Смачивание несмачивание в природе

"Смачивание и несмачивание.Капиллярные явления"
проект по физике (9 класс) по теме

Тема моего проекта «Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления». Руководитель – Васюткина Елена Александровна. В моем проекте раскрываются такие темы как (в трех главах):

1.1 Свойства поверхности жидкостей

1.2 Явления смачивания и несмачивания

1.3 Капиллярные явления

Глава 2. Исследования

2.2 Измерение поверхностного натяжения

2.3 Изучение формы жидкости в естественных условиях

2.4 Изучение капиллярных свойств почвы

3.1 Смачивание в природе

3.2 Пена на службе у человека

3.3 Капиллярные явления в растительном мире

3.4 Кровеносные сосуды

Мы живем в мире удивительных природных явлений. Такие явления как смачивание и несмачивание, капиллярное явление широко распространены в природе и технике. Они важны как в повседневной жизни, так и для решения важнейших научно-технических задач. Знания по этим вопросам позволяют ответить на многие вопросы. Например, почему капля в свободном полете, планеты и звезды имеют шарообразную форму, что такое флотация и где она нашла применение, почему одни твердые тела хорошо смачиваются жидкостью, другие плохо, что капиллярные явления позволяют всасывать питательные элементы, влагу из почвы корневой системой растительности, что кровообращение в живых организмах основано на капиллярном явлении и т. д.

знакомство с теорией смачивания и не смачивания, капиллярного явления;

знакомство с применением явлений смачивания и не смачивания в природе и технике;

выполнение практической части.

Скачать:

Вложение Размер
proekt_9_klass.pptx 2.85 МБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Смачивание и несмачивание . Капиллярные явления. Подготовила: Васюткина Наталья 9а класс Лицей №1 г. Жуковки Руководитель: Васюткина Елена Александровна

Актуальность Явления смачивания и несмачивания , капиллярные явления широко распространены в природе и технике. Почему капля в свободном полете, планеты и звезды имеют шарообразную форму? Что такое флотация и где она нашла применение? П очему одни твердые тела хорошо смачиваются жидкостью, другие плохо? Почему капиллярные явления позволяют всасывать питательные элементы, влагу из почвы корневой системой растительности? Почему кровообращение в живых организмах основано на капиллярном явлении и т. д.

Проблема: в курсе физики, изучаемом в школе, уделяется мало внимания изучению капиллярных явлений, смачивания и несмачивания . Объект исследования: законы и явления физики в изучении капиллярных явлений. Задачи работы: — знакомство с теорией смачивания и не смачивания, капиллярного явления; — знакомство с применением явлений смачивания и не смачивания в природе и технике; — выполнение практической части.

Методы исследования: Теоретический (анализ литературы по проблеме исследования); Практический (наблюдение и изучение явлений, описывающих результаты наблюдений); Экспериментальный (отбор нужных приборов, выполнение измерения, представление результатов измерения в виде таблиц, графиков).

Глава 1 . Основная часть 1.1 Свойства поверхности жидкостей 1.2 Явления смачивания и несмачивания 1.3 Капиллярные явления

Свойства поверхности жидкостей Каждая молекула жидкости, также как и в твердом теле, «зажата» со всех сторон соседними молекулами и совершает тепловые колебания около некоторого положения равновесия. Однако время от времени любая молекула жидкости может переместиться в соседнее вакантное место. Такие перескоки в жидкостях происходят довольно часто; поэтому молекулы не привязаны к определенным центрам, как в кристаллах и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей.

Явления смачивания и несмачивания Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твердого вещества, то жидкость называют смачивающей это вещество. Например, вода смачивает чистое стекло и не смачивает парафин. Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твердого вещества, то жидкость называют несмачивающей это вещество. Ртуть не смачивает стекло, однако она смачивает чистые медь и цинк .

Капиллярные явления Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются.

Глава 2. Исследования 2.1 Опыт Плато 2.2 Измерение поверхностного натяжения 2.3 Изучение формы жидкости в естественных условиях 2.4 Изучение капиллярных свойств почвы

2.1 Лабораторная работа №1 Опыт Плато Цель работы: провести опыт Плато; рассмотреть, как изменяется форма капли. Оборудование: стакан, раствор спирта в воде, растительное масло, проволока, шприц.

При введение масла в смесь, оно собирается в одну шарообразную каплю. Когда я начала вращать проволоку, то масляный шар начал сплющиваться, а затем, через несколько секунд, от него отделились маленькие шарообразные капли масла. Вывод: опытным путем доказала, что естественная форма всякой жидкости – шар. Находясь внутри другой жидкости такой же плотности, жидкость принимает естественную, шарообразную форму.

Лабораторная работа№2 Измерение поверхностного натяжения Цель работы: измерить поверхностное натяжение воды. Оборудование: капиллярная трубка, штангенциркуль, пластмассовая линейка с миллиметровыми делениями, прозрачный стакан с дистиллированной водой.

Вывод : высота подъема жидкости в капилляре тем больше, чем меньше радиус капилляра. Кроме того, высота подъема зависит от свойств самой жидкости – ее поверхностного натяжения и плотности. h, м ρ, D , м , Вода 0,009 1000 0,0032 0,072 Уксусная кислота 0,003 1050 0 ,0032 0,028 h, м D , м Вода 0,009 1000 0,0032 0,072 Уксусная кислота 0,003 1050 0 ,0032 0,028

Лабораторная работа№3 Изучение формы жидкости в естественных условиях Цель работы: изучить формы жидкости в естественных условиях. Оборудование: металлическая, промасленная, стеклянная, парафиновая пластинки; вода.

Вывод : молекулы жидкости взаимодействуют не только между собой, но и с молекулами твердого тела. Если сила притяжения между молекулами жидкости и частицами твердого тела больше силы притяжения между молекулами жидкости между собой, то возникает явление смачивания. Если наоборот, то несмачивания .

Лабораторная работа №4 Изучение капиллярных свойств почвы Цель работы: изучить капиллярность различных почв. Оборудование: образцы почв, вода, линейка, стаканы.

Выводы : чем больше уплотнена почва, тем сильнее в ней проявляются капиллярные свойства, тем выше может подниматься в ней влага; чем крупнее диаметр капилляров, тем поднятие происходит с большей скоростью; чем почва менее оструктурена , тем больше в ней происходит капиллярный подъём влаги.

Приложения 3.1 Смачивание в природе 3.2 Пена на службе у человека 3.3 Капиллярные явления в растительном мире 3.4 Кровеносные сосуды 3.5 Капиллярные явления в природе

Выводы: В процессе исследовательской деятельности я поняла, что явления смачивания и несмачивания , капиллярные явления широко распространены как в повседневной жизни, так и в природе, знания в этой области находят широкое применения в технике. В изучении литературы я рассмотрела темы молекулярной физики. Выполнила исследования по изучению капиллярности, смачивания и несмачивания : «Опыт Плато», «Измерение поверхностного натяжения», «Изучение формы жидкости в естественных условиях», «Изучение капиллярных свойств почвы».

Литература: Пинский А.А. Учебник для 10 класса школ и классов с углубленным изучением физики. – Москва «Просвещение» 2002; Адамсон А., Физическая химия поверхностей, пер. с англ., М., 1979; Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. — М.: Наука, 1985; http://www.tepka.ru/fizika/7.19.html ; http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_2884.html ; http://ru.wikipedia.org/wiki/% D1%EC%E0%F7%E8%E2%E0%ED%E8%E5 ; http://www.rus-edu.bg/oldsite/schooldoc/fizru/fakult/f08-c.htm ; http://www.testent.ru/publ/fizika/smachivanie_i_nesmachivanie/37-1-0-1807

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Урок Взаимное притяжение и отталкивание молекул. Капиллярность и смачивание.

Методическая разработка урока с полным комплектом раздаточного материала. Видео материал доступен по гиперссылке в режиме просмотра в презентации (слайд №5 стрелочки внизу).

Методическая разработка проблемного урока. Тема: «Смачивание и капиллярность»

Методическая разработка посвящена уроку физики в 7 классе. Урок построен в соответствии с принципами проблемного обучения. Такая организация урока позволяет научить учащихся творчески усваивать знания.

Материалы открытого урока физики «Поверхностное натяжение.Смачивание. Капиллярные явления»

Представлена технологическая карта урока физики с применением интерактивных технологий.

Этот буклет результат работы по проекту «Смачивание и не смачивание жидкости» во время внеурочной деятельности.

Слай- шоу для занятия по внеурочке по физике 7 класс.

Сценарий урока освоения новых знаний с использованием технологии критического мышления.

Методическая разработка урока по теме «Смачивание. Капиллярные явления»

Урок-исследование по теме "Смачивание и капиллярные явления" соответствует требованиям ФГОС среднего общего образования.

Источник



§ 7.5. Смачивание и несмачивание

На границе жидкость — твердое тело уже нельзя не считаться с силами притяжения между молекулами жидкости и молекулами твердого тела. Более того, в ряде случаев сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела оказывается больше силы притяжения между молекулами самой жидкости. В этом случае про жидкость говорят, что она смачивает твердое тело. Если силы притяжения между молекулами жидкости больше сил притяжения молекул твердого тела и молекул жидкости, то такая жидкость называется несмачивающей.

Так, стекло смачивается водой, но не смачивается ртутью. Значит, сила притяжения между молекулами воды и молекулами стекла больше силы притяжения молекул воды. В случае ртути и стекла силы притяжения между молекулами ртути и стекла малы по сравнению с силами притяжения между молекулами ртути.

Это подтверждает следующий опыт. Подвесим на чашке весов с укороченным подвесом чистую стеклянную пластинку и подведем под нее снизу сосуд с водой. Соприкасаясь с водой, пластинка смачивается и удерживается ею. Чтобы оторвать пластинку от воды, надо на другую чашку весов положить небольшой груз (рис. 7.14, а).

Нижняя часть оторвавшейся пластинки оказывается покрытой водой (рис. 7.14, б). Это доказывает, что разрыв произошел не между поверхностями пластинки и воды, а между слоями воды. Следовательно, сила притяжения молекул стекла и молекул воды больше силы притяжения молекул воды друг к другу.

Если мы приведем ту же стеклянную пластинку в соприкосновение не с водой, а со ртутью, то при этом нижняя часть пластинки останется чистой (рис. 7.14, в). Это означает, что взаимодействие между молекулами ртути сильнее, чем взаимодействие между молекулами стекла и ртути. Здесь можно привести аналогию с растягиваемой цепью, которая рвется там, где у нее самое слабое звено.

Отличить смачивающую жидкость от несмачивающей очень просто. Для этого достаточно нанести каплю жидкости на поверхность твердого тела. Если жидкость смачивает тело, то капля растекается по поверхности, несмачивающая жидкость не растекается (рис, 7.15).

Мениск

Форма поверхности жидкости в том месте, где она соприкасается с твердой стенкой и газом, зависит от того, смачивает или не смачивает жидкость стенки сосуда. Если жидкость является смачивающей, то угол Θ между касательной к поверхности жидкости и твердым телом на общей границе трех сред, отсчитываемый внутрь жидкости (краевой угол), острый (рис. 7.16, а). В том случае, когда жидкость не смачивает твердое тело, краевой угол Θ тупой (рис. 7.16, б). В случае полного смачивания Θ = 0°, а полного несмачивания — Θ = 180°.

Только удаленная от стенок сосуда часть поверхности жидкости горизонтальна. Сближая противоположные стенки (беря более узкий сосуд), мы будем сокращать горизонтальную часть свободной поверхности жидкости (рис. 7.17, а, б), пока наконец она не исчезнет совсем (рис. 7.17, в). Поверхность жидкости становится изогнутой. Изогнутая поверхность жидкости называется мениском (от греческого слова menisos — лунный серп).

В узких трубках смачивающие жидкости имеют вогнутый мениск (см. рис. 7.17, в), несмачивающие — выпуклый (рис. 7.18).

В узких трубках при полном смачивании (или несмачивании) мениск жидкости представляет собой полусферу, радиус которой равен радиусу г канала трубки. Если смачивание (или несмачивание) неполное, то мениск жидкости в узких трубках также принимают за часть сферы, радиус которой R связан с радиусом трубки соотношением r = R cos Θ (рис. 7.19).

Значение смачивания

Смачивание имеет важное значение в промышленности и быту. Хорошее смачивание необходимо при крашении и стирке, обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий и др.

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 промежутки между волокнами ткани и в мелкие поры.

Существенно еще одно обстоятельство. Молекулы мыла имеют продолговатую форму. Один из концов имеет «сродство» к воде и погружается в воду. Другой конец отталкивается от воды и присоединяется к молекулам жира. Молекулы воды обволакивают частицы жира и способствуют их вымыванию.

Склеивание деревянных, кожаных, резиновых и других материалов также пример использования свойства смачивания. Пайка тоже связана со свойствами смачивания и несмачивания. Чтобы расплавленный припой (например, сплав олова со свинцом) хорошо растекался по поверхностям спаиваемых металлических предметов и прилипал к ним, надо эти поверхности тщательно очищать от жира, пыли, оксидов. Оловянным припоем хорошо можно паять детали из меди, латуни. Но алюминий не смачивается оловянным припоем. Для пайки алюминиевых изделий применяют специальный припой, состоящий из алюминия и кремния.

Важный пример применения явления смачивания и несмачивания — флотационный процесс обогащения руд. Для этой цели руду измельчают так, что кусочки ценной породы теряют связь с ненужной примесью. Затем полученный порошок взбалтывают в воде, в которую добавляют маслообразные вещества. Масло обволакивает (смачивает) ценную породу, но не пристает к примесям (не смачивает их). В полученную взвесь вдувают воздух. Пузырьки воздуха прилипают к несмачивающимся водой (вследствие покрытия масляной пленкой) кусочкам ценной породы. Это происходит потому, что тонкий слой воды между пузырьками воздуха и масляной пленкой, обволакивающей ценную породу, стремясь уменьшить свою поверхность, обнажает поверхность масляной пленки (подобно тому как вода на жирной поверхности собирается в капли, обнажая эту поверхность). Крупицы ценной породы вместе с прилипшими к ним пузырьками воздуха под действием архимедовой силы поднимаются вверх, в то время как ненужные примеси оседают на дно (рис. 7.20).

Вода смачивает поверхности одних твердых тел (прилипает к ним) и не смачивает поверхности других. Эти свойства воды определяют множество полезных и просто любопытных явлений.

Источник

Введение. Смачивание и несмачивание

Мы живём в мире удивительных природных явлений. Их множество, мы встречаемся с ними каждый день, не задумываясь о сущности. Но человек как разумный феномен должен понимать суть этих явлений. Такие явления как смачивание и несмачивание, капиллярное явление широко распространены в природе и технике. Они важны как в повседневной жизни, так и для решения важнейших научно-технических задач. Знания по этим вопросам позволяют ответить на многие вопросы. Например, почему капля в свободном полете, планеты и звезды имеют шарообразную форму, что такое флотация и где она нашла применение, почему одни твердые тела хорошо смачиваются жидкостью, другие плохо, что капиллярные явления позволяют всасывать питательные элементы, влагу из почвы корневой системой растительности, что кровообращение в живых организмах основано на капиллярном явлении и т. д. Важным направлением внеурочной деятельности является исследовательская работа учеников, т. е. выполнение долговременных творческих заданий, требующих от них самостоятельной и глубокой проработки материала. Использование информационных технологий создает самые благоприятные условия для организации такой деятельности. Над исследовательской работой занималась группа из трех учащихся восьмого класса под руководством учителя физики. Конечным результатом работы является отчет о работе, компьютерная презентация, размещение своей работы на «школьном» сайте. Исследовательская работа строилась на основе учебных знаний, приобретенных ими в курсе физики. В процессе работы над проектом учениками были усвоены не только способы деятельности, но и новые знания по теме, полученные в ходе самостоятельного добывания и освоения информации (благодаря работе с дополнительной литературой, работой с «Интернет-ресурсами»).

Вследствие плотной упаковки молекул сжимаемость жидкостей, т. е. изменение объема при изменении давления, очень мала; она в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем в газах. Жидкости, как и твердые тела, изменяют свой объем при изменении температуры. Для не очень больших интервалов температур относительное изменение объема ΔV / V пропорционально изменению температуры ΔT:

Коэффициент β называют температурным коэффициентом объемного расширения Тепловое расширение воды имеет интересную и важную для жизни на Земле аномалию. При температуре ниже 4 °С вода расширяется. Максимум плотности ρв = 10 3 кг/м 3 вода имеет при температуре 4 °С.

При замерзании вода расширяется, поэтому лед остается плавать на поверхности замерзающего водоема. Температура замерзающей воды подо льдом равна 0 °С. В более плотных слоях воды у дна водоема температура оказывается порядка 4 °С. Благодаря этому может существовать жизнь в воде замерзающих водоемов.

Наиболее интересной особенностью жидкостей является наличие свободной поверхности. Жидкость, в отличие от газов, не заполняет весь объем сосуда, в который она налита. Между жидкостью и газом (или паром) образуется граница раздела, которая находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости. Молекулы в пограничном слое жидкости, в отличие от молекул в ее глубине, окружены другими молекулами той же жидкости не со всех сторон. Силы межмолекулярного взаимодействия, действующие на одну из молекул внутри жидкости со стороны соседних молекул, в среднем взаимно скомпенсированы. Любая молекула в пограничном слое притягивается молекулами, находящимися внутри жидкости (силами, действующими на данную молекулу жидкости со стороны молекул газа (или пара) можно пренебречь). В результате появляется некоторая равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости (рис.1)

Если молекула переместится с поверхности внутрь жидкости, силы межмолекулярного взаимодействия совершат положительную работу. Наоборот, чтобы вытащить некоторое количество молекул из глубины жидкости на поверхность (т. е. увеличить площадь поверхности жидкости), надо затратить положительную работу внешних сил ΔAвнеш, пропорциональную изменению ΔS площади поверхности:

Коэффициент σ называется коэффициентом поверхностного натяжения (σ > 0). Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения равен работе, необходимой для увеличения площади поверхности жидкости при постоянной температуре на единицу.

В СИ коэффициент поверхностного натяжения измеряется в джоулях на метр квадратный (Дж/м 2 ) или в ньютонах на метр (1 Н/м = 1 Дж/м 2 ).

Следовательно, молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избыточной по сравнению с молекулами внутри жидкости потенциальной энергией. Потенциальная энергия Ep поверхности жидкости пропорциональна ее площади:

Источник

Урок физики на тему "Смачивание. Капиллярные явления". 10-й класс

Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook, на каждом столе лежит “Сборник по физике” Г. Н. Степановой.

Метод ведения урока: беседа с использованием интерактивного комплекса SMART Board Notebook.

План урока:

  1. Оргмомент
  2. Проверка знаний, их актуализация (методом фронтального опроса)
  3. Изучение нового материала (каркасом нового материала является презентация)
  4. Закрепление
  5. Рефлексия

Ход урока

Смачивание. Капиллярные явления

Рассмотрим вопрос смачивания и несмачивания жидкостями твёрдых тел. Жидкость, которая растекается тонкой плёнкой по данному телу, смачивает поверхность. Жидкость, которая не растекается по поверхности твёрдого тела, а собирается в каплю, не смачивает данное тело. Вода смачивает чистое стекло, но не смачивает парафин. Ртуть не смачивает стекло, но смачивает алюминий.

Объяснить явление несложно: если силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела больше, чем между молекулами жидкости, то возникает смачивание. Если силы притяжения между молекулами жидкости больше, чем между молекулами жидкости и твёрдого тела, то возникает несмачивание.

Смачивание — явление, возникающее вследствие взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердых тел и приводящее к искривлению поверхности жидкости на границе с твердым телом.

Смачивание бывает двух видов:

1. Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью)

2. Контактное (состоит из 3х фаз — твердая, жидкая, газообразная)

Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами) смачиваемого тела (адгезия) и силами взаимного сцепления молекул жидкости (когезия).

Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания (или краевой угол смачивания) это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз. Измеряется методом лежащей капли. Надёжных методов, дающих высокую степень воспроизводимости, пока не разработано. Предложен весовой метод определения степени смачивания, но он пока не стандартизован.

Измерение степени смачивания весьма важно во многих отраслях промышленности ( лакокрасочная, фармацевтическая, косметическая и т.д.). К примеру, на лобовые стёкла автомобилей наносят особые покрытия, которые должны быть устойчивы против разных видов загрязнений. Состав и физические свойства покрытия стёкол и контактных линз можно сделать оптимальным по результатам измерения контактного угла.

К примеру, популярный метод увеличения добычи нефти при помощи закачки воды в пласт исходит из того, что вода заполняет поры и выдавливает нефть. В случае мелких пор и чистой воды это далеко не так, поэтому приходится добавлять специальные ПАВ. Оценку смачиваемости горных пород при добавлении различных по составу растворов можно измерить различными приборами.

Капиллярные явления

Визуально легко определить, когда жидкость смачивает твёрдое тело, а когда – нет (демонстрирует кодограмму с выпуклым и вогнутым менисками). При смачивании мениск вогнутый, краевой угол острый. При несмачивании мениск выпуклый, а краевой угол тупой. Если жидкость смачивает капилляр, то благодаря действию сил поверхностного натяжения жидкость поднимается на высоту h относительно уровня жидкости в широком сосуде. В случае несмачивания она опускается на высоту h. Явления поднятия или опускания жидкости в капиллярах под действием сил поверхностного натяжения называются капиллярными явлениями. Эти явления обусловлены действием равнодействующей сил поверхностного натяжения, которая в случае смачивания направлена вверх, а в случае несмачивания – вниз.

Попробуем получить формулу для расчёта h. Результирующая сила поверхностного натяжения Fн должна уравновешиваться силой тяжести Fт столба жидкости в капилляре:

где – коэффициент поверхностного натяжения, r, d – радиус и диаметр капилляра соответственно, – плотность жидкости. H – высота поднятия (снижения жидкости в капиллярах)

Капиллярные явления можно наблюдать не только в трубках, но и в узких щелях. Если опустить в воду две стеклянные пластины так, чтобы между ними образовалась узкая щель, то вода между пластинами поднимется, и тем выше, чем ближе они расположены. Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. Множество мельчайших капилляров имеется в растениях. В деревьях по капиллярам влага из почвы поднимается до вершин деревьев, где через листья испаряется в атмосферу. В почве имеются капилляры, которые тем уже, чем плотнее почва. Вода по этим капиллярам поднимается до поверхности и быстро испаряется, а земля становится сухой. Ранняя весенняя вспашка земли разрушает капилляры, т. е. сохраняет подпочвенную влагу и увеличивает урожай.

Роль в жизни человека

В технике капиллярные явления имеют огромное значение, например, в процессах сушки капиллярно-пористых тел и т. п. Большое значение капиллярные явления имеют в строительном деле. Например, чтобы кирпичная стена не сырела, между фундаментом дома и стеной делают прокладку из вещества, в котором нет капилляров. В бумажной промышленности приходится учитывать капиллярность при изготовлении различных сортов бумаги. Например, при изготовлении писчей бумаги ее пропитывают специальным составом, закупоривающим капилляры. В быту капиллярные явления используют в фитилях, в промокательной бумаге, в перьях для подачи чернил и т. п.

Роль в природе

Роль поверхностных явлений в природе разнообразна. Например, поверхностная плёнка воды является для многих организмов опорой при движении. Такая форма движения встречается у мелких насекомых и паукообразных. Наиболее известны водомерки, опирающиеся на воду только конечными члениками широко расставленных лапок. Лапка, покрытая воскообразным налётом, не смачивается водой, поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, образуя небольшое углубление. Подобным образом перемещаются береговые пауки некоторых видов, но их лапки располагаются не параллельно поверхности воды, как у водомерок, а под прямым углом к ней. Некоторые животные, обитающие в воде, но не имеющие жабер, подвешиваются снизу к поверхностной плёнке воды с помощью не смачивающихся щетинок, окружающих их органы дыхания. Этим приёмом “пользуются” личинки комаров (в том числе и малярийных).

Перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желёз, что объясняет их непромокаемость. Толстый слой воздуха, заключённый между перьями утки и не вытесняемый оттуда водой, не только защищает утку от потери тепла, но и чрезвычайно увеличивает запас плавучести, действуя подобно спасательному поясу.

Воскообразный налёт на листьях препятствует заливанию так называемых устьиц, которое могло бы привести к нарушению правильного дыхания растений. Наличием того же воскового налёта объясняется водонепроницаемость соломенной кровли, стога сена и т.д. Большинство растительных и животных тканей пронизано громадным числом капиллярных сосудов. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с дыханием и питанием организма, вся сложнейшая химия жизни тесно связана с диффузионными явлениями. Стволы деревьев, ветви и стебли растений пронизаны огромным числом капиллярных трубочек, по которым питательные вещества поднимаются до самых верхних листочков. Корневая система растений оканчивается тончайшими нитями-капиллярами. И сама почва, источник питания для корня, может быть представлена как совокупность капиллярных трубочек, по которым в зависимости от структуры и обработки быстрее или медленнее поднимается к поверхности вода с растворёнными в ней веществами. Высота подъёма жидкости в капиллярах тем больше, чем меньше его диаметр. Отсюда ясно, что для сохранения влаги надо почву перекапывать, а для осушения – утрамбовывать.

Источник

Смачивание

Физическое взаимодействие, действие на свойство смачиваемости между различными фазами.

Смачивание происходит, например, при контакте и смешивании грунта, горной породы, полезных ископаемых и т.п. с водой, пульпой, жидкими реагентами. О жидкости, которая расплывается тонкой пленкой по твердому телу, говорят, что она смачивает данное твердое тело.

Критерий смачиваемости

Структура капли жидкости на твердой поверхности, как правило, характеризуется тремя слоями: тонкой пленкой с аномальными характеристиками, адсорбционным слоем и гравитационной каплей воды.
Идентифицировать эти слои можно, например, методом дериватографии.

Явление взаимодействия поверхности минеральных частиц с молекулами капли воды под воздействием неуравновешенных сил молекулярного притяжения на поверхности минеральной частицы. Смачиваемость зависит от величины свободной поверхностной энергии частицы. При большом запасе свободной поверхностной энергии поверхность частицы хорошо смачивается водой, при малом запасе – плохо.

По смачиваемости водой поверхности твердых тел они классифицируются на несмачиваемые – гидрофобные и хорошо смачиваемые водой – гидрофильные.

Мерой смачиваемости твердой поверхности связующим является краевой угол смачивания, который обозначается обычно греческой буквой θ (см. рис.) – угол, образованный поверхностью раздела двух фаз с поверхностью третьей. Его принято отсчитывать в сторону более полярной (как правило жидкой) фазы:

Нулевое значение краевого угла соответствует полному смачиванию, значение краевого угла θ = 180 ° соответствует случаю полного несмачивания твердой поверхности связующим.

Говорят, что поверхность смачивается жидкостью, если угол смачивания острый и не смачивается, если он тупой.
Угол смачивания измеряется с помощью специального гониометра.

Хорошее смачивания является очень важным критерием при работе с жидкостями в различных областях науки и техники. Например, хорошее смачивания является обязательным условием формирования эффективной клеевой пленки связующего на твердой поверхности.

Смоченный периметр

Часть периметра живого сечения потока или капли жидкости, по которому жидкость соприкасается со стенками, что ее ограничивают.

Определяется как длина линии соприкосновения жидкости со стенкой в рассматриваемом сечении. В макро случае, в открытом потоке канала, смоченный периметр определяется как размер дна канала и боковых стенок, находящихся в контакте с жидкостью в заданном сечении:

Например, приведенном на рисунке длина смоченного периметра определяется как сумма длин сторон b, c, d: X = b + c + d

Потери на трение обычно возрастают с увеличением смоченного периметра.

Понятие смоченного периметра используется при определении гидравлического радиуса.

Источник

Читайте также:  Объекты изучения этики природа