Поверхностное натяжение
В этой статье рассмотрим простые задачи на поверхностное натяжение: будем определять коэффициент поверхностного натяжения, силу поверхностного натяжения – при этом надо помнить, что если имеем дело с пленкой, то у нее две стороны, поэтому силу нужно удваивать в этом случае.
Задача 1. С какой силой действует мыльная пленка на проволоку АВ (рис. 10.66), если длина проволоки
см? На сколько изменится поверхностная энергия пленки при перемещении проволоки на
см? Коэффициент поверхностного натяжения
Определим силу поверхностного натяжения. При этом, глядя на картинку, видим, что у пленки две стороны, поэтому в формуле появляется множитель «2».
Теперь определим изменение поверхностной энергии пленки:
Н, или 2,4мН,
Для определения коэффициента поверхностного натяжения воды была использована пипетка с диаметром выходного отверстия
мм. Оказалось, что
капель имеют массу
г. Каким по этим данным получится коэффициент поверхностного натяжения
Сила тяжести, действующая на каплю жидкости, равна
, а противодействует ей сила поверхностного натяжения. Линия контакта капли и пипетки – окружность капли. Ее длина равна
. Капля же весит (лучше сказать, масса капли)
Из капельницы накапали равные массы сначала холодной воды при температуре
С, затем горячей воды при температуре
С. Как и во сколько раз изменился коэффициент поверхностного натяжения воды, если в первом случае образовалось
, а во втором
Аналогично предыдущей задаче, приравняем силу тяжести и силу поверхностного натяжения, и отсюда определим коэффициент поверхностного натяжения. Сначала проделаем это для холодной воды:
Ответ: в 1,2 раза.
В капиллярной трубке радиусом
мм жидкость поднялась на высоту
мм. Оценить плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения
По формуле для капилляра
В дне сосуда со ртутью имеется круглое отверстие диаметром
мкм. При какой максимальной высоте слоя ртути
она еще не будет вытекать через отверстие?
Сила давления ртути будет равна силе поверхностного натяжения, тогда жидкость не выльется:
Ответ: 20 см.
Обычная швейная игла имеет длину
см и массу
г. Будет ли игла лежать на поверхности воды, если ее положить аккуратно?
Сравним силу тяжести и силу поверхностного натяжения (коэффициент поверхностного натяжения воды найдем в ):
, то игла будет лежать.
1 комментарий
Задачи по Молекулярной физике ( ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ), на тему Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления Из пособия: ГДЗ к задачнику Рымкевич для 10-11 классов по физике, 10-е издание, 2006 г.
На одном конце соломинки выдули мыльный пузырь и поднесли другой ее конец к пламени горящей свечи. Почему пламя свечи будет отклоняться при этом в сторонуРЕШЕНИЕ
С какой силой действует мыльная пленка на проволоку АВ (рис. 66), если длина проволоки 3 см? Какую работу надо совершить, чтобы переместить проволоку на 2 смРЕШЕНИЕ
Положите на поверхность воды спичку и коснитесь воды кусочком мыла по одну сторону вблизи спички. Объяснить наблюдаемое явление. Найти силу, приводящую спичку в движение, если длина спички 4 смРЕШЕНИЕ
Какова масса капли воды, вытекающей из пипетки, в момент отрыва, если диаметр отверстия пипетки равен 1,2 мм? Считать, что диаметр шейки капли равен диаметру отверстия пипеткиРЕШЕНИЕ
ДЛЯ определения коэффициента поверхностного натяжения воды была использована пипетка с диаметром выходного отверстия 2 мм. Масса 40 капель оказалась равной 1,9 г. Каким по этим данным получится значение коэффициента поверхностного натяжения водыРЕШЕНИЕ
Из капельницы накапали равные массы сначала холодной, а затем горячей воды. Как и во сколько раз изменился коэффициент поверхностного натяжения воды, если в первом случае образовалось 40, а во втором 48 капель? Плотность воды считать оба раза одинаковойРЕШЕНИЕ
Тонкое проволочное кольцо К диаметром 34 мм, подвешенное к пружине А с указателем Z, погружают в сосуд В с водой (рис. 67). Отметив положение указателя на шкале S, медленно опускают сосуд. Пружина при этом растягивается. В момент отрыва кольца от жидкости вновь отмечают положение указателя на шкале. Какое значение коэффициента поверхностного натяжения воды получено, если пружина растянулась на 31 мм? Жесткость пружины 0,5 Н/мРЕШЕНИЕ
Почему маленькие капли росы на листьях некоторых растений имеют форму шариков, тогда как листья других растений роса покрывает тонким слоемРЕШЕНИЕ
Как объяснить происхождение поговорки Как с гуся водаРЕШЕНИЕ
Почему, прежде чем покрыть штукатурку масляной краской, производят грунтовку олифойРЕШЕНИЕ
Резервуар одного из двух термометров психрометра обмотан полоской ткани, конец которой опущен в сосуд с водой. Почему, несмотря на непрерывное испарение воды, ткань все время остается влажнойРЕШЕНИЕ
Найти массу воды, поднявшейся по капиллярной трубке диаметром 0,5 ммРЕШЕНИЕ
На какую высоту поднимется вода между параллельными пластинками, находящимися на расстоянии 0,2 мм друг от другаРЕШЕНИЕ
Можно ли носить воду в решетеРЕШЕНИЕ
Сравнить высоты поднятия воды и керосина в капиллярах равного радиусаРЕШЕНИЕ
Спирт поднялся в капиллярной трубке на 1,2 см. Найти радиус трубкиРЕШЕНИЕ
В капиллярной трубке радиусом 0,5 мм жидкость поднялась на 11 мм. Найти плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения 22 мН/мРЕШЕНИЕ
Ртутный барометр имеет диаметр трубки 3 мм. Какую поправку в показания барометра надо внести, если учитывать капиллярное опускание ртутиРЕШЕНИЕ
Сообщающиеся капиллярные трубки разного диаметра заполнены водой. Как изменится разность уровней воды в трубках при нагревании водыРЕШЕНИЕ
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 спиртаРЕШЕНИЕ
Рассмотрим вариант решения задания из учебника Перышкин, Иванов 7 класс, Просвещение:
1. Расскажите, что вам известно о молекулах.
Молекула – это мельчайшая частица данного вещества.
2. Из каких частиц состоит молекула водорода?
Средний диаметр молекулы составляет 10-10м, т.е. 0,0000000001м.
3. Правильно ли утверждать, что наименьшей частицей водорода является атом? Почему?
Атом – наименьшая частица любого химического элемента, в том числе и водорода.
1 Возьмите бумагу в клеточку и покройте одну клеточку очень мелким песком (или манной крупой) в один слой. Обровняйте края иголкой, и при помощи той же иголки сосчитайте число песчинок, уместившихся в этой клетке (при работе полезно пользоваться увеличительным стеклом). Посчитайте число песчинок в 1 см2 (4 клеточки).
При помощи иголки плотно уложите песчинки и сосчитайте, сколько песчинок уложится на протяжении одного линейного сантиметра. Используя полученные данные, определите число песчинок в 1 см3. Посчитайте, во сколько раз диаметр песчинки больше диаметра молекулы масла, который вы определили в задаче 1 упражнения 2.
Число песчинок сахара в одном кубическом сантиметре (4 клетки) = 55 штук
В 1 см – 7 штук. Диаметр одной частицы 0,7 мм.
Диаметр молекулы масла: 0,0000001 мм
Диаметр песчинки сахара в 7 000 000 раз больше молекулы масла.
2 Сделайте из пластилина модели наименьшей частицы углекислого газа; кислорода.
Для изготовления таких моделей нам потребуется пластилин двух цветов – красного и черного.
Кислород – 2 красных шарика небольшого диаметра.
Углекислый газ – 2 красных шарика, один черный.
1. Капля масла объёмом 0,003 мм3 растеклась по поверхности воды тонким слоем и заняла площадь 300 см2. Принимая толщину слоя равной диаметру молекулы масла, определите этот диаметр.
V = Sd
d = V/S = 0.003/30000 = 0.0000001 мм
Ответ: 0,0000001 мм
2. Вы не раз наблюдали, как капли масляной жидкости растекаются по поверхности воды, образуя тонкие плёнки. Почему эти плёнки (при небольшом количестве масла) не могут покрыть всю поверхность водоёма?
Если толщина пленки достигнет размера молекулы, дальнейшие изменения толщины будут невозможны, а значит масло перестанет растекаться.
3. Мощным прессом удаётся сжать даже такой плотный металл, как свинец, до 0,85 начального объёма. Почему возможно такое значительное сжатие свинца?
Между молекулами любого твердого тела существует свободное пространство.
4. Число молекул воздуха в ограниченном объёме в 1 см3 очень велико — 2,7 • 1019. Если сделать щель, через которую будет просачиваться по миллиону молекул в секунду, за сколько лет все молекулы покинут этот объём?
t = n/V
t = (2.7*(10)^19)/(1*(10)^6) = 2.7*(10)^13 c = 856 164 года
*Цитирирование задания со ссылкой на учебник производится исключительно в учебных целях для лучшего понимания разбора решения задания.