Paling properti karakteristik Yang membedakan zat cair dengan gas adalah pada batasnya dengan gas, zat cair tersebut membentuk permukaan bebas, yang keberadaannya menyebabkan terjadinya suatu fenomena khusus yang disebut permukaan. Kemunculannya disebabkan oleh kondisi fisik khusus di mana molekul-molekul terletak di dekat permukaan bebas.

Setiap molekul suatu zat cair terkena gaya tarik menarik dari molekul-molekul di sekitarnya yang terletak pada jarak sekitar 10 -9 m (radius aksi molekuler). Per molekul M 1 terletak di dalam cairan (Gbr. 1), gaya dari molekul yang sama bekerja, dan resultan gaya ini mendekati nol.

Untuk molekul M 2 gaya resultan tidak nol dan diarahkan ke dalam zat cair, tegak lurus terhadap permukaannya. Dengan demikian, semua molekul cairan yang terletak di lapisan permukaan ditarik ke dalam cairan. Tapi ruang di dalam cairan ditempati oleh molekul lain, jadi lapisan permukaan menciptakan tekanan pada cairan (tekanan molekul).

Untuk memindahkan molekul M 3, terletak tepat di bawah lapisan permukaan, di permukaan perlu dilakukan usaha melawan gaya tekanan molekul. Akibatnya, molekul-molekul di lapisan permukaan suatu cairan mempunyai energi potensial tambahan dibandingkan dengan molekul-molekul di dalam cairan. Energi ini disebut energi permukaan.

Jelasnya, semakin besar luas permukaan bebas, semakin besar pula energi permukaannya. Biarkan luas permukaan bebas berubah sebesar Δ S, sedangkan energi permukaan berubah menjadi \(~\Delta W_p = \sigma \cdot \Delta S\), dengan σ adalah koefisien tegangan permukaan. Karena untuk perubahan ini perlu dilakukan usaha

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

Oleh karena itu \(~\sigma = \dfrac(A)(\Delta S)\) .

Satuan SI untuk tegangan permukaan adalah joule per meter persegi(J/m2).

- nilai numerik yang sama dengan usaha yang dilakukan oleh gaya molekul ketika luas permukaan bebas suatu zat cair berubah sebesar 1 m 2 pada suhu konstan.

Karena sistem apa pun, jika dibiarkan sendiri, cenderung menempati posisi di mana energi potensialnya paling rendah, maka cairan cenderung berkontraksi pada permukaan bebasnya. Lapisan permukaan cairan berperilaku seperti lapisan karet yang diregangkan, yaitu. terus berupaya untuk mengurangi luas permukaannya ke ukuran seminimal mungkin untuk volume tertentu.

Misalnya, setetes cairan dalam keadaan tanpa bobot mempunyai bentuk bola.

Tegangan permukaan

Sifat suatu permukaan zat cair untuk berkontraksi dapat diartikan sebagai adanya gaya-gaya yang cenderung mengontraksikan permukaan tersebut. Molekul M 1 (Gbr. 2), yang terletak di permukaan cairan, berinteraksi tidak hanya dengan molekul yang terletak di dalam cairan, tetapi juga dengan molekul yang terletak di permukaan cairan, yang terletak di dalam lingkup aksi molekuler. Untuk sebuah molekul M 1 resultan gaya molekul \(~\vec R\) yang diarahkan sepanjang permukaan bebas cairan sama dengan nol, dan untuk sebuah molekul M 2 terletak pada batas permukaan cairan, \(~\vec R\ne 0\) dan \(~\vec R\) diarahkan tegak lurus terhadap batas permukaan bebas dan bersinggungan dengan permukaan zat cair itu sendiri.

Resultan gaya yang bekerja pada semua molekul yang terletak pada batas permukaan bebas adalah gaya tegangan permukaan. Secara umum, kerjanya sedemikian rupa sehingga cenderung memperkecil permukaan cairan.

Dapat diasumsikan bahwa gaya tegangan permukaan \(~\vec F\) berbanding lurus dengan panjangnya aku batas-batas lapisan permukaan zat cair, karena pada semua luas lapisan permukaan zat cair molekul-molekulnya berada pada kondisi yang sama:

\(~F \sim l .\)

Memang, mari kita perhatikan bingkai persegi panjang vertikal (Gbr. 3, a, b), yang sisi bergeraknya seimbang. Setelah bingkai dikeluarkan dari larutan film sabun, bagian yang bergerak berpindah dari posisinya 1 ke posisi 2 . Mengingat film merupakan lapisan tipis zat cair dan mempunyai dua permukaan bebas, maka kita akan mencari usaha yang dilakukan ketika memindahkan mistar gawang dalam jarak tertentu. H = A 1 ⋅ A 2: A = 2F⋅h, Di mana F- gaya yang bekerja pada rangka dari setiap lapisan permukaan. Di sisi lain, \(~A = \sigma \cdot \Delta S = \sigma \cdot 2l \cdot h\).

Oleh karena itu, \(~2F \cdot h = \sigma \cdot 2l \cdot h \Rightarrow F = \sigma \cdot l\), maka \(~\sigma = \dfrac Fl\).

Menurut rumus ini, satuan SI untuk tegangan permukaan adalah newton per meter (N/m).

Koefisien tegangan permukaanσ secara numerik sama dengan kekuatan tegangan permukaan yang bekerja per satuan panjang batas permukaan bebas zat cair. Koefisien tegangan permukaan bergantung pada sifat cairan, suhu dan keberadaan pengotor. Ini menurun seiring dengan meningkatnya suhu.

  • Pada suhu kritis, ketika perbedaan antara cairan dan uap menghilang, σ = 0.

Kotoran umumnya mengurangi (ada yang meningkatkan) koefisien tegangan permukaan.

Jadi, lapisan permukaan zat cair itu seperti lapisan film elastis yang menutupi seluruh zat cair dan cenderung mengumpulkannya menjadi satu “tetesan”. Model ini (film regangan elastis) memungkinkan seseorang menentukan arah gaya tegangan permukaan. Misalnya saja jika film tersebut diekspos kekuatan luar diregangkan, maka gaya tegangan permukaan akan diarahkan sepanjang permukaan zat cair melawan tegangan. Namun, keadaan ini sangat berbeda dengan tegangan film karet elastis. Film elastis diregangkan karena bertambahnya jarak antar partikel, dan gaya tegangan meningkat; ketika film cair diregangkan, jarak antar partikel tidak berubah, dan peningkatan permukaan dicapai sebagai akibat dari transisi molekul dari ketebalan cairan ke lapisan permukaan. Oleh karena itu, dengan bertambahnya permukaan zat cair, gaya tegangan permukaan tidak berubah (tidak bergantung pada luas permukaan).

Lihat juga

  1. Kikoin A.K. Tentang gaya tegangan permukaan // Quantum. - 1983. - No. 12. - Hal. 27-28

Membasahi

Jika terjadi kontak dengan benda padat, gaya adhesi antara molekul cair dan molekul padat mulai memainkan peran penting. Perilaku suatu zat cair akan bergantung pada mana yang lebih besar: kohesi antara molekul-molekul zat cair atau kohesi molekul zat cair dengan molekul zat padat.

Membasahi- fenomena yang terjadi akibat interaksi molekul cair dengan molekul padat. Jika gaya tarik menarik antar molekul zat cair dan zat padat lebih besar daripada gaya tarik menarik antar molekul zat cair, maka zat cair disebut mengompol; jika gaya tarik menarik antara zat cair dan benda padat lebih kecil dari gaya tarik menarik antar molekul zat cair, maka zat cair disebut tidak membasahi ini adalah tubuhnya.

Cairan yang sama bisa membasahi dan tidak membasahi tubuh yang berbeda. Jadi, air membasahi kaca dan tidak membasahi permukaan yang berminyak; merkuri tidak membasahi kaca, tetapi membasahi tembaga.

Pembasahan atau tidak pembasahan oleh suatu cairan pada dinding bejana tempatnya berada mempengaruhi bentuk permukaan bebas zat cair dalam bejana tersebut. Jika sejumlah besar cairan dituangkan ke dalam bejana, bentuk permukaannya ditentukan oleh gravitasi, yang menjamin permukaan rata dan horizontal. Namun pada bagian paling dinding, fenomena pembasahan dan tidak pembasahan menyebabkan kelengkungan permukaan cairan, yang disebut efek tepi.

Karakteristik kuantitatif dari efek tepi adalah sudut kontakθ adalah sudut antara bidang singgung permukaan zat cair dan permukaan zat padat. Selalu ada cairan di dalam sudut kontak (Gbr. 4, a, b). Jika dibasahi akan menjadi tajam (Gbr. 4, a), dan jika tidak dibasahi akan menjadi tumpul (Gbr. 4, b). DI DALAM kursus sekolah fisikawan hanya mempertimbangkan pembasahan sempurna (θ = 0º) atau tidak pembasahan total (θ = 180º).

Gaya-gaya yang berhubungan dengan adanya tegangan permukaan dan diarahkan secara tangensial ke permukaan zat cair, dalam kasus permukaan cembung, memberikan gaya resultan yang diarahkan ke dalam zat cair (Gbr. 5, a). Dalam kasus permukaan cekung, gaya yang dihasilkan sebaliknya diarahkan ke gas yang berbatasan dengan cairan (Gbr. 5, b).

Jika cairan pembasah berada pada permukaan terbuka suatu benda padat (Gbr. 6, a), maka cairan tersebut menyebar ke seluruh permukaan tersebut. Jika terdapat cairan yang tidak dapat dibasahi pada permukaan terbuka suatu benda padat, maka bentuknya mendekati bola (Gbr. 6, b).

Pembasahan merupakan hal yang penting baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. Pembasahan yang baik diperlukan saat mewarnai, mencuci, mengolah bahan fotografi, mengaplikasikan pelapis cat dan pernis, merekatkan bahan, menyolder, dan dalam proses flotasi (pengayaan bijih dengan batuan berharga). Sebaliknya, dalam pembuatan alat anti air, diperlukan bahan yang tidak dibasahi air.

Fenomena kapiler

Kelengkungan permukaan zat cair pada tepi bejana terutama terlihat jelas pada tabung-tabung sempit, yang seluruh permukaan bebas zat cairnya melengkung. Dalam tabung dengan penampang sempit, permukaan ini merupakan bagian dari bola; disebut meniskus. Cairan yang membasahi membentuk meniskus cekung (Gbr. 7, a), sedangkan cairan yang tidak membasahi membentuk meniskus cembung (Gbr. 7, b). Karena luas permukaan meniskus lebih besar dari luasnya persilangan tabung, kemudian di bawah aksi gaya molekuler, permukaan cairan yang melengkung cenderung lurus.

Gaya tegangan permukaan tercipta tambahan (Laplacian) tekanan di bawah permukaan fluida yang melengkung.

Jika permukaannya cair cekung, maka gaya tegangan permukaan diarahkan keluar cairan (Gbr. 8, a), dan tekanan di bawah permukaan cekung cairan lebih kecil daripada di bawah permukaan datar sebesar \(~p = \dfrac(2 \sigma ) (R)\). Jika permukaannya cair cembung, maka gaya tegangan permukaan diarahkan ke dalam zat cair (Gbr. 8, b), dan tekanan di bawah permukaan cembung zat cair lebih besar daripada di bawah permukaan datar dengan jumlah yang sama.

Beras. 8
  • Rumus ini merupakan kasus khusus dari rumus Laplace, yang menentukan kelebihan tekanan untuk permukaan cairan sembarang dengan kelengkungan ganda:
\(~p = \sigma \cdot \kiri(\dfrac(1)(R_1) + \dfrac(1)(R_2) \kanan),\)

Di mana R 1 dan R 2 - jari-jari kelengkungan dua bagian normal permukaan cairan yang saling tegak lurus. Jari-jari kelengkungan bernilai positif jika pusat kelengkungan suatu bagian berada di dalam fluida, dan negatif jika pusat kelengkungan berada di luar fluida. Untuk permukaan silinder ( R 1 = aku; R 2 = ∞) tekanan berlebih \(~p = \dfrac(\sigma)(R)\) .

Jika Anda menempatkan tabung sempit ( kapiler) salah satu ujungnya dimasukkan ke dalam cairan yang dituangkan ke dalam bejana lebar, kemudian karena adanya gaya tekanan Laplace, cairan dalam kapiler naik (jika cairan basah) atau turun (jika cairan tidak basah) (Gbr. 9, a, b), karena di bawah permukaan datar zat cair di Tidak ada tekanan berlebih dalam bejana lebar.

Peristiwa perubahan tinggi muka cairan dalam kapiler dibandingkan dengan tinggi muka zat cair dalam bejana lebar disebut fenomena kapiler.

Cairan dalam kapiler naik atau turun hingga ketinggian ini H, di mana gaya tekanan hidrostatik kolom cairan diimbangi dengan gaya tekanan berlebih, yaitu.

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

Dari mana \(~h = \dfrac(2 \sigma)(\rho \cdot g \cdot R)\) berasal? Jika pembasahan belum selesai θ ≠ 0 (θ ≠ 180°), maka, seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan, \(~h = \dfrac(2 \sigma)(\rho \cdot g \cdot R) \cdot \cos \theta\).

Fenomena kapiler cukup umum terjadi. Munculnya air dalam tanah, sistem pembuluh darah pada paru-paru, sistem perakaran tumbuhan, sumbu dan kertas isap merupakan sistem kapiler.

literatur

  1. Aksenovich L. A. Fisika di sekolah menengah atas: Teori. Tugas. Tes: Buku Ajar. tunjangan bagi lembaga penyelenggara pendidikan umum. lingkungan hidup, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S.Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 178-184.

Tegangan permukaan, keinginan suatu zat (fase cair atau padat) untuk mengurangi kelebihan energi potensial pada antarmuka dengan fase lain (energi permukaan). Didefinisikan sebagai usaha yang dikeluarkan untuk membuat satuan luas antarmuka (dimensi J/m 2). Menurut definisi lain, tegangan permukaan- gaya per satuan panjang kontur yang membatasi antarmuka fase (dimensi N/m); gaya ini bekerja secara tangensial terhadap permukaan dan mencegah peningkatannya secara spontan.

Tegangan permukaan- karakteristik termodinamika utama lapisan permukaan zat cair pada batas dengan fasa gas atau zat cair lainnya. Tegangan permukaan berbagai cairan pada batas dengan uapnya sangat bervariasi: dari satuan untuk gas cair dengan titik didih rendah hingga beberapa ribu mN/m untuk zat tahan api cair. Tegangan permukaan tergantung pada suhu. Untuk banyak cairan satu komponen yang tidak terikat (air, garam cair, logam cair) yang jauh dari suhu kritis, ketergantungan linier tetap berlaku:

di mana s dan s 0 adalah tegangan permukaan pada suhu T Dan T 0 karenanya, α≈0,1 mN/(m K) - koefisien suhu tegangan permukaan. Metode utama regulasi tegangan permukaan terdiri dari penggunaan surfaktan (surfaktan).

Tegangan permukaan termasuk dalam banyak persamaan fisika, kimia fisika dan koloid, elektrokimia.

Ini mendefinisikan jumlah berikut:

1. tekanan kapiler, dimana R 1 dan R 2 - jari-jari utama kelengkungan permukaan, dan tekanan uap jenuh R di atas permukaan cairan yang melengkung: , dimana R- radius kelengkungan permukaan, R- konstanta gas, Vn- volume molar cairan, P 0 - tekanan di atas permukaan datar (hukum Lapplace dan Kelvin, lihat fenomena Kapiler).

2. Sudut kontak θ pada kontak zat cair dengan permukaan zat padat: cos, dimana adalah energi permukaan bebas spesifik zat padat pada antarmuka dengan gas dan zat cair, - tegangan permukaan cairan (hukum Young, lihat Pembasahan).

3. Adsorpsi surfaktan dimana μ adalah potensi kimia zat yang teradsorpsi (persamaan Gibbs, lihat Adsorpsi). Untuk larutan encer dimana Dengan- konsentrasi molar surfaktan.

4. Keadaan lapisan adsorpsi surfaktan pada permukaan cairan : (hal S + a/A 2)·( A- B)=k T, di mana hal S=(s 0 -s) - tekanan dua dimensi, s 0 dan s - masing-masing tegangan permukaan cairan murni dan cairan yang sama dengan adanya lapisan adsorpsi, A- konstanta (analog dengan konstanta van der Waals), A- luas lapisan permukaan per molekul yang teradsorpsi, B- luas yang ditempati oleh 1 molekul cairan, k- Konstanta Boltzmann (persamaan Frumkin-Volmer, lihat Aktivitas permukaan).


5. Efek elektrokapiler: - D S/ D f = r s, dimana r s adalah kerapatan muatan permukaan, f adalah potensial elektroda (persamaan Lipman, lihat Fenomena elektrokapiler).

6. Karya pembentukan inti kritis fase baru Toilet. Misalnya, selama kondensasi uap homogen pada tekanan dimana P 0 - tekanan uap di atas permukaan cairan datar (persamaan Gibbs, lihat Asal usul fase baru).

7. Panjang l gelombang kapiler pada permukaan zat cair: , dimana ρ adalah massa jenis zat cair, τ adalah periode osilasi, G- percepatan gravitasi.

8. Elastisitas film cair dengan lapisan surfaktan: modulus elastisitas, dimana S- luas film (persamaan Gibbs, lihat Film tipis).

Tegangan permukaan diukur untuk banyak zat murni dan campuran (larutan, lelehan) pada rentang suhu dan komposisi yang luas. Karena tegangan permukaan sangat sensitif terhadap adanya pengotor, pengukuran menggunakan metode yang berbeda tidak selalu memberikan nilai yang sama.

Metode pengukuran utama adalah sebagai berikut:

1. naiknya pembasahan cairan di kapiler. Ketinggian angkat, dimana - perbedaan massa jenis zat cair dan gas yang dipindahkan, ρ - radius kapiler. Akurasi penentuan tegangan permukaan meningkat dengan menurunnya rasio ρ/α (α - konstanta kapiler cairan).

2. Mengukur tekanan maksimum dalam gelembung gas (metode Rebinder); Perhitungannya didasarkan pada persamaan Laplace. Ketika sebuah gelembung dimasukkan ke dalam cairan melalui kapiler berjari-jari r yang dikalibrasi sebelum momen pemisahan, tekanan p m = 2σ/r

3. Metode penimbangan tetes (stalagmometri): (persamaan Tate), dimana G- berat keseluruhan N tetesan dipisahkan di bawah pengaruh gravitasi dari potongan tabung kapiler dengan radius R. Untuk meningkatkan akurasi, ruas kanan dikalikan dengan faktor koreksi yang bergantung pada r dan volume tetesan.

4. Metode penyeimbangan pelat (metode Wilhelmy). Saat merendam pelat dengan keliling penampang L ke dalam cairan pembasah adalah berat pelat, dimana G 0 - berat pelat kering.

5. Metode sobek cincin (metode Du Nouy). Untuk merobek cincin kawat dengan radius R diperlukan gaya dari permukaan zat cair

6. Metode jatuh sesil. Profil tetesan pada substrat yang tidak dapat dibasahi ditentukan dari kondisi bahwa jumlah tekanan hidrostatik dan kapiler adalah konstan. Persamaan diferensial profil tetesan diselesaikan dengan integrasi numerik (metode Bashforth-Adams). Dengan mengukur parameter geometri profil jatuhan menggunakan tabel yang sesuai, temukan tegangan permukaan.

7. Metode penurunan berputar. Setetes zat cair dengan massa jenis r 1 ditempatkan dalam tabung yang berisi zat cair yang lebih berat (massa jenis r 2). Ketika tabung berputar dengan kecepatan sudut ω, tetesan tersebut meregang sepanjang sumbu, kira-kira berbentuk silinder berjari-jari R. Persamaan desain: . Metode ini digunakan untuk mengukur kecil tegangan permukaan pada antarmuka dua cairan.

Tegangan permukaan merupakan faktor penentu bagi banyak orang proses teknologi: flotasi, impregnasi bahan berpori, pelapisan, aksi deterjen, metalurgi serbuk, penyolderan, dll. Peran besar tegangan permukaan dalam proses yang terjadi dalam gravitasi nol.

Konsep tegangan permukaan pertama kali diperkenalkan oleh J. Segner (1752). Pada paruh pertama abad ke-19. berdasarkan ide tegangan permukaan Dikembangkan teori matematika fenomena kapiler (P. Laplace, S. Poisson, K. Gauss, A.Yu. Davidov). Pada paruh kedua abad ke-19. J. Gibbs mengembangkan teori termodinamika fenomena permukaan, yang memainkan peran penting tegangan permukaan. Pada abad ke-20 metode regulasi sedang dikembangkan tegangan permukaan menggunakan surfaktan dan efek elektrokapiler (I. Langmuir, P.A. Rebinder, A.H. Frumknn). Di antara modern masalah saat ini- pengembangan teori molekuler tegangan permukaan berbagai cairan (termasuk logam cair), pengaruh kelengkungan permukaan tegangan permukaan.

Bagian utama.

Untuk memahami sifat dasar dan pola wujud cair suatu zat, perlu diperhatikan aspek-aspek berikut:

Struktur cairan. Pergerakan molekul cair.

Cairan adalah sesuatu yang dapat mengalir.

Apa yang disebut tatanan jarak pendek diamati dalam susunan partikel cair. Artinya, terhadap setiap partikel, lokasi tetangga terdekatnya akan terurut.

Namun, saat Anda menjauh dari suatu partikel tertentu, susunan partikel lain dalam hubungannya dengan partikel tersebut menjadi semakin tidak teratur, dan dengan cepat tatanan susunan partikel tersebut hilang sama sekali.

Molekul cair bergerak jauh lebih bebas dibandingkan molekul padat, meskipun tidak sebebas molekul gas.

Setiap molekul cairan bergerak kesana-kemari selama beberapa waktu, namun tidak menjauh dari tetangganya. Namun dari waktu ke waktu, molekul cair keluar dari lingkungannya dan berpindah ke tempat lain, berakhir di lingkungan baru, di mana ia kembali melakukan gerakan yang mirip dengan getaran untuk beberapa waktu. Prestasi signifikan dalam pengembangan sejumlah masalah dalam teori keadaan cair adalah milik ilmuwan Soviet Ya.I.Frenkel.

Menurut Frenkel, gerak termal pada zat cair mempunyai sifat sebagai berikut. Setiap molekul berosilasi pada posisi kesetimbangan tertentu selama beberapa waktu. Dari waktu ke waktu, suatu molekul mengubah tempat kesetimbangannya, tiba-tiba berpindah ke posisi baru, terpisah dari posisi sebelumnya dengan jarak urutan ukuran molekul itu sendiri. Artinya, molekul-molekul hanya bergerak perlahan di dalam zat cair, untuk sementara waktu berada di dekat tempat-tempat tertentu.Jadi, pergerakan molekul-molekul zat cair adalah sesuatu seperti gerakan campuran dalam zat padat dan gas: gerakan osilasi di satu tempat digantikan dengan transisi bebas dari satu tempat ke tempat lain.

Tekanan cairan

Pengalaman sehari-hari mengajarkan kita bahwa zat cair bekerja dengan gaya yang diketahui pada permukaan benda padat yang bersentuhan dengannya. Gaya-gaya ini disebut gaya tekanan fluida.



Ketika kita menutup bukaan keran air yang terbuka dengan jari kita, kita merasakan tekanan cairan pada jari kita. Sakit telinga yang dialami oleh seorang perenang yang menyelam sangat dalam disebabkan oleh kekuatan tekanan air pada gendang telinga. Termometer untuk mengukur suhu di laut dalam harus sangat tahan lama agar tekanan air tidak dapat menghancurkannya.

Tekanan dalam zat cair disebabkan oleh perubahan volumenya – kompresi. Zat cair bersifat elastis terhadap perubahan volume. Gaya elastis pada zat cair adalah gaya tekanan. Jadi, jika suatu zat cair bekerja dengan gaya tekanan pada benda yang bersentuhan dengannya, ini berarti zat tersebut mengalami kompresi. Karena massa jenis suatu zat meningkat selama kompresi, kita dapat mengatakan bahwa cairan memiliki elastisitas terhadap perubahan massa jenis.

Tekanan dalam zat cair tegak lurus terhadap permukaan mana pun yang berada di dalam zat cair. Tekanan zat cair pada kedalaman h sama dengan jumlah tekanan pada permukaan dan nilai yang sebanding dengan kedalaman:

Karena kenyataan bahwa cairan dapat mentransmisikan tekanan statis, hampir tidak kurang dari kepadatannya, cairan dapat digunakan dalam perangkat yang memberikan keunggulan dalam kekuatan: mesin press hidrolik.

Hukum Archimedes

Gaya tekanan bekerja pada permukaan benda padat yang dicelupkan ke dalam zat cair. Karena tekanan meningkat seiring dengan kedalaman perendaman, gaya tekanan yang bekerja pada bagian bawah cairan dan mengarah ke atas lebih besar daripada gaya yang bekerja pada bagian atas dan mengarah ke bawah, dan kita dapat memperkirakan bahwa resultan gaya tekanan akan diarahkan. ke atas. Resultan gaya tekanan pada benda yang dicelupkan ke dalam zat cair disebut gaya dukung zat cair.

Jika suatu benda yang dicelupkan ke dalam zat cair dibiarkan sendiri, benda tersebut akan tenggelam, tetap berada dalam kesetimbangan, atau mengapung ke permukaan zat cair, bergantung pada apakah gaya yang mendukungnya lebih kecil, sama dengan, atau lebih besar dari gaya tersebut. gravitasi yang bekerja pada tubuh.

Hukum Archimedes menyatakan bahwa suatu benda di dalam zat cair mendapat gaya apung ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan. Benda yang dicelupkan ke dalam zat cair dikenakan gaya apung (disebut gaya Archimedes)

dimana ρ adalah massa jenis zat cair (gas), adalah percepatan jatuh bebas, dan V- volume benda yang terendam (atau bagian volume benda yang terletak di bawah permukaan).

Jika suatu benda yang dicelupkan ke dalam zat cair digantungkan pada suatu timbangan, maka timbangan tersebut menunjukkan selisih antara berat benda di udara dan berat zat cair yang dipindahkan. Oleh karena itu, hukum Archimedes kadang-kadang diberikan rumusan berikut: suatu benda yang dicelupkan ke dalam suatu zat cair kehilangan beratnya sebanyak berat zat cair yang dipindahkan olehnya.

Menarik untuk dicatat fakta eksperimental bahwa, ketika berada di dalam cairan lain yang berat jenisnya lebih besar, cairan tersebut, menurut hukum Archimedes, “kehilangan” beratnya dan mengambil bentuk alaminya yang bulat.

Penguapan

Di lapisan permukaan dan dekat permukaan zat cair, terdapat gaya-gaya yang menjamin keberadaan permukaan dan tidak memungkinkan molekul meninggalkan volume zat cair. Karena gerakan termal, beberapa molekul memiliki kecepatan yang cukup tinggi untuk mengatasi gaya yang menahan molekul dalam cairan dan meninggalkan cairan. Fenomena ini disebut penguapan. Hal ini diamati pada suhu berapa pun, tetapi intensitasnya meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.

Jika molekul-molekul yang meninggalkan cairan dikeluarkan dari ruang dekat permukaan cairan, maka pada akhirnya seluruh cairan akan menguap. Jika molekul yang meninggalkan cairan tidak dihilangkan, maka akan terbentuk uap. Molekul uap yang masuk ke daerah dekat permukaan cairan ditarik ke dalam cairan oleh gaya tarik menarik. Proses ini disebut kondensasi.

Jadi, jika molekul tidak dihilangkan, laju penguapan menurun seiring waktu. Dengan semakin meningkatnya massa jenis uap, tercapai situasi dimana jumlah molekul yang meninggalkan cairan dalam waktu tertentu akan sama dengan jumlah molekul yang kembali ke cairan dalam waktu yang sama. Terjadi keadaan keseimbangan dinamis. Uap yang berada dalam keadaan setimbang dinamis dengan zat cair disebut jenuh.

Dengan meningkatnya suhu, kepadatan dan tekanan uap jenuh meningkat. Semakin tinggi suhunya, maka jumlah yang lebih besar molekul cairan mempunyai energi yang cukup untuk menguap, dan massa jenis uap harus semakin besar agar kondensasi dapat menyamai penguapan.

Mendidih

Ketika, ketika suatu cairan dipanaskan, suatu suhu tercapai di mana tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan eksternal, keseimbangan terbentuk antara cairan dan uap jenuhnya. Ketika sejumlah panas tambahan diberikan ke cairan, massa cairan yang bersangkutan segera berubah menjadi uap. Proses ini disebut perebusan.

Mendidih adalah penguapan cairan secara intensif, yang terjadi tidak hanya dari permukaan, tetapi seluruh volumenya, di dalam gelembung uap yang dihasilkan. Untuk berubah dari cair menjadi uap, molekul harus memperoleh energi yang diperlukan untuk mengatasi gaya tarik menarik yang menahannya di dalam cairan. Misalnya, untuk menguapkan 1 g air pada suhu 100 ° C dan tekanan yang sesuai dengan tekanan atmosfer di permukaan laut, diperlukan 2258 J, dimana 1880 digunakan untuk memisahkan molekul dari cairan, dan sisanya digunakan untuk meningkatkan volume yang ditempati oleh sistem, melawan gaya tekanan atmosfer (1 g uap air pada 100 ° C dan tekanan normal menempati volume 1,673 cm 3, sedangkan 1 g air dalam kondisi yang sama - hanya 1,04 cm 3).

Titik didih adalah suhu di mana tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan luar. Ketika tekanan meningkat, titik didih meningkat, dan ketika tekanan menurun, titik didih menurun.

Karena perubahan tekanan dalam cairan dengan ketinggian kolomnya, titik didih pada tingkat yang berbeda dalam cairan terjadi, sebenarnya, pada suhu yang berbeda. Hanya uap jenuh di atas permukaan cairan mendidih yang mempunyai suhu tertentu. Suhunya hanya ditentukan oleh tekanan eksternal. Suhu inilah yang dimaksud ketika kita berbicara tentang titik didih.

Titik didih berbagai cairan sangat berbeda satu sama lain, dan ini banyak digunakan dalam teknologi, misalnya dalam penyulingan produk minyak bumi.

Jumlah panas yang harus disuplai untuk mengubah sejumlah cairan menjadi uap secara isotermal, pada tekanan eksternal yang sama dengan tekanan uap jenuhnya, disebut panas laten penguapan. Nilai ini biasanya disebut sebagai satu gram, atau satu mol. Jumlah panas yang diperlukan untuk penguapan isotermal satu mol cairan disebut panas laten penguapan molar. Jika nilai ini dibagi dengan berat molekul, diperoleh panas laten penguapan spesifik.

Tegangan permukaan suatu zat cair

Sifat zat cair untuk memperkecil permukaannya seminimal mungkin disebut tegangan permukaan. Tegangan permukaan merupakan fenomena tekanan molekul pada suatu zat cair yang disebabkan oleh gaya tarik menarik molekul-molekul di lapisan permukaan terhadap molekul-molekul di dalam zat cair. Pada permukaan zat cair, molekul mengalami gaya yang tidak simetris. Rata-rata, sebuah molekul yang terletak di dalam cairan mengalami gaya tarik menarik dan adhesi dari molekul tetangganya secara merata di semua sisi. Jika permukaan zat cair diperbesar, molekul akan bergerak melawan gaya penahan. Jadi, gaya yang cenderung mengontraksikan permukaan zat cair bekerja dalam arah yang berlawanan dengan gaya luar yang meregangkan permukaan. Gaya ini disebut tegangan permukaan dan dihitung dengan rumus:

Koefisien tegangan permukaan()

Panjang batas permukaan zat cair

Harap dicatat bahwa cairan yang mudah menguap (eter, alkohol) memiliki tegangan permukaan yang lebih kecil dibandingkan cairan yang tidak mudah menguap (merkuri). Tegangan permukaan hidrogen cair dan, khususnya, helium cair sangat rendah. Sebaliknya, pada logam cair, tegangan permukaan sangat tinggi. Perbedaan tegangan permukaan zat cair dijelaskan oleh perbedaan gaya rekat antar molekul.

Pengukuran tegangan permukaan suatu zat cair menunjukkan bahwa tegangan permukaan tidak hanya bergantung pada sifat zat cair, tetapi juga pada suhunya: dengan meningkatnya suhu, perbedaan massa jenis zat cair berkurang, dan oleh karena itu koefisien tegangan permukaan - berkurang.

Karena tegangan permukaan, volume cairan apa pun cenderung mengurangi luas permukaannya, sehingga mengecil energi potensial. Tegangan permukaan merupakan salah satu gaya elastis yang menyebabkan pergerakan riak dalam air. Pada tonjolan, gravitasi permukaan dan tegangan permukaan menarik partikel air ke bawah, cenderung membuat permukaan kembali halus.

Film cair

Semua orang tahu betapa mudahnya mendapatkan busa dari air sabun. Busa adalah sekumpulan gelembung udara yang dibatasi oleh lapisan tipis cairan. Film terpisah dapat dengan mudah diperoleh dari cairan pembentuk busa.

Film-film ini sangat menarik. Mereka bisa sangat tipis: di bagian tertipis, ketebalannya tidak melebihi seperseratus ribu milimeter. Meski tipis, terkadang mereka sangat resisten. Lapisan sabun dapat diregangkan dan diubah bentuknya, dan aliran air dapat mengalir melalui lapisan sabun tanpa merusaknya.

Bagaimana kita menjelaskan stabilitas film? Kondisi yang sangat diperlukan untuk pembentukan film adalah penambahan zat yang larut di dalamnya ke dalam cairan bersih, terlebih lagi zat yang sangat mengurangi tegangan permukaan.

Di alam dan teknologi, biasanya kita tidak menjumpai film-film individual, melainkan kumpulan film-film busa. Anda sering dapat melihat di sungai, di mana aliran kecil mengalir ke air yang tenang, pembentukan busa yang melimpah. Dalam hal ini, kemampuan air untuk berbusa dikaitkan dengan adanya zat khusus bahan organik, dilepaskan dari akar tanaman. Peralatan konstruksi menggunakan material yang memiliki struktur seluler, seperti busa. Bahan seperti itu murah, ringan, tidak menghantarkan panas dan terdengar baik, serta cukup tahan lama. Untuk membuatnya, zat yang mendorong pembentukan busa ditambahkan ke dalam larutan yang membentuk bahan bangunan.

Membasahi

Tetesan kecil air raksa yang diletakkan di atas piring kaca berbentuk bola. Hal ini disebabkan oleh gaya molekul yang cenderung mengecilkan permukaan cairan. Merkuri yang diletakkan pada permukaan benda padat tidak selalu berbentuk tetesan bulat. Ini menyebar ke seluruh pelat seng, dan total permukaan tetesan pasti akan meningkat.

Setetes anilin juga berbentuk bulat hanya jika tidak menyentuh dinding bejana kaca. Begitu menyentuh dinding, ia langsung menempel pada kaca, membentang di atasnya dan memperoleh permukaan total yang besar.

Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa jika terjadi kontak dengan benda padat, gaya adhesi antara molekul cair dan molekul padat mulai memainkan peran penting. Perilaku zat cair akan bergantung pada mana yang lebih besar: kohesi antar molekul cair atau kohesi molekul cair dengan molekul padat. Dalam kasus merkuri dan kaca, gaya rekat antara molekul merkuri dan kaca lebih kecil dibandingkan dengan gaya rekat antara molekul merkuri, dan merkuri terkumpul menjadi setetes.

Cairan ini disebut tidak membasahi padat. Dalam kasus merkuri dan seng, gaya adhesi antara molekul cairan dan padatan melebihi gaya adhesi yang bekerja antara molekul cairan, dan cairan menyebar ke seluruh permukaan. tubuh padat. Dalam hal ini zat cair disebut mengompol padat.

Oleh karena itu, ketika berbicara tentang permukaan suatu zat cair, yang kita maksudkan bukan hanya permukaan tempat zat cair itu berbatasan dengan udara, tetapi juga permukaan yang berbatasan dengan zat cair lain atau benda padat.

Tergantung pada apakah cairan membasahi dinding bejana atau tidak, bentuk permukaan cairan pada titik kontak dengan dinding padat dan gas memiliki satu atau lain bentuk. Dalam kasus non-pembasahan, bentuk permukaan cairan pada tepinya bulat dan cembung. Saat dibasahi, cairan di tepinya berbentuk cekung.

Fenomena kapiler

Dalam kehidupan, kita sering berhadapan dengan tubuh yang ditembus oleh banyak saluran kecil (kertas, benang, kulit, bermacam-macam Bahan bangunan, tanah, pohon). Ketika benda-benda tersebut bersentuhan dengan air atau cairan lain, mereka sering kali menyerapnya. Hal inilah yang menjadi dasar kerja handuk saat mengeringkan tangan, kerja sumbu pada lampu minyak tanah, dan lain-lain. Fenomena serupa juga dapat diamati pada tabung kaca sempit. Tabung sempit disebut tabung kapiler atau rambut.

Ketika tabung seperti itu dicelupkan salah satu ujungnya ke dalam bejana lebar di dalam bejana lebar, hal berikut terjadi: jika cairan membasahi dinding tabung, maka cairan itu akan naik melebihi permukaan cairan dalam bejana dan, terlebih lagi, semakin tinggi semakin sempit tabungnya; jika cairan tidak membasahi dinding, maka sebaliknya, ketinggian cairan di dalam tabung diatur lebih rendah daripada di bejana lebar. Perubahan ketinggian permukaan zat cair dalam tabung atau celah sempit disebut kapilaritas. DI DALAM dalam arti luas Fenomena kapiler berarti semua fenomena yang disebabkan oleh adanya tegangan permukaan.

Ketinggian kenaikan zat cair dalam tabung kapiler tergantung pada jari-jari saluran dalam tabung, tegangan permukaan, dan massa jenis zat cair. Antara cairan di kapiler dan di bejana lebar, perbedaan level h ditentukan sehingga tekanan hidrostatik rgh menyeimbangkan tekanan kapiler:

dimana s adalah tegangan permukaan zat cair

R adalah jari-jari kapiler.

Ketinggian kenaikan zat cair dalam kapiler sebanding dengan tegangan permukaannya dan berbanding terbalik dengan jari-jari saluran kapiler dan massa jenis zat cair (hukum Jurin)

Kelas master “Ketegangan permukaan air”.

Guru fisika MKOU "Sekolah Menengah No. 8 dinamai A.V. Gryaznov" IMRSC

Target: menunjukkan perkembangan aktivitas kreatif siswa selama mempelajari fenomena tegangan permukaan. Pendidikan : studi tentang fenomena tegangan permukaan.Pembangunan: mengembangkan kemampuan mengamati, bereksperimen, menimba ilmu, memahami, mengevaluasi dan mengkorelasikan sudut pandangnya dengan pendapat orang lain, mampu menarik kesimpulan. Mendidik: menumbuhkan rasa keindahan, menghargai alam, kemampuan berdialog, mendengarkan orang lain, dan mempertahankan sudut pandang dengan nalar. Metode, teknik, metode: -tukar pendapat, diskusi kelompok, diskusi;
-percobaan. Peralatan: komputer dan presentasi,…….. SAYA . Perkenalandi kelas master, penunjukan tujuan dan sasaran utama:(Geser 1) Rekan-rekan yang terhormat. Tugas utama setiap guru saat ini adalah membantu dalam memperoleh pengetahuan yang kokoh, dalam mengembangkan kemampuan siswa, mengenalkannya aktivitas kreatif, bantu siswa membuka diri, lebih baik gunakan miliknya potensi kreatif. Dan yang terpenting, menerapkan ilmu yang diperoleh di masa depan, mampu bernavigasi dunia modern. Oleh karena itu, saya mengambil kata-kata IV yang agung sebagai prasasti untuk pelajaran ini. Goethe: “Hanya mengetahui bukanlah segalanya, Pengetahuan harus digunakan dengan terampil" Di masa depan, siswa harus memecahkan banyak masalah, yang sering kali dikaitkan dengan sisi teknis Oleh karena itu, di sekolah, di bawah bimbingan seorang guru, perlu dikembangkan aktivitas mandiri yang aktif, sehingga terjadi penguasaan kreatif. pengetahuan profesional, keterampilan, kemampuan dan pengembangan kemampuan berpikir. Kita masing-masing dalam kehidupan sehari-hari telah lebih dari satu kali menjumpai dan dihadapkan pada fenomena-fenomena yang biasa saja di satu sisi, namun sekaligus menakjubkan di sisi lain, tanpa memikirkan sama sekali betapa indahnya fenomena tersebut. fenomena fisik kita sedang menghadapinya dan bahkan belum memikirkan bagaimana menjelaskannya!.( Geser 2)

Bahkan anak kecil pun tahu betul bahwa kue Paskah dan kastil hanya bisa dibangun dari pasir basah. Butiran pasir kering tidak saling menempel. Namun butiran pasir yang terendam seluruhnya di dalam air juga tidak saling menempel. Mengapa water strider begitu mudah bergerak di permukaan air? Mengapa tawon, capung dan beberapa serangga dapat dengan mudah hinggap dan lepas landas dari permukaan air? Mari kita coba menjelaskan fenomena ini.

Tapi pertama-tama, mari kita lakukan beberapa eksperimen. .

Pengalaman No.1 “Klip Kertas Mengambang”

Peralatan segelas air bersih, beberapa klip kertas, salah satunya agak bengkok

Latihan . Ambil satu penjepit kertas dan turunkan perlahan ke permukaan air agar tetap berada di permukaan. (Yang utama adalah melakukannya dengan sangat hati-hati, tanpa mendorong gelas berisi air. Jika gagal, letakkan klip kertas kering pada gelas yang telah diluruskan dan turunkan lagi ke permukaan air, sambil dengan hati-hati menurunkan gelas tersebut ke bawah. )

Eksperimen No. 2 “Setetes minyak”

Peralatan:pipet dengan minyak sayur, tusuk gigi, deterjen.

Dengan menggunakan pipet, letakkan setetes minyak pada permukaan air. Apa yang Anda perhatikan? Sekarang sentuh ujung tusuk gigi yang dicelupkan ke dalam larutan deterjen, permukaan air di sebelah minyak, di tengah. Apa yang kamu amati?

(Jawaban yang disarankan: minyak mula-mula berkumpul menjadi bola, lalu noda mulai bergerak dan menyebar)

Eksperimen No. 3 “Film sabun”

Peralatan:larutan untuk meniup gelembung sabun, cincin kawat yang ada gagangnya, tusuk gigi yang direndam dalam larutan sabun.

Celupkan cincin ke dalam larutan sabun dan amati lapisan sabun dalam cahaya yang dipantulkan. Tusuk cincin itu dengan tusuk gigi. Apa yang kamu perhatikan? (Jawaban yang disarankan: ada lapisan tipis di dalam cincin; jika ditusuk dengan tusuk gigi, tetap ada)

Mari kita rangkum percobaan yang dilakukan.

Air memiliki sifat menopang benda ringan di permukaan, dan ketika larutan sabun ditambahkan, minyak dan lapisan film akan meregang. (Geser 3)

Guru:

Eksperimen telah menunjukkan bahwa air memiliki khasiat yang luar biasa - untuk membuat "film". penjelasan ilmiah ini. Adanya permukaan bebas dalam suatu zat cair menentukan adanya fenomena khusus yang disebut fenomena permukaan. Mereka muncul karena molekul di dalam cairan dan molekul di permukaannya berada dalam kondisi yang berbeda.( TAMPILKAN DI SLIDE ) Jumlah molekul di permukaan air lebih sedikit dibandingkan di dalam. Oleh karena itu, molekul “internal” tertarik ke bawah, sehingga meregangkan permukaan cairan. Dalam volume cairan, molekul tertarik dari mana-mana, gaya tarik menariknya seimbang. Namun di permukaan, ketegangan hanya datang dari “bawah”. Gaya-gayanya tidak seimbang, permukaannya tertarik ke arah dirinya sendiri. DAN jika tidak ada gaya luar, zat cair harus mempunyai luas permukaan terkecil untuk volume tertentu dan berbentuk bola. Hal inilah yang menyebabkan tetesan dan gelembung kecil berbentuk bola.

    Perkembangan.

Kita sudah mempunyai gambaran pertama tentang tegangan permukaan, maka mari kita mulai mengisi tabelnya (DIAGRAM GRAFIK)

Tegangan permukaan

Penerapan tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari, kedokteran...

ΙΙΙ.Penelitian. Dan sekarang saatnya untuk melakukan penelitian, kami melakukan percobaan berikut.

Pengalaman No.4

“Mana yang lebih besar: tegangan permukaan air dingin atau tegangan permukaan air panas?”

Tentukan secara eksperimental apakah tegangan permukaan air bertambah atau berkurang akibat perubahan suhunya.

Tujuan percobaan: menunjukkan bahwa tegangan permukaan air bergantung pada suhu.

Bahan: tusuk gigi, paku besi, lampu alkohol, segelas air bersih (paku besi, lampu alkohol bisa diganti dengan korek api).

Proses:

    Panaskan paku besi di dalam lampu spiritus dan dekatkan ke permukaan air di antara dua tusuk gigi (atau tuangkan air panas ke permukaan air di antara tusuk gigi).

    (Nyalakan korek api dan letakkan di antara tusuk gigi)

Hasil:

Pengalaman No.5

“Mana yang lebih besar: tegangan permukaan air murni atau tegangan permukaan larutan sabun?”

Tentukan secara eksperimental apakah tegangan permukaan air bertambah atau berkurang akibat melarutkannya sabun di dalamnya.

Tujuan percobaan: Tunjukkan bahwa tegangan permukaan air murni lebih besar daripada tegangan permukaan larutan sabun.

Bahan: tiga tusuk gigi, cairan pencuci piring, semangkuk air bersih.

Proses:

    Letakkan di tengah permukaan air dua tusuk gigi sehingga bersebelahan.

    Celupkan ujung tusuk gigi ketiga ke dalam cairan pencuci piring (catatan: cairan yang dibutuhkan hanya sedikit)

    Celupkan ujung tusuk gigi ketiga ke dalam air di antara dua tusuk gigi lainnya.

Hasil: dua tusuk gigi dengan cepat dilepas satu sama lain. Jelaskan fenomena yang diamati.

Pengalaman No.6

“Mana yang lebih besar: tegangan permukaan air murni atau tegangan permukaan larutan gula?”

Tentukan secara eksperimental apakah tegangan permukaan air bertambah atau berkurang akibat melarutkan gula di dalamnya.

Tujuan percobaan: Tunjukkan bahwa tegangan permukaan air murni lebih besar daripada tegangan permukaan larutan gula.

Bahan: tusuk gigi, gula pasir, semangkuk air bersih.

Proses:

    Letakkan dua buah tusuk gigi di tengah permukaan air sehingga saling berdampingan.

    Rendam permen gula dalam air bersih dan celupkan ke dalam air di antara dua tusuk gigi.

Hasil: dua tusuk gigi dengan cepat dilepas satu sama lain. Jelaskan fenomena yang diamati.

Kesimpulan.

Peserta mendiskusikan hasil percobaannya dan membuat kesimpulan umum itu:

1. Adanya permukaan bebas dalam suatu zat cair menentukan adanya fenomena khusus yang disebut fenomena permukaan. Mereka muncul karena fakta bahwa molekul-molekul di dalam cairan dan molekul-molekul di permukaannya berada dalam kondisi yang berbeda.

2. Tegangan permukaan bergantung pada jenis cairan, suhunya, dan keberadaan pengotor. Dengan meningkatnya suhu, ia berkurang dan menghilang sepenuhnya pada suhu kritis, yang menyebabkan hilangnya antarmuka antara cairan dan uap jenuhnya.

Guru: Setelah melakukan percobaan, kami memperhatikan bahwa dalam semua kasus tegangan permukaan menurun. Bagaimana menurut Anda: apakah bisa ditingkatkan? Mari kita lihat tabelnya dan menarik kesimpulan.

.
Kesimpulan. Air mempunyai tegangan permukaan yang tinggi dan hanya merkuri yang mempunyai tegangan permukaan paling besar.

Manifestasi gaya tegangan permukaan sangat beragam sehingga tidak mungkin untuk mencantumkan semuanya. Izinkan saya memberi Anda satu contoh.

Selat Gibraltar menghubungkan Laut Mediterania dan Samudera Atlantik. Perairan tersebut seolah-olah dipisahkan oleh sebuah lapisan film dan memiliki batas yang jelas di antara keduanya. Masing-masing memiliki suhu, komposisi garam, flora dan fauna tersendiri.

Pada tahun 1967, ilmuwan Jerman menemukan fakta bahwa perairan Laut Merah dan Samudera Hindia tidak bercampur. Mengikuti contoh rekan-rekannya, Jacques Cousteau mulai mencari tahu apakah perairan Samudera Atlantik dan Laut Mediterania bercampur. Pertama, ia dan timnya meneliti air Laut Mediterania - tingkat salinitas, kepadatan, dan bentuk kehidupan alami yang melekat di dalamnya. Mereka melakukan hal yang sama di Samudera Atlantik. Kedua massa air ini telah bertemu di Selat Gibraltar selama ribuan tahun dan masuk akal untuk berasumsi bahwa dua massa air yang sangat besar ini seharusnya sudah bercampur sejak lama - salinitas dan kepadatannya seharusnya sama, atau setidaknya serupa. . Tetapi bahkan di tempat-tempat di mana mereka berkumpul paling dekat, masing-masing dari mereka tetap mempertahankan sifat-sifatnya. Dengan kata lain, pada pertemuan dua massa air, tirai air tidak memungkinkan keduanya bercampur! Perairan Samudera Atlantik dan Laut Mediterania tidak mampu bercampur. Besarnya tegangan permukaan ditentukan oleh derajat kepadatan yang berbeda-beda air laut, faktor ini ibarat tembok yang menghalangi bercampurnya air. Intinya di sini adalah tegangan permukaan: tegangan permukaan adalah salah satu parameter air yang paling penting. Ini menentukan gaya adhesi antara molekul cairan, serta bentuk permukaannya di perbatasan dengan udara.

ΙV Pengikat.

Guru:Sekarang mari kita melakukan eksperimen visual , berhubungan dengan tegangan permukaan.

Pengalaman No.7 "Piala Sippy yang Terpesona."

Anda memiliki koin kecil (30-40 buah). Tuangkan segelas penuh air dan cari tahu: berapa banyak koin yang dapat Anda masukkan ke dalam segelas air hingga tumpah? Sekarang dengan hati-hati turunkan satu koin ke dalam gelas. Terus? Berapa banyak yang cocok? Bagaimana bentuk lapisan permukaan air berubah? Jelaskan mengapa?

(Menjawab: Ketegangan permukaan mengumpulkan air. Jika Anda perhatikan lebih dekat, Anda dapat melihat bahwa meniskus melanjutkan garis dinding kaca, naik membentuk busur di tengahnya.)

Guru: Hari ini kita belajar banyak tentang tegangan permukaan, karena topik seminar kita berkaitan dengan membaca bermakna, kita akan berkenalan dengan beberapa hal informasi berguna. Saat membaca, saya menyarankan Anda untuk menggunakan teknologi “Sisipkan”, membuat catatan di pinggir sehingga Anda dapat terus mengisi kolom tabel.

Membaca teks dengan catatan:

+ Aku mengetahuinya

- Saya tidak tahu hal itu

? Saya ingin tahu lebih banyak

! itu mengejutkanku

Tegangan permukaan

Mengapa gelembung sabun berbentuk seperti bola?

Tegangan permukaan bergantung pada apa?

V . Pemodelan.

Hari ini saya mencoba menunjukkan kepada Anda bahwa dengan bantuan penelitian dan teknik visual sederhana, Anda tidak hanya dapat membentuk sistem pengetahuan, keterampilan, dan kemampuan fisika dalam pelajaran fisika, tetapi juga meningkatkan aktivitas kreatif, panggilan minat untuk melakukan eksperimen. Kita perlu memberikannya kesempatan untuk bereksperimen dan tidak takut kesalahan, mendorong siswa untuk menarik kesimpulan dan mempertahankan sudut pandangnya.

V . Cerminan. Saya ingin mengakhiri pelajaran dengan eksperimen lain tentang tegangan permukaan.

Pengalaman No.8 Ledakan warna di piring

Untuk percobaan Anda membutuhkan: piring, susu murni, sabun cair, kapas, dan pewarna makanan berbagai warna. Rencana kerja:

1. Tuang susu ke dalam piring.

2. Tambahkan beberapa tetes cat ke dalam susu.

3. Celupkan dua kapas ke dalam sabun cair dan celupkan ke dalam piring berisi susu.

Hasil:Saat Anda menambahkan cat ke dalam susu, tumpahan cat yang indah akan terbentuk di permukaan. Jika ditambahkan sabun cair, cat menjadi bergaris-garis dan membentuk pola yang tidak terduga pada permukaan susu.

Sebagai kesimpulan, saya ingin mengatakan dalam kata-kata Nikolai Ostrovsky:

« Karya kreatif- Ini

indah, luar biasa berat

dan pekerjaan yang luar biasa menyenangkan.”

Literatur:

    Russkikh, G. A. Kelas master - teknologi untuk mempersiapkan guru menjadi kreatif aktivitas profesional[Teks] / G. A. Russkikh // Metodis. – 2002

    Selevko, G.K. Alternatif teknologi pendidikan[Teks] / G.K. Selevko - M.: Lembaga Penelitian Teknologi Sekolah, 2005. - 224 hal.

    Sovetova, E.V. Efektif teknologi pendidikan[Teks] / E.V. Sovetova. – Rostov tidak ada: Phoenix, 2007. – 285 hal.

    Khurtova, T.V. Formulir pelatihan kejuruan guru: kelas master[Teks] / T.V. Khurtova - Volgograd: Guru, 2008 .– 76 hal.