Смачивание и капиллярность

1.

Смачивание и капиллярность.
Поверхностное натяжение.

2.

В результате такого неравномерного притяжения молекулы на поверхности жидкости
стремятся уменьшить площадь этой поверхности.

3.

Поверхностное натяжение – это сила, действующая на единицу
длины поверхности жидкости и направленная перпендикулярно
этой длине.
Поверхностное натяжение зависит от:
Природы жидкости
Температуры
Наличия ПАВ

4.

Почему насекомые, такие как водомерки, могут бегать по
поверхности воды, не тонут? Объясните, используя понятие
поверхностного натяжения.
Поверхность воды ведет себя как тонкая пленка
благодаря силам поверхностного натяжения.
Водомерки очень легкие, и площадь их лапок
достаточно велика, чтобы распределить вес, не
разрушая эту пленку. Поэтому они могут
скользить по поверхности.

5.

Проведите простой эксперимент:
1. Налейте воду в стакан до краев.
2. Осторожно опускайте в стакан монеты одну за другой.
Что вы наблюдаете? Почему вода не выливается сразу, хотя
уровень воды поднимается?
Вода не выливается сразу, потому что
поверхностное натяжение создает на
поверхности воды тонкую «пленку», которая
удерживает воду в стакане, несмотря на то, что
ее уровень становится выше краев. Монеты,
увеличивая объем, растягивают эту пленку, но
она сохраняет целостность до определенного
предела.

6.

Предложите способ, как заставить воду вылиться из стакана,
переполненного «пленкой» поверхностного натяжения, не
добавляя больше монет и не наклоняя стакан. Опишите, как это
повлияет на поверхностное натяжение воды.
Способ: Добавить в воду небольшое количество
мыла или моющего средства.
Объяснение: Мыло является поверхностноактивным веществом (ПАВ). ПАВ снижают
поверхностное натяжение воды, ослабляя силы
взаимодействия между молекулами воды на
поверхности. В результате «пленка»
поверхностного натяжения разрушается, и вода
выливается из стакана, так как больше не может
удерживаться на поверхности.

7.

Если силы притяжения между молекулами жидкости и молекулами
твердого тела больше, чем силы притяжения между молекулами
самой жидкости, то жидкость смачивает твердое тело.

8.

Если силы притяжения между молекулами жидкости и молекулами
твердого тела меньше, чем силы притяжения между молекулами
самой жидкости, то жидкость не смачивает твердое тело.

9.

Капиллярность
Капиллярность – это явление подъема или опускания жидкости в
узких трубках.
Смачивание
Несмачивание
Жидкость поднимается
по капилляру
Жидкость опускается в
капилляре
Вода
Ртуть

10.

Подумаем
Стеклянную пластинку, подвешенную на резиновом шнуре,
опустили до соприкосновения с поверхностью воды. Почему при
подъеме шнур растягивается?
Когда стеклянная пластинка соприкасается с водой,
между молекулами стекла и молекулами воды
возникают силы притяжения. Вода смачивает стекло,
то есть молекулы воды притягиваются к молекулам
стекла сильнее, чем друг к другу. При подъеме
пластинки необходимо приложить дополнительную
силу, чтобы разорвать связь между молекулами воды
и стекла. Эта дополнительная сила приводит к
растяжению резинового шнура.

11.

Подумаем
Почему капля воды на чистой стеклянной поверхности растекается,
а капля ртути приобретает форму шарика? Объясните с точки
зрения смачивания и несмачивания.
Вода хорошо смачивает стекло, то есть силы
притяжения между молекулами воды и стекла
больше, чем силы притяжения между молекулами
воды. Поэтому вода стремится максимально
увеличить площадь контакта со стеклом, растекаясь
по поверхности. Ртуть, напротив, не смачивает стекло,
то есть силы притяжения между молекулами ртути
больше, чем силы притяжения между молекулами
ртути и стекла. Поэтому ртуть стремится
минимизировать площадь контакта со стеклом,
приобретая форму шарика.

12.

Подумаем
Два капилляра разного диаметра опущены в воду. В каком из
капилляров вода поднимется на большую высоту? Объясните
почему.
Вода
Вода
Вода поднимется на большую высоту в капилляре с
меньшим диаметром. Это связано с тем, что чем
меньше диаметр капилляра, тем больше кривизна
мениска, и тем сильнее силы поверхностного
натяжения тянут воду вверх.

13.

Подумаем
Объясните, почему мыло или стиральный порошок добавляют в
воду при стирке белья. Как это связано с поверхностным
натяжением?
Мыло и стиральные порошки являются поверхностноактивными веществами (ПАВ). Они снижают
поверхностное натяжение воды. Уменьшение
поверхностного натяжения позволяет воде легче
проникать в поры ткани и удалять загрязнения, которые
плохо смачиваются водой. ПАВ также помогают
отрывать частицы грязи от ткани и удерживать их в
воде, предотвращая повторное осаждение.

14.

Подумаем
Почему после дождя с асфальта быстрее испаряются лужи,
которые меньше по площади?
Меньшие лужи имеют большую
относительную площадь поверхности по
сравнению с объемом воды. Кроме того,
силы поверхностного натяжения создают
меньшее сопротивление испарению, так
как молекулам легче покинуть поверхность с
большей кривизной.