Как растения поднимают воду

[22sobaki.livejournal.com]

Некоторое время назад я пытался разобраться, как именно деревья поднимают воду от земли до верхушки. Вопрос не технический, но вполне себе инженерный. И наука тут, похоже, еще блуждает в потемках.

mi3ch давеча выложил короткий научно-популярный фильм с гипотезой:

(для включения русских субтитров нажать внизу справа).

От себя добавлю ссылку на статью про отрицательные давления в жидкостях. Отрицательные не в смысле меньше 1 атмосферы, а в смысле меньше нуля. Это не какие-нибудь торсионные поля, а серьезный журнал - "Успехи физических наук" за 1972 год.

Пока вы смотрели видео, секвойя подняла на высоту ста метров 3 литра воды. Как? Подумайте об этом)

Comments

[prostak-1982.livejournal.com]

Может, там как-то осмотическими явлениями газы и центры образования отфильтровываются?

[eddie-blackarch.livejournal.com]

Твёрдые центры образования осмосом фильтруются однозначно. Газы - сильно сомневаюсь.
Но есть у меня подозрение, что растворы, в капиллярах микронного и менее диаметра, способны выдерживать заметно большие пе пересыщения, чем в сплошной среде. Так что и загазованность может не так сильно мешать. Главное, чтобы фазовой границы (пузырька) не было.

[prostak-1982.livejournal.com]

Если брать аналогию из техники, то при использовании капиллярных хромотографов вроде бы удавалось разделять изотопы гелия. То есть, у нас есть капилляры, есть некие органические химические вещества. Вполне возможно, что жидкости проходят, а газы удерживаются химической реакцией. Допустим, в клетках и на клеточных стенках идет окисление каких-либо веществ.

[eddie-blackarch.livejournal.com]

В хроматографии даже капиллярные колонки обычно имеют "насадку". Так что там не одни только капиллярные силы действуют, так что аналогия не точна.
Я вообще не понимаю почему тут возникает такой сыр-бор с "отрицательным давлением". По моему пониманию капиллярных явлений вполне достаточно для описания эффекта. Формально, для капиллярного поднятия нет ограничения на высоту подъёма. Для достаточно малого диаметра капилляра и достаточно малого угла смачивания (а с учётом того, что транспортируется не чистая вода, а раствор ПАВ, он может быть вообще околонулевой) капиллярное давление может достигать 60-100 Бар довольно свободно. То есть подъем, в теории, возможен и на 600 метров.
Надо только хорошо понимать, что "капиллярное давление" и реальное давление в системе это не одно и тоже.

[22sobaki.livejournal.com]

>Для достаточно малого диаметра капилляра

Пишут, что диаметр капилляра в ксилеме составляет 0,01...0,2 мм в зависимости от. Этого достаточно?

[eddie-blackarch.livejournal.com]

Без оценки краевого угла смачивания и поверхностного натяжения на этот вопрос ответ дать невозможно. Если подставить в формулу Журена (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0_%D0%96%D1%8E%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B0) поверхностное натяжение на границе вода-воздух, то получается невязка на порядок-два (полтора мера для 10 мкм капилляра).
Возможные объяснения: в дереве не имеет места граница раздела вода-воздух и тогда оценка поверхностного натяжения на границе может быть повышена; наблюдаемый в препаратах размер капилляров не соответствует реальному эффективному размеру в живой древесине.

[22sobaki.livejournal.com]

Спасибо.
Сомнительно, чтоб в сто-двести раз ошибались в оценке размера капилляров.

И еще. Чем меньше диаметр капилляра, тем выше его гидравлическое сопротивление. Там ведь вода должна не просто подняться и стоять, а постоянно двигаться вверх, восполняя испарившуюся с листа.

[22sobaki.livejournal.com]

Минус 15 атмосфер - это же неслабое давление, воздух должен стремиться внутрь со страшной силой. Неужто не один пузырек не проникнет?