Увеличить поверхностное натяжение. SA. Поверхностное натяжение. Механизм возникновения поверхностного натяжения в жидкостях

Поверхностное натяжение воды – одно из самых интересных свойств воды.

Приведем несколько определений этого термина из компетентных источников.

Поверхностное натяжение, это …

Большая медицинская энциклопедия

Поверхностное натяжение (П. н.) — это сила притяжения, с которой каждый участок поверхностной пленки (свободной поверхности жидкости или же любой поверхности раздела двух фаз) действует на смежные части поверхности. Внутреннее давление и П. н. Поверхностный слой жидкости ведет себя, как эластическая растянутая мембрана. Согласно представлению, развитому гл. обр. Лапласом (Laplace), это свойство жидких поверхностей зависит от «молекулярных сил притяжения, быстро убывающих с расстоянием. Внутри однородной жидкости силы, действующие на каждую молекулу со стороны молекул, ее окружающих, взаимно уравновешиваются. Но вблизи поверхности равнодействующая сил молекулярного притяжения направлена внутрь; она стремится втянуть поверхностные молекулы в толщу жидкости. Вследствие этого весь поверхностный слой подобно упругой растянутой пленке оказывает на внутреннюю массу жидкости в направлении, нормальном к поверхности, весьма значительное давление. По подсчетам это «внутреннее давление», под которым находится вся масса жидкости, достигает нескольких тысяч атмосфер. Оно возрастает на выпуклой поверхности и убывает на вогнутой. В силу стремления свободной энергии к минимуму всякая жидкость стремится принять форму, при к-рой ее поверхность - место действия поверхностных сил - имеет наименьшую возможную величину. Чем больше поверхность жидкости, тем большую площадь занимает ее поверхностная пленка, тем значительнее запас свободной поверхностной энергии, освобождающейся при ее сокращении. Натяжение, с которым каждый участок сокращающейся поверхностной пленки действует на смежные части (в направлении, параллельном свободной поверхности), называется П. н. В отличие от эластического напряжения упругого растянутого тела, П. н. не ослабевает по мере сжатия поверхностной пленки. … Поверхностное натяжение равняется работе, которую нужно совершить, чтобы увеличить свободную поверхность жидкости на единицу. П. н. наблюдается на границе жидкости с газом (также и с собственным паром), с другой несмешивающейся жидкостью или же с твердым телом. Точно так же и твердое тело имеет П. н. на границе с газами и жидкостями. В отличие от П. н., к-рое жидкость (или твердое тело) имеет на своей свободной поверхности, граничащей с газообразной средой, натяжение на внутренней границе двух жидких (или жидкой и твердой) фаз удобно обозначить специальным термином-принятым в немецкой литературе, термином «пограничное натяжение» (Grenzflachenspannung). Если в жидкости растворено вещество, понижающее ее П. н., то свободная энергия уменьшается не только путём уменьшения величины пограничной поверхности, но и посредством адсорпции: поверхностно активное (или капилярноактивное) вещество собирается в повышенной концентрации в поверхностном слое …
…

Большая медицинская энциклопедия. 1970

Подытожить все вышесказанное можно таким образом – молекулы, которые находятся на поверхности какой либо жидкости, в том числе и воды, притягиваются остальными молекулами внутрь жидкости, вследствие чего и возникает поверхностное натяжение. Подчеркнем, что это упрощенное понимание этого свойства.

Поверхностное натяжение воды

Для лучшего понимания этого свойства приведем несколько проявлений поверхностного натяжения воды в реальной жизни:

• Когда мы видим как вода с кончика крана капает а не льётся — это поверхностное натяжение воды;
• Когда капля дождя в полете принимает округлую слегка вытянутую форму — это поверхностное натяжение воды;
• Когда вода на водонепроницаемой поверхности принимает шарообразную форму — это поверхностное натяжение воды;
• Рябь, возникающая при дуновении ветра на поверхности водоемов, так же является проявлением поверхностного натяжения воды;
• Вода в космосе принимает шарообразную форму благодаря поверхностному натяжению;
• Насекомое водомерка держится на поверхности воды благодаря именно этому свойству воды;
• Если на поверхность воды аккуратно положить иглу, она будет плавать;
• Если в стакан поочерёдно налить жидкости разной плотности и цвета, мы увидим, что они не смешиваются;
• Радужные мыльные пузыри, так же являются прекрасным проявление поверхностного натяжения.

Коэффициент поверхностного натяжения

Политехнический терминологический толковый словарь

Коэффициент поверхностного натяжения — линейная плотность силы поверхностного натяжения на поверхности жидкости или на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей.

Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014

Ниже мы приведем значения коэффициента поверхностного натяжения (К. п. н.) для различных жидкостей при температуре 20°C:

• К. п. н. ацетона — 0.0233 Ньютон / Метр;
• К. п. н. бензола — 0.0289 Ньютон / Метр;
• К. п. н. воды дистиллированной — 0.0727 Ньютон / Метр;
• К. п. н. глицерина — 0.0657 Ньютон / Метр;
• К. п. н. керосина — 0.0289 Ньютон / Метр;
• К. п. н. ртути — 0.4650 Ньютон / Метр;
• К. п. н. этилового спирта — 0.0223 Ньютон / Метр;
• К. п. н. эфира — 0.0171 Ньютон / Метр.

Коэффициент поверхностного натяжения воды

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры жидкости. Приведем его значения при различных температурах воды.

• При температуре 0°C — 75,64 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 10°C — 74,22 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 20°C — 72,25 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 30°C — 71,18 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 40°C — 69,56 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 50°C — 67,91 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 60°C — 66,18 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 70°C — 64,42 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 80°C — 62,61 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 90°C — 60,75 σ, 10 –3 Ньютон / Метр;
• При температуре 100°C — 58,85 σ, 10 –3 Ньютон / Метр.

Основная часть.

Для понимания основных свойств и закономерностей жидкого состояния вещества необходимо рассмотреть следующие аспекты:

Строение жидкости. Движение молекул жидкости .

Жидкость – это нечто такое, что может течь.

В расположении частиц жидкости наблюдается так называемый ближний порядок. Это означает, что по отношению к любой частице расположение ближайших к ней соседей является упорядоченным.

Однако по мере удаления от данной частицы расположение по отношению к ней других частиц становится все менее упорядоченным, и довольно быстро порядок в расположении частиц совсем исчезает.

Молекулы жидкости движутся гораздо более свободно, чем молекулы твердого тела, хотя и не так свободно, как молекулы газа.

Каждая молекула жидкости в течение некоторого времени движется то туда, то сюда, не удаляясь, однако от своих соседей. Но время от времени молекула жидкости вырывается из своего окружения и переходит в другое место, попадая в новое окружение, где опять в течение некоторого времени совершает движения, подобные колебанию. Значительные заслуги в разработке ряда проблем теории жидкого состояния принадлежит советскому ученому Я. И. Френкелю.

Cогласно Френкелю, тепловое движение в жидкостях имеет следующий характер. Каждая молекула в течение некоторого времени колеблется около определенного положения равновесия. Время от времени молекула меняет место равновесия, скачком перемещаясь на новое положение, отстоящего от предыдущего на расстояние порядка размеров самих молекул. То есть, молекулы лишь медленно перемещаются внутри жидкости, пребывая часть времени около определенных мест.Таким образом, движение молекул жидкости представляет собой нечто вроде смеси движений в твердом теле и в газе: колебательное движение на одном месте сменяется свободным переходом из одного места в другое.

Давление в жидкости

Повседневный опыт учит нас, что жидкости действуют с известными силами на поверхность твердых тел, соприкасающихся с ними. Эти силы называются силами давления жидкости.

Прикрывая пальцем отверстие открытого водопроводного крана, мы ощущаем силу давления жидкости на палец. Боль в ушах, которую испытывает пловец, нырнувший на большую глубину, вызвана силами давления воды на барабанную перепонку уха. Термометры для измерения температуры на глубине моря должны быть очень прочными, чтобы давление воды не могло раздавить их.

Давление в жидкости обусловлено изменением ее объема – сжатием. По отношению к изменению объема жидкости обладают упругостью. Силы упругости в жидкости – это и есть силы давления. Таким образом, если жидкость действует с силами давления на соприкасающиеся с ней тела, это значит, что она сжата. Так как при сжатии плотность вещества растет то можно сказать, что жидкости обладают упругостью по отношению к изменению плотности.

Давление в жидкости перпендикулярно любой поверхности, помещенной в жидкость. Давление в жидкости на глубине h равно сумме давления на поверхности и величины, пропорциональной глубине:

Благодаря тому, что жидкости могут передавать статическое давление, практически не менее своей плотности они могут использоваться в устройствах, дающих выигрыш в силе: гидравлическом прессе.

Закон Архимеда

На поверхность твердого тела, погруженного в жидкость, действуют силы давления. Так как давление увеличивается с глубиной погружения, то силы давления, действующие на нижнюю часть жидкости и направленные вверх, больше, чем силы, действующие на верхнюю его часть и направленные вниз, и мы можем ожидать, что равнодействующая сил давления будет направлена вверх. Равнодействующая сил давления на тело, погруженное в жидкость, называется поддерживающей силой жидкости.

Если тело, погруженное в жидкость, предоставить самому себе, то оно потонет, останется в равновесии или всплывет на поверхность жидкости в зависимости от того, меньше ли поддерживающая сила, чем сила тяжести, действующая на тело, равна ей или больше ее.

Закон Архимеда заключается в том, что на тело, находящееся в жидкости, действует направленная вверх выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. На тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила (называемая силой Архимеда)

где ρ - плотность жидкости (газа), - ускорение свободного падения, а V - объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности).

Если тело, погруженное в жидкость, подвешено к чаше весов, то весы показывают разность между весом тела в воздухе и весом вытесненной жидкости. Поэтому закону Архимеда придают иногда следующую формулировку: тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость.

Интересно отметить такой экспериментальный факт, что, находясь внутри другой жидкости большего удельного веса, жидкость по закону Архимеда «теряет» свой вес и принимает свою естественную, шарообразную форму.

Испарение

В поверхностном слое и вблизи поверхности жидкости действуют силы, которые обеспечивают существование поверхности и не позволяют молекулам покидать объем жидкости. Благодаря тепловому движению некоторая часть молекул имеет достаточно большие скорости, чтобы преодолеть силы, удерживающие молекулы в жидкости, и покинуть жидкость. Это явление называется испарением. Оно наблюдается при любой температуре, но его интенсивность возрастает с увеличением температуры.

Если покинувшие жидкость молекулы удаляются из пространства вблизи поверхности жидкости, то, в конце концов, вся жидкость испарится. Если же молекулы, покинувшие жидкость не удаляются, то они образуют пар. Молекулы пара, попавшие в область вблизи поверхности жидкости, силами притяжения втягиваются в жидкость. Этот процесс называется конденсацией.

Таким образом, в случае неудаления молекул скорость испарения уменьшается со временем. При дальнейшем увеличении плотности пара достигается такая ситуация, когда число молекул, покидающих жидкость за некоторое время, будет равно числу молекул, возвращающихся в жидкость за то же время. Наступает состояние динамического равновесия. Пар в состоянии динамического равновесия с жидкостью называется насыщенным.

С повышением температуры плотность и давление насыщенного пара увеличиваются. Чем выше температура, тем большее число молекул жидкости обладает энергией, достаточной для испарения, и тем большей должна быть плотность пара, чтобы конденсация могла сравняться с испарением.

Кипение

Когда при нагревании жидкости достигается температура, при которой давление насыщенных паров равно внешнему давлению, устанавливается равновесие между жидкостью и ее насыщенным паром. При сообщении жидкости дополнительного количества теплоты происходит немедленное превращение соответствующей массы жидкости в пар. Этот процесс называется кипением.

Кипение – это интенсивное испарение жидкости, происходящее не только с поверхности, но и во всем ее объеме, внутрь образующихся пузырьков пара. Чтобы перейти из жидкости в пар, молекулы должны приобрести энергию, необходимую для преодоления сил притяжения, удерживающих их в жидкости. Например, для испарения 1 г воды при температуре 100° С и давлении, соответствующем атмосферному давлению на уровне моря, требуется затратить 2258 Дж, из которых 1880 идут на отделение молекул от жидкости, а остальные – на работу по увеличению объема, занимаемого системой, против сил атмосферного давления (1 г водяных паров при 100° С и нормальном давлении занимает объем 1,673 см 3 , тогда как 1 г воды при тех же условиях – лишь 1,04 см 3).

Температурой кипения является та температура, при которой давление насыщенных паров становится равным внешнему давлению. При увеличении давления температура кипения увеличивается, а при уменьшении - уменьшается.

По причине изменения давления в жидкости с высотой ее столба, кипение на различных уровнях в жидкости происходит, строго говоря, при различной температуре. Определенную температуру имеет лишь насыщенный пар над поверхностью кипящей жидкости. Его температура определяется только внешним давлением. Именно эта температура имеется в виду, когда говорят о температуре кипения.

Температуры кипения различных жидкостей сильно отличаются, между собой и это находит широкое применение в технике, например, при разгонке нефтепродуктов.

Количество тепла, которое необходимо подвести, для того чтобы изотермически превратить в пар определенное количество жидкости, при внешнем давлении, равном давлению ее насыщенных паров, называется скрытой теплотой парообразования. Обычно эту величину соотносят к одному грамму, или одному молю. Количество теплоты, необходимое для изотермического испарения моля жидкости называется молярной скрытой теплотой парообразования. Если эту величину поделить на молекулярный вес, то получится удельная скрытая теплота парообразования.

Поверхностное натяжение жидкости

Свойство жидкости сокращать свою поверхность до минимума называется поверхностным натяжением. Поверхностное натяжение – явление молекулярного давления на жидкость, вызванное притяжением молекул поверхностного слоя к молекулам внутри жидкости. На поверхности жидкости молекулы испытывают действие сил, которые не являются симметричными. На находящуюся внутри жидкости молекулу со стороны соседей в среднем равномерно со всех сторон действует сила притяжения, сцепления. Если поверхность жидкости увеличивать, то молекулы будут двигаться против действия удерживающих сил. Таким образом, сила, стремящаяся сократить поверхность жидкости, действует в противоположном направлении внешней растягивающей поверхность силе. Эта сила называется силой поверхностного натяжения и вычисляется по формуле:

Коэффициент поверхностного натяжения()

Длина границы поверхности жидкости

Обратим внимание, что у легко испаряющихся жидкостей (эфира, спирта) поверхностное натяжение меньше, чем у жидкостей нелетучих (у ртути). Очень мало поверхностное натяжение у жидкого водорода и, особенно, у жидкого гелия. У жидких металлов поверхностное натяжение, наоборот, очень велико. Различие в поверхностном натяжении жидкостей объясняется различием в силах сцепления у разных молекул.

Измерения поверхностного натяжения жидкости показывают, что поверхностное натяжение зависит не только от природы жидкости, но и от его температуры: с повышением температуры различие в плотностях жидкости уменьшаются, в связи с этим уменьшается и коэффициент поверхностного натяжения - .

Благодаря поверхностному натяжению любой объем жидкости стремится уменьшить площадь поверхности, уменьшая таким образом и потенциальную энергию. Поверхностное натяжение – одна из упругих сил, ответственных за движение ряби на воде. В выпуклостях поверхностное тяготение и поверхностное натяжение тянут частицы воды вниз, стремясь сделать поверхность снова гладкой.

Жидкостные пленки

Все знают, как легко получить пену из мыльной воды. Пена – это множества пузырьков воздуха, ограниченных тончайшей пленкой из жидкости. Из жидкости, образующей пену, легко можно получить и отдельную пленку.

Эти пленки очень интересны. Они могут быть чрезвычайно тонки: в наиболее тонких частях их толщина не превосходит стотысячной доли миллиметра. Несмотря на свою тонкость, они иногда очень устойчивы. Мыльную пленку можно растягивать и деформировать, сквозь мыльную пленку может протекать струя воды, не разрушая ее.

Чем же объяснить устойчивость пленок? Непременным условием образования пленки является прибавление к чистой жидкости растворяющихся в ней веществ, притом таких, которые сильно понижают поверхностное натяжение

В природе и технике мы обычно встречаемся не с отдельными пленками, а с собранием пленок – пеной. Часто можно видеть в ручьях, там, где небольшие струйки падают в спокойную воду, обильное образование пены. В этом случае способность воды пениться связана с наличием в воде особого органического вещества, выделяющегося из корней растений. В строительной технике используют материалы, имеющие ячеистую структуру, вроде пены. Такие материалы дешевы, легки, плохо проводят теплоту и звуки и достаточно прочны. Для их изготовления добавляют в растворы, из которых образуются стройматериалы, вещества, способствующие пенообразованию.

Смачивание

Небольшие капельки ртути, помещенные на стеклянную пластинку, принимают шарообразную форму. Это является результатом действия молекулярных сил, стремящихся уменьшить поверхность жидкости. Ртуть, помещенная на поверхность твердого тела, не всегда образует круглые капли. Она растекается по цинковой пластинке, причем общая поверхность капельки, несомненно, увеличится.

Капля анилина имеет шарообразную форму тоже только тогда, когда она не касается стенки стеклянного сосуда. Стоит ей коснуться стенки, как она тотчас прилипает к стеклу, растягиваясь по нему и приобретая большую общую поверхность.

Это объясняется тем, что в случае соприкосновения с твердым телом силы сцепления молекул жидкости с молекулами твердого тела начинают играть существенную роль. Поведение жидкости будет зависеть от того, что больше: сцепление между молекулами жидкости или сцепление молекулы жидкости с молекулой твердого тела. В случае ртути и стекла силы сцепления между молекулами ртути и стекла малы по сравнению с силами сцепления между молекулами ртути, и ртуть собирается в каплю.

Такая жидкость называется не смачивающей твердое тело. В случае же ртути и цинка силы сцепления между молекулами жидкости и твердого тела превосходят силы сцепления, действующие между молекулами жидкости, и жидкость растекается по твердому телу. В этом случае жидкость называется смачивающей твердое тело.

Отсюда следует, что, говоря о поверхности жидкости, надо иметь в виду не только поверхность, где жидкость граничит с воздухом, но также и поверхность, граничащую с другими жидкостями и ли с твердым телом.

В зависимости от того, смачивает ли жидкость стенки сосуда или не смачивает, форма поверхности жидкости у места соприкосновения с твердой стенкой и газом имеет тот или иной вид. В случае несмачивания форма поверхности жидкости у края круглая, выпуклая. В случае смачивания жидкость у края принимает вогнутую форму.

Капиллярные явления

В жизни мы часто имеем дело с телами, пронизанными множеством мелких каналов (бумага, пряжа, кожа, различные строительные материалы, почва, дерево). Приходя в соприкосновение с водой или другими жидкостями, такие тела часто впитывают их в себя. На этом основано действие полотенца при вытирании рук, действие фитиля в керосиновой лампе и т. д. Подобные явления можно также наблюдать в узких стеклянных трубочках. Узкие трубочки называются капиллярными или волосными.

При погружении такой трубочки одним концом в широкий сосуд в широкий сосуд происходит следующее: если жидкость смачивает стенки трубки, то она поднимется над уровнем жидкости в сосуде и притом тем выше, чем уже трубка; если жидкость не смачивает стенки, то наоборот уровень жидкости в трубке устанавливается ниже, чем в широком сосуде. Изменение высоты уровня жидкости в узких трубках или зазорах получило название капиллярности. В широком смысле под капиллярными явлениями понимают все явления, обусловленные существованием поверхностного натяжения.

Высота поднятия жидкости в капиллярных трубках зависит от радиуса канала в трубке, поверхностного натяжения и плотности жидкости. Между жидкостью в капилляре и в широком сосуде устанавливается такая разность уровней h, чтобы гидростатическое давление rgh уравновешивало капиллярное давление:

где s - поверхностное натяжение жидкости

R – радиус капилляра.

Высота поднятия жидкости в капилляре пропорциональна ее поверхностному натяжению и обратно пропорциональна радиусу канала капилляра и плотности жидкости (закон Жюрена)

Понятие поверхностного натяжения

Поверхностным натяжением называется термодинамическая характеристика поверхности раздела фаз, определенная как работа обратимого изотермического образования единицы плошали этой поверхности. Для жидкости поверхностное натяжение рассматривается как сила, действующая на единицу длины контура поверхности и стремящаяся сократить поверхность до минимума при заданных объемах фаз.

Нефть - это нефтяная дисперсная система, состоящая из дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Поверхность частицы дисперсной фазы (например, ассоциат асфальтенов, глобула воды и т. п.) обладает некоторым избытком свободной поверхностной энергии F s , пропорциональной площади поверхности раздела фаз S :

Величина σ может рассматриваться не только как удельная поверхностная энергия, но и как сила, приложенная к единице длины контура, ограничивающего поверхность, направленная вдоль этой поверхности перпендикулярно контуру и стремящаяся эту поверхность стянуть или уменьшить. Эта сила носит название поверхностного натяжения .

Действие поверхностного натяжения можно наглядно представить в виде совокупности сил, стягивающих края поверхности к центру.

Длина каждой стрелочки вектора отражает величину поверхностного натяжения, а расстояние между ними соответствует принятой единице длины контура поверхности. В качестве размерности величины σ в равной мере используются как [Дж/м 2 ] = 10 3 [эрг/см 2 ], так и [Н/м] = 10 3 [дин/см].

В результате действия сил поверхностного натяжения жидкость стремится сократить свою поверхность, и если влияние силы земного притяжения незначительно, жидкость принимает форму шара, имеющего минимальную поверхность на единицу объема.

Поверхностное натяжение различно для разных групп углеводородов - максимально для ароматических и минимально для парафиновых. С увеличением молекулярной массы углеводородов оно повышается.

Большинство гетероатомных соединений, обладая полярными свойствами, имеют поверхностное натяжение ниже, чем углеводороды. Это очень важно, поскольку их наличие играет значительную роль в образовании водонефтяных и газонефтяных эмульсий и в последующих процессах разрушения этих эмульсий.

Параметры влияющие на поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение существенно зависит от температуры и давления, а также от химического состава жидкости и соприкасающейся с ней фазы (газ или вода).

С повышением температуры поверхностное натяжение убывает и при критической температуре равно нулю. С увеличением давления поверхностное натяжение в системе газ - жидкость также снижается.

Поверхностное натяжение нефтепродуктов может быть найдено расчетным путем по уравнению:

Пересчет σ от одной температуры T 0 к другой T можно проводить по соотношению:

Значения поверхностного натяжения для некоторых веществ.

Вещества, добавка которых к жидкости уменьшает ее поверхностное натяжение, называют поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Поверхностное натяжение нефти и нефтепродуктов зависит от количества присутствующих в них поверхностно-активных компонентов (смолистых веществ, нафтеновых и других органических кислот и т. п.).

Нефтепродукты с малым содержанием поверхностно-активных компонентов имеют наибольшее значение поверхностного натяжения на границе с водой, с большим содержанием - наименьшее.

Хорошо очищенные нефтепродукты имеют высокое поверхностное натяжение на границе с водой.

Понижение поверхностного натяжения объясняется адсорбцией ПАВ на границе раздела фаз. С увеличением концентрации добавляемого ПАВ поверхностное натяжение жидкости сначала интенсивно снижается, а затем стабилизируется, что свидетельствует о полном насыщении поверхностного слоя молекулами ПАВ. Природными поверхностно-активными веществами, резко изменяющими поверхностное натяжение нефтей и нефтепродуктов, являются спирты, фенолы, смолы, асфальтены, различные органические кислоты.

С поверхностными силами на границе раздела твердой и жидкой фаз связаны явления смачивания и капиллярные явления, на которых основаны процессы миграции нефти в пластах, подъем керосина и масла по фитилям ламп и масленок и т. д.

Экспериментальное определение поверхностного натяжения

Для экспериментального определения поверхностного натяжения нефтей и нефтепродуктов применяются различные методы.

Первый метод (а) основан на измерении силы, необходимой для отрыва кольца от поверхности раздела двух фаз. Эта сила пропорциональна удвоенной силе окружности кольца. При капиллярном методе (б) измеряют высоту подъема жидкости в капиллярной трубке. Недостатком его является зависимость высоты подъема жидкости не только от величины поверхностного натяжения, но и от характера смачивания стенок капилляра исследуемой жидкостью. Более точной разновидностью капиллярного метода является метод висячей капли (в), основанный на измерении массы капли жидкости, отрывающейся от капилляра. На результаты измерения влияют плотность жидкости и размеры капли и не влияет угол смачивания жидкостью твердой поверхности. Этот метод позволяет определять поверхностное натяжение в сосудах высокого давления.

Наиболее распространенным и удобным способом измерения поверхностного натяжения является способ наибольшего давления пузырьков или капель (г), что объясняется простотой конструкции, высокой точностью и независимостью определения от смачивания.

Этот способ основан на том, что при выдавливании пузырька воздуха или капли жидкости из узкого капилляра в другую жидкость поверхностное натяжение σ на границе с той жидкостью, в которую выпускается капля, пропорционально наибольшему давлению, необходимому для выдавливания капли.

Мастер-класс «Поверхностное натяжение воды».

учитель физики МКОУ «СОШ №8 имени А.В.Грязнова» ИМРСК

Цель : показать развитие творческой активности учащихся в ходе исследование явления поверхностного натяжения. Образовательная : изучение явления поверхностного натяжения. Развивающая : развивать умение наблюдать, экспериментировать, добывать знания, понимать, оценивать и соотносить свою точку зрения с мнением других, уметь делать выводы. Воспитывающая : воспитывать чувство прекрасного, бережного отношения к природе, умение вести диалог, слушать других и аргументировано отстаивать точку зрения. Методы, приемы, способы : -обмен мнениями, групповое обсуждение, дискуссия;
-эксперимент. Оборудование: компьютер и презентация,…….. I . Введение в мастер-класс, обозначение основных целей и задач: (Слайд 1) Здравствуйте, уважаемые коллеги. Главная задача каждого учителя сегодня - помочь в получении прочных знаний, в развитии способностей учащихся, приобщение их к творческой деятельности, помочь ученику раскрыться, лучше использовать свой творческий потенциал. И, самое главное, применить полученные знания в будущем, уметь ориентироваться в современном мире. Поэтому я взяла в качестве эпиграфа к уроку слова великого И.В. Гёте: «Просто знать - ещё не всё, Знания нужно умело использовать ». В будущем ученику предстоит решать многие проблемы, часто связанные с технической стороной, поэтому в школе под руководством учителя необходимо развивать активную самостоятельную деятельность, в результате чего происходит творческое овладение профессиональными знаниями, навыками, умениями и развитие мыслительных способностей. Каждый из нас в своей повседневной жизни не раз сталкивался и сталкивается с обыденными с одной стороны, но вместе тем удивительными с другой стороны явлениями, совершенно не задумываясь при этом, с какими замечательными физическими явлениями имеем дело и даже не задумывался о том, как их объяснить!.(Слайд 2)

Даже маленькие дети прекрасно знают, что «куличики» и замки можно строить только из мокрого песка. Сухие песчинки не пристают друг к другу. Но, так же не пристают друг к другу и песчинки, целиком погружённые в воду. Почему водомерки так легко перемещаются по поверхности воды? Почему осы, стрекозы и некоторые насекомые могут легко приземляться и взлетать с поверхности воды? Попробуем дать объяснение этим явлениям.

Но сначала давайте проведём несколько опытов.

Опыт № 1 «Плавающие скрепки»

Оборудование стакан с чистой водой, несколько скрепок, одна из которых немного разогнута

Задание . Возьмите одну скрепку и аккуратно опустите её на поверхность воды так, чтобы она осталась на поверхности. (Главное, выполнять очень осторожно, не толкая стакан с водой. Если это не удалось, то положите сухую скрепку на разогнутую и вновь опустите на поверхность воды, при этом последнюю аккуратно опуская вниз.)

Опыт № 2« Капля масла»

Оборудование: пипетка с растительным маслом, зубочистка, моющее средство.

С помощью пипетки поместите каплю масла на поверхность воды. Что вы замечаете? А теперь коснитесь кончиком зубочистки, смоченным в растворе моющего средства, поверхности воды рядом с маслом, в центре. Что вы наблюдаете?

(Предполагаемый ответ: масло сначала собралось в шарик, а затее пятно начало двигаться и расплываться)

Опыт № 3«Мыльная плёнка»

Оборудование: раствор для выдувания мыльного пузыря, проволочное кольцо с ручкой, зубочистка, смоченная мыльным раствором.

Опустите кольцо в мыльный раствор и в отраженном свете пронаблюдайте мыльную пленку. Проткните кольцо зубочисткой. Что вы заметили? (Предполагаемый ответ: в кольце наблюдается тонкая пленка, при протыкании зубочисткой она сохраняется)

Давайте подведем итог по проведенным опытам.

Вода обладает свойством поддерживать на поверхности легкие предметы и при добавлении мыльного раствора масло и пленка растягиваются. (Слайд 3)

Учитель:

Опыты показали, что у воды есть удивительное свойство- создавать «плёнку» Дадим научное объяснение этому. Наличие у жидкости свободной поверхности обусловливает существование особых явлений, называемых поверхностными. Они возникают в связи с тем, что молекулы внутри жидкости и молекулы на её поверхности находятся в неодинаковых условиях.(ПОКАЗАТЬ НА СЛАЙД ) На поверхности воды количество молекул меньше, чем внутри. Поэтому « внутренние» молекулы тянут вниз, растягивая поверхность жидкости. В объёме жидкости молекулы притягиваются отовсюду, силы притяжения уравновешены. А на поверхности - натяжение идёт только «снизу». Силы не уравновешены, поверхность тянет сама себя. И в отсутствие внешних сил жидкость должна иметь при заданном объёме наименьшую площадь поверхности и принимает форму шара. Именно с этим и связана сферическая форма мелких капель и пузырьков.

Освоение.

Первое представление о поверхностном натяжении мы уже имеем, поэтому давайте с вами начнём заполнять таблицу(ГРАФ-СХЕМУ)

Поверхностное натяжение

Использование поверхностного натяжения в быту,медицине…

ΙΙΙ.Исследование. А сейчас пришло время выполнить исследования, проводим следующие опыты.

Опыт № 4

«Что больше: поверхностное натяжение холодной воды или поверхностное натяжение горячей воды?»

Определите с помощью опыта, увеличивается или уменьшается поверхностное натяжение воды в результате изменения её температуры.

Цель эксперимента: продемонстрировать, что поверхностное натяжение воды зависит от температуры.

Материалы: зубочистки, железный гвоздь, спиртовка, стакан с чистой водой (железный гвоздь, спиртовку можно заменить спичками).

Процесс:

Нагрейте железный гвоздь на спиртовке и поднесите его близко к поверхности воды между двумя зубочистками (или налейте на водную поверхность между зубочистками горячую воду).

(Зажжем спичку и поднесем между зубочистками)

Итоги:

Опыт №5

«Что больше: поверхностное натяжение чистой воды или поверхностное натяжение мыльного раствора?»

Определите с помощью опыта, увеличивается или уменьшается поверхностное натяжение воды в результате растворения в ней мыла.

Цель эксперимента: продемонстрировать, что поверхностное натяжение чистой воды больше поверхностного натяжения мыльного раствора.

Материалы: три зубочистки, жидкость для мытья посуды, миска с чистой водой.

Процесс:

Положите на середину водной поверхности две зубочистки, чтобы они находились рядом.

Смочите кончик третьей зубочистки в жидкости для мытья посуды (внимание: этой жидкости нужно совсем немного)

Окуните кончик третьей зубочистки в воду между двумя другими.

Итоги: две зубочистки быстро удаляются друг от друга. Объясните наблюдаемое явление.

Опыт № 6

«Что больше: поверхностное натяжение чистой воды или поверхностное натяжение раствора сахара?»

Определите с помощью опыта, увеличивается или уменьшается поверхностное натяжение воды в результате растворения в ней сахара.

Цель эксперимента: продемонстрировать, что поверхностное натяжение чистой воды больше поверхностного натяжения раствора сахара.

Материалы: зубочистки, сахарный леденец, миска с чистой водой.

Процесс:

Положите на середину водной поверхности две зубочистки, чтобы они находились рядом.

Смочите сахарный леденец в чистой воде и окуните его в воду между двумя зубочистками.

Итоги: две зубочистки быстро удаляются друг от друга. Объясните наблюдаемое явление.

Вывод.

Участники обсуждают свои результаты экспериментов и делают общий вывод о том, что:

1. Наличие у жидкости свободной поверхности обусловливает существование особых явлений, называемых поверхностными. Они возникают в связи с тем, что молекулы внутри жидкости и молекулы на её поверхности находятся в неодинаковых условиях.

2. Поверхностное натяжение зависит от рода жидкости, ее температуры, наличия примесей. С ростом температуры оно уменьшается и исчезает вовсе при критической температуре, что приводит к исчезновению границы раздела между жидкостью и ее насыщенным паром.

Учитель: Проведя опыты мы заметили, что во всех случаях поверхностное натяжение уменьшается. А как вы думаете: можно ли его увеличить? Рассмотрим таблицу и сделаем вывод.

.
Вывод. Вода обладает большим поверхностным натяжением и только ртуть имеет наибольшее.

Проявления сил поверхностного натяжения столь многообразны, что даже перечислить их все нет возможности. Приведу один пример.

Гибралтарский пролив, соединяющий Средиземное море и Атлантический океан. Воды будто разделены пленкой и имеют между собой четкую границу. Каждая из них имеет свою температуру, свой солевой состав, животный и растительный мир.

В 1967 году, немецкие учёные выявили факт несмешивания воды Красного моря и Индийского океана. Следуя примеру своих коллег, Жак Кусто стал выяснять, смешиваются ли воды Атлантического океана и Средиземного моря. Сначала он и его команда исследовали воду Средиземного моря - ее естественный уровень солености, плотности и присущие ей формы жизни. То же самое сделали в Атлантическом океане. Эти две массы воды встречаются в Гибралтарском проливе уже тысячи лет и логично было бы предположить, что эти две огромные водяные массы давно должны были бы перемешаться - их соленость и плотность должны были стать одинаковыми, или, по крайней мере, схожими. Но даже в местах, где они сходятся ближе всего, каждая из них сохраняет свои свойства. Другими словами, в местах слияния двух масс воды водный занавес не дал им смешаться! Воды Атлантического океана и Средиземного моря не в состоянии перемешаться. Величина поверхностного натяжения обуславливается различной степенью плотности морской воды, этот фактор, словно стена, которая препятствует смешиванию вод. Дело здесь в поверхностном натяжении: поверхностное натяжение - это один из самых важных параметров воды. Оно определяет силу сцепления между молекулами жидкости, а также форму ее поверхности на границе с воздухом

ΙV Закрепление.

Учитель: А сейчас проведём наглядные опыты , связанные с поверхностным натяжением.

Опыт № 7 «Заколдованная непроливайка».

У вас есть мелкие монеты (штук 30-40). Налейте полный стакан воды и узнайте: сколько из этих монет можно опустить в стакан с водой, пока она не выльется? А теперь опускайте осторожно по одной монетке в стакан. Ну и что? Сколько поместилось? А как при этом менялась форма поверхностного слоя воды? Объясните почему?

(Ответ: Поверхностное натяжение собирает воду. Если приглядеться, то видно, что мениск продолжает линию стенок стакана, возвышаясь дугой посередине.)

Учитель : Сегодня мы многое узнали о поверхностном натяжении, так как тема нашего семинара связана с осмысленным чтением, то познакомимся с некоторой полезной информацией. В ходе чтения хочу вам предложить использоватьтехнологию « Инсерт», делая на полях пометки, что бы потом продолжить заполнение граф - таблицы.

Чтение текста с пометками:

+ я это знал

- я этого не знал

? хотел бы узнать поподробнее

! это меня удивило

Поверхностное натяжение

Почему мыльный пузырь имеет форму шара?

От чего зависит поверхностное натяжение?

V . Моделирование.

Сегодня я попыталась показать вам, что с помощью исследований и простых, наглядных приёмов можно на уроках физики не только сформировать систему физических знаний, умений и навыков, но и повысить творческую активность, вызвать интерес к постановке опытов. Необходимо давать ему возможность экспериментировать и не бояться ошибок, воспитывать у учащихся делать выводы и отстаивать свою точку зрения.

V . Рефлексия . Закончить урок мне хотелось ещё одним опытом по поверхностному натяжению.

Опыт № 8 Взрыв цвета в тарелке

Для опыта понадобится: тарелка, цельное молоко, жидкое мыло, ватные палочки и пищевые красители разных цветов. План работы:

1. Наливаем молоко в тарелку.

2. Капаем по несколько капель краски в молоко.

3. Обмакиваем две ватные палочки в жидкое мыло и погружаем их в тарелку с молоком.

Итог: при добавлении краски в молоко, на поверхности образуются красивые разливы от краски. При добавлении жидкого мыла, краска сбивается в полоски и образуют неожиданные рисунки на поверхности молока.

В заключение хочу сказать словами Николая Островского:

« Творческая работа – это

прекрасный, необычайно тяжёлый

и изумительно радостный труд».

Литература:

Русских, Г. А. Мастер-класс – технология подготовки учителя к творческой профессиональной деятельности [Текст] / Г. А. Русских // Методист. – 2002

Селевко, Г.К. Альтернативные педагогические технологии [Текст] / Г. К. Селевко - М. : НИИ школьных технологий, 2005. - 224 с.

Советова, Е. В. Эффективные образовательные технологии [Текст] / Е. В. Советова. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 285 с.

Хуртова, Т.В. Формы профессионального обучения педагогов: мастер- классы [Текст] / Т. В. Хуртова - Волгоград: Учитель, 2008 .– 76 с.

(Monday, 21 September 2015 02:04 )

Подскажите, пожалуйста, сколько раз в день вдыхать порошок микрогидрина?

#3

Татьяна, порошок микрогидрина находится в капсулах и его употребляют внутрь запивая водой или раскрыв капсулу растворяют в воде(не вдыхать!). Дозировки в зависимости от вашего состояния и какие результаты хотите получить

#4

Подскажите пожалуйста, при наклеивании нейтроника на панель ноутбука уголок нейтроника попал на петельку и т.о общая площадь нейтроника нарушилась. Будет ли это влиять на работу нейтр?!

#5

Инга, защитное поле создается вверх и в право от самой наклейки, потому его нужно располагать в нижнем левом углу монитора. Если как я понял, Вы наклеили на плоскость с рельефом не большим, то это не влияет на эго эффективность. Напоминаю что переклеивания не допускается, так как при отклеивании разрушается антенная решётка внутри наклейки

#6

Здравствуйте! Почему, как только я начинаю пить коралловую воду, начинают мучать приступы в желудке, как будто выпила кислоты. С чем это связано?

#7

Коралловая вода слабо щелочная (до кислоты далеко!). С такой реакцией не встречался. У Вас возможно есть какие то заболевания ЖКТ. Обратитесь к человеку который Вам порекомендовал

#8

Здравствуйте! Подскажите пожалуйста относительно вот чего: приходится спать на небольшом расстоянии от розетки, в 50-ти сантиметрах, она строго параллельна голове, но совершенно никакого недомогания не ощущаю, значит ли это что отсутствует вредное воздействие на организм? Очень боюсь онкологии.

#9

Алексей, бояться ничего не нужно особенно "очень", ваш страх только притягивает события. Если перевести на язык подсознания это значит "я хочу пережить это".
Вся электропроводка в квартире создаёт электро-магнитное излучение(фон) но это не значит что стоит отказываться от благ цивилизации(если это возможно). По мимо этого также существует и радио волны, мобильная и спец связь, ... и это присутствует в нашей жизни постоянно! На эти факторы мы повлиять не можем даже если мы откажемся от компьютера, телефона, ... вcе равно это есть в соседей тот же wifi.
Но в наших силах использовать персональные средства защиты (если рассматривать воздействия внешних факторов). Но более важно и что является (в большинстве случаев) причиной всех проблем и заболеваний внутреннее состояние организма. Регулярно очищая и по возможности (осознано) не засоряя вредной едой и напитками организм, давая ему все полезное будете жить долго и счастлива (позитивное эмоции и мышление никто не отменял:))!

#10

Помогите, пожалуйста с Вами связаться

#11

Здравствуйте Светлана, контактные данные
Email: [email protected]
Skype: viktorcoral
https://www.facebook.com/viktorcoral
https://vk.com/viktorcoral
https://twitter.com/viktorcoral_if
Если Вы с Украины тел 0673447004

#12

Алена Арбенина (Friday, 30 June 2017 12:52 )

Здравствуйте, спасибо за эту полезную информацию, оказывается, что не смотря на разные факторы (такие как экология), мы все же очень многое можем сделать для собственного здоровья. Как я узнала здесь https://goal-life.com/page/kniga/idea/koncepciya-zdorovya-mihail-fomin, здоровье - это естественное состояние для человека, поэтому важно сохранить потенциал, полученный при рождении.

#13

Наталия (Friday, 12 January 2018 21:02 )

Интересная информация. Спасибо

#14

Добрый вечер! Я со вчерашнего дня начал принимать вашу продукцию. Теперь пропал сон. Что делать?

#15

Где взять Пограничную воду.

#16

Елена, пограничной воды уже нет в продаже

#17

"Минералы, в минерализованной воде, находятся в форме неорганических солей и поэтому не усваиваются организмом."
Это как, извините? Рискнете выпить цианистого калия? Ведь он, по-вашему, не усваивается организмом. Ни в коем случае не имею цели Вас обидеть. Но подобные заявления вызывают недоверие к автору и заставляют сомневаться во всем им сказанном. Соврал в одном, скорее всего и в остальном соврет.

#18

Ассимилятор можно использовать при диабете 2 типа и раке простаты

#19

Александр, можно, это растительные ферменты которые будут снимать нагрузку с поджелудочной железы и улучшать пищеварения, соответственно будет меньше токсических отходов в кишечнике.
При таких диагнозах нужно более радикальные действия

#20

Здравствуйте. В лекции " кожа-зеркало организма", Ольга Алексеевна говорила как принимать артишок, звук громкий, но не внятный. Подскажите, пожалуйста как же пользоваться таким очиститем N1.

#21

Здраствуйте.у моего мужа обнаружели кровотворение.из ваших слов я так и непоняла чем оно лечится и что лучше принимать в пищу.заранее спасибо за ответ.

#22

День добрый всем! Я уже давно пользуюсь продукцией Coral Club , никаких побочных эффектов в состоянии здоровья не наблюдаю.Два года копила деньги с пенсии, чтобы купить витастик. До этого делала диагностику крови на темнопольном микроскопе(называется -анализ по живой капле крови-гемоскрит, ни в одной поликлинике вам его не сделают, только в медцентрах, да и то не во всех.Истоит этот анализ недешево, так вот зав.медцентром сказала, что за все три года существования центра ВПЕРВЫЕ видит человека, у которого кровь ДВИГАЕТСЯ, а не стоит киселем и кашей, как у всех, а все благодаря Н-500, или проще говоря, микрогидрину и воде талой,или "живой", которую я делаю спец.прибором.Сначала у меня тоже были и головные боли, и давление, это организм освобождался от накопленных за жизнь токсинов и шлаков.Улучшилось пищеварение, состав крови, цвет кожи, настроение, сон и др.Так что, люди, ПЕЙТЕ ВОДУ!!!,не минералки, соки, кофе и другую ерунду, и, особенно, во время или после еды, поменьше "бутриков", а побольше воды и движений, чтобы лимфа не стояла,а вода, обработанная Витастиком, придаст ей жизни и энергии, как из горного ручья.Вы этого не увидите, но ощутите, когда выпьете натощак 50 мл воды из-под крана, а потом столько же, обработанной витастиком, или с добавлением Н-500. А кто-нибудь из вас помнит, какой сладкий был на вкус снег или сосульки, которые мы все ели в детстве?Так вот, вода, обработанная витастиком, это и есть тот самый вкус детства.Не бойтесь, а доверьтесь себе и своему организму, слушайте себя и его, он не дурак, и знает, когда, чего и сколько ему хочется, перестаньте травить его таблетками, сигаретами, алкоголем и многим другим, ведите здоровый образ жизни и мыслите позитивно, и все у вас будет хорошо, и внутри, и снаружи!

#23

Да, еще тем, кто не верит, или не знает, посмотрите видео на youtub про воду, называется- "вода живая и мертвая" это показывали по каналу Россия в 2014 году, и еще Ольга Бутакова- видео-"вода, обработанная витализатором."Можно и Эмото Масару сюда добавить, и Неумывакина, и воду Svetla,в общем, дерзайте, кто ищет, и хочет, всегда находит.Удачи и здоровья всем!

#24

А у меня после года регулярного употребления воды и добавок, прописанных доктором, скачет давление и пульс зашкаливает до 110 ударов и сердце болит. Говорят, песок идет, потерпеть надо.. Пришлось увеличить дозу препарата от давления в 4раза и таблетки для замедления серд.ритма пить. Терплю уже третий месяц..

#25

Омега 3-очень важная добавка, особенно для женщин! Сейчас вот при активных занятиях спортом пью курсом эваларовскую тройную омегу 3 и помимо этого раз в неделю минимум кушаю рыбу(предпочитаю красную). Кожа радует своим состоянием)