Когда мы набираем лекарство пипеткой, мы используем несколько физических явлений, в первую очередь принцип разрежения давления и сили капиллярности.
1. Принцип разрежения давления (основной принцип работы пипетки)
Когда мы сжимаем пипетку и затем отпускаем её, внутри создается разрежение, то есть понижается давление. Это разрежение позволяет засосать жидкость внутрь пипетки.
Примерно процесс выглядит так:
Когда мы сжимаем резиновую грушу (или мембрану пипетки), воздух из неё выходит, и давление внутри пипетки становится меньше, чем атмосферное давление.
Когда мы отпускаем грушу, воздух начинает поступать обратно, но он не может сразу попасть в пипетку, потому что пипетка находится в жидкости.
Поскольку давление внутри пипетки ниже, чем на внешней поверхности, атмосферное давление на поверхности жидкости выталкивает её вверх в пипетку.
В результате, на месте сжимаемой груши создается разрежение, которое тянет жидкость в пипетку. Этот эффект называется разрежением давления. Это одно из самых важных явлений, которое позволяет нам набирать жидкость.
2. Капиллярность (взаимодействие молекул жидкости и стенок пипетки)
Когда пипетка опускается в жидкость, наблюдается явление, называемое капиллярным эффектом. Это явление заключается в том, что молекулы жидкости, находящиеся в контакте с поверхностью пипетки, взаимодействуют с ней через силы сцепления (адгезии). Эти силы заставляют молекулы жидкости «подниматься» вдоль стенок пипетки. Это особенно заметно на очень маленьких диаметрах трубок, таких как пипетка.
Когда пипетка опускается в жидкость, её стенки начинают притягивать молекулы жидкости, и тот слой, который контактирует со стеклом, поднимется вверх. Сила сцепления между молекулами жидкости и стеклом заставляет жидкость двигаться вверх, пока не наступит равновесие между силами сцепления и силами тяжести.
Когда мы начинаем вытягивать жидкость с помощью разрежения воздуха в пипетке, капиллярность усиливает процесс. Жидкость легко поднимется в пипетку, так как молекулы жидкости «держатся» за стенки пипетки.
3. Закон Паскаля
Этот закон также может быть косвенно связан с работой пипетки, поскольку при изменении давления в закрытом сосуде (например, внутри пипетки) это изменение давления распространяется равномерно на всю жидкость, что способствует её движению вверх.
Важные аспекты:
Сила тяжести: Жидкость в пипетке подвержена действию силы тяжести, но капиллярные и разреженные давления обычно сильнее, что и позволяет нам набирать точное количество жидкости.
Гидростатическое давление: При увеличении глубины погружения пипетки в жидкость увеличивается гидростатическое давление, которое тоже влияет на вытягивание жидкости.
Важные замечания:
Точность: На точность набора жидкости также влияет диаметр пипетки и её форма. Если диаметр пипетки очень мал, капиллярный эффект может быть более выражен.
Температура: Влияние температуры на вязкость жидкости также имеет значение. Теплые жидкости, как правило, менее вязкие, и их легче набирать, в отличие от холодных, которые более густые.
Заключение
Процесс набора жидкости пипеткой основан на использовании принципа разрежения давления (когда сжимаем пипетку, создаем разрежение, которое засасывает жидкость) и капиллярного эффекта (когда жидкость взаимодействует с поверхностью пипетки и поднимается вдоль её стенок). Эти два явления обеспечивают точность и эффективность работы пипетки при наборе жидкости.
