ley de Jurín
La ley de Jurin , o ascenso capilar , es el análisis más simple de la acción capilar, el movimiento inducido de líquidos en pequeños canales [1] , y establece que la altura máxima de un líquido en un tubo capilar es inversamente proporcional al diámetro del tubo . La acción capilar es uno de los efectos mecánicos de fluidos más comunes explorados en el campo de la microfluídica . La ley de Jurin lleva el nombre de James Jurin , quien la descubrió entre 1718 y 1719. [2] Su ley cuantitativa sugiere que la altura máxima de líquido en un tubo capilar es inversamente proporcional al diámetro del tubo. La diferencia de altura entre el entorno del tubo y el interior, así como la forma del menisco , se deben a la acción capilar . La expresión matemática de esta ley se puede derivar directamente de los principios hidrostáticos y la ecuación de Young-Laplace . La ley de Jurin permite la medición de la tensión superficial de un líquido y se puede utilizar para derivar la longitud capilar . [3]
Sólo es válido si el tubo es cilíndrico y tiene un radio ( r 0 ) menor que la longitud del capilar ( ). En términos de la longitud del capilar, la ley se puede escribir como
Para un tubo de vidrio lleno de agua en el aire en condiciones estándar de temperatura y presión , γ = 0,0728 N/m a 20 °C, ρ = 1000 kg/m 3 y g = 9,81 m/s 2 . Como el agua se esparce sobre el vidrio limpio, el ángulo de contacto de equilibrio efectivo es aproximadamente cero. [4] Para estos valores, la altura de la columna de agua es
Por lo tanto, para un tubo de vidrio de 2 m (6,6 pies) de radio en las condiciones de laboratorio indicadas anteriormente, el agua subiría imperceptiblemente 0,007 mm (0,00028 pulgadas). Sin embargo, para un tubo de 2 cm (0,79 pulgadas) de radio, el agua subiría 0,7 mm (0,028 pulgadas), y para un tubo de 0,2 mm (0,0079 pulgadas) de radio, el agua subiría 70 mm (2,8 pulgadas).
Muchas plantas utilizan la acción capilar para extraer agua del suelo. Para árboles altos (más grandes que ~ 10 m (32 pies)), también son importantes otros procesos como la presión osmótica y las presiones negativas . [5]
Durante el siglo XV, Leonardo da Vinci fue uno de los primeros en proponer que los arroyos de montaña podrían resultar del ascenso del agua a través de pequeñas grietas capilares. [3] [6]
