Πλέον χαρακτηριστική ιδιότηταΑυτό που διακρίνει ένα υγρό από ένα αέριο είναι ότι στο όριο με ένα αέριο, το υγρό σχηματίζει μια ελεύθερη επιφάνεια, η παρουσία της οποίας οδηγεί στην εμφάνιση ενός ειδικού είδους φαινομένων που ονομάζονται επιφάνεια. Οφείλουν την εμφάνισή τους στις ειδικές φυσικές συνθήκες στις οποίες τα μόρια βρίσκονται κοντά στην ελεύθερη επιφάνεια.

Κάθε μόριο ενός υγρού υπόκειται σε ελκτικές δυνάμεις από τα μόρια που το περιβάλλουν, που βρίσκονται από αυτό σε απόσταση περίπου 10 -9 m (ακτίνα μοριακής δράσης). Ανά μόριο Μ 1 που βρίσκεται μέσα στο υγρό (Εικ. 1), δρουν δυνάμεις από τα ίδια μόρια και το αποτέλεσμα αυτών των δυνάμεων είναι κοντά στο μηδέν.

Για τα μόρια Μ 2 δυνάμεις που προκύπτουν είναι μη μηδενικές και κατευθύνονται στο υγρό, κάθετα στην επιφάνειά του. Έτσι, όλα τα μόρια υγρού που βρίσκονται στο επιφανειακό στρώμα έλκονται μέσα στο υγρό. Αλλά ο χώρος μέσα στο υγρό καταλαμβάνεται από άλλα μόρια, έτσι το επιφανειακό στρώμα δημιουργεί πίεση στο υγρό (μοριακή πίεση).

Για να μετακινήσετε ένα μόριο Μ 3, που βρίσκεται ακριβώς κάτω από το επιφανειακό στρώμα, στην επιφάνεια, είναι απαραίτητο να γίνει εργασία ενάντια στις δυνάμεις της μοριακής πίεσης. Κατά συνέπεια, τα μόρια στο επιφανειακό στρώμα ενός υγρού έχουν πρόσθετη δυναμική ενέργεια σε σύγκριση με τα μόρια μέσα στο υγρό. Αυτή η ενέργεια ονομάζεται επιφανειακή ενέργεια.

Προφανώς, όσο μεγαλύτερη είναι η ελεύθερη επιφάνεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιφανειακή ενέργεια. Αφήστε το εμβαδόν της ελεύθερης επιφάνειας να αλλάξει κατά Δ μικρό, ενώ η επιφανειακή ενέργεια άλλαξε σε \(~\Delta W_p = \sigma \cdot \Delta S\), όπου σ είναι ο συντελεστής επιφανειακής τάσης. Αφού για αυτή την αλλαγή είναι απαραίτητο να γίνει δουλειά

\(~A = \Delta W_p ,\) μετά \(~A = \sigma \cdot \Delta S .\)

Επομένως \(~\sigma = \dfrac(A)(\Delta S)\) .

Η μονάδα επιφανειακής τάσης SI είναι το τζάουλ ανά τετραγωνικό μέτρο(J/m2).

- μια τιμή αριθμητικά ίση με το έργο των μοριακών δυνάμεων όταν η ελεύθερη επιφάνεια ενός υγρού αλλάζει κατά 1 m 2 σε σταθερή θερμοκρασία.

Εφόσον οποιοδήποτε σύστημα, αφημένο μόνο του, τείνει να καταλαμβάνει μια θέση στην οποία η δυναμική του ενέργεια είναι η χαμηλότερη, το υγρό τείνει να συστέλλεται στην ελεύθερη επιφάνεια. Το επιφανειακό στρώμα του υγρού συμπεριφέρεται σαν ένα τεντωμένο φιλμ από καουτσούκ, δηλ. προσπαθεί συνεχώς να μειώνει την επιφάνειά του στο ελάχιστο δυνατό μέγεθος για έναν δεδομένο όγκο.

Για παράδειγμα, μια σταγόνα υγρού σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας έχει σφαιρικό σχήμα.

Επιφανειακή τάση

Η ιδιότητα μιας υγρής επιφάνειας να συστέλλεται μπορεί να ερμηνευθεί ως η ύπαρξη δυνάμεων που τείνουν να συστέλλουν αυτήν την επιφάνεια. Μόριο Μ 1 (Εικ. 2), που βρίσκεται στην επιφάνεια του υγρού, αλληλεπιδρά όχι μόνο με τα μόρια που βρίσκονται μέσα στο υγρό, αλλά και με τα μόρια που βρίσκονται στην επιφάνεια του υγρού, που βρίσκονται μέσα στη σφαίρα μοριακής δράσης. Για ένα μόριο Μ 1 το προκύπτον \(~\vec R\) των μοριακών δυνάμεων που κατευθύνονται κατά μήκος της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού είναι ίσο με μηδέν, και για ένα μόριο Μ 2 που βρίσκεται στο όριο της υγρής επιφάνειας, \(~\vec R\ne 0\) και \(~\vec R\) κατευθύνεται κάθετα προς τα όρια της ελεύθερης επιφάνειας και εφαπτομένη στην επιφάνεια του ίδιου του υγρού.

Το αποτέλεσμα των δυνάμεων που δρουν σε όλα τα μόρια που βρίσκονται στο όριο της ελεύθερης επιφάνειας είναι η δύναμη επιφανειακή τάση. Γενικά, δρα με τέτοιο τρόπο που τείνει να μειώσει την επιφάνεια του υγρού.

Μπορούμε να υποθέσουμε ότι η δύναμη επιφανειακής τάσης \(~\vec F\) είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος μεγάλοτα όρια της επιφανειακής στιβάδας του υγρού, επειδή σε όλες τις περιοχές της επιφανειακής στιβάδας του υγρού τα μόρια βρίσκονται υπό τις ίδιες συνθήκες:

\(~F \sim l .\)

Πράγματι, ας εξετάσουμε ένα κατακόρυφο ορθογώνιο πλαίσιο (Εικ. 3, α, β), του οποίου η κινητή πλευρά είναι ισορροπημένη. Αφού αφαιρέσετε το πλαίσιο από το διάλυμα μεμβράνης σαπουνιού, το κινούμενο μέρος μετακινείται από τη θέση του 1 στη θέση 2 . Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μεμβράνη είναι μια λεπτή στρώση υγρού και έχει δύο ελεύθερες επιφάνειες, θα βρούμε τη δουλειά που γίνεται όταν μετακινούμε την εγκάρσια ράβδο σε απόσταση η = ένα 1 ⋅ ένα 2: ΕΝΑ = 2F⋅h, Οπου φά- η δύναμη που ασκεί το πλαίσιο από κάθε επιφανειακό στρώμα. Από την άλλη πλευρά, \(~A = \sigma \cdot \Delta S = \sigma \cdot 2l \cdot h\).

Επομένως, \(~2F \cdot h = \sigma \cdot 2l \cdot h \Δεξί βέλος F = \sigma \cdot l\), από όπου \(~\sigma = \dfrac Fl\).

Σύμφωνα με αυτόν τον τύπο, η μονάδα επιφανειακής τάσης SI είναι newton ανά μέτρο (N/m).

Συντελεστής επιφανειακής τάσηςσ αριθμητικά ίσο με δύναμηεπιφανειακή τάση που δρα ανά μονάδα μήκους του ορίου της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού. Ο συντελεστής επιφανειακής τάσης εξαρτάται από τη φύση του υγρού, τη θερμοκρασία και την παρουσία ακαθαρσιών. Μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία.

  • Στην κρίσιμη θερμοκρασία, όταν η διαφορά μεταξύ υγρού και ατμού εξαφανίζεται, σ = 0.

Οι ακαθαρσίες γενικά μειώνουν (μερικές αυξάνουν) τον συντελεστή επιφανειακής τάσης.

Έτσι, το επιφανειακό στρώμα του υγρού μοιάζει με ελαστική τεντωμένη μεμβράνη που καλύπτει ολόκληρο το υγρό και τείνει να το συλλέγει σε μία «σταγόνα». Αυτό το μοντέλο (ελαστική τεντωμένη μεμβράνη) επιτρέπει σε κάποιον να προσδιορίσει την κατεύθυνση των δυνάμεων επιφανειακής τάσης. Για παράδειγμα, εάν η ταινία εκτεθεί σε εξωτερικές δυνάμειςτεντώνεται, τότε η δύναμη επιφανειακής τάσης θα κατευθυνθεί κατά μήκος της επιφάνειας του υγρού ενάντια στο τέντωμα. Ωστόσο, αυτή η κατάσταση διαφέρει σημαντικά από την τάση μιας ελαστικής μεμβράνης από καουτσούκ. Μια ελαστική μεμβράνη τεντώνεται λόγω της αύξησης της απόστασης μεταξύ των σωματιδίων και η δύναμη τάσης αυξάνεται· όταν η υγρή μεμβράνη τεντώνεται, η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων δεν αλλάζει και επιτυγχάνεται αύξηση της επιφάνειας ως αποτέλεσμα η μετάβαση των μορίων από το πάχος του υγρού στο επιφανειακό στρώμα. Επομένως, καθώς αυξάνεται η επιφάνεια του υγρού, η δύναμη της επιφανειακής τάσης δεν αλλάζει (δεν εξαρτάται από την επιφάνεια).

δείτε επίσης

  1. Kikoin A.K. Στις δυνάμεις επιφανειακής τάσης // Κβαντική. - 1983. - Αρ. 12. - Σ. 27-28

Υγρανση

Στην περίπτωση επαφής με ένα στερεό σώμα, οι δυνάμεις πρόσφυσης μεταξύ των υγρών μορίων και των στερεών μορίων αρχίζουν να παίζουν σημαντικό ρόλο. Η συμπεριφορά ενός υγρού θα εξαρτηθεί από το ποια είναι μεγαλύτερη: η συνοχή μεταξύ των μορίων του υγρού ή η συνοχή των μορίων του υγρού με τα μόρια του στερεού.

Υγρανση- φαινόμενο που συμβαίνει λόγω της αλληλεπίδρασης υγρών μορίων με στερεά μόρια. Εάν οι δυνάμεις έλξης μεταξύ των μορίων ενός υγρού και ενός στερεού είναι μεγαλύτερες από τις δυνάμεις έλξης μεταξύ των μορίων ενός υγρού, τότε το υγρό ονομάζεται ύγρανση; αν οι δυνάμεις έλξης μεταξύ υγρού και στερεού σώματος είναι μικρότερες από τις δυνάμεις έλξης μεταξύ των μορίων του υγρού, τότε το υγρό λέγεται μη διαβρέχονταςαυτό είναι το σώμα.

Το ίδιο υγρό μπορεί να είναι διαβρεκτικό και μη διαβρεκτικό σε σχέση με διαφορετικά σώματα. Έτσι, το νερό βρέχει το γυαλί και δεν βρέχει τη λιπαρή επιφάνεια· ο υδράργυρος δεν βρέχει το γυαλί, αλλά τον χαλκό.

Η διαβροχή ή η μη διαβροχή από ένα υγρό των τοιχωμάτων του δοχείου στο οποίο βρίσκεται επηρεάζει το σχήμα της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού στο δοχείο. Αν ένας μεγάλος αριθμός απόυγρό χύνεται σε ένα δοχείο, το σχήμα της επιφάνειάς του καθορίζεται από τη βαρύτητα, η οποία εξασφαλίζει μια επίπεδη και οριζόντια επιφάνεια. Ωστόσο, στα ίδια τα τοιχώματα, το φαινόμενο της διαβροχής και της μη διαβροχής οδηγεί σε καμπυλότητα της υγρής επιφάνειας, το λεγόμενο εφέ άκρων.

Ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό των εφέ ακμών είναι γωνία επαφήςθ είναι η γωνία μεταξύ του επιπέδου που εφάπτεται στην επιφάνεια του υγρού και της επιφάνειας του στερεού. Υπάρχει πάντα υγρό μέσα στη γωνία επαφής (Εικ. 4, α, β). Όταν βρέχεται, θα είναι αιχμηρό (Εικ. 4, α), και όταν δεν είναι βρεγμένο, θα είναι αμβλύ (Εικ. 4, β). ΣΕ σχολικό μάθημαΟι φυσικοί θεωρούν μόνο την πλήρη διαβροχή (θ = 0º) ή την πλήρη μη διαβροχή (θ = 180º).

Οι δυνάμεις που σχετίζονται με την παρουσία επιφανειακής τάσης και κατευθύνονται εφαπτομενικά στην επιφάνεια του υγρού, στην περίπτωση μιας κυρτής επιφάνειας, δίνουν μια προκύπτουσα δύναμη που κατευθύνεται στο υγρό (Εικ. 5, α). Στην περίπτωση μιας κοίλης επιφάνειας, η δύναμη που προκύπτει κατευθύνεται, αντίθετα, προς το αέριο που συνορεύει με το υγρό (Εικ. 5, β).

Εάν το υγρό διαβροχής βρίσκεται στην ανοιχτή επιφάνεια ενός στερεού (Εικ. 6, α), τότε απλώνεται σε αυτήν την επιφάνεια. Εάν στην ανοιχτή επιφάνεια ενός στερεού σώματος υπάρχει υγρό που δεν διαβρέχεται, τότε αυτό παίρνει σχήμα κοντά στο σφαιρικό (Εικ. 6, β).

Το βρέξιμο είναι σημαντικό τόσο στην καθημερινή ζωή όσο και στη βιομηχανία. Η καλή διαβροχή είναι απαραίτητη κατά τη βαφή, το πλύσιμο, την επεξεργασία φωτογραφικών υλικών, την εφαρμογή επιστρώσεων χρωμάτων και βερνικιών, τη συγκόλληση υλικών, τη συγκόλληση και τις διαδικασίες επίπλευσης (εμπλουτισμός μεταλλευμάτων με πολύτιμο πέτρωμα). Αντίθετα, κατά την κατασκευή στεγανωτικών συσκευών χρειάζονται υλικά που δεν βρέχονται από το νερό.

Τριχοειδή φαινόμενα

Η καμπυλότητα της υγρής επιφάνειας στα άκρα του αγγείου είναι ιδιαίτερα ευδιάκριτη σε στενούς σωλήνες, όπου ολόκληρη η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού είναι καμπυλωμένη. Σε σωλήνες με στενή διατομή, αυτή η επιφάνεια είναι μέρος μιας σφαίρας· ονομάζεται μηνίσκος. Ένα υγρό διαβροχής σχηματίζει έναν κοίλο μηνίσκο (Εικ. 7, α), ενώ ένα υγρό που δεν διαβρέχεται σχηματίζει έναν κυρτό μηνίσκο (Εικ. 7, β). Δεδομένου ότι η επιφάνεια του μηνίσκου είναι μεγαλύτερη από την περιοχή διατομήσωλήνα, τότε υπό τη δράση μοριακών δυνάμεων η καμπύλη επιφάνεια του υγρού τείνει να ισιώσει.

Δημιουργούνται δυνάμεις επιφανειακής τάσης επιπλέον (Λαπλάσια)πίεση κάτω από μια καμπύλη επιφάνεια ρευστού.

Αν η επιφάνεια του υγρού κοίλος, τότε η δύναμη επιφανειακής τάσης κατευθύνεται έξω από το υγρό (Εικ. 8, α) και η πίεση κάτω από την κοίλη επιφάνεια του υγρού είναι μικρότερη από ό,τι κάτω από την επίπεδη επιφάνεια κατά \(~p = \dfrac(2 \sigma ) (R)\). Αν η επιφάνεια του υγρού κυρτός, τότε η δύναμη επιφανειακής τάσης κατευθύνεται μέσα στο υγρό (Εικ. 8, β) και η πίεση κάτω από την κυρτή επιφάνεια του υγρού είναι μεγαλύτερη από ό,τι κάτω από την επίπεδη επιφάνεια κατά την ίδια ποσότητα.

Ρύζι. 8
  • Αυτός ο τύπος είναι μια ειδική περίπτωση του τύπου του Laplace, ο οποίος προσδιορίζει την υπερβολική πίεση για μια αυθαίρετη υγρή επιφάνεια διπλής καμπυλότητας:
\(~p = \sigma \cdot \left(\dfrac(1)(R_1) + \dfrac(1)(R_2) \right),\)

Οπου R 1 και R 2 - ακτίνες καμπυλότητας οποιωνδήποτε δύο αμοιβαία κάθετων κανονικών τμημάτων της υγρής επιφάνειας. Η ακτίνα καμπυλότητας είναι θετική εάν το κέντρο καμπυλότητας του αντίστοιχου τμήματος βρίσκεται μέσα στο ρευστό και αρνητική εάν το κέντρο καμπυλότητας είναι έξω από το ρευστό. Για κυλινδρική επιφάνεια ( R 1 = μεγάλο; R 2 = ∞) υπερπίεση \(~p = \dfrac(\sigma)(R)\) .

Εάν τοποθετήσετε ένα στενό σωλήνα ( τριχοειδής) το ένα άκρο σε ένα υγρό που χύνεται σε ένα φαρδύ δοχείο και, στη συνέχεια, λόγω της παρουσίας της δύναμης πίεσης Laplace, το υγρό στο τριχοειδές ανεβαίνει (αν το υγρό βρέχεται) ή πέφτει (αν το υγρό δεν διαβρέχεται) (Εικ. 9, α, β), αφού κάτω από την επίπεδη επιφάνεια του υγρού στο Δεν υπάρχει υπερβολική πίεση σε ένα ευρύ δοχείο.

Το φαινόμενο των μεταβολών στο ύψος της στάθμης του υγρού στα τριχοειδή αγγεία σε σύγκριση με το επίπεδο του υγρού σε φαρδιά αγγεία ονομάζεται τριχοειδή φαινόμενα.

Το υγρό στο τριχοειδές ανεβαίνει ή πέφτει σε αυτό το ύψος η, στην οποία η δύναμη της υδροστατικής πίεσης της στήλης του υγρού εξισορροπείται από τη δύναμη της περίσσειας πίεσης, δηλ.

\(~\dfrac(2 \sigma)(R) = \rho \cdot g \cdot h .\)

Από πού προέρχεται το \(~h = \dfrac(2 \sigma)(\rho \cdot g \cdot R)\); Εάν η διαβροχή δεν έχει ολοκληρωθεί θ ≠ 0 (θ ≠ 180°), τότε, όπως δείχνουν οι υπολογισμοί, \(~h = \dfrac(2 \sigma)(\rho \cdot g \cdot R) \cdot \cos \theta\).

Τα τριχοειδή φαινόμενα είναι αρκετά συχνά. Η άνοδος του νερού στο έδαφος, το σύστημα των αιμοφόρων αγγείων στους πνεύμονες, το ριζικό σύστημα των φυτών, το φυτίλι και το στυπόχαρτο είναι τριχοειδή συστήματα.

Βιβλιογραφία

  1. Aksenovich L. A. Φυσική στο Λύκειο: Θεωρία. Καθήκοντα. Τεστ: Σχολικό βιβλίο. επίδομα για ιδρύματα γενικής εκπαίδευσης. περιβάλλον, εκπαίδευση / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Εκδ. Κ. Σ. Φαρίνο. - Μν.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - Σελ. 178-184.

Επιφανειακή τάση, την επιθυμία μιας ουσίας (υγρής ή στερεάς φάσης) να μειώσει την περίσσεια δυναμικής της ενέργειας στη διεπιφάνεια με μια άλλη φάση (επιφανειακή ενέργεια). Ορίζεται ως η εργασία που δαπανήθηκε για τη δημιουργία μιας μονάδας επιφάνειας διεπαφής (διάσταση J/m 2). Σύμφωνα με έναν άλλο ορισμό, επιφανειακή τάση- δύναμη ανά μονάδα μήκους του περιγράμματος που περιορίζει τη διεπαφή φάσης (διάσταση N/m). αυτή η δύναμη δρα εφαπτομενικά στην επιφάνεια και εμποδίζει την αυθόρμητη αύξησή της.

Επιφανειακή τάση- το κύριο θερμοδυναμικό χαρακτηριστικό του επιφανειακού στρώματος ενός υγρού στο όριο με την αέρια φάση ή άλλο υγρό. Επιφανειακή τάσητων διαφόρων υγρών στο όριο με τους δικούς τους ατμούς ποικίλλει ευρέως: από μονάδες για υγροποιημένα αέρια χαμηλού σημείου βρασμού έως αρκετές χιλιάδες mN/m για τηγμένες πυρίμαχες ουσίες. Επιφανειακή τάσηεξαρτάται από τη θερμοκρασία. Για πολλά μη συνδεδεμένα υγρά ενός συστατικού (νερό, λιωμένα άλατα, υγρά μέταλλα) μακριά από την κρίσιμη θερμοκρασία, η γραμμική εξάρτηση ισχύει:

όπου s και s 0 είναι επιφανειακή τάση σε θερμοκρασίες ΤΚαι Τ 0 αντίστοιχα, α≈0,1 mN/(m K) - συντελεστής θερμοκρασίας επιφανειακή τάση. Η κύρια μέθοδος ρύθμισης επιφανειακή τάσησυνίσταται στη χρήση επιφανειοδραστικών (επιφανειοδραστικών).

Επιφανειακή τάσηπεριλαμβάνεται σε πολλές εξισώσεις της φυσικής, της φυσικής και της κολλοειδούς χημείας, της ηλεκτροχημείας.

Ορίζει τις ακόλουθες ποσότητες:

1. τριχοειδής πίεση, όπου r 1 και r 2 - κύριες ακτίνες καμπυλότητας της επιφάνειας και πίεση κορεσμένων ατμών rπάνω από μια καμπύλη υγρή επιφάνεια: , όπου r- ακτίνα καμπυλότητας της επιφάνειας, R- σταθερά αερίου, Vn- μοριακός όγκος υγρού, Π 0 - πίεση πάνω από μια επίπεδη επιφάνεια (νόμοι Lapplace και Kelvin, βλέπε Τριχοειδή φαινόμενα).

2. Γωνία επαφής θ σε επαφή ενός υγρού με την επιφάνεια ενός στερεού: cos, όπου είναι η ειδική ελεύθερη επιφανειακή ενέργεια του στερεού στη διεπιφάνεια με αέριο και υγρό, - επιφανειακή τάσηυγρά (νόμος Young, βλέπε Διαβροχή).

3. Προσρόφηση επιφανειοδραστικών όπου μ είναι το χημικό δυναμικό της προσροφημένης ουσίας (εξίσωση Gibbs, βλέπε Προσρόφηση). Για αραιά διαλύματα όπου Με- μοριακή συγκέντρωση τασιενεργού.

4. Κατάσταση του στρώματος προσρόφησης τασιενεργού στην επιφάνεια του υγρού: (σελ μικρό + α/α 2)·( ΕΝΑ- σι)=κ Τ, όπου σελ μικρό=(s 0 -s) - δισδιάστατη πίεση, s 0 και s - αντίστοιχα επιφανειακή τάσηκαθαρό υγρό και το ίδιο υγρό παρουσία στρώματος προσρόφησης, ΕΝΑ- σταθερά (ανάλογα με τη σταθερά van der Waals), ΕΝΑ- εμβαδόν επιφανειακής στιβάδας ανά προσροφημένο μόριο, σι- περιοχή που καταλαμβάνεται από 1 μόριο υγρού, κ- Σταθερά Boltzmann (εξίσωση Frumkin-Volmer, βλ. Επιφανειακή δραστηριότητα).


5. Ηλεκτροτριχοειδές αποτέλεσμα: - ρεμικρό/ ρε f = r s, όπου r s είναι η επιφανειακή πυκνότητα φορτίου, f είναι το δυναμικό του ηλεκτροδίου (εξίσωση Lipman, βλ. Ηλεκτροτριχοειδή φαινόμενα).

6. Το έργο σχηματισμού του κρίσιμου πυρήνα μιας νέας φάσης Τουαλέτα. Για παράδειγμα, κατά την ομοιογενή συμπύκνωση ατμού υπό πίεση, όπου Π 0 - πίεση ατμών πάνω από μια επίπεδη επιφάνεια υγρού (εξίσωση Gibbs, βλέπε Προέλευση μιας νέας φάσης).

7. Μήκος l τριχοειδών κυμάτων στην επιφάνεια του υγρού: , όπου ρ είναι η πυκνότητα του υγρού, τ είναι η περίοδος ταλάντωσης, σολ- επιτάχυνση της βαρύτητας.

8. Ελαστικότητα υγρών μεμβρανών με επιφανειοδραστική στρώση: μέτρο ελαστικότητας, όπου μικρό- περιοχή φιλμ (εξίσωση Gibbs, βλ. Λεπτές μεμβράνες).

Επιφανειακή τάσημετράται για πολλές καθαρές ουσίες και μείγματα (διαλύματα, τήγματα) σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών και συνθέσεων. Επειδή η επιφανειακή τάσηπολύ ευαίσθητο στην παρουσία ακαθαρσιών, μετρήσεις χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδουςδεν δίνουν πάντα τις ίδιες τιμές.

Οι κύριες μέθοδοι μέτρησης είναι οι εξής:

1. άνοδος υγρών διαβροχής στα τριχοειδή αγγεία. Ύψος ανύψωσης, όπου - διαφορά στην πυκνότητα υγρού και εκτοπισμένου αερίου, ρ - ακτίνα του τριχοειδούς. Ακρίβεια προσδιορισμού επιφανειακή τάσηαυξάνεται με τη μείωση της αναλογίας ρ/α (α - τριχοειδική σταθερά του υγρού).

2. Μέτρηση της μέγιστης πίεσης σε φυσαλίδα αερίου (μέθοδος Rebinder). Ο υπολογισμός βασίζεται στην εξίσωση του Laplace. Όταν μια φυσαλίδα συμπιέζεται σε ένα υγρό μέσω ενός βαθμονομημένου τριχοειδούς ακτίνας r πριν από τη στιγμή του διαχωρισμού, η πίεση p m = 2σ/r

3. Μέθοδος ζύγισης σταγόνων (σταλαγμομετρία): (εξίσωση Tate), όπου σολ- συνολικό βάρος nσταγόνες που διαχωρίζονται υπό την επίδραση της βαρύτητας από το κόψιμο ενός τριχοειδούς σωλήνα με ακτίνα r. Για να βελτιωθεί η ακρίβεια, η δεξιά πλευρά πολλαπλασιάζεται με έναν συντελεστή διόρθωσης ανάλογα με το r και τον όγκο της πτώσης.

4. Μέθοδος ζυγοστάθμισης πλακών (μέθοδος Wilhelmy). Κατά τη βύθιση πλάκας με περίμετρο διατομής μεγάλοστο υγρό διαβροχής είναι το βάρος της πλάκας, όπου σολ 0 - βάρος ξηρής πλάκας.

5. Μέθοδος αποκοπής δακτυλίου (μέθοδος Du Nouy). Να σκίσει ένα συρμάτινο δακτύλιο με ακτίνα Rαπαιτείται δύναμη από την επιφάνεια του υγρού

6. Μέθοδος άμιστης πτώσης. Το προφίλ μιας σταγόνας σε ένα μη διαβρέξιμο υπόστρωμα προσδιορίζεται από την προϋπόθεση ότι το άθροισμα των υδροστατικών και τριχοειδών πιέσεων είναι σταθερό. Διαφορική εξίσωσηΤο προφίλ σταγονιδίων επιλύεται με αριθμητική ολοκλήρωση (μέθοδος Bashforth-Adams). Μετρώντας τις γεωμετρικές παραμέτρους του προφίλ πτώσης χρησιμοποιώντας τους κατάλληλους πίνακες, βρείτε επιφανειακή τάση.

7. Μέθοδος περιστρεφόμενης πτώσης. Μια σταγόνα υγρού με πυκνότητα r 1 τοποθετείται σε ένα σωλήνα με ένα βαρύτερο (πυκνότητα r 2) υγρό. Όταν ο σωλήνας περιστρέφεται με γωνιακή ταχύτητα ω, το σταγονίδιο τεντώνεται κατά μήκος του άξονα, παίρνοντας περίπου το σχήμα ενός κυλίνδρου ακτίνας r. Εξίσωση σχεδίασης: . Η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των μικρών επιφανειακή τάσηστη διεπαφή δύο υγρών.

Επιφανειακή τάσηείναι καθοριστικός παράγοντας για πολλούς τεχνολογικές διαδικασίες: επίπλευση, εμποτισμός πορωδών υλικών, επίστρωση, απορρυπαντική δράση, μεταλλουργία σκόνης, συγκόλληση κ.λπ. Εξαιρετικός ρόλος επιφανειακή τάσησε διαδικασίες που συμβαίνουν σε μηδενική βαρύτητα.

Εννοια επιφανειακή τάσηπου εισήχθη για πρώτη φορά από τον J. Segner (1752). Στο πρώτο μισό του 19ου αι. με βάση την ιδέα του επιφανειακή τάσηαναπτύχθηκε μαθηματική θεωρίατριχοειδή φαινόμενα (P. Laplace, S. Poisson, K. Gauss, A.Yu. Davidov). Στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα. Ο J. Gibbs ανέπτυξε τη θερμοδυναμική θεωρία των επιφανειακών φαινομένων, στην οποία διαδραματίζεται ο καθοριστικός ρόλος επιφανειακή τάση. Τον 20ο αιώνα αναπτύσσονται μέθοδοι ρύθμισης επιφανειακή τάσηχρησιμοποιώντας τασιενεργά και ηλεκτροτριχοειδή αποτελέσματα (I. Langmuir, P.A. Rebinder, A.H. Frumknn). Ανάμεσα στα σύγχρονα τρέχοντα προβλήματα- ανάπτυξη της μοριακής θεωρίας επιφανειακή τάσηδιάφορα υγρά (συμπεριλαμβανομένων των λιωμένων μετάλλων), η επίδραση της καμπυλότητας της επιφάνειας σε επιφανειακή τάση.

Κύριο μέρος.

Για να κατανοήσετε τις βασικές ιδιότητες και τα πρότυπα της υγρής κατάστασης μιας ουσίας, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη τις ακόλουθες πτυχές:

Δομή υγρού. Κίνηση υγρών μορίων.

Ένα υγρό είναι κάτι που μπορεί να ρέει.

Η λεγόμενη σειρά μικρής εμβέλειας παρατηρείται στη διάταξη των υγρών σωματιδίων. Αυτό σημαίνει ότι σε σχέση με οποιοδήποτε σωματίδιο, διατάσσεται η θέση των πλησιέστερων γειτόνων του.

Ωστόσο, καθώς απομακρύνεστε από ένα δεδομένο σωματίδιο, η διάταξη των άλλων σωματιδίων σε σχέση με αυτό γίνεται όλο και λιγότερο διατεταγμένη και πολύ γρήγορα η τάξη στη διάταξη των σωματιδίων εξαφανίζεται εντελώς.

Τα υγρά μόρια κινούνται πολύ πιο ελεύθερα από τα στερεά μόρια, αν και όχι τόσο ελεύθερα όσο τα μόρια αερίου.

Κάθε μόριο υγρού κινείται εδώ κι εκεί για κάποιο χρονικό διάστημα, χωρίς ωστόσο να απομακρύνεται από τους γείτονές του. Αλλά από καιρό σε καιρό, ένα υγρό μόριο ξεσπά από το περιβάλλον του και μετακινείται σε άλλο μέρος, καταλήγοντας σε ένα νέο περιβάλλον, όπου και πάλι για κάποιο χρονικό διάστημα εκτελεί κινήσεις παρόμοιες με τη δόνηση. Σημαντικά επιτεύγματα στην ανάπτυξη μιας σειράς προβλημάτων στη θεωρία της υγρής κατάστασης ανήκουν στον Σοβιετικό επιστήμονα Ya. I. Frenkel.

Σύμφωνα με τον Frenkel, η θερμική κίνηση στα υγρά έχει τον εξής χαρακτήρα. Κάθε μόριο ταλαντώνεται γύρω από μια συγκεκριμένη θέση ισορροπίας για κάποιο χρονικό διάστημα. Από καιρό σε καιρό, ένα μόριο αλλάζει τη θέση ισορροπίας του, μετακινούμενο απότομα σε μια νέα θέση, που χωρίζεται από την προηγούμενη με μια απόσταση της τάξης του μεγέθους των ίδιων των μορίων. Δηλαδή, τα μόρια κινούνται μόνο αργά μέσα στο υγρό, παραμένοντας μέρος του χρόνου κοντά σε ορισμένα μέρη.Έτσι, η κίνηση των μορίων του υγρού είναι κάτι σαν ένα μείγμα κινήσεων σε ένα στερεό και σε ένα αέριο: η ταλαντευόμενη κίνηση σε ένα μέρος αντικαθίσταται με μια ελεύθερη μετάβαση από το ένα μέρος στο άλλο.

Πίεση υγρού

Η καθημερινή εμπειρία μας διδάσκει ότι τα υγρά δρουν με γνωστές δυνάμεις στην επιφάνεια των στερεών σωμάτων που έρχονται σε επαφή μαζί τους. Αυτές οι δυνάμεις ονομάζονται δυνάμεις πίεσης ρευστού.



Όταν καλύπτουμε το άνοιγμα μιας ανοιχτής βρύσης με το δάχτυλό μας, νιώθουμε την πίεση του υγρού στο δάχτυλό μας. Ο πόνος στο αυτί που βιώνει ένας κολυμβητής που έχει βουτήξει σε μεγάλα βάθη προκαλείται από τις δυνάμεις της πίεσης του νερού στο τύμπανο. Τα θερμόμετρα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας στη βαθιά θάλασσα πρέπει να είναι πολύ ανθεκτικά ώστε η πίεση του νερού να μην μπορεί να τα συνθλίψει.

Η πίεση σε ένα υγρό προκαλείται από αλλαγή του όγκου του - συμπίεση. Τα υγρά είναι ελαστικά σε σχέση με τις μεταβολές του όγκου. Οι ελαστικές δυνάμεις σε ένα υγρό είναι δυνάμεις πίεσης. Έτσι, εάν ένα υγρό δρα με δυνάμεις πίεσης σε σώματα που έρχονται σε επαφή με αυτό, αυτό σημαίνει ότι συμπιέζεται. Δεδομένου ότι η πυκνότητα μιας ουσίας αυξάνεται κατά τη συμπίεση, μπορούμε να πούμε ότι τα υγρά έχουν ελαστικότητα σε σχέση με τις αλλαγές στην πυκνότητα.

Η πίεση σε ένα υγρό είναι κάθετη σε οποιαδήποτε επιφάνεια τοποθετείται στο υγρό. Η πίεση στο υγρό στο βάθος h είναι ίση με το άθροισμα της πίεσης στην επιφάνεια και τιμή ανάλογη με το βάθος:

Λόγω του γεγονότος ότι τα υγρά μπορούν να μεταδώσουν στατική πίεση, σχεδόν όχι μικρότερη από την πυκνότητά τους, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συσκευές που παρέχουν ένα πλεονέκτημα σε αντοχή: μια υδραυλική πρέσα.

Νόμος του Αρχιμήδη

Οι δυνάμεις πίεσης δρουν στην επιφάνεια ενός στερεού σώματος βυθισμένου σε ένα υγρό. Δεδομένου ότι η πίεση αυξάνεται με το βάθος βύθισης, οι δυνάμεις πίεσης που δρουν στο κάτω μέρος του υγρού και κατευθύνονται προς τα πάνω είναι μεγαλύτερες από τις δυνάμεις που δρουν στο πάνω μέρος και κατευθύνονται προς τα κάτω, και μπορούμε να περιμένουμε ότι οι δυνάμεις πίεσης που προκύπτουν θα κατευθυνθούν προς τα άνω. Το αποτέλεσμα των δυνάμεων πίεσης σε ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρό ονομάζεται δύναμη στήριξης του υγρού.

Εάν ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρό αφεθεί στην τύχη του, θα βυθιστεί, θα παραμείνει σε ισορροπία ή θα επιπλεύσει στην επιφάνεια του υγρού, ανάλογα με το αν η δύναμη στήριξης είναι μικρότερη από, ίση ή μεγαλύτερη από τη δύναμη του η βαρύτητα που δρα στο σώμα.

Ο νόμος του Αρχιμήδη ορίζει ότι ένα σώμα σε ένα υγρό υπόκειται σε μια δύναμη άνωσης προς τα πάνω ίση με το βάρος του μετατοπισμένου υγρού. Ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρό υπόκειται σε μια άνωση (που ονομάζεται δύναμη του Αρχιμήδη)

όπου ρ είναι η πυκνότητα του υγρού (αερίου), είναι η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης και V- τον όγκο του βυθισμένου σώματος (ή το μέρος του όγκου του σώματος που βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια).

Εάν ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρό αιωρείται από μια ζυγαριά, τότε η ζυγαριά δείχνει τη διαφορά μεταξύ του βάρους του σώματος στον αέρα και του βάρους του εκτοπισμένου υγρού. Ως εκ τούτου, ο νόμος του Αρχιμήδη έχει μερικές φορές την ακόλουθη διατύπωση: ένα σώμα βυθισμένο σε ένα υγρό χάνει τόσο από το βάρος του όσο το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από αυτό.

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ένα τέτοιο πειραματικό γεγονός ότι, όντας μέσα σε ένα άλλο υγρό μεγαλύτερου ειδικού βάρους, το υγρό, σύμφωνα με το νόμο του Αρχιμήδη, «χάνει» το βάρος του και παίρνει το φυσικό, σφαιρικό του σχήμα.

Εξάτμιση

Στο επιφανειακό στρώμα και κοντά στην επιφάνεια του υγρού δρουν δυνάμεις που διασφαλίζουν την ύπαρξη της επιφάνειας και δεν αφήνουν τα μόρια να φύγουν από τον όγκο του υγρού. Λόγω της θερμικής κίνησης, ορισμένα από τα μόρια έχουν αρκετά υψηλές ταχύτητες για να ξεπεράσουν τις δυνάμεις που συγκρατούν τα μόρια στο υγρό και να εγκαταλείψουν το υγρό. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται εξάτμιση. Παρατηρείται σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, αλλά η έντασή του αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Εάν τα μόρια που έχουν αφήσει το υγρό αφαιρεθούν από τον χώρο κοντά στην επιφάνεια του υγρού, τότε τελικά όλο το υγρό θα εξατμιστεί. Αν δεν αφαιρεθούν τα μόρια που έχουν αφήσει το υγρό, σχηματίζουν ατμό. Τα μόρια ατμού που εισέρχονται στην περιοχή κοντά στην επιφάνεια του υγρού έλκονται στο υγρό με ελκτικές δυνάμεις. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται συμπύκνωση.

Έτσι, εάν τα μόρια δεν αφαιρεθούν, ο ρυθμός εξάτμισης μειώνεται με το χρόνο. Με μια περαιτέρω αύξηση στην πυκνότητα των ατμών, επιτυγχάνεται μια κατάσταση όπου ο αριθμός των μορίων που εγκαταλείπουν το υγρό σε ορισμένο χρόνο θα είναι ίσος με τον αριθμό των μορίων που επιστρέφουν στο υγρό την ίδια στιγμή. Εμφανίζεται μια κατάσταση δυναμικής ισορροπίας. Ο ατμός που βρίσκεται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας με το υγρό ονομάζεται κορεσμένος.

Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται η πυκνότητα και η πίεση των κορεσμένων ατμών. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερο αριθμόΤα υγρά μόρια έχουν αρκετή ενέργεια για να εξατμιστούν και όσο μεγαλύτερη πρέπει να είναι η πυκνότητα των ατμών έτσι ώστε η συμπύκνωση να μπορεί να ισούται με την εξάτμιση.

Βρασμός

Όταν, όταν θερμαίνεται ένα υγρό, επιτυγχάνεται μια θερμοκρασία στην οποία η πίεση των κορεσμένων ατμών είναι ίση με την εξωτερική πίεση, δημιουργείται ισορροπία μεταξύ του υγρού και των κορεσμένων ατμών του. Όταν προσδίδεται επιπλέον ποσότητα θερμότητας στο υγρό, η αντίστοιχη μάζα υγρού μετατρέπεται αμέσως σε ατμό. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται βρασμός.

Ο βρασμός είναι η έντονη εξάτμιση ενός υγρού, που συμβαίνει όχι μόνο από την επιφάνεια, αλλά σε όλο τον όγκο του, μέσα στις προκύπτουσες φυσαλίδες ατμού. Για να αλλάξουν από υγρό σε ατμό, τα μόρια πρέπει να αποκτήσουν την απαραίτητη ενέργεια για να ξεπεράσουν τις ελκτικές δυνάμεις που τα συγκρατούν στο υγρό. Για παράδειγμα, για να εξατμιστεί 1 g νερού σε θερμοκρασία 100 ° C και πίεση που αντιστοιχεί στην ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας, είναι απαραίτητο να δαπανηθούν 2258 J, από τα οποία τα 1880 χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό μορίων από το υγρό και τα υπόλοιπα χρησιμοποιούνται για την αύξηση του όγκου που καταλαμβάνει το σύστημα, έναντι των δυνάμεων της ατμοσφαιρικής πίεσης (1 g υδρατμού στους 100 ° C και η κανονική πίεση καταλαμβάνει όγκο 1,673 cm 3, ενώ 1 g νερού υπό τις ίδιες συνθήκες - μόνο 1,04 cm 3).

Το σημείο βρασμού είναι η θερμοκρασία στην οποία η πίεση των κορεσμένων ατμών γίνεται ίση με την εξωτερική πίεση. Καθώς η πίεση αυξάνεται, το σημείο βρασμού αυξάνεται και όσο μειώνεται η πίεση, μειώνεται.

Λόγω της αλλαγής της πίεσης στο υγρό με το ύψος της στήλης του, ο βρασμός σε διαφορετικά επίπεδα στο υγρό συμβαίνει, αυστηρά, σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Μόνο ο κορεσμένος ατμός πάνω από την επιφάνεια ενός υγρού που βράζει έχει μια ορισμένη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία του καθορίζεται μόνο από την εξωτερική πίεση. Αυτή είναι η θερμοκρασία που εννοείται όταν μιλάμε για το σημείο βρασμού.

Τα σημεία βρασμού των διαφόρων υγρών διαφέρουν πολύ μεταξύ τους και αυτό χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία, για παράδειγμα, στην απόσταξη προϊόντων πετρελαίου.

Η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να παρέχεται για να μετατραπεί ισόθερμα μια ορισμένη ποσότητα υγρού σε ατμό, σε εξωτερική πίεση ίση με την πίεση του κορεσμένου ατμού του, ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Αυτή η τιμή αναφέρεται συνήθως ως ένα γραμμάριο ή ένα mole. Η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την ισοθερμική εξάτμιση ενός mole υγρού ονομάζεται γραμμομοριακή λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Εάν αυτή η τιμή διαιρεθεί με το μοριακό βάρος, προκύπτει η ειδική λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης.

Επιφανειακή τάση ενός υγρού

Η ιδιότητα ενός υγρού να μειώνει την επιφάνειά του στο ελάχιστο ονομάζεται επιφανειακή τάση. Η επιφανειακή τάση είναι ένα φαινόμενο της μοριακής πίεσης σε ένα υγρό που προκαλείται από την έλξη μορίων στο επιφανειακό στρώμα προς μόρια μέσα στο υγρό. Στην επιφάνεια ενός υγρού, τα μόρια βιώνουν δυνάμεις που δεν είναι συμμετρικές. Κατά μέσο όρο, ένα μόριο που βρίσκεται μέσα σε ένα υγρό υπόκειται σε μια δύναμη έλξης και προσκόλλησης από τους γείτονές του ομοιόμορφα από όλες τις πλευρές. Εάν η επιφάνεια του υγρού αυξηθεί, τα μόρια θα κινηθούν ενάντια στις δυνάμεις συγκράτησης. Έτσι, η δύναμη που τείνει να συστέλλει την επιφάνεια του υγρού δρα στην αντίθετη κατεύθυνση από την εξωτερική δύναμη που τεντώνει την επιφάνεια. Αυτή η δύναμη ονομάζεται επιφανειακή τάση και υπολογίζεται από τον τύπο:

Συντελεστής επιφανειακής τάσης()

Μήκος ορίου υγρής επιφάνειας

Λάβετε υπόψη ότι τα υγρά που εξατμίζονται εύκολα (αιθέρας, αλκοόλη) έχουν μικρότερη επιφανειακή τάση από τα μη πτητικά υγρά (υδράργυρος). Η επιφανειακή τάση του υγρού υδρογόνου και, ιδιαίτερα, του υγρού ηλίου είναι πολύ χαμηλή. Στα υγρά μέταλλα, η επιφανειακή τάση, αντίθετα, είναι πολύ υψηλή. Η διαφορά στην επιφανειακή τάση των υγρών εξηγείται από τη διαφορά στις συγκολλητικές δυνάμεις των διαφορετικών μορίων.

Οι μετρήσεις της επιφανειακής τάσης ενός υγρού δείχνουν ότι η επιφανειακή τάση εξαρτάται όχι μόνο από τη φύση του υγρού, αλλά και από τη θερμοκρασία του: με την αύξηση της θερμοκρασίας, η διαφορά στις πυκνότητες του υγρού μειώνεται και επομένως ο συντελεστής επιφανειακής τάσης μειώνεται.

Λόγω της επιφανειακής τάσης, οποιοσδήποτε όγκος υγρού τείνει να μειώσει την επιφάνεια του, μειώνοντας έτσι δυναμική ενέργεια. Η επιφανειακή τάση είναι μία από τις ελαστικές δυνάμεις που ευθύνονται για την κίνηση των κυματισμών στο νερό. Σε εξογκώματα, η επιφανειακή βαρύτητα και η επιφανειακή τάση τραβούν τα σωματίδια του νερού προς τα κάτω, προσπαθώντας να κάνουν την επιφάνεια ξανά λεία.

Υγρές ταινίες

Όλοι γνωρίζουν πόσο εύκολο είναι να βγάλεις αφρό από σαπουνόνερο. Ο αφρός είναι ένα σύνολο φυσαλίδων αέρα που οριοθετούνται από ένα λεπτό φιλμ υγρού. Ένα ξεχωριστό φιλμ μπορεί εύκολα να ληφθεί από ένα υγρό που σχηματίζει αφρό.

Αυτές οι ταινίες είναι πολύ ενδιαφέρουσες. Μπορούν να είναι εξαιρετικά λεπτά: στα πιο λεπτά μέρη το πάχος τους δεν ξεπερνά τα εκατό χιλιοστά του χιλιοστού. Παρά τη λεπτότητα τους, μερικές φορές είναι πολύ ανθεκτικά. Το φιλμ σαπουνιού μπορεί να τεντωθεί και να παραμορφωθεί, και ένα ρεύμα νερού μπορεί να ρέει μέσα από το φιλμ σαπουνιού χωρίς να το καταστρέψει.

Πώς μπορούμε να εξηγήσουμε τη σταθερότητα των ταινιών; Απαραίτητη προϋπόθεση για το σχηματισμό ενός φιλμ είναι η προσθήκη ουσιών που διαλύονται σε αυτό σε ένα καθαρό υγρό, επιπλέον, εκείνων που μειώνουν σημαντικά την επιφανειακή τάση

Στη φύση και την τεχνολογία, συνήθως δεν συναντάμε μεμονωμένες ταινίες, αλλά μια συλλογή μεμβρανών - αφρού. Μπορείτε συχνά να δείτε σε ρέματα, όπου μικρά ρυάκια πέφτουν σε ήρεμα νερά, άφθονο σχηματισμό αφρού. Σε αυτή την περίπτωση, η ικανότητα του νερού να αφρίζει συνδέεται με την παρουσία ενός ειδικού οργανική ύλη, απελευθερώνεται από τις ρίζες των φυτών. Ο κατασκευαστικός εξοπλισμός χρησιμοποιεί υλικά που έχουν κυτταρική δομή, όπως ο αφρός. Τέτοια υλικά είναι φθηνά, ελαφριά, δεν μεταφέρουν τη θερμότητα και τον ήχο κακώς και είναι αρκετά ανθεκτικά. Για την κατασκευή τους, ουσίες που προάγουν τον αφρισμό προστίθενται στα διαλύματα από τα οποία σχηματίζονται οικοδομικά υλικά.

Υγρανση

Μικρές σταγόνες υδραργύρου τοποθετημένες σε γυάλινη πλάκα παίρνουν σφαιρικό σχήμα. Αυτό είναι το αποτέλεσμα των μοριακών δυνάμεων που τείνουν να μειώσουν την επιφάνεια του υγρού. Ο υδράργυρος που τοποθετείται στην επιφάνεια ενός στερεού δεν σχηματίζει πάντα στρογγυλά σταγονίδια. Απλώνεται πάνω από την πλάκα ψευδαργύρου και η συνολική επιφάνεια του σταγονιδίου αναμφίβολα θα αυξηθεί.

Μια σταγόνα ανιλίνης έχει επίσης σφαιρικό σχήμα μόνο όταν δεν αγγίζει το τοίχωμα του γυάλινου δοχείου. Μόλις ακουμπήσει τον τοίχο, κολλάει αμέσως στο τζάμι, τεντώνοντας κατά μήκος του και αποκτώντας μια μεγάλη συνολική επιφάνεια.

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στην περίπτωση επαφής με ένα στερεό σώμα, οι δυνάμεις πρόσφυσης μεταξύ μορίων υγρού και στερεών μορίων αρχίζουν να παίζουν σημαντικό ρόλο. Η συμπεριφορά ενός υγρού θα εξαρτηθεί από το ποια είναι μεγαλύτερη: η συνοχή μεταξύ μορίων υγρού ή η συνοχή ενός μορίου υγρού με ένα στερεό μόριο. Στην περίπτωση του υδραργύρου και του γυαλιού, οι συγκολλητικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων υδραργύρου και γυαλιού είναι μικρές σε σύγκριση με τις συγκολλητικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων υδραργύρου και ο υδράργυρος συγκεντρώνεται σε μια σταγόνα.

Αυτό το υγρό ονομάζεται μη διαβρέχονταςστερεός. Στην περίπτωση του υδραργύρου και του ψευδαργύρου, οι δυνάμεις προσκόλλησης μεταξύ των μορίων του υγρού και του στερεού υπερβαίνουν τις δυνάμεις πρόσφυσης που δρουν μεταξύ των μορίων του υγρού και το υγρό εξαπλώνεται συμπαγές σώμα. Στην περίπτωση αυτή το υγρό ονομάζεται ύγρανσηστερεός.

Επομένως, όταν μιλάμε για την επιφάνεια ενός υγρού, πρέπει να εννοούμε όχι μόνο την επιφάνεια όπου το υγρό συνορεύει με τον αέρα, αλλά και την επιφάνεια που συνορεύει με άλλα υγρά ή ένα στερεό σώμα.

Ανάλογα με το αν το υγρό βρέχει τα τοιχώματα του δοχείου ή όχι, το σχήμα της επιφάνειας του υγρού στο σημείο επαφής με το στερεό τοίχωμα και το αέριο έχει τη μια ή την άλλη μορφή. Στην περίπτωση μη διαβροχής, το σχήμα της υγρής επιφάνειας στην άκρη είναι στρογγυλό και κυρτό. Όταν βρέχεται, το υγρό στην άκρη παίρνει ένα κοίλο σχήμα.

Τριχοειδή φαινόμενα

Στη ζωή, έχουμε συχνά να κάνουμε με σώματα που διαπερνούν πολλά μικρά κανάλια (χαρτί, νήματα, δέρμα, διάφορα ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ, χώμα, δέντρο). Όταν τέτοια σώματα έρχονται σε επαφή με νερό ή άλλα υγρά, συχνά τα απορροφούν. Αυτή είναι η βάση για τη δράση μιας πετσέτας κατά το στέγνωμα των χεριών, τη δράση ενός φυτιλιού σε μια λάμπα κηροζίνης κ.λπ. Παρόμοια φαινόμενα μπορούν να παρατηρηθούν και σε στενούς γυάλινους σωλήνες. Οι στενοί σωλήνες ονομάζονται τριχοειδείς ή τριχοσωλήνες.

Όταν ένας τέτοιος σωλήνας βυθιστεί στο ένα άκρο σε ένα φαρδύ δοχείο σε ένα φαρδύ δοχείο, συμβαίνει το εξής: εάν το υγρό βρέξει τα τοιχώματα του σωλήνα, τότε θα ανέβει πάνω από το επίπεδο του υγρού στο δοχείο και, επιπλέον, πιο ψηλά τόσο πιο στενό είναι ο σωλήνας. εάν το υγρό δεν βρέχει τα τοιχώματα, τότε, αντίθετα, η στάθμη του υγρού στο σωλήνα ρυθμίζεται χαμηλότερα από ό,τι σε ένα φαρδύ δοχείο. Η αλλαγή στο ύψος της στάθμης του υγρού σε στενούς σωλήνες ή κενά ονομάζεται τριχοειδής.ΣΕ με ευρεία έννοιαΩς τριχοειδή φαινόμενα νοούνται όλα τα φαινόμενα που προκαλούνται από την ύπαρξη επιφανειακής τάσης.

Το ύψος της ανόδου του υγρού στους τριχοειδείς σωλήνες εξαρτάται από την ακτίνα του καναλιού στο σωλήνα, την επιφανειακή τάση και την πυκνότητα του υγρού. Μεταξύ του υγρού στο τριχοειδές και στο ευρύ δοχείο, δημιουργείται μια τέτοια διαφορά στάθμης h έτσι ώστε η υδροστατική πίεση rgh να εξισορροπεί την τριχοειδική πίεση:

όπου s είναι η επιφανειακή τάση του υγρού

R είναι η ακτίνα του τριχοειδούς.

Το ύψος του υγρού που ανεβαίνει σε ένα τριχοειδές είναι ανάλογο της επιφανειακής τάσης του και αντιστρόφως ανάλογο με την ακτίνα του τριχοειδούς καναλιού και την πυκνότητα του υγρού (νόμος Jurin)

Master class "Επιφανειακή τάση του νερού".

Καθηγητής Φυσικής ΜΚΟΥ "Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση Νο. 8 επωνυμίας A.V. Gryaznov" IMRSC

Στόχος: δείχνουν την ανάπτυξη της δημιουργικής δραστηριότητας των μαθητών κατά τη μελέτη του φαινομένου της επιφανειακής τάσης. Εκπαιδευτικός : μελέτη του φαινομένου της επιφανειακής τάσης.Αναπτυξιακή: αναπτύξτε την ικανότητα να παρατηρείτε, να πειραματίζεστε, να αποκτάτε γνώσεις, να κατανοείτε, να αξιολογείτε και να συσχετίζετε την άποψή σας με τις απόψεις των άλλων, να είστε σε θέση να εξάγετε συμπεράσματα. Εκπαιδεύοντας: να καλλιεργήσει την αίσθηση της ομορφιάς, τον σεβασμό προς τη φύση, την ικανότητα να διεξάγει διάλογο, να ακούει τους άλλους και να υπερασπίζεται μια άποψη με λογική. Μέθοδοι, τεχνικές, τρόποι: -ανταλλαγή απόψεων, ομαδική συζήτηση, συζήτηση.
-πείραμα. Εξοπλισμός:υπολογιστής και παρουσίαση,…….. Εγώ . Εισαγωγήστην κύρια τάξη, προσδιορισμός των κύριων στόχων και στόχων:(Διαφάνεια 1) Αγαπητοί συνάδελφοι. Το κύριο καθήκον κάθε δασκάλου σήμερα είναι να βοηθήσει στην απόκτηση στέρεων γνώσεων, στην ανάπτυξη των ικανοτήτων των μαθητών, στην εισαγωγή τους σε δημιουργική δραστηριότητα, βοηθήστε τον μαθητή να ανοίξει, χρησιμοποιήστε καλύτερα το δικό του δημιουργικές δυνατότητες. Και, το πιο σημαντικό, εφαρμόστε τις γνώσεις που αποκτήθηκαν στο μέλλον, να είστε σε θέση να πλοηγηθείτε σύγχρονος κόσμος. Ως επίγραφο για το μάθημα πήρα λοιπόν τα λόγια του μεγάλου Ι.Β. Γκάιτε: «Το να γνωρίζεις δεν είναι το παν, η γνώση πρέπει να χρησιμοποιείται επιδέξια" Στο μέλλον, ο μαθητής θα πρέπει να λύσει πολλά προβλήματα, που συχνά συνδέονται με τεχνική πλευράΩς εκ τούτου, στο σχολείο, υπό την καθοδήγηση ενός δασκάλου, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί ενεργή ανεξάρτητη δραστηριότητα, ως αποτέλεσμα της οποίας εμφανίζεται δημιουργική κυριαρχία επαγγελματική γνώση, δεξιότητες, ικανότητες και ανάπτυξη δεξιοτήτων σκέψης. Ο καθένας από εμάς στην καθημερινότητά του έχει συναντήσει και έρχεται αντιμέτωπος με φαινόμενα αφενός συνηθισμένα, αλλά ταυτόχρονα εκπληκτικά αφετέρου, χωρίς να σκέφτεται καθόλου πόσο υπέροχα είναι. φυσικά φαινόμεναέχουμε να κάνουμε και δεν έχουμε καν σκεφτεί πώς να τα εξηγήσουμε!.( Διαφάνεια 2)

Ακόμη και τα μικρά παιδιά γνωρίζουν πολύ καλά ότι τα πασχαλινά κέικ και τα κάστρα μπορούν να χτιστούν μόνο από βρεγμένη άμμο. Οι ξηροί κόκκοι άμμου δεν κολλάνε μεταξύ τους. Αλλά οι κόκκοι άμμου βυθισμένοι εντελώς στο νερό επίσης δεν κολλάνε μεταξύ τους. Γιατί οι δρομείς νερού κινούνται τόσο εύκολα στην επιφάνεια του νερού; Γιατί οι σφήκες, οι λιβελλούλες και ορισμένα έντομα μπορούν εύκολα να προσγειωθούν και να απογειωθούν από την επιφάνεια του νερού; Ας προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε αυτά τα φαινόμενα.

Αλλά πρώτα, ας κάνουμε μερικά πειράματα. .

Εμπειρία Νο. 1 "Πλοούμενοι συνδετήρες"

Εξοπλισμόςένα ποτήρι καθαρό νερό, αρκετοί συνδετήρες, ένας από τους οποίους είναι ελαφρώς λυγισμένος

Ασκηση . Πάρτε έναν συνδετήρα και χαμηλώστε τον απαλά στην επιφάνεια του νερού, ώστε να παραμείνει στην επιφάνεια. (Το κυριότερο είναι να το κάνετε πολύ προσεκτικά, χωρίς να πιέσετε το ποτήρι με το νερό. Αν αυτό αποτύχει, τοποθετήστε τον στεγνό συνδετήρα πάνω στον ισιωμένο και κατεβάστε τον ξανά στην επιφάνεια του νερού, ενώ κατεβάστε προσεκτικά τον τελευταίο. )

Πείραμα Νο. 2 «Μια σταγόνα λάδι»

Εξοπλισμός:πιπέτα με φυτικό λάδι, οδοντογλυφίδα, απορρυπαντικό.

Χρησιμοποιώντας μια πιπέτα, τοποθετήστε μια σταγόνα λαδιού στην επιφάνεια του νερού. Τι παρατηρείτε; Τώρα αγγίξτε την άκρη μιας οδοντογλυφίδας βουτηγμένης στο διάλυμα απορρυπαντικό, η επιφάνεια του νερού δίπλα στο λάδι, στο κέντρο. Τι παρατηρείτε;

(Προτεινόμενη απάντηση: το λάδι μαζεύτηκε πρώτα σε μια μπάλα και μετά ο λεκές άρχισε να κινείται και να απλώνεται)

Πείραμα Νο. 3 «Σαπουνάδα»

Εξοπλισμός:λύση για το φύσημα μιας σαπουνόφουσκας, ένα συρμάτινο δακτύλιο με λαβή, μια οδοντογλυφίδα εμποτισμένη σε διάλυμα σαπουνιού.

Βουτήξτε τον δακτύλιο στο διάλυμα σαπουνιού και παρατηρήστε τη μεμβράνη σαπουνιού στο ανακλώμενο φως. Τρυπήστε το δαχτυλίδι με μια οδοντογλυφίδα. Τι προσέξατε; (Προτεινόμενη απάντηση: υπάρχει μια λεπτή μεμβράνη στο δαχτυλίδι, όταν τρυπηθεί με μια οδοντογλυφίδα, παραμένει)

Ας συνοψίσουμε τα πειράματα που έγιναν.

Το νερό έχει την ιδιότητα να στηρίζει ελαφριά αντικείμενα στην επιφάνεια και όταν προστίθεται διάλυμα σαπουνιού, το λάδι και το φιλμ τεντώνονται. (Διαφάνεια 3)

Δάσκαλος:

Πειράματα έδειξαν ότι το νερό έχει μια εκπληκτική ιδιότητα - να δημιουργεί μια "ταινία". επιστημονική εξήγησηΑυτό. Η παρουσία μιας ελεύθερης επιφάνειας σε ένα υγρό καθορίζει την ύπαρξη ειδικών φαινομένων που ονομάζονται επιφανειακά φαινόμενα. Προκύπτουν λόγω του γεγονότος ότι τα μόρια μέσα στο υγρό και τα μόρια στην επιφάνειά του βρίσκονται σε διαφορετικές συνθήκες. ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΣΕ ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ ) Υπάρχουν λιγότερα μόρια στην επιφάνεια του νερού από ό,τι μέσα. Επομένως, τα «εσωτερικά» μόρια έλκονται προς τα κάτω, τεντώνοντας την επιφάνεια του υγρού. Στον όγκο του υγρού, τα μόρια έλκονται από παντού, οι δυνάμεις έλξης εξισορροπούνται. Αλλά επιφανειακά, η ένταση προέρχεται μόνο από το «κάτω». Οι δυνάμεις δεν είναι ισορροπημένες, η επιφάνεια τραβάει μόνη της. ΚΑΙΕλλείψει εξωτερικών δυνάμεων, το υγρό θα πρέπει να έχει τη μικρότερη επιφάνεια για έναν δεδομένο όγκο και να έχει το σχήμα σφαίρας. Αυτό ακριβώς εξηγεί το σφαιρικό σχήμα των μικρών σταγόνων και φυσαλίδων.

    Ανάπτυξη.

Έχουμε ήδη την πρώτη ιδέα της επιφανειακής τάσης, οπότε ας αρχίσουμε να συμπληρώνουμε τον πίνακα (ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΟΣ)

Επιφανειακή τάση

Η χρήση της επιφανειακής τάσης στην καθημερινή ζωή, η ιατρική...

ΙΙΙ.Έρευνα.Και τώρα ήρθε η ώρα να πραγματοποιήσουμε έρευνα, πραγματοποιούμε τα ακόλουθα πειράματα.

Εμπειρία Νο 4

«Τι είναι μεγαλύτερη: η επιφανειακή τάση του κρύου νερού ή η επιφανειακή τάση του ζεστού νερού;»

Προσδιορίστε πειραματικά εάν η επιφανειακή τάση του νερού αυξάνεται ή μειώνεται ως αποτέλεσμα μεταβολών της θερμοκρασίας του.

Σκοπός του πειράματος: να δείξει ότι η επιφανειακή τάση του νερού εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

Υλικά: οδοντογλυφίδες, ένα σιδερένιο καρφί, μια λάμπα αλκοόλης, ένα ποτήρι καθαρό νερό (ένα σιδερένιο καρφί, μια λάμπα αλκοόλης μπορεί να αντικατασταθεί με σπίρτα).

Επεξεργάζομαι, διαδικασία:

    Ζεστάνετε ένα σιδερένιο καρφί σε μια λυχνία και κρατήστε το κοντά στην επιφάνεια του νερού ανάμεσα σε δύο οδοντογλυφίδες (ή ρίξτε ζεστό νερό στην επιφάνεια του νερού ανάμεσα στις οδοντογλυφίδες).

    (Ανάψτε ένα σπίρτο και τοποθετήστε το ανάμεσα στις οδοντογλυφίδες)

Αποτελέσματα:

Εμπειρία Νο 5

«Τι είναι μεγαλύτερη: η επιφανειακή τάση του καθαρού νερού ή η επιφανειακή τάση ενός διαλύματος σαπουνιού;»

Προσδιορίστε πειραματικά εάν η επιφανειακή τάση του νερού αυξάνεται ή μειώνεται ως αποτέλεσμα της διάλυσης σαπουνιού σε αυτό.

Σκοπός του πειράματος: να αποδείξετε ότι η επιφανειακή τάση του καθαρού νερού είναι μεγαλύτερη από την επιφανειακή τάση ενός διαλύματος σαπουνιού.

Υλικά: τρεις οδοντογλυφίδες, υγρό πιάτων, ένα μπολ με καθαρό νερό.

Επεξεργάζομαι, διαδικασία:

    Βάλτε το στη μέση επιφάνεια νερούδύο οδοντογλυφίδες ώστε να είναι η μία δίπλα στην άλλη.

    Βουτήξτε την άκρη της τρίτης οδοντογλυφίδας σε υγρό πιάτων (σημείωση: χρειάζεται μόνο μια μικρή ποσότητα υγρού)

    Βουτήξτε την άκρη της τρίτης οδοντογλυφίδας στο νερό ανάμεσα στις άλλες δύο.

Αποτελέσματα: δύο οδοντογλυφίδες αφαιρούνται γρήγορα η μία από την άλλη. Εξηγήστε το παρατηρούμενο φαινόμενο.

Εμπειρία Νο 6

«Τι είναι μεγαλύτερη: η επιφανειακή τάση του καθαρού νερού ή η επιφανειακή τάση ενός διαλύματος ζάχαρης;»

Προσδιορίστε πειραματικά εάν η επιφανειακή τάση του νερού αυξάνεται ή μειώνεται ως αποτέλεσμα της διάλυσης της ζάχαρης σε αυτό.

Σκοπός του πειράματος: να αποδείξετε ότι η επιφανειακή τάση του καθαρού νερού είναι μεγαλύτερη από την επιφανειακή τάση ενός διαλύματος ζάχαρης.

Υλικά: οδοντογλυφίδες, ζαχαρωτά, μπολ με καθαρό νερό.

Επεξεργάζομαι, διαδικασία:

    Τοποθετήστε δύο οδοντογλυφίδες στη μέση της επιφάνειας του νερού έτσι ώστε να είναι δίπλα-δίπλα.

    Μουλιάστε μια καραμέλα ζάχαρης σε καθαρό νερό και βουτήξτε τη στο νερό ανάμεσα σε δύο οδοντογλυφίδες.

Αποτελέσματα: δύο οδοντογλυφίδες αφαιρούνται γρήγορα η μία από την άλλη. Εξηγήστε το παρατηρούμενο φαινόμενο.

Συμπέρασμα.

Οι συμμετέχοντες συζητούν τα πειραματικά τους αποτελέσματα και κάνουν γενικό συμπέρασμαότι:

1. Η παρουσία μιας ελεύθερης επιφάνειας σε ένα υγρό καθορίζει την ύπαρξη ειδικών φαινομένων που ονομάζονται επιφανειακά φαινόμενα. Προκύπτουν λόγω του γεγονότος ότι τα μόρια μέσα στο υγρό και τα μόρια στην επιφάνειά του βρίσκονται σε διαφορετικές συνθήκες.

2. Η επιφανειακή τάση εξαρτάται από τον τύπο του υγρού, τη θερμοκρασία του και την παρουσία ακαθαρσιών. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, μειώνεται και εξαφανίζεται εντελώς σε μια κρίσιμη θερμοκρασία, γεγονός που οδηγεί στην εξαφάνιση της διεπαφής μεταξύ του υγρού και των κορεσμένων ατμών του.

Δάσκαλος:Μετά από πειράματα, παρατηρήσαμε ότι σε όλες τις περιπτώσεις η επιφανειακή τάση μειώνεται. Τι πιστεύετε: μπορεί να αυξηθεί; Ας δούμε τον πίνακα και ας βγάλουμε ένα συμπέρασμα.

.
Συμπέρασμα.Το νερό έχει υψηλή επιφανειακή τάση και μόνο ο υδράργυρος έχει τη μεγαλύτερη.

Οι εκδηλώσεις των δυνάμεων επιφανειακής τάσης είναι τόσο διαφορετικές που δεν είναι καν δυνατό να τις απαριθμήσουμε όλες. Επιτρέψτε μου να σας δώσω ένα παράδειγμα.

Το στενό του Γιβραλτάρ συνδέει τη Μεσόγειο Θάλασσα και τον Ατλαντικό Ωκεανό. Τα νερά μοιάζουν να χωρίζονται από μια μεμβράνη και να έχουν ένα ξεκάθαρο όριο μεταξύ τους. Καθένα από αυτά έχει τη δική του θερμοκρασία, τη δική του σύνθεση αλατιού, τη χλωρίδα και την πανίδα του.

Το 1967, Γερμανοί επιστήμονες ανακάλυψαν το γεγονός ότι τα νερά της Ερυθράς Θάλασσας και του Ινδικού Ωκεανού δεν αναμειγνύονται. Ακολουθώντας το παράδειγμα των συναδέλφων του, ο Jacques Cousteau άρχισε να ανακαλύπτει εάν τα νερά του Ατλαντικού Ωκεανού και της Μεσογείου αναμειγνύονται. Αρχικά, αυτός και η ομάδα του εξέτασαν το νερό της Μεσογείου - το φυσικό επίπεδο αλατότητας, την πυκνότητα και τις μορφές ζωής που είναι εγγενείς σε αυτό. Το ίδιο έκαναν και στον Ατλαντικό Ωκεανό. Αυτές οι δύο μάζες νερού συναντώνται στο στενό του Γιβραλτάρ εδώ και χιλιάδες χρόνια και θα ήταν λογικό να υποθέσουμε ότι αυτές οι δύο τεράστιες μάζες νερού θα έπρεπε να είχαν αναμειχθεί εδώ και πολύ καιρό - η αλατότητα και η πυκνότητά τους θα έπρεπε να είχαν γίνει ίδιες ή τουλάχιστον παρόμοιες . Αλλά ακόμα και στα μέρη όπου συγκλίνουν πιο κοντά, το καθένα από αυτά διατηρεί τις ιδιότητές του. Με άλλα λόγια, στη συμβολή δύο μαζών νερού, η υδατοκουρτίνα δεν τους άφηνε να ανακατευτούν! Τα νερά του Ατλαντικού Ωκεανού και της Μεσογείου δεν μπορούν να αναμειχθούν. Η ποσότητα της επιφανειακής τάσης καθορίζεται από διαφορετικούς βαθμούς πυκνότητας θαλασσινό νερό, αυτός ο παράγοντας μοιάζει με τοίχο που εμποδίζει την ανάμειξη των νερών.Το θέμα εδώ είναι η επιφανειακή τάση: η επιφανειακή τάση είναι μια από τις πιο σημαντικές παραμέτρους του νερού. Καθορίζει τη δύναμη πρόσφυσης μεταξύ των μορίων του υγρού, καθώς και το σχήμα της επιφάνειάς του στο όριο με τον αέρα.

ΙV Στερέωση.

Δάσκαλος:Τώρα ας κάνουμε οπτικά πειράματα , που σχετίζονται με την επιφανειακή τάση.

Εμπειρία Νο 7 «Το Μαγεμένο Κύπελλο Σίπυ».

Έχετε μικρά νομίσματα (30-40 τεμάχια). Ρίξτε ένα γεμάτο ποτήρι νερό και μάθετε: πόσα από αυτά τα νομίσματα μπορείτε να βάλετε σε ένα ποτήρι νερό μέχρι να χυθεί; Τώρα χαμηλώστε προσεκτικά ένα νόμισμα στο ποτήρι. Και λοιπόν? Πόσοι χωράνε; Πώς άλλαξε το σχήμα του επιφανειακού στρώματος του νερού; Εξήγησε γιατί?

(Απάντηση:Η επιφανειακή τάση συλλέγει νερό. Αν κοιτάξετε προσεκτικά, μπορείτε να δείτε ότι ο μηνίσκος συνεχίζει τη γραμμή των τοιχωμάτων του γυαλιού, ανεβαίνοντας σε ένα τόξο στη μέση.)

Δάσκαλος: Σήμερα μάθαμε πολλά για την επιφανειακή τάση, αφού το θέμα του σεμιναρίου μας σχετίζεται με την ουσιαστική ανάγνωση, θα εξοικειωθούμε με μερικά ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ. Κατά την ανάγνωση, θα ήθελα να σας προτείνω να χρησιμοποιήσετε την τεχνολογία «Εισαγωγή», κάνοντας σημειώσεις στα περιθώρια, ώστε να συνεχίσετε να συμπληρώνετε τις στήλες του πίνακα.

Ανάγνωση κειμένου με σημειώσεις:

+ Το ήξερα

- Δεν ήξερα ότι

? Θα ήθελα να μάθω περισσότερα

! με εξέπληξε

Επιφανειακή τάση

Γιατί μια σαπουνόφουσκα έχει σχήμα μπάλας;

Από τι εξαρτάται η επιφανειακή τάση;

V . Πρίπλασμα.

Σήμερα προσπάθησα να σας δείξω ότι με τη βοήθεια της έρευνας και των απλών, οπτικών τεχνικών, μπορείτε όχι μόνο να δημιουργήσετε ένα σύστημα φυσικών γνώσεων, δεξιοτήτων και ικανοτήτων στα μαθήματα φυσικής, αλλά και να βελτιώσετε δημιουργική δραστηριότητα, κλήση ενδιαφέροννα πραγματοποιήσει πειράματα. Είναι απαραίτητο να του δώσεις ευκαιρία να πειραματιστούνκαι να μην φοβάστε τα λάθη, ενθαρρύνετε τους μαθητές να βγάλουν συμπεράσματα και να υπερασπιστούν την άποψή τους.

V . Αντανάκλαση. Ήθελα να τελειώσω το μάθημα με ένα άλλο πείραμα για την επιφανειακή τάση.

Εμπειρία Νο 8 Έκρηξη χρώματος σε ένα πιάτο

Για το πείραμα θα χρειαστείτε: ένα πιάτο, πλήρες γάλα, υγρό σαπούνι, μπατονέτες και χρωστικές τροφίμων διαφορετικών χρωμάτων. Σχέδιο εργασίας:

1. Ρίχνουμε το γάλα σε ένα πιάτο.

2. Προσθέστε μερικές σταγόνες χρώματος στο γάλα.

3. Βουτήξτε δύο μπατονέτες σε υγρό σαπούνι και βυθίστε τις σε ένα πιάτο με γάλα.

Αποτέλεσμα:Όταν προσθέτετε χρώμα στο γάλα, σχηματίζονται όμορφες χυμένες μπογιές στην επιφάνεια. Όταν προστίθεται υγρό σαπούνι, το χρώμα γίνεται ριγέ και σχηματίζει απροσδόκητα σχέδια στην επιφάνεια του γάλακτος.

Εν κατακλείδι, θέλω να πω με τα λόγια του Νικολάι Οστρόφσκι:

« Δημιουργική εργασία- Αυτό

όμορφο, ασυνήθιστα βαρύ

και απίστευτα χαρούμενη δουλειά."

Βιβλιογραφία: