Дослідження властивостей поверхні рідини

Проект “Учень як вчений” для Проект “Учень як вчений” для реалізації в рамках курсу фізики, 10 реалізації в рамках курсу фізики, 10 клас, “Основні положення МКТ клас, “Основні положення МКТ речовини”речовини”

Властивості рідин. Поверхневий натяг рідин

Різка межа між парою і

рідиною розділяє два стани, з яких пароподібна характеризується значно меншою густиною, ніж рідка.

У рідкій фазі середня відстань між молекулами значно менша, ніж у парі, і, згідно з цим, міжмолекулярні сили зчеплення у рідині значно більші, ніж у парі.

Властивості рідин. Поверхневий натяг рідин

Будова рідини являє собою щось середнє

між будовою твердого тіла і будовою газу. Чим вища температура, тобто чим більша

кінетична енергія молекул рідини, тим більшу роль відіграє “вільний” рух (тим коротші проміжки “коливального” стану молекули) і частіші “вільні” переходи, тобто тим більше рідина уподібнюється до газу.

Слід зазначити, що ми маємо не настільки чіткі уявлення про будову рідин, ніж про будову газів і будову кристалічних тіл

Чому сили зчеплення не проявляють своєї дії, коли піщинка під водою?

Молекула А оточена із всіх сторін іншими молекулами і притягується ними у всіх можливих напрямках.

Молекула В притягується іншими молекулами тільки всередину рідини.

Особливі властивості поверхневого шару рідини

Заштрихованні круги зображують переріз волосини, а штрихова лінія зображує водяну плівку, що оточує її:

а) якщо волосся розпушене, поверхня плівки велика.

б) якщо волосся злиплося поверхня плівки мала

Висновки Отже, кожна молекула, яка перебуває

поблизу поверхні рідини, має деякий надлишок потенціальної енергії порівняно з молекулами, які перебувають усередині рідини.

Оскільки молекули намагаються увійти всередину рідини з її поверхні, рідина набуває такої форми, за якої її вільна поверхня має найменшу можливу величину.

Дослідження властивостей поверхні рідини

Вигляд нитки, що знаходиться на мильній плівці. Нитка відтягується плівкою в сторону

Дослідження властивостей поверхні рідини

• Намаганням плівки скоротитися до найменших можливих розмірів пояснюється кулеподібна форма мильних бульбашок. • Тим же зменшенням поверхні рідини при встановленні рівноваги пояснюється злипання мокрих піщинок і волосся.

Дослідження залежності явища поверхневого натягу від температури

Прилади й матеріали:

скляна трубка, спиртівка, штатив, склянка з водою, лінійка.

Зміст завдання8. Заповнити середню частину скляної трубки водою так,

щоб утворився водяний стовпчик довжиною 3—4 см. 9. Закріпити трубку горизонтально у лапці штатива. Один із

країв водяного стовпчика підігрівайте полум’ям спиртівки.10. Описати і пояснити результати досліду.

Дослідження залежності явища поверхневого натягу від температуриВисновки:

Величина сили поверхневого натягу F1 за умови, що вода повністю змочує внутрішні стінки трубки, визначається за формулою F1 =δπd , де δ — коефіцієнт поверхневого натягу води, a d — внутрішній діаметр трубки.

Зменшення сили поверхневого натягу під чаc нагрівання можливе завдяки зменшенню коефіцієнта поверхневого натягу.

З підвищенням температури коефіцієнт поверхневого натягу води зменшується.

Дослідження залежності явища поверхневого натягу від густини рідини

Дослідження залежності явища поверхневого натягу від густини рідиниВисновки:

Коли доливати спирт, олія намагається збільшити свій поверхневий натяг (вона збирається у велику кулю, що плаває на межі вода – спирт, глибина занурення залежить від співвідношення між об’ємами води і спирту ). Після того як густина спиртового розчину набуде кінцевого значення, олія буде знаходитись у вигляді деформованої сфери. Отже сила поверхневого натягу рідини залежить густини середовища, в якому вона перебуває. Ми пропонуємо цю властивість використовувати для збору розлитої нафти та продуктів її перегонки в промисловості

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин

У своїй роботі ми використали метод відриву дротяної петлі від поверхні рідини

Під час відриву петлі виникає сила поверхневого натягу F=δ.2L (1)

звідки (2),

F=F1-F2, де F1- значення сили до відриву, F2-значення сили після відриву, 2L — бо плівка має

дві поверхні

L

F

2=δ

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин Для точної

фіксації моменту відриву петлі від поверхні рідини ми використали горизонтальну проекцію шкали ПДН за допомогою проекційного апарата ФОС-67.

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідин

Дослідження

показують, що поверхневий натяг рідин залежить лише від природи самої рідини та її температури, і абсолютно не залежить від того, якою буде поверхня рідини, малою чи великою.

Рідина F(м Н)

Вода 5.5-1.5 0.075 0.0725

Мильний розчин

4.5-1.5 0.05 0.04

Спирт 3.5-1.5 0.03 0.022

δ

Таблиця розрахунку коефіцієнта поверхневого натягу для різних рідин при температурі 16ºС

.òàáëδ

Залежність сили поверхневого натягу від домішок При вимірюванні коефіцієнта поверхневого

натягу потрібно слідкувати за тим, щоб рідини були по можливості хімічно чистими. Наявність домішок, що розчиняються у рідині може суттєво змінити поверхневий натяг.

Залежність сили поверхневого натягу від домішок

Залежність сили поверхневого натягу від домішок

Висновки: Розчин мила зменшує силу поверхневого натягу

між сірниками, в той час як поза ними сила поверхневого натягу залишається незмінною. Рівнодійна цих сил буде направлена назовні і сірники будуть розходитись на певну відстань.

Розчин цукру збільшує силу поверхневого натягу між сірниками, в той час як поза ними сила поверхневого натягу залишається сталою. Рівнодійна цих сил не дорівнює нулю і направлена всередину.

Це свідчить про те, що розчин мила зменшує поверхневий натяг рідини, а розчин цукру збільшує.

Залежність сили поверхневого натягу від домішок

Залежність сили поверхневого натягу від домішок Стійкі плівки і піна не можуть утворитися в

хімічно чистих рідинах. Наявність домішок у рідині, які сильно впливають на зміну поверхневого натягу приводять до утворення стійкої піни. Молекули домішок збираються в поверхневому шарі рідини. Мильна плівка являє собою по суті потрійний шар.

У двох зовнішніх ми маємо рідину,насичену молекулами мила, а в середньому — майже чиста вода.

Залежність сили поверхневого натягу від домішокВисновки: в той момент, коли ми ллємо воду крізь плівку, в

тому місці куди потрапляє вода товщина плівки зменшується, це приводить до того , що плівка в даному місці буде мати тільки один шар, який складається з чистої води. Поскільки поверхневий натяг чистої води більший, то це приведе до того, що цей шар притягне рідину з інших місць і таким чином товщина плівки вирівняється, а отже загроза руйнування плівки ліквідована.

Явище змочування. Капілярність

Явище змочування призводить до викривлення поверхні рідини біля поверхні твердого тіла, характеризується крайовим кутом θ.

Для змочувальної рідини крайовий кут гострий: для незмочувальної — тупий.

Явище змочування. Капілярність

Дослід з капілярами різного діаметру. Вода піднімається по стінці трубки вище над рівнем рідини в посудині.

Висновок:якщо рідина змочує стінки трубки, то вона піднімається по стінці трубки над рівнем рідини в посудині й притому тим вище, чим вужча трубка.

Дослідження капілярних явищ

На основі аналізу, порівняння і узагальнення результатів досліду ми прийшли до таких висновків:— висота підняття рідини в капілярі залежить від роду рідини;— висота підняття рідини більша в тому капілярі, діаметр якого менший.

Застосування капілярних явищ

Приблизно так “працюють” капіляри, забезпечуючи рослини органічними поживними речовинами.

Застосування капілярних явищ

В природі явище капілярності відіграє як корисну, так і шкідливу роль. Живлення рослин, дерев водою з ґрунту і розчиненими в ній солями відбувається за рахунок повітряних проміжків в ґрунті, пор в деревині і рослині, які відіграють роль капілярів. Зрихлена земля має мало пор і втримує вологу, а втоптана земля випаровує і втрачає вологу через капілярність. На явищі капілярності заснована дія різних перев’язочних матеріалів, бинтів, вати, серветок, фільтруваного паперу, рушників і таке інше.

Висновки

Ми розглянули лише деякі властивості поверхні рідин. Дане питання не втрачає своєї актуальності в силу своєї універсальності і дивної широти охоплення багатьох явищ природи.

Сьогодні дослідження в галузі капілярних і поверхневих сил продовжуються, що обумовлено як їхньою важливістю в різних галузях науки, так і широким спектром практичних додатків.

Джерела Элементарный учебник физики: учебное пособие в 3-х томах под редакцией

Г.С.Ландсберга. Т.1.Механика. Теплота. Молекулярная фізика. 10-е узд.перераб. — М.;Наука. 1985.—608 с.

Енохович А.С. Справочник по физике. — М.; Просвещение, 1978. - 415 с. Ю.М.Галатюк, В.І. Тищук. Дослідницька робота учнів з фізики. — Харків. Видавнича

група “Основа”, 2007. — 192. Ю.М.Галатюк, А.В.Рибалко. Дослідницькі задачі з фізики. — Харків. Видавнича група

“Основа”, 2007. — 156. Юров С.И.Домашние експериментальные работы учащихся по физике. —

М.;Учпедгиз, 1954. — 212с. Гончаренко С.У. Фізика: підручник для 10 класу середніх загальноосвітніх шкіл. — К.;

Освіта, 2002. — 319 с. Блудов М.И.Беседы по физике. Ч.І. Учебное пособие для учащихся. — М.;

Просвещение, 1984. — 207 с. Бондаровський М.М. Цікаві досліди з фізики. — К.: Радянська школа, 1966. – 150 с. 3. Шапіро А.І. Таємниці довкілля, або секрети знайомих предметів. – К.: Спалах, 1998.

– 232 с. http://sp.bdpu.org/ http://oipopp.ed-sp.net.