毛管上昇観測器CAPILLARY RISE / DEVICE

BROWSER OBSERVATORY / 液面の高さ

毛管上昇観測器

Capillary Rise Observatory

細い管の中で、表面張力が液面を引き上げ、静水圧がそれを押し戻す。 Change the tube and liquid conditions, then watch the level approach a Jurin-law balance.

LIVE STATUS / 現在の状態 PAUSED / 停止 条件を選び、PLAYで液面応答を観察 / Choose conditions and press PLAY.

CAPILLARY TUBE / 観測窓

液面が釣合いへ近づく

RENDER Canvas 2D / 初期化中
LIQUID / 液体 TARGET / 平衡高さ CURRENT / 現在高さ BASE / 基準液面

KEYBOARD / キーボード: キャンバスにフォーカスし、SpaceでPLAY / PAUSE、NでSTEP、RでRESETします。各スライダーとボタンはタッチとキーボードで操作できます。 / Focus the canvas; Space plays, N steps, and R resets.

MODEL NOTE / モデル

表面張力と静水圧

管の壁を液体が濡らすと、表面張力の鉛直成分が液面を動かします。液柱の重さによる静水圧が釣合うと、液面は止まります。

接触角が90°未満なら上昇、90°なら高さ0、90°超なら下降です。

EQUATION / 式

Jurin則

h = 2γ cos(θ) / (ρ g r) ρ g h = 2γ cos(θ) / r θ < 90°: h > 0 / θ = 90°: h = 0 / θ > 90°: h < 0

rはm、γはN/m、ρはkg/m³、gはm/s²で計算します。表示にはmとmmを併記します。

HOW TO OBSERVE / 使い方

条件を一つずつ比べる

  1. WATERで初期液面を確認し、PLAYを押す。
  2. 液面が平衡高さへ減衰して近づく過程を見る。
  3. NARROWを選び、半径が小さいと高さが大きくなる様子を比べる。
  4. 接触角を90°付近、またはそれ以上にして符号の変化を見る。
  5. PAUSE、STEP、RESETで同じ入力を再確認する。

LIMITS / 適用範囲

実験装置の校正値ではありません

  • Jurin則を使う無次元化ではなく、入力をSI単位へ換算する教育用モデルです。
  • 接触角ヒステリシス、接触線のピン止め、メニスカスの曲率詳細を計算しません。
  • 管の材質、表面粗さ、蒸発、粘性、気泡、温度変化、容器形状を計算しません。
  • 液面応答は減衰する一次の模式運動で、実際の流体過渡応答ではありません。

教育用のブラウザモデルです。実験結果、装置設計、材料選定には使えません。

READOUT / 読み方

mとmm、現在と平衡

RAW TARGETはJurin式の計算値を安全範囲へclampする前の有限値です。TARGETは表示と応答に使う値です。

CURRENTは時間とともにTARGETへ近づきます。RESET直後はcurrent、velocity、timeが0です。

Browser-only observation device / ブラウザ内で完結する観測装置