Kılcal Yükselme Nedir?
Kılcal yükselme, bir sıvının dar bir borunun içinde yer çekimine karşı kendiliğinden yukarı tırmanması (ya da aşağı çökmesi) olayıdır. Bu olay, yapışma kuvvetleri (sıvı ile boru çeperi arasındaki çekim) ile birbirini tutma kuvvetleri (sıvının kendi molekülleri arasındaki çekim) arasındaki dengeden kaynaklanır ve yüzey gerilimi aracılığıyla ifade edilir. Bu hesaplayıcı, ince ve silindirik bir borudaki denge yükselme yüksekliğini tahmin etmek için Jurin Yasası'nı kullanır.
Bu Hesaplayıcı Nasıl Kullanılır?
Sıvının yüzey gerilimini γ (N/m), sıvı ile boru çeperi arasındaki temas açısını θ (derece), sıvı yoğunluğunu ρ (kg/m³), borunun iç yarıçapını r (metre) ve yer çekimi ivmesini g (varsayılan 9,81 m/s²) girin. Hesaplayıcı, yükselme yüksekliğini hem metre hem de milimetre cinsinden verir. 90°'nin altındaki bir temas açısı pozitif bir yükselme; 90°'nin üzerinde olması (örneğin cam üzerindeki cıva) ise çökmeyi gösteren negatif bir değer verir.
Formülün Açıklaması
Jurin Yasası şöyle ifade edilir:
$$h = \frac{2\,\text{γ}\cos\!\left(\text{θ}\right)}{\text{ρ}\;\text{g}\;\text{r}}$$Pay kısmı, yüzey geriliminin boru çevresi boyunca oluşturduğu yukarı yönlü çekimi temsil eder; bu çekim \(\cos\theta\) ile dikey bileşene yansıtılır. Payda ise birim hacim başına ağırlık ile yarıçapın çarpımıdır. Dikkat edin: yükseklik yarıçapla ters orantılıdır — boru ne kadar inceyse, sıvı o kadar yükseğe tırmanır.
Örnek Çözüm
Cam borudaki su için: γ = 0,0728 N/m, θ = 0° (cos 0 = 1), ρ = 1000 kg/m³, r = 0,0005 m, g = 9,81 m/s². Buna göre
$$h = \frac{2 \times 0{,}0728 \times 1}{1000 \times 9{,}81 \times 0{,}0005} = \frac{0{,}1456}{4{,}905} \approx 0{,}02968 \ \text{m}$$yani yaklaşık 29,68 mm olur.
Sıkça Sorulan Sorular
Su neden yükselir de cıva neden alçalır? Su camı ıslatır (\(\theta < 90°\), cos pozitif), bu yüzden yükselir; cıva ise camı ıslatmaz (\(\theta \approx 140°\), cos negatif), bu yüzden çöker.
Boru çapı önemli mi? Evet — yükseklik \(1/r\) ile değişir, yani yarıçapı yarıya indirmek yükselmeyi iki katına çıkarır.
Hangi birimleri kullanmalıyım? Sonucu metre cinsinden almak için SI birimlerini (N/m, kg/m³, metre) kullanın; hesaplayıcı sonucu milimetre cinsinden de bildirir.
