Тема уроку. Змочування. Капілярні явища.

Мета уроку: домогтися засвоєння учнями понять змочування і капілярності та їх     застосування для практичних потреб.

Виховувати позитивні мотиви навчальної діяльності шляхом професійної спрямованості навчання, формувати  розуміння суспільної ролі наукових знань, загальної середньої і професійно-технічної освіти в умовах ринкових відносин.

Розвивати пізнавальні інтереси, мислення шляхом створення проблемних ситуацій.

 

Тип уроку:  урок засвоєння нових знань.

 

Обладнання: набір капілярних трубок, сполучені посудини, пластинки зі скла, пропарафінований папір, крапельниці з водою; промокальний папір, стакан з підфарбованою водою, мультимедійний проектор, презентація

 

Демонстрації:  явища змочування та незмочування, капілярні явища.

 

 

ХІД     УРОКУ

 

 

1. Організаційний момент.

Налаштуємось на співпрацю,  працювати будемо під девізом:

 «Напружуй нерв, напружуй мозок.

      Сприймай, збагни і зрозумій.»

2.  Актуалізація опорних  знань.

 

 

1. Назвати основні положення молекулярно-кінетичної  теорії.
2. Яке явище спостерігається на вільній поверхні рідини?
3.  Від чого залежить сила поверхневого натягу?

 

 

Сьогодні вивчимо явища, що виникають на межі рідини з твердим тілом.

   

3. Вивчення нового матеріалу

 

 

ПЛАН

 

1. Постановка проблемних питань. Мотивація теми уроку
2. Явище змочування та незмочування
3. Меніск. Тиск під викривленою поверхнею рідини
4. Капілярні явища
5. Прояви та застосування капілярних явищ
6. Обговорення проблемних питань

 

                           

 

 

1)  Постановка проблемних питань. Мотивація теми.

 

Знання одержані на сьогоднішньому уроці допоможуть нам дати відповіді на такі запитання:

 

1. Чому холодною водою важко вимити посуд від жирної їжі, а при додаванні мийних засобів  жир легко змивається?

 

2. Чому краще носити одяг зроблений з природних тканин?

 

3.  Коли проводять боронування:   до дощу чи невдовзі після дощу?

 

 

 

 

2)  Явища  змочування та незмочування.

 

Дослідимо як поводиться крапля води на повехні твердого тіла (на поверхні скла і на поверхні пропарафінованого паперу).

 

Фронтальний експеремент:      учні наносять краплю води на  поверхню скла  і  на поверхню пропарафінованого паперу (крапля води по склу розпливається, а на папері тримається кулькою).

 

Як крапля води поводить себе на склі? На пропарафінованому папері?

 

 

 

 

 

Як пояснити спостережувані явища?

Молекули  води сильніше притягаються до скла ніж одна до одної. У такому випадку говорять, що рідина змочує тверде тіло: у нас вода змочує скло.

Вода на пропарафінованому папері не розтікається, а стоїть круглою краплиною, бо молекули води сильніше притягаються одна до одної, ніж до пропарафінованого паперу. Вода не змочує пропарафінований папір.

 

 

Якщо сили притягання між молекулами рідини і твердого тіла більші ніж сили притягання між самими молекулами рідини,  то рідина змочує поверхню твердого тіла.

 

Якщо сили притягання між самими молекулами рідини більші,   ніж сили притягання між  молекулами рідини і твердого тіла, то рідина не змочує поверхню твердого тіл.

 

Явище змочування характеризують крайовим кутом.

Крайовий кут θ - кут, що утворюється поверхнею твердого тіла і дотичною проведеною до поверхні рідини в точці дотику( рідина міститься у середині кута)

За змочування θ<90⁰, а при незмочуванні 90⁰< θ<180⁰.

 

 

 

Яке застосування мають явища змочування ? Учні наводять приклади застосування явища  змочування зі свого життєвого досвіду.(Склеювання,   паяння, фарбування тіл, змащення тертьових поверхонь, прання, миття).

 

Як пояснити походження приказки «Зійде, як вода з гуски?»

 

Приклади застосування явища змочування та незмочування на виробництві (повідомлення учнів).

 

Явище змочування широко застосовується у флотаційних процесах  (збагачення руд цінною породою). В основу цих процесів покладені явища зміни сили поверхневого натягу рідини різними домішками і неоднакове змочуванняя нею різних твердих тіл. Флотацію здійснюють так: гірську породу, яка складається з крупинок руди цінного металу і крупинок пустої породи, подрібнюють у порошок. Цей порошок змішують із водою , в яку додано трохи олії. При цьому утворюється піна; бульбашки повітря, оточені плівкою олії, легко прилипають до змочених олією крупинок металевої породи, піднімаючи її вгору, в той час як шматочки пустої породи, змоченої водою, осідають на дно відстійника. В результаті руда металу відокремлюється від пустої породи

 

 При меанічній обробці металів, бурінні свердловин у гірських породах змочують їх спеціальними рідинами, що полегшує і прискорює їх обробку. Явище змочування доводиться враховувати під час конструювання космічних апаратів. У стані невагомості змочувальна рідина розпливається по стінках посудини, у якій вона знаходиться, а незмочувальна збирається великою краплею  всередині посудини.      Тому  матеріали стінок і форму паливних баків доводиться враховувати так,  щоб паливо утримувалося біля отворів, через які відбувається його перекачування до двигунів.

 

 

 

3. Меніск. Тиск під викривленою поверхнею рідини.

 

    Змочування та незмочування рідиною стінок посудини  впливає на вільну поверхню рідини в посудині.

 Меніск –викривлена поверхня рідини.

 Якщо рідину налито в широку посудину, то форма її поверхні визначається силою тяжіння, яка забезпечує плоску і горизонтальну поверхню. Тут угнутий чи випуклий меніск  біля стінок посудини істотної ролі не відіграє.

 Якщо посудина дуже вузька, то вся поверхня рідини в ній  має форму опуклого чи вгнутого меніска.

 

 

 Всяка поверхнева плівка рідини під дією сил поверхневого натягу намагається скоротитися до мінімальної площі.  Зокрема, якщо поверхнева плівка крива, то вона намагається стати плоскою. Площа поверхні меніска  більша  за площу  внутрішнього перерізу трубки. Намагаючись стати плоскою, опукла плівка збільшує тиск  на рідину, а вгнута – зменшує його, інакше кажучи,  крива поверхнева плівка створює на рідину додатковий тиск до тиску на рідину плоскої поверхневої плівки.

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          - додатковий тиск  під сферичною поверхнею

          рідини     

Дана формула зветься формулою Лапласа, названа на честь відомого  французького математика, астронома та фізика П’єра Симона Лапласа, котрий вперше отримав її.

 

4)Капілярні явища

 

Додатковий тиск,що виникає  під меніском істотно    впливає на рівень рідини в тонкій трубці     сполученій з широкою  посудиною наповненою  рідиною.

 

Дослід 1. Опускаю вузьку трубку у стакан з водою.

Чому рівень води вищий у трубці? Вода змочує стінки скляної трубки і меніск у трубці вгнутий, тиск під вгнутим меніском менший, тому вода піднімається по трубці вверх.

 

Вузькі  циліндричні трубки з діаметром близько міліметра й  меншим  називаються капілярами.

 

Явища піднімання чи опускання рідини по тоненьких трубках- капілярах    називаються капілярними.

 

 

Якщо капіляр змочується рідиною, то в ньому утворюється вгнутий меніск і тиск на рідину стає меншим, ніж у широкій посудині. Тому рідина переходить у капіляр і піднімається в ньому, доки надвишок гідростатичного   тиску не компенсує   зменшення тиску   під угнутим меніском, тобто  доки не настане рівність

                                                               

 

 

 

Якщо капіляр не змочується рідиною, то в ньому утворюється опуклий меніск і тиск на рідину стає більшим, ніж у широкій посудині. Тому рівень рідини в капілярі знижується доти, доки надвишок  гідростатичного  тиску в широкій посудині не компенсує           додаткового тиску   під опуклим меніском у капілярі.

 

 

 

 

 

 

• Аналіз  формули                                 

 

 

 

 

     Обчислимо на яку висоту вода піднялась у капілярі у досліді 1. Що для цього треба зробити?( Учень вимірює діаметр і біля дошки проводить розрахунки).

 

Дослід 2. Різна висота підйому рідини в капілярних трубках різного поперечного перерізу. Чому?

 

Дослід 3.Опускаємо промокальний папір у підфарбовану воду, спостерігаємо, що він підфарбовується  вище рівня води. Чому?

 

Дослід  4 .  Шматочок крейди покласти на вологу губку. Через деякий час крейда стане вологою. Чому ?

 

 

5)   Прояви та застосування капілярних явищ.

 

Самостійна робота з підручником в парах:  прочитати де проявляється,   враховується і застосовується явище капілярності. Кожен продумує запитання до прочитаного, яке потім поставить своєму товаришу по парті.

Приклади запитань.

1.  Чи має   значення   капілярність для живлення рослин ?

2.  Чи є капіляри в грунті?

3.  Яку роль відіграє капілярна система грунту ?  

4.  Як  поступають для збереження вологи в грунті ?

5.   Як збільшити надходження вологи до посадженого насіння ? 

6. Як доводиться враховувати капілярність в будівельній практиці ?
7. Навести приклади прояву та застосування капілярних явищ в побуті?

 

Повідомлення про капіляри-кровоносні судини у людини.

(Капілярні явища важливі у житті людей і тварин. В організмі дорослої  людини приблизно 160 млрд. капілярів – найтонших кровоносних судин, загальна довжина яких 60-80 тисяч км. Якщо всі капіляри розмістити в одну лінію, то нею можна оперезати земну кулю два з половиною рази. В капілярах відбуваються основні процеси пов’язані з диханням і живленням організму).

 

        6)  Відповіді на  поставлені проблемні питання на початку уроку.            

 

4. Закріплення знань.

 

1. Задача: Вода в піщаних грунтах піднімається на висоту 60 см,  у лесовидних суглинках  іноді на 6 м. Якого діаметра капіляри треба взяти, щоб вода в них піднялася на таку ж висоту ?

 

 

Дано:

h₁ =   0,6 м        h  =

h₂ =    6 м         r₁ =,    d₁ = 5·10^-5 м

=  7,3·10 ^-2         r₂  = 0,25·10^-5 м,      d₂ = 0,5·10^-5 м

=  1000      Відповідь: 0,05 мм;    0,005 мм.

d₁ - ?    d₂ - ?

 

 

     2). Самостійне розв’зування тестів(за наявності часу).

 

 

 

5. Підсумок уроку. Оцінювання.
6. Домашнє завдання.