Какие примеры смачивания и несмачивания твердых тел жидкостью можно привести 7 класс физика кратко

Обновлено: 06.07.2024

Приведите примеры жидкостей смачивающих и несмачивающих те или иные твёрдые тела. Что - то я непоняла.

Смачивание- явление, возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью твёрдого тела или другие жидкости. Оно выражается, в частности, в растекании жидкости по твёрдой поверхности, находящейся в контакте с газом (паром) или другой жидкостью, пропитывании пористых тел и порошков, искривлении поверхности жидкости у поверхности твёрдого тела.
не смачивание это когда

Когда жидкость соприкасается с твердым телом, на границе их раздела возможны следующие ситуации.

Если силы притяжения молекул жидкости друг к другу меньше сил их притяжения к молекулам твердого тела, жидкость должна растекаться по поверхности твердого тела и смачивать его.

Если же будут преобладать силы притяжения между молекулами самой жидкости, она будет стремиться принять форму капли. Поверхность твердого тела смачиваться не будет.

Явления смачивания и несмачивания хорошо известны из жизни. Смачиваются водой бумага, асфальт, кирпич.

Не смачиваются водой жирные поверхности, листья некоторых растений. Капельки ртути на стекле, по той же причине, имеют форму шариков.

Интересный опыт по несмачиванию можно поставить с детской присыпкой - ликоподием.

Для его проведения нальем в стакан воду и насыпем на ее поверхность тонкий слой ликоподия. Аккуратно погрузим в воду указательный палец и вынем его обратно. Палец остается сухим.

Рассматривая механизм взаимодействия молекул граничащих сред можно предположить, что могут существовать вещества, состоящие из длинных молекул, разные концы которых неодинаково взаимодействуют с жидкостью. Если каким-то образом удастся сориентировать молекулы такого вещества одинаковым образом, то может оказаться, что одна поверхность получившегося тела будет смачиваться жидкостью, а другая поверхность того же самого тела - нет.

Опыт убеждает нас, что такие вещества действительно существуют. Одним из них является парафин и с ним в домашних условиях можно проделать следующий опыт.

Если на поверхность горячей воды накрошить парафин, то он расплавится и образует тонкую жировую пленку на поверхности воды. По мере остывания воды, пленка застынет и превратится в пластину с описанными выше свойствами. Одна сторона пластины, которая была обращена к воздуху не будет смачиваться водой, а другая сторона пластины, которая во время застывания была обращена к воде, будет смачиваться водой.

На границе раздела жидкости с твердым телом возникают явления смачивания или несмачивания, обусловленные взаимодействием молекул жидкости с молекулами твердого тела:

Если силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше сил притяжения между молекулами жидкости . то жидкость будет растекаться по поверхности твердого тела(рис.1, а). Это явление называют смачиванием.
Если сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела меньше сил притяжения между молекулами жидкости , то жидкость не будет растекаться по поверхности твердого тела, а будет собираться в каплю, стремясь уменьшить свою свободную поверхность (рис.1, б). Такое явление называют несмачиванием.

Рис.1 Явления смачивания (а) и несмачивания (б) жидкостью поверхности твердого тела ( — краевой угол)

Так как явления смачивания и несмачивания определяются относительными свойствами веществ жидкости и твердого тела, одна и та же жидкость может быть смачивающей для одного твердого тела и несмачивающей для другого. Например, вода смачивает стекло и не смачивает парафин.

Количественной мерой смачивания является краевой угол угол, образуемый поверхностью твердого тела и касательной, проведенной к поверхности жидкости в точке соприкосновения (жидкость находится внутри угла).

$0\le \theta \le <90> При смачивании ^\circ$
и чем меньше угол тем сильнее смачивание. Если краевой угол равен нулю, смачивание называют полным или идеальным. К случаю идеального смачивания можно приближенно отнести растекание спирта по чистой поверхности стекла. В этом случае жидкость растекается по поверхности твердого тела до тех пор, пока не покроет всю поверхность.

При несмачивании ^\circ\le \theta \le ^\circ" width="122" height="17" />
и чем угол , тем сильнее несмачивание. При значении краевого угла ^\circ" width="70" height="15" />
наблюдается полное несмачивание. В этом случае жидкость не прилипает к поверхности твердого тела и легко скатывается с нее. Подобное явление можно наблюдать, когда мы пытаемся вымыть жирную поверхность холодной водой. Моющие свойства мыла и синтетических порошков объясняются тем, что мыльный раствор имеет меньшее поверхностное натяжение, чем вода. Большое поверхностное натяжение воды мешает ей проникать в мелкие поры и промежутки между волокнами ткани.

Явления смачивания и несмачивания играют важную роль в жизни человека. При таких производственных процессах, как склеивание, покраска, пайка очень важно обеспечить смачивание поверхностей. В то время, как обеспечение несмачивания очень важно при создании гидроизоляции, синтезе непромокаемых материалов. В медицине явления смачивания важны для обеспечения движения крови по капиллярам, дыхания и других биологических процессов.

Явления смачивания и несмачивания ярко проявляются в узких трубках – капиллярах.

Капиллярные явления

Капиллярные явления – это подъем или опускание жидкости в капиллярах по сравнению с уровнем жидкости в широких трубках.

Смачивающая жидкость поднимается по капилляру. Жидкость, не смачивающая стенки сосуда, опускается в капилляре.

Высота h поднятия жидкости по капилляру определяется соотношением:

$h=\frac<2\sigma> $

где коэффициент поверхностного натяжения жидкости; плотность жидкости; радиус капилляра, ускорение свободного падения.

Глубина , на которую опускается жидкость в капилляре, вычисляется по той же формуле.

Под вогнутым мениском смачивающей жидкости давление меньше, чем под плоской поверхностью. Поэтому жидкость в капилляре поднимается до тех пор. пока гидростатическое давление поднятой в капилляре жидкости на уровне плоской поверхности не скомпенсирует разность давлений. Под выпуклым мениском несмачивающей жидкости давление больше, чем под плоской поверхностью, это приводит к опусканию жидкости в капилляре.

Капиллярные явления мы можем наблюдать и в природе, и в быту. Например, почва имеет рыхлое строение и между ее отдельными частицами находятся промежутки, представляющие собой капилляры. При поливе по капиллярам вода поднимается к корневой системе растений, снабжая их влагой. Также находящаяся в почве вода, поднимаясь по капиллярам. испаряется. Чтобы уменьшить эффективность испарения, тем самым сократив потери влаги, почву разрыхляют, разрушая капилляры. В быту капиллярные явления используются при промокании влажной поверхности бумажным полотенцем или салфеткой.

Примеры решения задач

Задание	В капиллярной трубке радиусом 0,5 мм жидкость поднялась на 11 мм. Найти плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения $22\ <mN>/$ .
Решение	Высота поднятия жидкости по капилляру определяется формулой:

$h=\frac<2\sigma> $

откуда плотность жидкости:

$\rho =\frac<2\sigma> $

Переведем единицы в систему СИ: радиус трубки ^m" width="203" height="20" />
; высота поднятия жидкости ^\ m" width="219" height="20" />
; коэффициент поверхностного натяжения жидкости /=2,2\cdot ^/" width="266" height="21" />
.

$g=9,8\ <m> Ускорение свободного падения /$
.

$\rho =\frac<2\cdot 2,2\cdot ^>^\cdot 9,8\cdot 5\cdot ^>=816\ /$

Задание	Найти массу воды, поднявшейся по капиллярной трубке диаметром 0,5 мм.
Решение	Высота поднятия жидкости по капилляру определяется формулой:

$h=\frac<2\sigma> \$

$\rho =\frac<m> \$

$<\pi d^2> Объем столба жидкости, поднявшейся по капилляру, считаем как объем цилиндра с высотой и площадью основания /$
:

$V=\frac<\pi d^2h> \$

подставив соотношение для объема столба жидкости в формулу для плотности жидкости, получим:

$\rho =\frac<4m> <\pi d^2h>\$

, высота поднятия жидкости по капилляру:

$h=\frac<2\sigma> <\pi d^2h>\cdot g\cdot \frac>=\frac<\pi dh\sigma>\$

$mgh=\frac<\pi dh\sigma> $

Из последнего соотношения находим массу жидкости:

$m=\frac<\pi d\sigma> \$

$d=0,5\ mm=5\cdot <10> Переведем единицы в систему СИ: диаметр трубки ^\ m$
.

$g=9,8\ <m> Ускорение свободного падения /$
.

$\sigma =7,3\cdot <10> Коэффициент поверхностного натяжения воды ^\ /$
.

$m=\frac<\pi \cdot 5\cdot ^\cdot 7,3\cdot ^>=1,2\cdot ^\ kg$

Задание

В двух капиллярных трубках разного диаметра, опущенных в воду, установилась разность уровней 2,6 см. При опускании этих же трубок в спирт разность уровней оказалась 1 см. Зная коэффициент поверхностного натяжения воды, найти коэффициент поверхностного натяжения спирта.

Решение

Высота поднятия жидкости в капилляре определяется формулой:

$h=\frac<2\sigma> \$

Разность уровней в трубках при опускании их в воду:

$\triangle h_aq=h_1-h_2=\frac<2<\sigma> _aq>_g>\left(\frac-\frac\right)$

Аналогично при опускании трубок в спирт разность уровней составит:

$\triangle h_ =h_1-h_2=\frac_>_g>\left(\frac-\frac\right)$

Разделив первое уравнение на второе, получим:

$\frac<\triangle h_ >>=\frac__><__>$

откуда коэффициент поверхностного натяжения спирта:

$<\sigma> _=\frac__><_>\cdot \frac<\triangle h_><\triangle h_>$

Плотность воды _=1000\ /" width="152" height="22" />
плотность спирта _=789\ /" width="147" height="21" />
коэффициент поверхностного натяжения воды _=7,3\cdot ^\ /" width="177" height="22" />
.

$<\sigma> _=\frac^\cdot 789>\cdot \frac=2,2\cdot ^\ /$

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

$Явление смачивания. \$

Описание презентации по отдельным слайдам:

$Явление смачивания. \$

Смачивание. Смачивание – это поверхностное явление, которое заключается в взаимодействии поверхности твёрдого тела (другой жидкости) с жидкостью. Явление смачивания характеризуется краевым углом θ между поверхностью твердого тела и мениском в точках их пересечения, т.е. в точках периметра смачивания. Несмачивание - это отсутствие смачивание жидкости поверхности.

Когда происходит контакт жидкости с твёрдым телом, то тогда существует такие возможности: 1. Сильное притяжение друг к другу молекулы жидкости, чем к молекулам твёрдого тела . Тогда получается, что силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. 2. Когда молекулы жидкости слабее притягиваются друг к другу чем к молекулам твёрдого тела. Тогда жидкость пытается прижаться к поверхности и расплывается по ней.

Краевой угол смачиваемости. Краевой угол - это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз. Измеряется методом лежащей капли. Краевые углы: острый - смачивание, тупой – не смачивание.

Объяснение смачивания. Явление смачивания объясняется различным взаимодействием молекул тела и жидкости. Если молекулы жидкости притягиваются к телу сильнее, чем друг к другу, то такая жидкость смачивает тело. Если же молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к телу, то жидкость не будет смачивать данное тело.

Смачивание в быту. Явление смачивания - несмачивания часто встречается в природе и быту. Благодаря явлению смачивания мы можем вытираться полотенцами, мыть посуду, стирать белье. Благодаря явлению не смачивания мы можем ходить под зонтами и в плащах, не промокающих под дождем.

Явление капиллярности. С явлением смачивания очень тесно связано явление капиллярности. Капиллярность - заключается в том, что жидкость может изменять уровень в трубках, а так же узких каналах, которые имеют произвольную форму, в простых телах. Капилляры – тонкие трубки (очень тонкие сосуды в организме человека и других животных).

Эффект лотоса. Эффект лотоса – эффект крайне низкой смачиваемости поверхности, который можно наблюдать на листьях и лепестках некоторых растений. Эффект лотоса был открыт немецким ботаником Вильгельмом Бартлоттом в 1990-х годах, хотя свойства цветков лотоса были известны давно.

Растения, обладающие эффектом лотоса. настурция водосбор капуста люпин тюльпан

Явление смачивания в животном мире. Структура их крыльев и другие приспособления позволяют животным не намокать. Если крылья насекомых будут смачиваться, насекомые потеряют способность к полету. Структура их крыльев аналогична структуре цветков лотоса. Насекомые.

Водомерки. Водомерки принадлежат к группе наземных клопов, приспособленных к скольжению по воде. Главное участие в передвижении играют две задние пары ног. Ноги водомерки смазаны особым веществом и не смачиваются водой. Благодаря их широкой расстановке вес тела приходится на значительную поверхность. На воде водомерки удерживаются благодаря воздушным подушкам в густом слое волосков на длинных подошвах четырех из шести лапок.

Водоплавающие птицы. Перья водоплавающих птиц покрыты особенным жиром и никогда не смачиваются водой. Птица распределяет жировую массу от самого основания хвостовых перьев, расположенных по всему телу. Плотное переплетение пуховых и перьевых бороздок у птиц образует густой слой с водоотталкивающей наружной поверхностью. Так же им помогает наличие множества пузырьков воздуха и выделения копчиковой железы.

Практическая часть. Опыт. Молекулы разных веществ притягиваются друг к другу с разной силой. Пронаблюдаем это на опыте. Возьмём стёклышко и капнем на него каплю воды. Мы заметили, что капля растеклась по поверхности. Происходит явление смачивания. Молекулы жидкости слабее притягиваются друг к другу, чем к молекулам твёрдого тела. Жидкость пытается прижаться к поверхности и расплывается по ней. Это мы и рассмотрели.

Теперь мы возьмём парафин и также капнем на него водой. Капля не растеклась по поверхности. Происходит явление несмачивания. Сильное притяжение молекул жидкости, чем к молекулам твёрдого тела (парафин). Получается, что силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку.

Читайте также: