Смачивание опыты с водой
Из крана течет вода. Закручивайте кран — струйка становится тоньше, еще тоньше и вдруг… разбивается на капли. Никакими силами нельзя сделать, чтобы струйка стала тонкой, как паутинка. А мыльный пузырь почему-то имеет форму шара . Почему уголь в противогазе поглощает разные отравляющие газы: и хлор, и фосген, и другие?
В чем здесь секрет?
Все эти явления объясняются силами, возникающими на поверхности веществ, поверхностными явлениями.
ОПЫТ ПЛАТО
Бельгийский физик Плато придумал опыт, который можно легко повторить.
Нальем в широкую банку соленую воду (З% соли). Затем возьмем стаканчик с анилином (можно взять подсолнечное масло и смесь воды со спиртом), закроем картонкой, погрузим в воду и выпустим его содержимое.
Вы увидите, что действительно естественная форма жидкости — шар. Ведь анилин со всех сторон окружен соленой водой, имеющей одинаковую с ним плотность, и находится в воде во взвешенном состоянии.
Если анилиновый шар проткнуть палочкой и вращать ее сначала медленно, а затем ускоряя, то в конце концов от него начнут отрываться отдельные капли. По инерции они будут вращаться вокруг центрального шара, как планеты вокруг Солнца.
ОПЫТ ДАРЛИНГА
В несоленой воде анилин тонет, но при нагревании он становится легче воды и всплывает, вернее начинает капать вверх большими красивыми каплями.
Естественную форму принимает жидкость и при падении с большой высоты. Этим пользуются, чтобы делать круглую дробь. В высокой дробелитейной башне заставляют расплавленный металл капать. Капли, пролетев огромный путь, принимают форму шариков и даже успевают остыть. Чтобы они не расплющились, подставляют чан с водой.
Молекулы жидкости связаны силами сцепления: они как бы держат друг друга за руки. У молекул, которые находятся на поверхности, остаются как бы свободные руки.
Поверхностные молекулы как бы натягивают поверхность жидкости, делают ее прочной, упругой. Кажется, что на поверхности имеется прочная пленка. Это явление называется поверхностным натяжением.
ПОВЕДЕНИЕ ДВУХ КАПЕЛЬ — СМАЧИВАНИЕ И НЕСМАЧИВАНИЕ
Жидкости по-разному относятся к твердым веществам. В одних случаях они охотно соединяются с твердыми веществами, смачивают их и прилипают к ним довольно крепко. В других случаях не хотят иметь с ними никакого дела и даже стараются отодвинуться от них.
Подготовьте для этого опыта стеклянную пластинку. Хорошо ее вымойте мылом и теплой водой. Когда она высохнет, протрите одну сторону ваткой, смоченной в одеколоне. Ничем ее поверхности не касайтесь, а брать пластинку теперь нужно только за края.
Возьмите кусочек гладкой белой бумаги и накапайте на него стеарин со свечи, чтобы на нем получилась ровная плоская стеариновая пластинка размером с донышко стакана.
Положите рядом стеариновую и стеклянную пластинки. Капните из пипетки на каждую из них по маленькой капле воды. На стеариновой пластинке получится полушарие диаметром примерно 3 миллиметра, а на стеклянной пластинке капля растечется. Теперь возьмите стеклянную пластинку и наклоните ее. Капля уже и так растеклась, а теперь она потечет дальше. Молекулы воды охотнее притягиваются к стеклу, чем друг к другу. Другая же капля будет кататься по стеарину при наклонах пластинки в разные стороны. Удержаться на стеарине вода не может, она его не смачивает, молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стеарина.
Но этот опыт выглядит еще интереснее, если вместо стеарина использовать сажу. Капните на закопченную поверхность металлической пластинки воду из пипетки. Капля сразу превратится в немного сплюснутый шарик и быстро покатится по саже. Чтобы следующие капли сразу не скатывались с пластинки, нужно ее держать строго горизонтально. Очень маленькие капельки принимают форму почти идеальных шариков и легко катаются по пластинке, когда ее наклоняешь.
ПЛАВАЮЩАЯ БРИТВА
Лезвие безопасной бритвы, несмотря на то что оно стальное, может плавать на поверхности воды. Нужно только позаботиться, чтобы оно не смачивалось водой. А для этого его нужно слегка смазать жиром. Положите осторожно лезвие на поверхность воды.
Поперек лезвия положите иголку, а на концы лезвия — по одной кнопке. Груз получится довольно солидный, и даже видно, как бритва вдавилась в воду. Создается впечатление, будто на поверхности воды упругая пленка, которая и держит на себе такой груз.
Можно заставить плавать и иголку, смазав ее предварительно тонким слоем жира. Класть на воду ее надо очень осторожно, чтобы не проколоть поверхностный слой воды. Лучше всего это сделать с помощью кусочка сухой бумажки или вилки, заставив иголку скатиться с нее, с очень маленькой высоты, на воду.
Иголка должна ровно лечь на воду, не прорвав ее поверхность. Сразу у вас это может и не получиться, понадобится некоторое терпение и тренировка.
Обратите внимание на то, как расположена иголка на воде. Если иголка намагничена, то это плавающий компас! А если взять даже небольшой магнит, можно заставить иглу путешествовать по воде.
Источники: журн. “Юный техник” 62г.; журн. «Мастерок»; «Здравствуй, физика» Л. Гальперштейн; «Опыты без приборов» Ф. Рабиза
Источник
Простые опыты с водой. Домашние опыты для детей
Опыты и эксперименты в домашних условиях: занимательная физика
Один из способов занять ребенка на каникулах — предложить ему провести простые опыты, например физические опыты с водой. В книге «Опыты Тома Тита. Удивительная механика» разных опытов и экспериментов собрано целых 50, и некоторые из них дети могут и проделать, и понять совершенно самостоятельно. Предлагаем два опыта по физике, которые вполне можно показывать как настоящие фокусы — если немного потренироваться.
Как налить воду с горкой
Горку можно соорудить практически из чего угодно — из песка, соли, сахара и даже из одежды. А можно ли сделать горку из воды? На первый взгляд кажется, что пример такой горки — волна. Однако она движется и существует только в движении. А соорудить горку из воды, не создавая волны, — задача сложная, но вполне разрешимая. Выполни следующий опыт, чтобы убедиться в этом!
Что потребуется:
- стеклянный стакан
- горсть монет (например, гаек, шайб или других небольших металлических предметов)
- вода (лучше холодная)
- растительное масло
Опыт. Возьми хорошо вымытый сухой стакан, немного смажь края растительным маслом и наполни водой до отказа. А теперь очень аккуратно опускай в него по одной монете (гайке, шайбе).
Результат. По мере опускания монет в стакан вода из него не будет выливаться, а начнёт понемногу приподниматься, образуя горку. Это хорошо заметно, если посмотреть на стакан сбоку.
По мере увеличения в стакане количества монет горка будет становиться всё выше — поверхность воды надуется, словно воздушный шарик. Однако на какой-то монете этот шарик лопнет, и вода струйками потечёт по стенкам стакана.
Объяснение. В этом опыте горка на поверхности воды образуется в основном за счёт физического свойства воды, называемого поверхностным натяжением. Его суть состоит в том, что на поверхности любой жидкости образуется тонкая плёнка из её частиц (молекул). Эта плёнка прочнее, чем жидкость внутри объёма. Чтобы её разорвать, необходимо приложить силу. Именно благодаря плёнке и образуется горка. Однако, если давление воды под плёнкой окажется очень большим (горка поднимется слишком высоко), она разорвётся.
Вторая причина образования горки — вода плохо смачивает поверхность стакана (холодная хуже, чем горячая). Что это значит? Взаимодействуя с твёрдой поверхностью, вода плохо к ней прилипает и плохо растекается. Именно поэтому она не стекает сразу же через край стакана при образовании горки. Кроме того, для уменьшения смачивания края стакана в опыте смазаны растительным маслом. Если бы, например, вместо воды использовали бензин, который очень хорошо смачивает стекло, никакой горки бы не получилось.
Повелитель воды
Предметы, плавающие на поверхности воды, движутся в каком-либо направлении по различным причинам: их могут подгонять ветер или волны, увлекать течение. А можно ли управлять плавающими предметами? Да, их можно подгонять рукой. А можно ли управлять, ничем их не касаясь? Конечно! Только для этого надо управлять свойствами воды. Как это можно сделать, ты узнаешь, проделав следующий опыт.
Что потребуется:
- коробок спичек
- миска с водой
- кусочек мыла
- кусочек сахара-рафинада
Опыт. В миску, наполненную водой, аккуратно положи 10-12 спичек. Расположи их в форме лучей звезды, по возможности равномерно.
Возьми кусочек мыла и погрузи концом в воду в центре спичечной звезды. Наблюдай за тем, что произойдёт со спичками. А теперь вместо мыла опусти в центр звезды кончик кусочка сахара-рафинада и посмотри, как спички поведут себя на этот раз.
Результат. Когда ты погрузишь в воду конец кусочка мыла, спички тут же начнут плыть от него к краям миски. Если заменить мыло кусочком рафинада, спички, наоборот, поплывут в обратном направлении и соберутся возле погружённого в воду сахара.
Объяснение. Такое поведение спичек обусловлен следующим: погружая в воду разные вещества (мыло и сахар), ты тем самым изменяешь одно из важных свойств воды — силу поверхностного натяжения.
Мыло сильно уменьшает поверхностное натяжение воды. Когда ты касаешься кусочком мыла поверхности жидкости, оно растворяется и смешивается с ней. Молекулы мыла проходят между молекулами воды и снижают их взаимное притяжение. Там, где ты касаешься мылом воды, поверхностное натяжение нарушается. А поверхностное натяжение в других участках тянет спички по направлению к стенкам, прочь от мыла.
Сахар действует противоположно мылу — он увеличивает поверхностное натяжение. Именно поэтому спички стягиваются в центр миски к погружённому в воду кусочку рафинада.
Источник
Смачивание опыты с водой
Выполнила: Тюрина Анастасия.
Цель: узнать о явлениях смачивания и несмачивания, разобраться в причинах возникновения данных явлений.
Задачи:
— раскрыть основные понятия;
-выявить причины явлений смачивания и несмачивания;
-рассмотреть опыты, подтверждающие существование данных явлений;
-рассказать о существовании данных явлений в природе .
Смачивание и несмачивание (теория)
Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:
1)молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;
2)молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.
Несмачивание — физическое явление отсутствия смачивания жидкостью поверхности материала.
Смачивание — физическое взаимодействие жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости.
Смачивание бывает двух видов
-Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью )
-Контактное (состоит из 3х фаз — твердая, жидкая, газообразная)
Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания (или краевой угол смачивания)- это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз. Измеряется методом лежащей капли. Мерой смачивания служит краевой угол θ — это угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой (плоскостью поверхности твердого тела). Внутри краевого угла всегда находится жидкость. Для смачивающей жидкости θ — острый, для несмачивающей θ — тупой. При полном смачивании θ = 0, при полном несмачивании θ = 180°.
Опыты, подтверждающие существование явлений смачивания и несмачивания
Положите рядом стеариновую и стеклянную пластинки. Капните из пипетки на каждую из них по маленькой капле воды. На стеариновой пластинке получится полушарие диаметром примерно 3 миллиметра, а на стеклянной пластинке капля растечется. Теперь возьмите стеклянную пластинку и наклоните ее. Капля уже и так растеклась, а теперь она потечет дальше. Молекулы воды охотнее притягиваются к стеклу, чем друг к другу. Другая же капля будет кататься по стеарину при наклонах пластинки в разные стороны. Удержаться на стеарине вода не может, она его не смачивает, молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам стеарина.
Несмачивание в природе.
Роль поверхностных явлений в природе разнообразна. Например, поверхностная плёнка воды является для многих организмов опорой при движении. Такая форма движения встречается у мелких насекомых и паукообразных. Наиболее известны водомерки, опирающиеся на воду только конечными члениками широко расставленных лапок. Лапка, покрытая воскообразным налётом, не смачивается водой, поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, образуя небольшое углубление. Подобным образом перемещаются береговые пауки некоторых видов, но их лапки располагаются не параллельно поверхности воды, как у водомерок, а под прямым углом к ней.
Перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желёз, что объясняет их непромокаемость. Толстый слой воздуха, заключённый между перьями утки и не вытесняемый оттуда водой, не только защищает утку от потери тепла, но и чрезвычайно увеличивает запас плавучести, действуя подобно спасательному поясу.
Воскообразный налёт на листьях препятствует заливанию так называемых устьиц, которое могло бы привести к нарушению правильного дыхания растений. Наличием того же воскового налёта объясняется водонепроницаемость соломенной кровли, стога сена и т.д.
Заключение
Таким образом, явления смачивания и несмачивания имеют важное значение в природе, промышленной технологии, быту. Хорошее смачивание необходимо при крашении и стирке, обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий, пропитке волокнистых материалов, склеивании, пайке, амальгамировании и т. д. Снизить смачивание до минимума стремятся при получении гидрофобных покрытий, гидроизоляционных материалов и др. В некоторых случаях, например при флотации и эмульгировании твёрдыми эмульгаторами, требуется сохранение краевых углов в определённом интервале значений. С. играет первостепенную роль в металлургических процессах, при диспергировании твёрдых тел в жидкой среде. Оно влияет на распространение грунтовых вод, увлажнение почв, разнообразные биологические и другие природные процессы.
Источник
