מהי נימיות? כיצד מים מטפסים במעלה הצמחים נגד כח המשיכה?

מתוך הספר "כימיה בתהליכי החיים – תגובות בפעולה " , בתיה גלעד ושרה פרח , המרכז להוראת המדעים , האוניברסיטה העיברית ירושלים

נימיות (קפילריות) היא יכולתם של נוזלים לעלות בצינורות דקים, לכאורה נגד כח המשיכה. כושר הנימיות של נוזל נקבע על פי מאזן של שני כוחות מנוגדים: מצד אחד, הכוחות המתקיימים בין המולקולות או בין האטומים בנוזל, הנקראים כוחות קוהיזיה, ומצד האחר הכוחות הנוצרים בין המולקולות או בין האטומים של הנוזל לבין האטומים של החומר ממנו מורכב המשטח (דופן הצינור הנימי) הנקראים כוחות אדהזיה. נוזל הוא בעל כושר נימיות גבוה, כאשר כוחות האדהזיה שלו חזקים מכוחות הקוהוזיה שלו.
למים יש כושר נימיות גבוה במיוחד. כאשר מכניסים צינורית דקה לתוך מים, המים עולים בצינורית לגובה מסויים. בין המים ובין הצינורית נוצרים כוחות אדהזיה הנובעים מקיומם של קשרי מימן בין מולקולות המים .
לבין אטומי החמצן בזכוכית, שהמרכיב העיקרי בה הוא SiO2 .
כוחות האדהזיה גורמים לשוליים של פני המים להיצמד לדפנות הצינורית וכביכול לטפס עליהן. פני המים יוצרים צורה קעורה, חצי כדורית. כוחות הקוהוזיה בין מולקולות המים לבין עצמן גורמים לכך שמולקולות מים נוספות נגררות אף הן כלפי מעלה. למעשה כוחות האדהזיה נוטים להגדיל את שטח הפנים של המים ולהקנות לו צורה קעורה, ואילו מתח הפנים של המים הנובע מכוחות קוהוזיה נוטה להקטין את שטח הפנים של המים וליישר את הקו הקעור תוך העלאת פני הנוזל. העלייה של המים בצינורית נמשכת עד אשר כוחות האדהזיה והקוהוזיה מתאזנים עם כח הכבידה המופעל על המים ומושך אותם מטה. בניגוד למים, לכספית יש כושר נימיות נמוך. כוחות הקוהוזיה הפועלים על כספית גבוהים מכוחות האדהזיה, ולכן הכספית לא תעלה במעלה צינורית דקה באותה מידה שיעלו המים.
למים אין כושר נימיות גבוה בצינוריות אשר עשויות מחומר איתו הם לא יכולים ליצור קשרי מימן. לכושר הנימיות של מים יש השפעה רבה על חייהם של צמחים ובעלי חיים. מים ומינרלים עולים בצמח בצינורית העצה. עֵצָה (באנגלית: Xylem) היא אחת משתי הרקמות המשמשות להובלת נוזלים וחומרי מזון בצמחים וסקולריים. העצה מעבירה בעיקר מים, מלחים ומינרלים, והיא מורכבת ברובה מתאים מתים. רקמת ההובלה השנייה היא השיפה, אשר תפקידה להוביל חומרי מזון אורגניים, ובעיקר סוכרוז.
המים בכל גבעול יוצרים עמוד רציף לאורך כל הצמח מהשורשים עד העלים בפיסגה. עמוד המים מצליח לשמור על רציפות הודות לכוחות אדהזיה בין מולקולות המים לבין צינורית העצה, המורכבת ממולקולה של גלוקוז C6H12O6 .
דוגמאות נוספות לנימיות : פתיל הנר השואב את השעווה במעלה הפתיל כתוצאה מלחץ נמוך באיזור השריפה, מקלות הריח הטבולים בצינצנות הנוזל המבושם, ואפילו נייר טואלט רטוב בו יעלו המים בניגוד לכח המשיכה.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

4 תגובות

  1. אשמח לדעת האם תכונות נמיות של המים היא זרימה של המים? או שזרימה זו תכונה אחת ונמיות זו תכונה אחרת
    והאם נמיות מתרחשת בגוף האדם

  2. מאמר יפהפה וחשוב. האם אפשר לקבל תשובה לשאלה: אם עקרון הנימיות מוגבל בגובה עמוד הנוזל (כי בשלב מסויים, כח הכובד של עמוד הנוזל חזק יותר מכוחות המשיכה כלפי מעלה), איך עצים שגובהם מגיע לפעמים לעשרות מטרים, יכולים להסתמך על עקרון הנימיות ולהביא נוזלים עד לצמרת. האם יש שם מנגנונים נוספים?

  3. אודה מאוד על הסברת הנקודות הבאות:
    מדוע אדהזיה גורמת לצורה קעורה על פני המים, ובעצם לעליה של המים במרכז הצינורית? הרי אם יש כח משיכה בין אטומי הצינורית למים, אזי הכח היה אמור לפעול דוקא על האטומים שבהיקף, הסמוכים לצינורית, ולא על מרכז המים הרחוק מהצינורית?
    מהו כח הקוהיזיה? האם המים הגבוהים (שעלו ע"י האדהזיה במרכז) מושכים את המים שבהיקף? איזה כח זה?
    איך טיפת מים הנמצאת על השולחן, שומרת על גובה מסוים ולא מתמרחת כולה? הרי כח המשיכה של מולקולות המים שלמעלה אמור להפילם ללמטה ולהקריב את כל המולקולות לשולחן ללמטה ככל האפשר?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן