Номер 584, страница 78 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

27. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления. Глава V. Основы молекулярно-кинетической теории. Молекулярная физика и термодинамика - номер 584, страница 78.

Условие.

584. Почему маленькие капли росы на листьях некоторых растений имеют форму шариков, тогда как листья других растений роса покрывает тонким слоем?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Форма, которую принимают капли росы на листьях растений, определяется балансом между силами сцепления молекул воды друг с другом (когезия) и силами прилипания молекул воды к поверхности листа (адгезия). Это физическое явление называется смачиванием.

Почему образуются шарики? (Несмачивание)
Капли росы принимают форму шариков на тех листьях, где силы когезии в воде значительно сильнее сил адгезии к поверхности листа. Под действием сил поверхностного натяжения жидкость стремится к состоянию с минимальной энергией, что соответствует минимальной площади поверхности. Для заданного объема минимальную площадь имеет сфера. В результате вода сворачивается в капли, стараясь как можно меньше контактировать с листом.
Это явление называется несмачиванием и характерно для гидрофобных (водоотталкивающих) поверхностей. Поверхность листьев многих растений (например, лотоса, капусты, манжетки) покрыта восковым налетом (кутикулой), который отталкивает воду. Краевой угол смачивания $\theta$ для таких поверхностей больше 90° ($\theta > 90^\circ$).

Почему образуется тонкий слой? (Смачивание)
Роса покрывает листья тонким слоем, когда силы прилипания молекул воды к поверхности листа (адгезия) оказываются сильнее сил сцепления между самими молекулами воды (когезия). В этом случае вода «предпочитает» контактировать с поверхностью листа, а не с другими молекулами воды, и поэтому растекается по ней тонкой пленкой.
Это явление называется смачиванием и наблюдается на гидрофильных (хорошо смачиваемых) поверхностях. У таких растений либо отсутствует водоотталкивающий восковой налет, либо химический состав и структура их поверхности способствуют сильному притяжению молекул воды. Краевой угол смачивания $\theta$ для таких поверхностей меньше 90° ($\theta < 90^\circ$).

Ответ: Различие в форме росы на листьях объясняется свойством смачиваемости поверхности. Если поверхность листа гидрофобная (плохо смачивается водой), силы сцепления между молекулами воды преобладают над силами прилипания к листу, и капли под действием поверхностного натяжения принимают сферическую форму. Если поверхность листа гидрофильная (хорошо смачивается), силы прилипания преобладают, и вода растекается по листу тонким слоем.