Kap

Za ostala značenja, vidi Kap (razvrstavanje).

Kap (kapljica) je mala zapremina tečnosti, ograničena potpuno ili skoro potpuno slobodnim površinama.

Nastanak

Kišne kapi nastaju na sledeće načine:

kondenzacijom
pri rasipanju tečnosti
otkidanju od neke površine ili isticanju kroz otvor

Kondenzacija se može dešavati na tvrdoj podlozi ne podložnoj kvašenju i oko centara kondenzacije. Primer prve jeste rosa koja se obrazuje kondenzacijom vodene pare na površini trave. Oblaci i magla takođe nastaju kondenzacijom (i sublimacijom), ali se ona u odgovarajućim uslovima dešava oko centara kondenzacije. Pritom su u stvari oblaci i magla sastoje od vodenih kapljica malih dimezija i sitnih čestica leda.

Oblik kapi

Oblik kapi je određen površinskim naponom i spoljašnjim silama. Kada nisu izložene gravitacionom dejstvu, npr. u otvorenom kosmosu, u idealim uslovima kapi imaju sferičan oblik. To se postiže pod dejstvom površinskog napona, koji teži da smanji slobodnu površinu tečnosti, čija se minimalna vrednost pri datoj zapremini postiže kada kapi imaju sferičnu formu. Kada bivaju izložene drugim spoljašnjim uticajima i silama kao što je to gravitaciona njihov oblik biva modifikovan, kao na primer kod kišne kapi.

Kišne kapi

Kišne kapi imaju izdužen oblik, koji nastaje kao rezultanta delovanja sila iz vazduha i gravitacije. Na zemlju kišne kapi padaju stalnom brzinom. U trenutku odvajanja od oblaka brzina im je promenljiva, povećava se, ali opada ubrzanje, sve do trenutka kada dostigne nultu vrednost, nakon čega brzina ostaje stalna, što se dešava po izjednačavanju intenziteta gravitacione sa silom otpora vazduha, koje, s obzirom na smer delovanja tih vektora rezultuje poništavanjem tih sila. To je stanje dinamičke ravnoteže. Ukoliko ne bi dolazilo do njegovog uspostavljanja kišne kapi bi mogle dostizati jako velike brzine u poređenju sa postojećim.

Određivanje koeficijenta površinskog napona

Test kapilarne kapljice

Oblik i veličina kapi koja se otkida sa kraja kapilarne cevčice zavisi od njegovog poluprečnika, koeficijenta površinskog napona i gustine tečnosti. Na ovom se zasniva metod utvrđivanja koeficijenta površinskog napona date tečnosti, koji je za samu tečnost konstanta pri nepromenljivim uslovima, tačnije pri stalnoj temperaturi, jer površinski napon zavisi od temperature (obrnuto joj je srazmeran, a na kritičnoj temperaturi u potpunosti iščezava). Sprovodi se sledeći ogled. Kap tečnosti visi sa vertikalno postavljene kapilare kao na slici. Pritom je sila površinskog napona:

\,F_{\gamma }=\pi d\gamma

gde je d prečnik kapilare.

Kap ostaje u tom stanju u slučaju da je uspostavljena ravnoteža, tj. da je sila površinskog napona uravnotežena onom Zemljine gravitacije:

\,mg=\pi d\gamma \sin \alpha

gde je α ugao obeležen na slici, a g gravitaciono ubrzanje.

Desna strana jednakosti maksimum dostiže za ugao od 90°, kada je sinus jednak jedinici pa jednakost postaje:

\,mg=\pi d\gamma

Ovako se eksperimentalno, uz pomoć navedenih formula određuje koeficijent površinskog napona.

Najveće kapi

Kada se stvara kap kiše, oko čestica koje se inače nalaze u atmosferi se nakupljaju molekuli vode. Na taj način kap raste, sve dok ne dostigne 5 mm u prečniku, kada površinski pritisak više nije dovoljno jak i tada se kap raspada na manje delove. Najveća zabeležena kap je imala 8 mm u prečniku. Takve kapi su zabeležene 1995. tokom paljenja šuma u Brazilu. Naučnici pretpostavljaju da je uzrok ovoj veličini u tome što su nastale od većih čestica prašine.^[1]