Інтерактивні та веселі заходи для дітей

Урок I/05 - Напруга поверхні

Мета лікування:

Учні описують, що таке рідина і що таке поверхневий натяг, де вона знаходиться та яке її значення в природі. Вони на прикладах з’ясовують, які речовини порушують поверхневий натяг.


Запитайте своїх дітей:

З чого складається вода?

Наведіть приклади рідин.

Що або хто є водоміром і чому він тримається на плаву?

Чому деякі предмети тримаються на плаву?

Де ми стикаємося з поверхневим натягом у природі?

Що змушує плаваючі предмети тонути?

Рідина

Рідина (рідка речовина) - це один із станів речовин, при якому частинки речовини відносно близько розташовані одна до одної і зв’язані у фіксованих положеннях і можуть рухатися у цілому об’ємі.

Основні властивості рідин:

Вони рідкі - їх можна розлити.

Вони не мають постійної форми - вони адаптуються до контейнера.

Вони підтримують постійний об’єм - навіть при зміні форми ємності.

Вони утворюють крапельки - завдяки силам притягання між частинками.

У спокої вони створюють вільну горизонтальну поверхню в полі земного тяжіння.

Вони практично нестисливі - через взаємні сили відштовхування між молекулами рідини. Властивості рідин випливають із властивостей молекул.

Якщо виділена молекула знаходиться всередині рідини, вона знаходиться у вільному рівноважному стані. Однак, якщо виділена молекула розташована в тонкому шарі, вона межує з іншим середовищем, це призводить до утворення внутрішнього тиску, поверхневого натягу та того факту, що поверхня рідини поводиться як гнучка мембрана.

натяг

Поверхневий натяг
Зображення WassermoleküleInTröpfchen користувачем: Booyabazooka (Власна робота) [Суспільне надбання], через Wikimedia Commons

Поверхневий натяг

Поверхневий натяг - це ефект, при якому поверхня рідини поводиться як еластична плівка і намагається досягти максимально плавного стану з мінімальною площею. Це означає, що поверхня рідини намагається досягти стану з меншою енергією. Чим вище поверхневий натяг, тим "округліше" падає ця рідина. Таким чином, поверхня рідини поводиться так, ніби вона утворена дуже тонким еластичним шаром, який намагається стиснути поверхню рідини так, щоб вона мала найменшу можливу площу для даного об'єму рідини. Якби зовнішні сили не діяли на рідини, вона мала б круглу форму, оскільки сфера має найменшу поверхню з усіх тіл однакового об’єму. Ситуація дещо складніша, коли діють зовнішні сили. Однак вільна поверхня рідини завжди намагається зменшити розмір загальної поверхні до якомога меншої міри. Ось чому рівень нерухомої води у відкритій посудині (у полі гравітації) є горизонтальним, оскільки будь-яка інша форма вільної поверхні рідини збільшує загальну площу поверхні рідини. Якщо зовнішні сили дуже малі в порівнянні з силами поверхневого натягу, рідина намагатиметься прийняти приблизно сферичну форму. Це трапляється напр. для дрібних крапель, що утворюють туман, для крапель ртуті тощо.

Значення поверхневого натягу

Поверхневий натяг змушує деякі види комах (наприклад, лічильники води) рухатися по поверхні води. Деякі предмети, напр. леза для бритви або шматок фольги, можна покласти на поверхню води, не опускаючись; але якщо ми зануримо їх досить глибоко, вони опустяться на дно.

Приклади використання поверхневого натягу
Фотографії Сур ле Шер, Даніель Жолівет) [CC BY SA 2.0], через Flickr; 15.01.2006 р. Монета на воді, ретушована Роджером Маклассом (власна робота) [GFDL або CC-BY-SA-3.0], через Wikimedia Commons

Змочування

Високий поверхневий натяг ускладнює процес змочування. Наприклад, дистильована вода дуже погано змочує речовини, що містяться в одязі. Це одна з причин, чому під час прання додають миючі засоби, які полегшують змочування їх мильними речовинами (ПАР). Інший приклад - миття жирних рук. Мити жирні руки складно, оскільки вода не змочує жирну поверхню. Тому ми використовуємо мило. У мильному розчині сили між молекулами менше, ніж сили між молекулами води. Результатом є зменшення поверхневого натягу води та розчин змочує жирну поверхню.

Якщо вас цікавить тема і ви хочете дізнатись більше:

 Вам потрібна порада? Напишіть нам [email protected]

Ми можемо вам допомогти?

Не можете заповнити заявку? Якщо у вас є проблема, не соромтеся звертатися до нас: