Презентация учащихся 8 класса

«Капилля» - волос (в переводе с латинского). Поэтому узкие цилиндрические трубки с диаметром около миллиметра и менее называются капиллярами.

В жизни мы часто имеем дело с телами, пронизанными множеством мелких каналов (бумага, пряжа, кожа, различные строительные материалы, почва, дерево). Придя в соприкосновение с водой или другими жидкостями, такие тела очень часто впитывают их в себя. На этом основано действие полотенца при вытирании рук, действие фитиля в керосиновой лампе и т.д. Очень часто жидкость, впитываясь в пористое тело, поднимается вверх.

При рассмотрении капиллярных явлений следует подчеркнуть их роль в биологии, так как большинство растительных и животных тканей пронизано громадным числом капиллярных сосудов. Приведем некоторые данные для организма человека. Площадь поперечного сечения аорты 8 см², а общая площадь сечения всех капилляров примерно 3200 см², т.е. площадь капилляров больше площади аорты в 400 раз. Соответственно падает скорость кровотока – от 20 см/с в начале аорты до 0,05 см/с в капилляре. Диаметр каждого капилляра в 50 раз меньше диаметра человеческого волоса, а длина его менее 0,5 мм. В теле взрослого человека имеется до 160 млрд. капилляров. Общая длина капилляров достигает тыс. км.

Задачи исследования Какая сила поднимает жидкость по капиллярам? Как зависит высота поднятия жидкости от толщины воздушного клина между стеклянными пластинками ? Зависит ли высота поднятия воды в капиллярах от его радиуса ?

1. Провести эксперименты: 1)Объяснить, что за сила поднимает воду по капиллярам?; 2)Определить зависимость высоты поднятия жидкости от толщины воздушного клина между стеклянными пластинками?, 3) Определить зависимость высоты поднятия воды в капиллярах от его радиуса? 2. Обосновать результаты эксперимента с точки зрения законов физики. 3. Сделать выводы.

В случае смачивающей жидкости (А) силы притяжения F ж-т между молекулами жидкости и твердого тела(стенки капилляра) превосходят силы взаимодействия F ж между молекулами жидкости, поэтому жидкость втягивается внутрь капилляра, и подъем жидкости в капилляре происходит до тех пор, пока результирующая сила F в, действующая на жидкость вверх, не уравновесится силой тяжести mg столба жидкости высотой h: F в = mg. Жидкость, не смачивающая стенки капилляра (Б), опускается в нем на расстояние h. По третьему закону Ньютона сила F в, действующая на жидкость, равна силе поверхностного натяжения F пов, действующей на стенку по линии соприкосновения её с жидкостью: F в = F пов. А Б

При равновесии жидкости в капилляре F пов = mg. Сила поверхностного натяжения при хорошем смачивании F пов = σ×2 π r. Масса столба жидкости объемом V= π r ² h: m=ρV=ρπr ² h. Исходя из условия равновесия жидкости в капилляре: σ×2 π r =ρπr ² hg, следовательно: Итак, высота подъема жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости (её поверхностного натяжения σ и плотности ρ), а также от радиуса капилляра – чем меньше радиус капилляра, тем больше высота подъема жидкости в капилляре.

Ход исследования Проследим, как поднимается вода по капиллярам в промокательной бумаге, хлопчатобумажной ткани и бумажной салфетке. Для этого: 1) возьмем полоски, вырезанные из промокательной бумаги, хлопчатобумажной ткани и салфетки; 2) одновременно опустим полоски в подкрашенную воду; 3) наблюдаем промокание исследуемых материалов и поднятие влажной границы вверх; 4) определим высоту подъема воды в образцах и рассчитаем радиус капилляров. ЭКСПЕРИМЕНТ 1

Образец 1- промокательная бумага. h = 30 мм r = 2σ/ρhπ = 2×0,0728/(1000 ×0,03 ×3,14) 0,00155 м 1,55 мм Образец 2- хлопчатобумажное полотенце. h = 42 мм r = 2σ/ρhπ = 2×0,0728/(1000 ×0,042 ×3,14) 0,00110 м 1,1 мм. h = 12 мм r = 2σ/ρhπ = 2×0,0728/(1000 ×0,012 ×3,14) 0,00386 м 3,86 мм. Образец 3- бумажная салфетка. r = 2σ/ρhπ r = 2σ/ρhπ, следовательно: Вывод: ЧЕМ > h, ТЕМ < r. Вода поднимается вверх по этим материалам, т.к. они пронизаны тонкими каналами неправильной формы (т.е. капиллярами). Если материал смачивается водой, то она втягивается в канал на тем большую высоту, чем уже канал. Следовательно, ткань имеет более узкие капилляры, чем промокательная бумага и бумажная салфетка.

Проследим, как поднимается вода в стеклянных трубках. Для этого: 1) возьмем две трубки разного диаметра (D 1 < D 2, h 1 > h 2 ); 2) опустим в подкрашенную воду; 3) пронаблюдаем за подъемом воды. D1D1 h1h1 D2D2 h2h2 ЭКСПЕРИМЕНТ 2 ВЫВОД: наблюдаем подтверждение результатов предыдущего эксперимента.

Результат капиллярных явлений зависит от силы взаимодействия молекул внутри жидкости и от силы взаимодействия молекул твердого тела с молекулами жидкости. Чем меньше радиус капилляра, тем выше поднимается вода по капилляру. Уровень движения жидкости по капиллярам зависит также от плотности жидкости и поверхностного натяжения. Ткань и бумага обладают высокой смачиваемостью потому, что эти материалы пронизаны капиллярами.