Введение
Кривизна поверхности жидкости, обусловленная адгезией к стенкам сосуда. В физике (особенно в статике жидкостей) мениск (мениски) — это кривизна верхней поверхности жидкости вблизи поверхности сосуда или другого объекта, возникающая из-за поверхностного натяжения. Вогнутый мениск образуется, когда притяжение между частицами жидкости и стенками сосуда (адгезия) превышает половину притяжения между частицами жидкости друг к другу (когезия), что заставляет жидкость подниматься по стенкам сосуда (см. поверхностное натяжение#Причины). Это наблюдается, например, для воды и стекла. Жидкости на водной основе, такие как сок, мёд и молоко, также образуют вогнутый мениск в стеклянных или других смачиваемых сосудах. Напротив, выпуклый мениск образуется, когда энергия адгезии меньше половины энергии когезии. Выпуклые мениски возникают, например, между ртутью и стеклом в барометрах и термометрах. В общем случае, форма поверхности жидкости может быть сложной. В достаточно узкой трубке с круглым поперечным сечением форма мениска будет приближаться к части сферы, а в большом сосуде большая часть верхней поверхности жидкости будет почти плоской, изгибаясь только вверх (в случае вогнутого мениска) или вниз (в случае выпуклого мениска) вблизи краёв.
In physics (particularly fluid statics), the meniscus (: menisci, ) is the curve in the upper surface of a liquid close to the surface of the container or another object, produced by surface tension. A concave meniscus occurs when the attraction between the particles of the liquid and the container (adhesion) is more than half the attraction of the particles of the liquid to each other (cohesion), causing the liquid to climb the walls of the container (see surface tension#Causes). This occurs between water and glass. Water based fluids like sap, honey, and milk also have a concave meniscus in glass or other wettable containers. Conversely, a convex meniscus occurs when the adhesion energy is less than half the cohesion energy. Convex menisci occur, for example, between mercury and glass in barometers and thermometers. In general, the shape of the surface of a liquid can be complex. For a sufficiently narrow tube with circular cross section, the shape of the meniscus will approximate a section of a spherical surface, while for a large container, most of the upper surface of the liquid will be almost flat, only curving up (if concave) or down (if convex) near the edges.
Угол соприкосновения и поверхностное напряжение
Формирование менисков широко используется в науке о поверхностях для измерения краевых углов и поверхностного натяжения. При измерении краевого угла форма мениска измеряется весами или оптически с помощью цифровой камеры. При измерении поверхностного натяжения измерительный зонд имеет краевой угол, равный нулю, а поверхностное натяжение можно определить, измерив массу мениска. Обычно это выполняется с помощью пластины Вильгельми.
Измерение объемов
При считывании шкалы глубины на боковой стороне прибора, заполненного жидкостью, например, устройства измерения уровня воды, необходимо учитывать мениск для получения точного результата. Глубину следует измерять, располагая мениск на уровне глаз (для устранения погрешности параллакса) и по центру мениска, то есть по верхней точке выпуклого мениска или по нижней точке вогнутого мениска. Производители стеклянной посуды и других инструментов калибруют свои измерительные метки с учетом мениска. Это означает, что каждый прибор калибруется для конкретной жидкости, как правило, воды.
Капиллярное действие
Мениски являются проявлением капиллярного действия, при котором либо поверхностное притяжение поднимает жидкость, формируя вогнутый мениск, либо внутреннее сцепление опускает жидкость, формируя выпуклый мениск. Это явление важно для транспирационного всасывания у растений. Когда трубка с узким каналом, часто называемая капиллярной трубкой, погружается в жидкость и жидкость смачивает трубку (с нулевым углом контакта), поверхность жидкости внутри трубки образует вогнутый мениск, который представляет собой практически сферическую поверхность с тем же радиусом, r, что и внутренний радиус трубки. Трубка испытывает направленную вниз силу величиной 2πrσ, где σ – поверхностное натяжение жидкости.