ЧУДЕСА В РЕШЕТЕ Автор презентации: Дяткинская Дарья, ученица 11 класса. - презентация

1 ЧУДЕСА В РЕШЕТЕ Автор презентации: Дяткинская Дарья, ученица 11 класса

2 Носить воду в решете возможно только в сказке? Или физика может помочь исполнить такое классически невозможное дело? Предположения Носить воду в решете невозможно, т.к. оно имеет множество сквозных отверстий. Носить воду решетом можно, но при выполнении определенных условий.

3 Опытным путем проверить: держится ли вода в решете. Провести эксперимент по созданию возможности удержания воды в решете. Изучить явления смачивания и несмачивания. Провести эксперимент и определить причины явлений. Полезны ли людям изучаемые явления?

4 Возьмём проволочное решето с не слишком мелкими ячейками (около 1мм) и опустим его в растопленный парафин. Вынимаем решето: оно покрыто тонким слоем парафина, едва заметным для глаза. Решето осталось решетом: в нем есть сквозные отверстия, через которые свободно проходит булавка, но теперь вы можете в буквальном смысле слова носить в нем воду. Как это возможно?

5 Потому что, не смачивая парафин, вода образует в ячейках решета тонкие пленки, обращенные выпуклостью вниз, которые и удерживают воду. Такое парафинированное решето можно положить на воду, и оно будет держаться на ней. Значит, можно не только носить воду в решете, но и даже плавать в нем.

6 Жидкость, которая растекается по поверхности твердого тела, называется смачивающей, а жидкость, которая стягивается в каплю, – несмачивающей. Различие краевых углов в явлениях смачивания и несмачивания объясняется соответствием сил притяжения между молекулами твердого тела и жидкостей и сил межмолекулярного притяжения в жидкостях. Если силы притяжения между молекулами твердого тела и жидкости >F притяжения между молекулами жидкости, то жидкость будет смачивающей. Если молекулярное притяжение жидкости (внутри) >F притяжения между молекулами твердого тела и жидкости, то жидкость будет несмачивающей. Q90° – несмачивание Q – угол смачивания Q =0 ° - идеальное не смачивание Q =180 ° - идеальное смачивание Q Q

7 На поверхность чистой горячей воды поместим кусочек воска. Воск расплавится и растечется по поверхности воды тонким слоем. Остывая, воск затвердеет тонкой пластинкой. Разделим её на 2 части и поместим горизонтально, предварительно перевернув одну из частей. Нанесем на поверхность пластинок капли чистой воды. Капли ведут себя совсем по-разному. На той поверхности воска, которая соприкасалась с воздухом, капля воды будет иметь такую же форму, как ртуть на стекле – в этом случае вода не смачивает воск. На поверхности, соприкасавшейся с водой, капля воды медленно растечется, образуя тонкую пленку – в этом случае вода смачивает ту же пластину воска. В чем здесь секрет?

8 ПОЧЕМУ ОДНО И ТО ЖЕ ВЕЩЕСТВО ИМЕЕТ СВОЙСТВО СМАЧИВАНИЯ И НЕСМАЧИВАНИЯ ЖИДКОСТЬЮ ОДНОВРЕМЕННО? Молекулы многих веществ довольно сложны, благодаря этому различные части такой молекулы могут обнаруживать различные силы сцепления при взаимодействии с другими молекулами. Если каким-либо образом расположить подобные молекулы так, что в одну сторону будут обращены концы, сильно взаимодействующие с водой, а в другую – слабо взаимодействующие, то получится пластинка, одна поверхность которой будет смачиваться водой, а другая нет. Воск на горячей воде плавится, и молекулы жидкого воска поворачиваются, притягиваясь своими сильно взаимодействующими с водой концами к поверхности воды. В таком положении они застывают, когда вода охлаждается, и в результате получается та двухсторонняя пластинка, свойства которой мы обнаружили в эксперименте.

9 Мы налили воды в бокал до краев. Он полон. Может быть, для одной - двух булавок найдется место в бокале? Начнем бросать булавки и считать их. Булавки упали на дно – уровень воды остался неизменным. Десять, двадцать, тридцать булавок… жидкость не выливается. Пятьдесят, шестьдесят, семьдесят… Целая сотня булавок лежит на дне, а вода из бокала все еще не выливается. Не только не выливается, но даже и не поднялась сколько-нибудь заметным образом над краями. Продолжаем добавлять булавки. Вторая, третья, четвертая сотня булавок очутилась в сосуде – и ни одна капля не перелилась через край; но теперь уже видно, как поверхность воды вздулась, возвышаясь немного над краями бокала. В этом вздутии вся разгадка непонятного явления. Вода мало смачивает стекло, если оно (пусть даже совсем чуть-чуть) загрязнено жиром; края же бокала, как и вся употребляемая нами посуда, неизбежно покрывается следами жира от прикосновения пальцев. Не смачивая краев, вода, вытесняемая булавками из бокала, образует выпуклость.

10 Кажется, невозможно заставить стальной предмет плавать на поверхности воды, а ведь это не так трудно сделать. Аккуратно возьмем иголку посередине и уроним её в горизонтальном положении на поверхность воды. Вместо иголки можно взять булавку, легкую пуговицу, мелкие плоские металлические предметы. Наловчившись, можно заставить плавать даже копейку.

11 Причина плавания этих предметов нам уже известна: вода плохо смачивает металл, побывавший в руках и потому покрытый тончайшим слоем жира. Оттого вокруг плавающего предмета на поверхности воды образуется вдавленность, её можно даже видеть. Поверхностная пленка жидкости, стремясь распрямиться, оказывает давление вверх на предметы и тем поддерживает их. Поддерживает предметы, согласно закону плавания, и выталкивающая сила жидкости: игла, скрепка, перо и другие предметы выталкиваются снизу с силой, равной весу вытесненной ими воды.

12 Применение смачивания: умывание, крашение, стирка, пайка, склеивание, флотация руд. Применение несмачивания: смоление бочек и лодок, смазывание салом пробок и втулок, окрашивание масляной краской и вообще покрытие маслянистыми веществами всех тех предметов, которые мы хотим сделать водонепроницаемыми, изготовление тканей для плащей, курток, зонтиков.

13 С помощью законов физики можно создать решето и носить в нем воду, оно будет даже плавать. Межмолекулярные силы взаимодействия объясняют явления смачивания и несмачивания, которые встречаются в жизни каждый день и важны для людей.