Тема: Властивості поверхні рідини. Поверхневий натяг Мета: – навчальна



Скачати 250,35 Kb.
Дата конвертації22.02.2017
Розмір250,35 Kb.
Тема: Властивості поверхні рідини. Поверхневий натяг

Мета:

навчальна: розглянути властивості поверхні рідини, поверхневий натяг

розвиваюча: розвивати логіку, творче та критичне мислення, пам’ять, уміння працювати в групах.
План:

1. Організаційний момент

2. Перевірка готовності

3. Актуалізація опорних знань

4. Подання нового матеріалу

6. Підведення підсумків

7. Повідомлення домашнього завдання
Хід уроку:

1.

2.



3.

4. Актуалізація опорних знань.

Всі ви, напевне, милувалися маленькими краплями роси, які на листках рослин набувають форми майже правильних кульок. Це явище спостерігав ще Г. Галілей, якого дуже дивувало, чому великі краплі води не розпливаються по всьому листку капусти, а набувають форми маленьких кульок. Таку ж форму мають краплі води на парафіні чи жирній поверхні, пролита на стіл ртуть тощо. Якщо ці краплі стикаються, вони зливаються в одну краплю, форма якої також наближається до кулястої. У космічному кораблі, який перебуває в стані невагомості, кулястої форми набувають не тільки окремі краплі, а й великі об'єми рідини.

Ці явища здаються дуже дивними. Адже ми звикли, що рідина набуває форми посудини, в якій вона знаходиться, і власної форми не має. Виявляється, що так буває не завжди.

Галілей спостерігав, як змащена жиром голка може плавати на воді і як легкі комахи-водомірки швидко ковзають по поверхні води, як ковзанярі по льоду. Ці спостереження начебто суперечать існуванню архімедової сили. Але якщо голка прорве поверхню рідини, вона тоне, як і має бути під час дії архімедової сили. Як пояснити ці явища?

Покладемо лезо безпечної бритви, трохи вкрите жиром, на поверхню води. Воно не тоне. Коли лезо «плаває» на воді, то можна помітити невелике прогинання поверхні води. Якщо лезо занурити в глиб води, воно піде на дно. Це означає, що властивості поверхні рідини відрізняються від властивостей решти рідини. Як це можна пояснити?



Вся справа в тому, що молекули на поверхні рідини перебувають в інших умовах, ніж молекули всередині рідини. На кожну молекулу всередині рідини діють сили притягання з боку сусідніх молекул, які оточують її з усіх боків (мал. 36).

Результуюча цих сил дорівнює нулю. Над поверхнею рідини знахо­диться пара, густина якої в багато разів менша за густину рідини, і взаємодією молекул пари з молекулами рідини можна знехту­вати. Молекули на поверхні при­тягуються лише молекулами, які лежать нижче. Тому рівнодійна сил притягання, які діють на молекули поверхневого шару, не дорівнює нулю. Під дією цих сил молекули поверхневого шару втягуються всередину, кількість молекул на поверхні зменшується, і площа скорочується.

Однак усі молекули не можуть втягнутися всередину. На поверхні залишається така кількість молекул, за якої площа поверхні виявляється мінімальною за даного об'єму рідини. Ось чому рідини під дією молекулярних сил набувають сферичної форми, за якої поверхня мінімальна.

Скорочення поверхні рідини під впливом притягання її молекул всередину рідини відбувається так, ніби вздовж її поверхні діяла сила і викликала її скорочення. Цю силу називають силою поверхневого натягу.

Для виявлення дії сили поверхневого натягу скористаємося властивістю деяких рідин, наприклад мильної води, ство­рювати тонкі плівки. Якщо опустити в мильну воду дротяне кільце і вийняти його, то воно затягується мильною плів­кою — тонким шаром рідини. Покладемо на цю плівку невелику петельку з шовкової нитки (мал. 37, а) і проткнемо плівку в області, охопленій петелькою. Відразу ж оточуюча петельку мильна плівка, діючи на всі її елементи з однаковою силою, розтягне її і надасть їй форму кола (мал. 37, б).

Візьмемо вертикальний прямокутний дротяний каркас (мал. 38), одна сторона якого (CD) рухома, і також утворимо на ньому мильну плівку. Якщо дати змогу рухомій стороні каркаса вільно переміщатися, вона під час скорочення плівки підніматиметься вгору. Щоб утримати її у початковому положенні C1D1, треба прикласти до неї достатню силу, наприклад підвісити невеликий тягарець.

Це означає, що з боку мильної плівки на горизонтальну частину каркаса CD діє сила, яка намагається скоротити поверхню плівки. За модулем ця сила дорівнює вазі тягарця, яка зрівноважує її.

Отже, сила поверхневого натягу — це сила, яка діє вздовж поверхні рідини, перпендикулярно до лінії, яка обмежує поверхню, і спрямована в бік її скорочення.



Якщо проводити дослід з каркасами різних розмірів, то

можна виявити, що абсолютна величина сили поверхневого натягу F пропорційна довжині / рухомої сторони каркаса, а відношення Fдля плівки з даної рідини завжди одне й те саме. Не залежить воно і від матеріалу каркаса. Отже, відно­шення сили поверхневого натягу, яка діє на межі поверхні рідини, до довжини цієї межі характеризує вільну поверхню самої рідини.



Відношення сили поверхневого натягу до довжини периметра, який обмежує поверхню рідини, називається поверхневим натягом. Цю величину позначають літерою а:

(20.1)

З формули (20.1) видно, що поверхневий натяг вимірюють у ньютонах на метр (Н/м).


Задача 1. Вертикальний прямокутний дротяний каркас, одна горизонтальна сторона (перетинка) якого рухома і може ковзати по бічних, опускають у мильну воду, а потім витягують. Мильна плівка, що утворилася на каркасі, скорочуючись, піднімає горизонтальну перетинку завдовжки 75 мм в тому випадку, коли її маса і маса підвішеного до неї тягарця не перевищують 1,14 г. Визначити поверхневий натяг плівки.
Усі описані явища можуть створити враження, що поверхня рідини являє собою реальну натягнуту плівку, яку можна стягнути з рідини, мов шкірку з персика. Насправді такої натягнутої пружної плівки на поверхні рідини не існує. Будь-які молекули, які опиняються на її поверхні, знаходя­ться в особливих умовах порівняно з молекулами всередині рідини. І, як ми бачили, саме цим пояснюються властивості поверхневого шару.

Щоб переконатися в цьому, повернемося ще раз до досліду з мильними плівками. Дослід показує, що сила поверхневого натягу, незважаючи на збільшення поверхні, залишається сталою. Вага тягарця (див. мал. 38) одна й та сама за будь-якого значення переміщення рухомої сторони каркаса. Цим поверхня рідини відрізняється від пружних, наприклад гумових, плівок, в міру розтягнення яких збільшується від­стань між молекулами вздовж поверхні, і пружна сила зро­стає. Поверхневий шар рідини не має пружних властивостей.

Із підвищенням температури рідини збільшується середня відстань між її частинками, а отже, сили молекулярного притягання зменшуються. Це означає, що поверхневий натяг має залежати також від температури. Досвід свідчить, що з підвищенням температури рідини поверхневий натяг змен­шується і за умови критичної точки, коли густини рідини і пари однакові, поверхневий натяг дорівнює нулеві.

Поверхневий натяг істотно залежить від домішок до рідин. Речовини, які послаблюють поверхневий натяг рідини, на­зивають поверхнево-активними. Найвідомішими поверхнево-активними речовинами для води є мило і пральні порошки. Вони сильно знижують її поверхневий натяг (приблизно з 7,5•10-2 до 4,5•10-2 Н/м). Це полегшує миття і прання білизни, оскільки високий поверхневий натяг чистої води не дає їй проникати між волокнами тканини і в дрібні пори. З молекулярної точки зору вплив поверхнево-активних речовин пояснюється тим, що сили притягання між молекулами самої рідини більші за сили притягання між молекулами рідини і домішок. Тому молекули рідини, розміщені у поверхневому шарі, з більшою силою втягуються всередину рідини, ніж молекули домішок. Внаслідок цього молекули рідини пере­ходять з поверхневого шару в глиб її, а молекули поверхнево-активної речовини витісняються на поверхню.



1. Чим пояснюється текучість рідин? 2. Яка найбільш характерна особливість відрізняє рідину від газу? 3. Чим різняться стани моле­кул на поверхні і всередині рідини? 4. Чому вільна поверхня рідини скорочується? 5. Що таке поверхневий натяг? 6. Чи змінюється кількість молекул, які припадають на одиницю площі поверхні, у разі збільшення поверхні рідини?
Каталог: downloads -> konsp
downloads -> Тема. Різноманітність кишковопорожнинних. Їх роль в природі та житті людей. Мета
downloads -> Відділ освіти долинської райдержадміністрації методичний кабінет відділу освіти
downloads -> Нові підходи до навчання як засоби розвитку особистості та творчих здібностей молодших школярів
konsp -> Обладнання: Таблиці «Структурна схема еом», «Складови еом», навчальна програма «Сезам». Загальні поняття
downloads -> Довідка про проведення семінару вчителів математики на базі Люботинської зош I iii
downloads -> План роботи директора Маловодянської зош І-ІІІ ступенів
downloads -> Активізація пізнавальної діяльності учнів на уроках географії
konsp -> Жалдак М.І., Морзе Н. В методика ознайомлення учнів з поняттям інформації
konsp -> 1. Повторення основних положень попереднього урока а фронтальна бесіда; б використання автоматизованих тестових завдань з теми «правила т/б»


Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©refos.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

увійти | реєстрація
    Головна сторінка


завантажити матеріал