ויקיפדיה

נימיות – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
מ קידוד קישורים, החלפות (]] ), רענון לויקינתונים, הסרת קישורים מיותרים
תגיות: צ'קטי הסרה או הוספה של תבנית הדורשת שינוי בערך
מ סידור פרקים ותמונות, אחידות במיקום הערות שוליים, הסרת קישורים לויקיאינגליש, המרה לתבנית
שורה 3:
התופעה מתרחשת עקב כוחות המשיכה של מולקולות הנוזל לדפנות הצינור ([[אדהזיה]]) אשר גורמים להתרוממות הנוזל במעלה הצינור. לצד כוחות אלה, פועלים כוחות נוספים הקושרים את מולקולות הנוזל אחת לשנייה ([[קוהזיה]]) ובכך אחראים למשוך כלפי מעלה אף את חלק הנוזל שאינו מושפע ישירות מכוחות האדהיזיה. הכוחות החיצוניים הפועלים על הנוזל, לדוגמה כוח הגרביטציה, מהווים מעכב עבור הזרימה אך לא עוצרים אותה. הזרימה תיפסק רק כאשר סך הכוחות הכללים משתווים.
 
בצינור המאפשר זרימה קפילרית (נקרא צינור קפילרי) ישנה חשיבות קריטית לרוחב הצינור, הרכב הצינור והרכב הנוזל שיזרום בתוכו.{{הערה|ד"ר אבי סאייג ומאיר ברק, מהי תופעת הנימיות ומה השפעת הכבידה, מכון דודסון למדע, ספטמבר 2009 }}.
 
== היסטוריה ==
ההבחנה הראשונה של זרימה קפילרית עומדת לזכות [[לאונרדו דה וינצ'י]]. [[Niccolò Aggiunti|ניקולו אגיונטי]], תלמידו הקודם של [[גלילאו]] חקר את הזרימה הקפילרית ובכלל הידרודינמיקה. בשנת 1660, התופעה הייתה חידוש, ו[[רוברט בויל]], כימאי אירי דיווח כי חוקרים צרפתיים הבחינו שכאשר מיכל קפילרי מוכנס למים, המים מתרוממים מעט מעלה. בויל למעשה חשד שהתופעה קשורה לתופעה השלטת ב[[ברומטר|מד לחץ כספיתי]], קרי ברומטר, לכן ביצע ניסוי דומה בדומה לחוקרים הצרפתיים כאשר המיכל נחשף ל[[ריק]] חלקי. הוא גילה שלריק אין השפעה על גובה הנוזל, דבר שהפריך את החשד.
 
לאחר מכן, חשבו [[יאקוב ברנולי]] ו[[:en:Honoré_Fabri|הונריוהונרי פאברי]] כי התופעה קשורה בעובדה שהאוויר איננו יכול להיכנס קפילרית בקלות כמו הנוזל, ולכן הלחץ באוויר קטן יותר בתוך התא הקפילרי. מדענים אחרים גדולים באותה תקופה, חשבו כי החלקיקים של הנוזל נמשכו אחד לשני ולקירות הקפילריים.
 
אף על פי שניסויים נמשכו עד למאה ה-18, ניסוי כמותי מוצלח של התורה הקפילרית לא הושג עד לשנת 1805 על ידי [[:en:Thomas_Young_(scientist)|תומאס יאנג]] ו[[:en:Pierre-Simon_Laplace|פיארופיאר סימון לפלס]]. הם הגיעו ל[[משוואת יאנג-לפלס]], המתארת את קפיצת הלחץ בגבול בין 2 זורמים סטטיים עקב מתח פנים. עד 1830, המתמטיקאי הגרמני [[:en:Carl_Friedrich_Gauss|קארל גאוס פדריך]] קבע את תנאי השפה השולטים בגבול הקפילרי, כלומר בגבול בשפת 2 הזורמים.
 
מסמכו הראשון של אלברט איינשטיין שפורסם בשנת 1900 עסק בנימיות. המאמר נקרא: "Folgerungen aus den Kapillaritätserscheinungen", בתרגום חופשי: "מסקנות מתופעת הנימיות".
 
== תנועת נוזלים ==
ברוב המקרים המוכרים לנו בטבע ניתן לראות כי תנועת נוזל מתקיימת בזכות כוחות חיצוניים הפועלים עליו. דוגמאות לכך - כיוון הזרימה של מפלי מים בטבע המושפע מכוח המשיכה של כדור הארץ (כוח הכבידה) והפרשי אנרגיה, או תופעת ה[[גאות ושפל|הגאותגאות והשפל]] המושפעת גם כן מכוחות המשיכה הפועלים בין כדור הארץ והירח.
 
לעומת זאת, בזרימה קפילרית נראה תנועה המתקיימת ללא השפעת כוחות חיצוניים- דוגמאות לכך נוכל לראות בטיפוסם של מי התהום כלפי מעלה באדמה לחה,{{הערה|גולדפרב, ליהי, לרון, יונתן, אדר, אילון, ברנר, אשר, & אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, מוסד מעניק תואר. (2019). איתור מיקומים לאורך נחלים סכר וחובב בהם עליה קפילרית וריכוז מלחים בפני השטח גורמים לריכוז מלחים גבוה בתחילת שיטפונות.}}, או אספקת המים לצמחים המגיעה מהשורש ועד לצמרות העצים, כל זאת בניגוד לכוח המשיכה. דוגמה נוספת לכך היא זרימת הדם בנימי הגוף השונים, ללא תלות ובזוויות מסוימות אף כנגד כוח הכבידה.
 
== הכוחות הבין מולקולריים ==
שורה 32:
 
== הקשר בין המשתנים המשפיעים על הזרימה ==
במסגרת הניסיון להבין את הפרמטרים המשפיעים על הזרימה, גילו המדענים תומאס יאנג ופייר-סימון לפלס כי ישנו קשר בין הפרש הלחצים של החומרים לבין זווית הממשק ביניהם.{{הערה|עוזי-סורסקי, אבי, לוי, אבי, Uzi-Sorsky, Levy, Uzi-Sorsky, Avi, Levy, Avi, Universiṭat Ben-Guryon ba-Negev degree granting institution. (2014). מידול וסימולציה של ייבוש שכבת ננו-חלקיקים תחת השפעת כוחות קפילריים במשטח מגע נוזל-גז.}}.
על מנת לחשב את הגובה אליו יגיע הנוזל בתוך הצינור יש לדעת מהו מתח הפנים של הנוזל, מהו רדיוס הצינור, מהי צפיפות הנוזל, מהי זווית המגע בין הנוזל לצינור ומהי תאוצת הכובד (כוח המשיכה). החישוב מתבצע לפי הנוסחה הבאה (המסתמכת על [[משוואת יאנג-לפלס]])
 
שורה 155:
=== בקרה על הזרימה הקפילרית בקפילרות ===
הבקרה על הקצב מתקיימת הודות ליכולת של הקפילרות להתרחב ולהתכווץ בהתאם למצבים שונים על פי פקודה המגיעה מהמוח. למשל, במצבי לחץ ישנה היצרות של כלי הדם, תופעה שנקראת ואזו קונסטריציה הגורמת לעלייה בלחץ הדם של הגוף.
תהליך בקרה נוסף הוא שינוי הדפנות של הקפילרה. במצב מנוחה המטען החשמלי של האריתרוציטים (תאי דם אדומים) והמטען החשמלי של דופן הקפילרה שליליים, וכתוצאה מכך נוצרת דחייה ומתאפשרת זרימה רגילה. במצבי לחץ, המוח משחרר (דרך בלוטת האדרנל) חומרים אשר משנים את היחס החשמלי בין הדם לצינור הקפילרה וגורמים לזרימה להיות איטית יותר ומעלה את לחץ הדם בגוף.{{הערה|[https://www-sciencedirect-com.ezproxy.bgu.ac.il/science/article/pii/S0306987714001480 On/off switching of capillary vessel flow controls mitochondrial and glycolysis pathways for energy production] Toru Abo a, Mayumi Watanabe b,⇑, Chikako Tomiyama c, Yasuhiro Kanda, 28 March 2014|שמאל=כן}}
On/off switching of capillary vessel flow controls mitochondrial and glycolysis pathways for energy production Toru Abo a, Mayumi Watanabe b,⇑, Chikako Tomiyama c, Yasuhiro Kanda, 28 March 2014
|שמאל=כן}}.
שני תהליכי בקרה אלו פועלים יחד במסגרת המערכת האוטונומית של הגוף המתמודדת עם שני צרכים מרכזיים של הגוף{{הערה|Principles around Accurate Blood Volume Collection Using Capillary Action Florian Lapierre, Andrew Gooley, and Michael Breadmore, : Langmuir 2017, 33, 14220−14225|שמאל=כן}}- תחזוקת הגוף והתמודדות עם איום חיצוני. על תחזוקת הגוף במצב מנוחה אחראית תת-מערכת הנקראת [[מערכת העצבים הפאראסימפתטית|המערכת הפרא-סימפטטית]]. בניגוד אליה, במצב של איום חיצוני אחראית תת-מערכת הנקראת ה[[מערכת העצבים הסימפתטית|מערכת הסימפטטית]]. במצב מנוחה המערכת גורמת לשינויים גופניים המתאימים למצבי רגיעה ושימור סביבה פנימית יציבה, לרבות האטת קצב הלב, הגברת פעילות המעיים, הפחתת אספקת הדם לשרירים והורדת לחץ הדם. לעומת זאת, במצבי לחץ גורמת המערכת הסימפתטית לשינויים גופניים שנועדו לנתב את אספקת הדם בגוף לאיברים החיוניים בזמן חירום ומתח, ומכינה את הגוף למאבק או נסיגה בהתאם לתגובת [[הילחם או ברח]] - דוגמת הגברת קצב הלב, העלאת אספקת הדם לשרירים, הפחתת פעילות המעיים, כיווץ כלי הדם והעלאת לחץ הדם. פעולתה של המערכת הסימפתטית הפוכה לזו של המערכת העצבית הפארא-סימפתטית.
פעילותן של שתי המערכות הללו פועל על בסיס עיקרון הזרימה הקפילרית על ידי שינוי רוחב כלי הדם ושינוי הרכב הדפנות שמוביל לשינוי בקצב ובכמות הדם המגיעה לאיברים שונים בגוף.
שורה 164 ⟵ 162:
== ניסויים המדגימים את התופעה ==
[[קובץ:Pinning.PNG|ממוזער|נוזל בקצה חד]]
[[קובץ:SurfaceTensionDifference.png|ממוזער|תיאור הניסוי, למעשה במצב הראשון (תמונה עליונה) יש שיווי משקל, ובמצב השני (תמונה תחתונה) לאחר הוספת הסבון, הגומייה משנה צורתה לעיגולית עד לשיווי משקל]]
* '''נוזל בקצה משטח''' - כתוצאה ממתח הפנים, אף על פי שחלק מהנוזל לא נמצא על המשטח, הנוזל יישאר על המשטח.
* '''גומייה בקערה''' - נוזל מקיף את הגומייה, היא נמצאת בשיווי משקל ולא משנה את צורתה. הוספת סבון תוריד את מתח הפנים בתוך הגומייה, המשיכה של הכוחות הפנימיים קטנה, ולכן הגומייה תשנה את צורתה עד שתיצור צורה עיגולית, כך שהכוחות האלסטיים יאזנו את הפרשי הכוחות החיצוניים-פנימיים.[[קובץ:SurfaceTensionDifference.png|ממוזער|283x283 פיקסלים|תיאור הניסוי, למעשה במצב הראשון (תמונה עליונה) יש שיווי משקל, ובמצב השני (תמונה תחתונה) לאחר הוספת הסבון, הגומייה משנה צורתה לעיגולית עד לשיווי משקל]]
 
== שימושיים פרקטיים ==
שורה 171 ⟵ 170:
* זרימות נוזלים בחלל.
* ב[[עט נובע]] נעשה שימוש בעקרון הנימיות לצורך הזרמת הדיו בעט.
 
== קישורים חיצוניים ==▼
{{מיזמים|ויקימילון=נימיות|ויקימילון 2=קפילריות}}[http://www.hayadan.org.il/qanda-010497 מהי נימיות? כיצד מים מטפסים במעלה הצמחים נגד כח המשיכה?] באתר [[הידען]], 1 באפריל 2000.
* {{בריטניקה}}▼
 
==ראו גם==
* [[אזור קפילרי]]
 
▲== קישורים חיצוניים ==
{{מיזמים|ויקימילון=נימיות|ויקימילון 2=קפילריות}}
* {{הידען|האוניברסיטה העברית|מהי נימיות? כיצד מים מטפסים במעלה הצמחים נגד כח המשיכה?|qanda-010497|31 במרץ 2000}}
▲* {{בריטניקה}}
 
==הערות שוליים==
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/wiki/נימיות"