેથી તે છિદ્રો અને ગંદા વિસ્તારોમાં વધુ સરળતાથી ભીંજાઈ જાય.
ઠંડા પાણીથી ધોવા: ધોવા માટે ગરમ પાણીનો ઉપયોગ કરવાનું મુખ્ય કારણ એ છે કે તેની સપાટીનું તાણ ઓછું છે અને તે વધુ સારી રીતે ભીનું કરનાર એજન્ટ છે. પરંતુ જો ડિટરજન્ટ સપાટીના તણાવને ઘટાડે છે, તો ગરમી બિનજરૂરી હોઈ શકે છે.
શા માટે પરપોટા ગોળાકાર હોય છે: પાણીની સપાટીનું તાણ પાણી સાથેના પરપોટાના નિર્માણ માટે જરૂરી દિવાલ તણાવ પ્રદાન કરે છે. દિવાલના તણાવને ઘટાડવાની વૃત્તિ પરપોટાને ગોળાકાર આકારમાં ખેંચે છે.
સપાટીનું તાણ અને ટીપું: સપાટીનું તાણ પ્રવાહી ટીપાંના આકાર માટે જવાબદાર છે. આસાનીથી વિકૃત હોવા છતાં, પાણીના ટીપાંને સપાટીના સ્તરના સંયોજક દળો દ્વારા ગોળાકાર આકારમાં ખેંચવામાં આવે છે.
3.7.1 સંપર્કનો કોણ
ઘન સાથે પ્રવાહીના સંપર્કના બિંદુએ પ્રવાહી સપાટી પર દોરેલા સ્પર્શક અને પ્રવાહીની અંદરની ઘન સપાટી વચ્ચેનો ખૂણો. તે પ્રવાહી અને ઘન પ્રકૃતિ પર આધારિત છે.
1) જો θ સ્થૂળ કોણ (θ<90º) હોય તો પ્રવાહી નક્કર સપાટીને ભીની કરશે નહીં અને મેનિસ્કસનો આકાર બહિર્મુખ હશે.
2) જો θ 90º છે, તો પ્રવાહી મેનિસ્કસ પ્લેન હશે.
3) જો θ તીવ્ર કોણ (θ<90º) હોય તો પ્રવાહી નક્કર સપાટીને ભીની કરશે અને મેનિસ્કસનો આકાર અંતર્મુખ હશે.
નોંધ: પ્રવાહીના તાપમાનમાં વધારા સાથે સંપર્કનો ખૂણો વધે છે, અને પ્રવાહીમાં અશુદ્ધિ ઉમેરવાથી ઘટે છે. ગણતરીના હેતુ માટે આપણે શુદ્ધ પાણી માટે સંપર્કનો કોણ લઈએ છીએ અને કાચ શૂન્ય છે.
3.7.2 કેશિલરી ક્રિયા
જો નાના બોર (કેપિલરી) ની કાચની નળીને પ્રવાહીમાં ડૂબવામાં આવે છે, તો તે જોવા મળે છે કે કેશિલરીમાં પ્રવાહી કાં તો વધે છે (પાણીના કિસ્સામાં) અથવા નીચે (પારાના કિસ્સામાં) આસપાસના પ્રવાહીની તુલનામાં. અહીં, ટ્યુબમાં પ્રવાહીના સ્તરમાં વધારો અથવા ઘટાડો પ્રવાહીની પ્રકૃતિ અને ટ્યુબના ક્રોસ સેક્શનલ વિસ્તાર પર આધારિત છે. પ્રવાહી કે જે ટ્યુબને ભીનું કરતું નથી (θ <90º) તે તેમાં ઉતરી રહ્યું છે અને પ્રવાહી જે નળીને ભીનું કરે છે (θ > 90º) તેમાં ચડતા હોય છે.
"કેશિલરી ટ્યુબમાં પ્રવાહી સ્તંભના ઉદય અથવા પડવાની ઘટનાને કેશિલરી ક્રિયા કહેવામાં આવે છે."
