Вариант 2, страница 58 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Самостоятельная работа № 6. Смачивание и несмачивание. Поверхностное натяжение. Капилляры. Основы МКТ. Молекулярная физика. Тепловые явления - страница 58.

Условие.

Вариант 2

1. Если маленький кусочек олова, лежащий на деревянной подставке, нагреть до температуры плавления, а затем предоставить возможность спокойно остывать, то олово стягивается в шарик. Объясните причину этого явления.

2. Определите дополнительное давление в мыльном пузыре радиусом 2 см. (Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора 0,04 Н/м.)

Решение.

1. Если маленький кусочек олова, лежащий на деревянной подставке, нагреть до температуры плавления, а затем предоставить возможность спокойно остывать, то олово стягивается в шарик. Объясните причину этого явления.

При нагревании до температуры плавления олово переходит из твердого состояния в жидкое. У жидкостей существует явление поверхностного натяжения. Оно возникает из-за того, что молекулы на поверхности жидкости притягиваются молекулами, находящимися внутри, сильнее, чем молекулами газа (воздуха) снаружи. В результате возникает сила, направленная внутрь жидкости, которая стремится сократить площадь ее поверхности до минимально возможной при данном объеме. Геометрической формой, обладающей наименьшей площадью поверхности при заданном объеме, является шар. Поэтому расплавленное олово, которое не смачивает деревянную подставку, под действием сил поверхностного натяжения принимает форму шарика. При последующем остывании и затвердевании олово сохраняет эту форму.

Ответ: Причиной этого явления являются силы поверхностного натяжения, которые заставляют расплавленное олово принять форму с минимальной поверхностью, то есть форму шара.

2. Определите дополнительное давление в мыльном пузыре радиусом 2 см. (Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора 0,04 Н/м.)

Дано

Радиус пузыря $R = 2$ см
Коэффициент поверхностного натяжения $\sigma = 0,04$ Н/м

$R = 2 \text{ см} = 0,02 \text{ м}$

Найти:

$\Delta p$ — дополнительное давление

Решение

Дополнительное давление внутри мыльного пузыря (давление Лапласа) создается силами поверхностного натяжения. В отличие от капли жидкости, мыльный пузырь представляет собой тонкую пленку жидкости и имеет две поверхности — внутреннюю и внешнюю. Поэтому формула для расчета дополнительного давления имеет вид:

$\Delta p = \frac{4\sigma}{R}$

где $\sigma$ — коэффициент поверхностного натяжения, а $\text{R}$ — радиус пузыря.

Подставим числовые значения в формулу:

$\Delta p = \frac{4 \cdot 0,04 \text{ Н/м}}{0,02 \text{ м}} = \frac{0,16}{0,02} \text{ Па} = 8 \text{ Па}$

Ответ: дополнительное давление в мыльном пузыре составляет 8 Па.