Презентація "Поверхневий натяг. Змочування. Капілярні явища"

ТЕМА: Властивості рідини. Поверхневий натяг рідини. Змочування. Капілярні явища

Мета заняття  розглянути властивості поверхні рідини; з’ясувати природу сил поверхневого натягу; формувати вміння учнів пояснювати явища з наукової точки зору;систематизувати результати спостережень; робити узагальнення;розвивати логіку, творче та критичне мислення, пам’ять.

Агрегатні стани речовини Газоподібний. Твердий Рідкий

Основні фізичні властивості рідин. Рідинам притаманна текучість. Змінюють форму (набувають форми посудини)Зберігають об'єм

Напевно, ви звертали увагу на те, що поверхневий шар рідини має певні пружні властивості, тобто веде себе так, ніби ця рідина вкрита надтонкою пружною плівкою. Поверхневий шар рідини

Ось кілька прикладів, що підтверджують ці властивості: Водомірки на поверхні води – ці комахи можуть пересуватися по воді, не занурюючись, оскільки їхні лапки рівномірно розподіляють вагу, а поверхневий натяг утримує їх на плаву. Голка або скріпка на воді – якщо акуратно покласти металеву голку або скріпку на поверхню води, вони залишаться плавати, хоча їхня густина більша за густину води. Це можливо завдяки пружності водної поверхні. Краплі рідини на гідрофобній поверхні – крапля води на листку лотоса або вощеному папері набуває кулястої форми. Це свідчить про те, що поверхня води поводиться подібно до пружної плівки. Залишковий об'єм мильної плівки – якщо натягнути мильну плівку між двома дротами, а потім розсунути їх, вона буде пружно деформуватися, що демонструє аналогічний ефект у воді. Формування сферичних крапель – коли вода падає з крана або бризкає, краплі набувають майже ідеальної кулястої форми завдяки пружним властивостям поверхні води. Поверхневий шар рідини

рідинапара. Поверхневий шар рідини. На кожну молекулу поверхневого шару рідини діє певна результуюча сила, яка прагне втягнути цю молекулу всередину рідини

Молекули поверхневого шару створюють молекулярний тиск на рідину, стягуючи її поверхню до мінімуму. Цей ефект називають поверхневим натягом.

Сила поверхневого натягу це сила, яка діє вздовж поверхні рідини перпендикулярно до лінії, яка обмежує цю поверхню, і намагається скоротити поверхню до мінімуму.

Поверхнева енергія

Коефіцієнт поверхневого натягу це фізична величина, яка дорівнює відношенню сили поверхневого натягу Fн, яка діє на межу поверхневого шару довжиною l, до цієї довжини.

Методи визначення коефіцієнту поверхневого натягу

Поверхневий натяг рідини залежить: від природи рідини; від температури рідини; від наявності в складі рідини поверхнево активних речовин; від властивостей газу, з яким рідина межує.

Спостереження явища змочування та незмочування. Чому є вислів “як мокра курка” та “як з гуся вода”? Як його пояснити з фізичної точки зору?

Спостереження явища змочування. Візьмемо скляну пластинку, на якій зверху закріплено гачок, і покладемо її на поверхню води. Будемо тягнути за гачок до моменту відриву пластинки від води. Бачимо, що відірвана скляна пластинка вкрита водою. У цьому випадку розрив відбувся між молекулами води, а не між водою і склом. Це означає, що сили взаємодії між водою і склом перебільшують сили взаємодії між молекулами води.

Візьмемо скляну пластинку, на якій зверху закріплено гачок, і покладемо її на поверхню ртуті. Відриваємо пластинку від поверхні ртуті і бачимо: ртуті на пластинці немає. Це свідчить про наступне: сили притягання між молекулами скла і ртуті менші за сили притяганняміж молекулами ртутіСпостереження явища незмочування

Це явище виникає внаслідок взаємодії рідини з молекулами твердих тіл і зумовлює викривлення поверхні рідини біля поверхні твердого тіла. Зазвичай, ступінь змочуваності тіла рідиною, оцінюють параметром, який називається кутом змочування або краєвим кутом. Позначається θ. Змочування

 Кут змочування (краєвий кут) – це величина, яка характеризує ступінь змочуваності твердої поверхні рідиною і яка дорівнює куту між цією твердою поверхнею та дотичною до поверхні рідини проведеною в точці дотику рідини і твердої поверхні та виміряному з боку рідини. Прийнято вважати, що коли кут змочування менший за 90º (θ < 90º), то відповідна рідина в тій чи іншій мірі змочує тверду поверхню. А якщо цей кут більший за 90º (θ > 90º) – не змочує їїЗмочування

Змочування

Застосування явища змочування. Явище змочування використовують у склеюванні, паянні, фарбуванні тіл, змочуванні тертьових деталей. Широко застосовують у флотаційних процесах – збагачення руд цінною породою

Капіляри  це вузькі канали (трубки) довільної форми, довжина яких більша за діаметр. Чим вужчий капіляр, тим вище підіймається у ньому змочувальна рідина

Капілярні явища. Капілярними явищами називають піднімання або опускання рідини в капілярах. Змочуванні рідини піднімаються по капілярах, а незмочуванні – опускаються.

Висота підняття рідини в капілярах Висоту h підняття (чи опускання) рідини в капілярі можна знаходити за формулою де r — радіус капіляра.

Застосування капілярних явищ

Застосування капілярних явищ Облік капілярності необхідний під час обробки ґрунту. Для того, щоб відбувалося більш інтенсивне випаровування вологи з ґрунту, необхідно її утрамбовувати. У цьому випадку в ґрунті утворюються капіляри, якими волога піднімається вгору, а потім випаровується.

Застосування капілярних явищ Щоб зменшити випаровування, ґрунт розпушують, руйнуючи при цьому капіляри, і волога довше залишається в ґрунті. Саме на цьому заснований відомий агротехнічний прийом регулювання водного режиму грунту – боронування

Кольорова рідина піднімається по тонких трубках і коріння рослин всмоктує воду. Завдяки капілярним явищам відбувається проникнення вологи з ґрунту в стебла і листя рослин

Застосування капілярних явищ Часто капілярні явища використовують в побуті – застосування рушників, серветок, гігроскопічної вати, марлі, промокального паперу можливе завдяки наявності в них капілярів

Застосування капілярних явищ Завдяки капілярному підняттю вдається фарбувати тканини;Капілярні явища використовуються під час видобування нафти;У будівництві враховують можливість підняття вологи по капілярних порах будівельних матеріалів. Для захисту фундаменту і стін від дії ґрунтових вод та вологи, застосовують гідроізоляційні матеріали.

Капіляри в організмі людини У тілі дорослої людини міститься приблизно 10 мільярдів капілярів. Капіляри відіграють ключову роль у постачанні кисню та поживних речовин до клітин, а також у видаленні продуктів обміну.

Ось яскрава ілюстрація капілярної дії в організмі людини! На ній зображено рух еритроцитів у капілярах, обмін киснем і поживними речовинами між кров’ю та тканинами.

Висновок. Явище капілярності і змочування мають важливе значення в побуті, природі і техніці. Знання фізичних процесів, що лежать в їх основі, допоможе уникнути небажаної витрати часу або навіть зберегти життя.

Якщо на одну муху капнути краплину води, то з нею нічого не станеться, але, якщо на іншу капнути краплину моторного масла, то муха не зможе літати. Чому це так? Тому що вода не змочує крила мухи, а масло змочує.

З крана самовара падають краплі. Коли вони важчі: коли вода гаряча чи охолола? Відповідь: Коли вода охолоджується, бо зі зниженням температури коефіцієнт поверхневого натягу води збільшується. На яку висоту підніметься в капілярі рідина, яка змочує його, якщо посудина з рідиною, в яку опущений капіляр, перебуває в стані невагомості? Відповідь: Рідина заповнить весь капіляр, бо сила поверхневого натягу не зрівноважується вагою рідини в капілярі.

За малюнками визначити і пояснити галузі застосування капілярних явищ

Продовжити речення, вставити пропущені слова Вузькі циліндричні трубки з діаметром близько 1мм і менше називають ……. Висота підйому рідини в капілярах тим більша, чим ….. його діаметр У циліндричних капілярах викривлена поверхня рідини являє собою частину сфери, яку називають ….. Піднімання або опускання рідини в капілярах називають …. явищами Змочувані рідини … по капілярах, а незмочувані ….

Звичайна швацька голка має довжину 3,5 см і масу 0,1 г. Чи достатньо поверхневого натягу води для того, щоб утримувати голку на поверхні?

Визначте коефіцієнт поверхневого натягу олії, густина якої дорівнює 910 кг/м3, якщо при пропущенні через піпетку 4 см3 олії отримано 304 краплі. Діаметр шийки піпетки 1,2 мм.

Домашнє завдання Самостійно виконати досліди: Дослід 1.  Пропоную до країв наповнити стакан водою. Чи можна помістити в стакан ще щось не пролив води?Дослід 2. А зараз на цю поверхню обережно покладіть скрепку. Що спостерігаєте?Дослід  3. Насиплемо на поверхню води тальк (куркуму,мелений перець, мелену корицю тощо). Крапнемо на поверхню  рідкий миючий засіб. Порошок стрімко побіжить від краплі в усі боки. Чому?