Có thể đựng nước trong một cái sàng?

40

A. Dozorov

Có thể đựng nước trong một cái sàng?

Có lần chúng tôi mang theo bếp dầu hỏa, nhưng không bao giờ nữa! Suốt một tuần, chúng tôi như sống trong một cửa hàng bán dầu hỏa. Dầu hỏa rỉ ra khắp nơi. Tôi chưa bao giờ thấy thứ gì rò rỉ như dầu hỏa. Chúng tôi để nó ở mũi thuyền, từ đó nó thấm xuống tận bánh lái, làm ướt thuyền và toàn bộ đồ đạc bên trong. Nó lan rộng khắp sông, lấp đầy cảnh quan và gửi không khí.

Jerome K. Jerome. “Một thuyền ba người, không tính con chó.”

Bạn có nhớ câu chuyện về con kiến ​​vội vã về nhà không? Nhiều người đã giúp đỡ anh ấy. Ví dụ, bằng cách vận chuyển nó qua sông. Đây là một loài côn trùng và chắc chắn bạn đã nhìn thấy nó nhiều lần. Đồng hồ nước đứng yên hoàn toàn trên mặt nước và không chìm (Hình 1). Đúng vậy, nếu bạn nhìn kỹ, nước bên dưới nó sẽ uốn cong một chút.

Tại sao loài côn trùng này không chết đuối? Và làm sao nước có thể uốn cong được?

Hóa ra toàn bộ vấn đề nằm ở lớp chất lỏng có hại. Anh ấy là

Hình 1.

41

trò chuyện như thể cây gậy đang nằm trên phim.

Sự so sánh này khá hay. Thực tế, lớp bề mặt của chất lỏng có phần giống với một màng bị kéo căng (mặc dù nguồn gốc các tính chất đặc biệt của lớp bề mặt hoàn toàn khác với nguồn gốc của các tính chất đặc biệt của lớp bề mặt). Hãy thử tìm hiểu điều này.

Ở độ sâu của chất lỏng, mỗi phân tử được bao quanh từ mọi phía bởi những người hàng xóm kéo nó theo mọi hướng như nhau. các phân tử của lớp bề mặt phía trên không có lân cận nên chúng chịu lực hút từ các phân tử bên dưới. Chất lỏng dường như cố gắng đạt được số lượng phân tử tối thiểu trên bề mặt của nó. Kết quả là, lớp bề mặt của chất lỏng ở trạng thái căng thẳng, giống như một lớp màng dẻo. Nếu không, chúng ta sẽ gọi bề mặt chất lỏng là một lớp màng, nhưng chúng ta sẽ kết luận từ này như một khoảnh khắc.

Vì vậy, không chỉ đồng hồ nước, mà cả những vật thể đặc hơn, theo kinh nghiệm của chúng tôi - một thanh kim loại, được giữ trên bề mặt chất lỏng, và chúng không “nổi” theo nghĩa thông thường của từ này mà được giữ trên bề mặt bởi sức căng của chất lỏng.

Đúng, nếu bạn lấy kim ngày càng dày hơn, thì bắt đầu từ một điểm nhất định, sức mạnh

Hình 2.

trọng lực và lực căng bề mặt không liên tục, và cây sẽ chìm xuống. (Điều thú vị là chiều dài của kim hầu như không đóng vai trò gì.)

2. Hóa ra độ căng của “màng” bề mặt phụ thuộc vào chất lỏng đã chọn.

Đặt thìa lên mặt nước. Lấy một que diêm, cắt bỏ phần đầu (chủ yếu để tránh bị bẩn), dùng xà phòng chà đầu que diêm rồi chạm vào phần nước ở mép que diêm, cách que diêm khoảng 1 cm. Cây gậy sẽ ngay lập tức bật ra khỏi que diêm. Điều này xảy ra là do các phân tử của xà phòng rối loạn yếu hơn các phân tử của nước tinh khiết, nên chúng hút que vào mình. Các lực khác nhau tác dụng lên cây gậy từ các phía khác nhau; nó di chuyển theo hướng của lực lớn hơn. Thật thú vị khi nói rằng sức căng bề mặt của nước sạch lớn hơn nước xà phòng.

Bạn có thể lái gậy theo cách này trên khắp đĩa. Hãy nhớ uốn cong nó vào mép đĩa và lặp lại thí nghiệm. Hiện tại cây đang cư xử thế nào?

Hãy nhớ rằng xà phòng sẽ lan rất nhanh trên bề mặt nước, vì vậy hãy thay nước trong bát thường xuyên.

Thay vì dùng que, bạn có thể đặt que diêm lên mặt nước và tiến hành thí nghiệm với nó. (Iolka, liên tục chết đuối vì những chuyển động bất cẩn, làm cho các thí nghiệm trở nên phức tạp hơn rất nhiều.)

Lấy hai que diêm và cẩn thận đặt chúng song song với nhau trên mặt nước. Các trận đấu sẽ hợp nhất (Hình 3). Hãy tách chúng ra một lần nữa và đến cuối trận đấu thứ ba, trước

42

nhưng nếu anh ta sử dụng xà phòng, anh ta sẽ chạm tới mặt nước ở các phía khác nhau từ những que diêm nổi. Điều gì sẽ xảy ra với họ?

Sử dụng nguyên tắc tương tự, bạn có thể tạo ra một số đồ chơi không chứa chất béo và thể hiện tác dụng của chúng một cách nhỏ nhặt.

Làm sáng phần cuối của que diêm một chút và nhét một mảnh giấy vào đó (Hình 4). Trong đĩa đựng xà phòng, chuẩn bị cháo từ xà phòng và cẩn thận nhúng đầu mảnh giấy vào đó. Cẩn thận đặt chiếc cọc trên mặt nước - chiếc cọc sẽ nổi. Bạn có nhận thấy trận đấu đang trôi theo hướng nào không?

Bây giờ hãy nhét các mảnh giấy vào cả hai đầu que diêm như trong Hình 5 và nhúng chúng vào hỗn hợp xà phòng. Đặt cành trên mặt nước - cành sẽ bắt đầu xoay.

Hình 6 cho thấy một mô hình súng thần công mà bạn có thể cắt từ giấy dày. Để khẩu pháo này có thể “bắn”, chỉ cần đầu nhọn của mũi nhọn chạm vào mặt nước tại điểm A là đủ.

Hãy thử dùng những thứ khác cùng với xà phòng. Bằng cách nào đó trong trại Puner bạn có thể nhìn thấy một bức tranh như vậy. Một nhóm người vây quanh một vũng nước nhỏ. Họ có những vết rạch nhỏ trên tay. Những người thợ đã phủ nhựa el lên các đầu của các khe và loại bỏ các đường đua - các khe trượt trong nước một cách nhanh chóng và hiệu quả.

3. Sức căng bề mặt có khả năng nâng chất lỏng lên một độ cao tương đối lớn.

Lấy một ống thủy tinh có đường kính trong rất nhỏ (d≈1 mm), gọi là mao quản. Hạ một đầu của mao quản vào bình chứa nước - nước dâng cao hơn mực nước trong bình. Các mao mạch càng mỏng thì nước dâng lên dọc theo thành mao mạch càng cao. Nếu bạn đã từng được lấy máu từ ngón tay thì bạn đã từng nhìn thấy rồi - y tá sẽ lấy một giọt máu vào mao mạch.

Hiện tượng mao dẫn có thể được quan sát ở khắp mọi nơi. Đây là sự dâng nước qua các lỗ nhỏ nhất trên một cục đường, sự dâng dầu hỏa dọc theo bấc đèn dầu, sự hấp thụ độ ẩm từ đất của rễ của các loại cây khác nhau, v.v.

Một thí nghiệm khiêm tốn hơn có thể được thực hiện với một ống không mỏng lắm. Đổ đầy nước vào ống và dùng ngón tay đóng đầu dưới của ống lại (Hình 7). Bạn sẽ thấy mực nước trong ống bị uốn cong. Đây là kết quả của thực tế là các phân tử nước gắn chặt với các phân tử của thành bình hơn là với nhau. Trong trường hợp này, họ nói rằng chất lỏng làm ướt chất rắn.

Hãy thử lại. Nếu uống rượu hãy để lại một ít ở đáy cốc

43

Chất lỏng có cốc. Dùng thìa cà phê hoặc que diêm chạm nhẹ vào bề mặt chất lỏng. Cô ấy sẽ ngay lập tức “bò” lên trên, mang theo chunki bên mình.

4. Không phải tất cả chất lỏng và không phải tất cả các ống đều “bám” vào thành. Điều cũng xảy ra là chất lỏng trong mao quản giảm xuống dưới mức trong một bình rộng, trong khi bề mặt của nó lồi lên. Chất lỏng như vậy được cho là không làm ướt bề mặt chất rắn. Sự gắn kết của các phân tử chất lỏng với nhau mạnh hơn so với các phân tử của thành bình. Ví dụ, đây là cách đường hoạt động trong mao quản thủy tinh (Hình 8).

Pipet một ít nước. Cẩn thận nhỏ một giọt vào ly sạch và giọt thứ hai lên bánh mì bơ. Giọt đầu tiên sẽ lan ra kính, nhưng giọt thứ hai (trên bơ) thì không. Kết luận - nước làm ướt kính, nhưng không làm ướt dầu.

Làm thế nào để bạn trả lời câu hỏi nổi tiếng: có thể đựng nước trong một cái rây không? Lấy một cái rây, bôi dầu hoặc tốt hơn là dùng nến chà xát. Đổ một ít nước vào rây - nó sẽ không chảy ra ngoài! Hóa ra nước được giữ lại bởi “màng” bề mặt được hình thành do các tế bào sàng không được làm ướt bằng nước. Nếu không có rây, bạn có thể sử dụng thay thế, chẳng hạn như dụng cụ vắt hoặc hộp thiếc, trong đó các lỗ nhỏ được đục bằng một chiếc đinh mỏng.

Bạn đã thấy rằng chất lỏng không làm ướt sẽ không lan ra khắp bề mặt mà sẽ đọng lại thành từng giọt, và càng ít chất lỏng thì

Hình 8.