Досліджуємо поверхневий натяг рідин, змочування і капілярні явища - Засєкіна

• Назад до змісту

Думай

1. Які властивості має поверхневий шар рідини?

Поверхневий шар рідини поводиться як еластична плівка завдяки явищу поверхневого натягу. Це відбувається тому, що сили взаємодії між молекулами на поверхні не скомпенсовані, на відміну від молекул всередині рідини. Ця плівка завжди прагне скоротити свою площу.

2. Що змушує рідину зменшити свою площу вільної поверхні?

Поверхневий натяг змушує рідину зменшувати площу своєї вільної поверхні. Це фізичне явище, суть якого полягає в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об’ємі.

3. Прокоментуй прислів’я: як з гусака вода, вийти сухим з води, носити воду в решеті. Чи дійсно можна вийти з води сухим? Що для цього потрібно?

Ці прислів’я ілюструють явища змочування та незмочування.

• “Як з гусака вода”: пір’я гусака вкрите жиром, тому вода його не змочує і просто скочується. Сили притягання між молекулами води сильніші, ніж сили їх притягання до жирної поверхні пір’я.
• “Вийти сухим з води”: це можливо, якщо поверхня є гідрофобною, тобто такою, що “боїться” води й не змочується нею. Щоб вийти сухим, потрібно, щоб одяг чи шкіра були покриті водовідштовхувальною речовиною, наприклад, парафіном.
• “Носити воду в решеті”: зазвичай це неможливо. Але якби решето було зроблене з матеріалу, який не змочується водою, і отвори були б дуже маленькими, сили поверхневого натягу могли б утримати воду від протікання.

4. Чому волоски пензлика злипаються після того, як його виймають із води?

Коли мокрий пензлик виймають з води, між його волосками залишається плівка води. Через поверхневий натяг ця плівка намагається зменшити свою площу, що і стягує волоски разом.

5. Де капілярні явища зустрічаються в природі та техніці?

Капілярні явища поширені як у природі, так і в техніці. У природі завдяки їм волога та поживні речовини піднімаються по стеблах рослин, а також переміщується волога в ґрунті. У техніці та побуті капілярну структуру мають папір, дерево, тканини та деякі будівельні матеріали.

6. Чому розплавлений жир плаває на поверхні води у вигляді сплюснутих кульок?

Це відбувається через дію поверхневого натягу та явища незмочування. Жир не змішується з водою, і сили притягання між молекулами жиру сильніші, ніж між молекулами жиру та води. Тому жир збирається у краплі. Сили поверхневого натягу надають цим краплям сферичної форми, оскільки сфера має найменшу площу поверхні при однаковому об’ємі. Однак під дією сили тяжіння ці кульки стають сплюснутими.

Дій

1. Досліди поверхневий натяг рідини. Обладнання: склянка з водою, пластикова картка, монети. Перевір, чи справді можна утримати монети (мал. 9.6). Запропонуй спосіб визначення сили поверхневого натягу.

Так, справді можна утримати монети на пластиковій картці, що лежить на поверхні води. Поверхня води поводиться як натягнута плівка і втримує вагу картки з монетами завдяки силі поверхневого натягу.

Щоб визначити силу поверхневого натягу, можна зробити так:

1. Обережно покласти пластикову картку на поверхню води у склянці.
2. Почати додавати на картку монети по одній, поки вона буде триматися.
3. Зважити картку та максимальну кількість монет, яку вона змогла утримати.
4. Сила поверхневого натягу буде приблизно дорівнювати вазі картки з цими монетами. F = m g, де m — сумарна маса монет у момент зриву.

2. З’ясуй, яка рідина має більший поверхневий натяг — вода чи спирт?

Більший поверхневий натяг має вода. Якщо крапати піпеткою на монету воду і спирт, то на монеті втримається більше крапель води, перш ніж вона розіллється, оскільки її сили поверхневого натягу більші, ніж у спирту.

3. Досліди вплив мила на поверхневий натяг.

Для досліду потрібно налити воду в миску і посипати зверху меленим перцем. Перець залишиться плавати на поверхні завдяки поверхневому натягу води. Якщо доторкнутися до води шматочком мила або додати краплю миючого засобу, перець швидко розійдеться до країв миски. Це відбувається тому, що мило є поверхнево-активною речовиною і зменшує поверхневий натяг води.

4. Досліди капілярні явища.

а) Якщо занурити у воду трубочки різного діаметра, то можна побачити, що вода в них підніметься вище рівня води в посудині. Причому, чим вужча трубочка (менший діаметр), тим вище в ній підніметься рівень води.

б) Якщо опустити край пористого паперу в склянку з підфарбованою водою, то фарба почне підніматися вгору по паперу. Це відбувається тому, що папір має безліч дрібних пор, які діють як капіляри і втягують у себе воду.