Ivanova l, folyékony filmek képzése, 2018. évi "Physics" folyóirat

L. P. Ivanova,
. MOU Bolshekykivska SOSH, a fizikusok Votkinsky RMS vezetője, a Votkinsky kerület, az Udmurt Köztársaság

A lecke oktatási célja: a diákok ismerete a felületi feszültség megnyilvánulásának és eredetének.

I. Szervezési szakasz

II. Új anyag tanítása

Tanár. A mindennapi jelenségek világa körül, amely körülvesz minket, létezik olyan erő, amelyet általában nem fordítunk figyelemre. Az erő viszonylag kicsi, cselekvései soha nem okoznak hatalmas hatásokat. Mindazonáltal nem tudunk vizet önteni egy pohárba, egyáltalán nem tehetünk semmit semmilyen folyadékkal, anélkül, hogy aktiválnánk azokat a erőket, amelyeket ma vitatunk meg. Ezek a felületi feszültségek.

A felületi feszültség által okozott hatásokhoz annyira használjuk, hogy ne észleljük őket. Természetben és életünkben azonban jelentős szerepet játszanak. Ezek nélkül nem tudtunk tintasorozatú automata tollakat írni, a nyomtatóban lévő patronok azonnal nagydarabot vágnának, kiürítenék az egész tartályukat. Nem tudod szappanozni a kezed - a hab nem formálódna. Egy gyenge eső átáztatta volna át, és egy szivárványt nem lehetett látni semmilyen időben. A talaj vízgazdálkodása zavart okozna, ami katasztrofális lenne a növények számára. A testünk fontos funkciói szenvednének. A legegyszerűbb módja annak, hogy megértsük a felületi feszültség erőinek természetét, figyelve a cseppképződést.

Nézzétek meg, hogyan fokozatosan növekszik a csepp, megszorul a nyak - és a csepp lecsökken. Nem kell sok képzelőerővel elképzelni, hogy a víz egy rugalmas tasakba van csomagolva, és ez a táska szakadt, ha a súly meghaladja erejét. Tény, hogy persze, csak víz van a cseppben, de a felszíni vízréteg úgy viselkedik, mint egy feszített rugalmas film.

Ugyanezt a benyomást kelti egy szappanbuborék filmje. Olyan ez, mint egy bébi golyó vékony, nyújtott kelme. Ha leveszed a szalmát a szájából, akkor a buborék kitolja a levegőt és zsugorodik.

Óvatosan helyezze a tűt a víz felszínére. A felületi film elhajlik, és megakadályozza a tűt megfulladását. Ugyanezen okból a könnyű víz gyorsan csúszhat a víz felszínén, mint a jégkorcsolyázók.

A film elhajlása nem teszi lehetővé a víz öntését, majd óvatosan elegendően gyakori szitára öntjük. Szövet - ez ugyanaz a szita, amelyet a szálak összefonódása képez. A felületi feszültség nagymértékben megakadályozza a víz áthatolását, így azonnal nem nedves.

Vizsgáljuk meg, hogyan fejlődik a felületi feszítőerő. A folyadék molekulái, amelyeket az intermolekuláris attrakció erői vonzanak egymáshoz, hajlamosak megközelíteni egymást. A felszínen lévő molekulákat a molekulák többi része vonzza a folyadék belsejébe, és ezért leesik. Mivel a folyadék áramlik, olyan formát ölt, amelyben a felszínen lévő molekulák száma minimális. A felületi terület csökken, és a hatás a felületi feszültségek hatásának tekinthető.

Az a tény, hogy a folyadék felületén a felület felületén határoló vonal mentén merőleges, és minimálisra csökkenti a felületet, a felületi feszítőerőnek nevezzük.

Számos megfigyelés és kísérlet azt mutatja, hogy a folyadék olyan formát ölt, amelyben szabad felülete a legkisebb terület. A felületi film csökkentésére irányuló vágya a folyadék gömb alakját adná, ha nem a Földre való gravitáció miatt. Minél kisebb a csepp, annál nagyobb a felületi feszültség hatása. Ezért a kis harmatcseppek formájukban közel vannak a labdához, szabad esés esetén az esőcseppek szinte szigorúan gömbölyűek

Demonstráció: a Plateau tapasztalata.

Az olaj és az alkohol oldat sűrűsége azonos, így az olaj alkoholban úszik. A felületi feszültség hatására az olaj képezi a legkisebb felületet - a gömb felületét. Ha megváltoztatod a labda alakját, néhány másodpercen belül újra megjelenik a formanyomtatvány.

1. A szökőkút. Megvizsgáltuk egy vízfolyás mozgását, a vízszintes szögben. A sugár, amely a gravitáció hatására mozog, a parabola alakja. Majdnem a legmagasabb emelkedési pontig a víz folytonos folyóban mozog, majd külön cseppekké válik. Vegyünk két csepp vizet, amelyek közül az egyik éppen elérte a pálya legmagasabb pontját, a másik pedig már egy bizonyos távolságra esett le, és gyorsan mozog a földi vonzás hatása alatt. Az alsó csepp sebesség nagyobb, mint a felső. Ez azt jelenti, hogy a cseppek közötti távolság idővel növekedni fog. A vízsugár vékonyodik addig, amíg a felületi feszítőerők nem jönnek létre egy jumperbe, majd külön cseppecskékké válnak. Ez azt jelenti, hogy a felületi feszültség erői felelősek a gravitációs mezőbe eső víz sugárának felszakadásáért.

2. A szappanbuborék. A buborékok fújása nagyon ősi szórakozás. Így a pompeii ősi hamvasztásos ásatások alatt a régészek felfedeztek szokatlan freskókat. Pompeji fiatal lakóit ábrázolták erre a foglalkozásra.

Mi a szappanbuborék? A szappanbuborék falai három rétegből állnak. Két külső - szorosan egymásba préselt molekulák szappan. Közöttük egy vízréteg, amelyben úsznak. Minden molekulának két vége van. Az egyik "szereti" a vizet, a másik pedig nem érdekli. A felszínre lépve a molekula energiájának részét képezi, és stabilabb állapotba kerül. Ezért még a lebegő emberek a lehető legkevesebb alkalomra a felszínre jutnak, hogy megszabaduljanak az "extra" energiától. Ezért a szappanfólia nem szakad el, és a kis repedéseket azonnal lezárják a vízből kinyúló molekulák.

Becslések szerint egy 1 mm-es átmérőjű vízből 20 cm-es átmérőjű buborékot lehet kifújni, és egy centiméter csepp elegendő egy hatméteres labdához! A rugalmas szappanfólia, amely a lehető legkisebb méretre próbálja csökkenteni felületét, a levegőt a buborék belsejébe szorítja. Egy adott gázmennyiségnél a gömb legkisebb területe. Amikor a buborék szabadon úszik, alakja közel áll az ideális szférához. Az elméleti számítások azt mutatják, hogy minél kisebb a buborék sugara, annál nagyobb a túlzott nyomás belsejében. Nem fogjuk megismételni a matematikai számításokat, hanem elvégezzük az elméletet megerősítő elméletet.

Öntsön egy tálba a víz szélein, és hagyja, hogy fújjon buborékok a felületén. A vízhez jutva a gömb alakú buborék két félgömbre változik, az alsó pedig a síkhoz közeledik.

Óvatosan kövesse a buborékok viselkedését a víz felszínén - úgy tűnik, hogy figyeljük az élőlényeket. Lassan haladnak előre, majd gyorsulnak. Szembesülve, a buborékok összeillenek, mintha egymásba nyomnák egymást, szeptumot alkotva. A buborékok egyenlő méretűek, a partíció egy sík. A buborékok esetében, térfogatban különbözőek, a gömb szegmense, a duzzanat egy nagyobb buborék. Ez ismét meggyőz minket: a kis térfogatú buborékban lévő nyomás nagyobb, mint a nagy térfogatú buborékban.

Következtetés. A szappanos film nyomása, valamint a buborékban lévő légnyomás nagyobb annál kisebb, mint a szappanbuborék által létrehozott gömb sugara.

III. Kísérleti munkák

• Laboratóriumi munka "Szappanfilmek megfigyelése".

A munka célja: ellenőrizni a folyadék felületi feszültségét.

Eszközök és anyagok: egy szálas csíkokkal összekötött két vezetékből álló keret.

Helyezzen egy keretet a csészealjba egy szappanos oldattal, vegye figyelembe, milyen alakú a keret, magyarázza meg a megfigyelt jelenségeket.

• Laboratóriumi munka "A felületi feszültség változása".

Eszközök és anyagok: két csészealj; desztillált vízzel ellátott edény; szappanoldat, cukoroldat vízben; két tiszta pipetta; egy cső massza morzsával (hab).

1. Öntsön desztillált vizet egy csészealjba. A felszínén öntsük a dörzsöltött parafa morzsákat, hogy egyenletesen fedjék fel a felületet. Tiszta pipetta segítségével helyezz be egy kis csepp szappanoldatot a vízfelület közepére. Rajzolj, amit megfigyelsz. A táblázatos adatok segítségével magyarázza el a parafa részecskék gyors mozgásának okait.

2. Öntsön desztillált vizet a második csészealjba. A felszínén öntsük a dörzsöltött parafa morzsákat, hogy egyenletesen fedjék fel a felületet. Tiszta pipetta segítségével tegyen egy kis csepp cukoroldatot a vízfelület közepére. Rajzolj, amit megfigyelsz. A táblázatos adatok segítségével magyarázza el a parafa részecskék gyors mozgásának okait.

A megfigyelések eredményei táblázat formájában.