Исследование поверхностного натяжения жидкостей. 10 класс

Даже дети хорошо знают, что «куличики» можно построить только из мокрого песка. Сухие песчинки не прилипают друг к другу.
Но также не пристают друг к другу песчинки, целиком погруженные в воду.

Когда во время купания человек окунется с головой в воду, его волосы расходятся в воде во все стороны, но стоит только поднять голову из воды, как волосы тотчас лягут на голове слипшимися прядями.
Чем это можно объяснить?

На границе раздела «воздух – вода» возникает особый вид сил - сила поверхностного натяжения, направленная в глубину объема жидкости

Равнодействующая сила, действующая на каждую молекулу на поверхности жидкости не равна нулю. И поверхностные молекулы втягиваются внутрь жидкости. Из-за поверхностного натяжения жидкость ведет себя так, будто на ее поверхности находится пленка.

Так как появление поверхности жидкости требует совершения работы, каждая среда «стремится» уменьшить площадь своей поверхности.
В невесомости капля принимает сферическую форму (сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех тел одинакового объёма).

Маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяжести оказывается уравновешена силой поверхностного натяжения.

Некоторые насекомые (например, водомерки) способны передвигаться по воде, удерживаясь на её поверхности за счёт сил поверхностного натяжения.
На многих поверхностях, именуемых несмачиваемыми, вода (или другая жидкость) собирается в капли.

Особый интерес вызывают тонкие мыльные пленки

Задачи исследования:
Пронаблюдать явления, связанные с поверхностным натяжением.
Познакомиться с методами измерения коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
Выяснить от чего зависит коэффициент поверхностного натяжения жидкости.
Представить в виде таблиц и графиков результаты измерений поверхностного натяжения.
Сравнить результаты исследований и данные в таблицах.

Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва петли

σ = Fпов / L
Коэффициентом поверхностного натяжения называется отношение модуля силы поверхностного натяжения к длине периметра, ограничивающего поверхность жидкости.

Вывод: коэффициенты поверхностного натяжения у разных жидкостей различны.
Объяснение: между молекулами в разных жидкостях разные расстояния, а значит и разные силы притяжения.

Измерение коэффициента поверхностного натяжения воды методом отрыва капель.

Вывод: коэффициент поверхностного натяжения у одной и той же жидкости различен при разных температурах. Чем температура выше, тем меньше поверхностное натяжение.
Объяснение: расстояние между молекулами зависит от температуры, а значит и силы притяжения молекул зависят от температуры.

Измерение поверхностного натяжения воды методом поднятия жидкости в капилляре.

Вывод: результаты данного опыта самые неточные. По формуле при увеличении диаметра капилляра в 2 раза высота подъема жидкости должна уменьшиться в 2 раза, но этого не наблюдается. При больших диаметрах капилляра поверхностные эффекты малы и трубочки начинают себя вести как сообщающиеся сосуды.

Табличное значение коэффициента поверхностного натяжения воды равно 0,073 H/м

Роль поверхностного натяжения в жизни очень разнообразна.
Без этих сил мы не могли бы писать чернилами.
Нельзя было бы намылить руки, постирать, вымыть посуду - пена не образовалась бы.
Нарушился бы водный режим почвы, что оказалось бы гибельным для растений.
Пострадали бы важные функции нашего организма.