Номер 74, страница 14 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Первоначальные сведения о строении вещества. Взаимное притяжение и отталкивание молекул - номер 74, страница 14.

Условие.

► 74. Продемонстрируйте опыт. Сухие листы бумаги не прилипают друг к другу, а смоченные водой прилипают. Объясните это явление.

Решение.

Решение

Это явление объясняется совокупным действием сил межмолекулярного взаимодействия и сил поверхностного натяжения воды.

Когда листы бумаги сухие, их поверхности, несмотря на кажущуюся гладкость, являются шероховатыми на микроскопическом уровне. Из-за этого они соприкасаются друг с другом лишь в очень немногих точках. Основное пространство между листами заполнено воздухом. Силы межмолекулярного притяжения, которые могли бы удержать листы вместе, действуют только на очень малых расстояниях. Поскольку среднее расстояние между поверхностями сухого листа слишком велико, эти силы пренебрежимо малы, и листы не прилипают.

Когда мы смачиваем листы бумаги водой, ситуация кардинально меняется. Между листами образуется тончайшая пленка воды, которая и обеспечивает их слипание благодаря двум основным факторам:

1. Межмолекулярное притяжение (адгезия и когезия). Молекулы воды сильно притягиваются как друг к другу (когезия), так и к молекулам целлюлозы, из которой состоит бумага (адгезия). Вода хорошо смачивает бумагу. Тонкий слой воды между листами выступает в роли «клея», притягивая к себе поверхности обоих листов и тем самым удерживая их вместе.

2. Поверхностное натяжение. Этот эффект вносит основной вклад в прилипание. Жидкость в тонком зазоре между листами стремится минимизировать свою площадь поверхности. По краям, где вода контактирует с воздухом, образуется вогнутая поверхность (мениск). Согласно закону Лапласа, искривление поверхности жидкости создает разницу давлений. Давление в тонком слое воды между листами становится ниже, чем внешнее атмосферное давление. В результате этой разницы давлений возникает значительная сила, которая снаружи прижимает листы друг к другу. Чем тоньше слой воды, тем сильнее этот эффект.

Таким образом, именно тонкий слой воды создает силы, достаточные для прочного скрепления листов бумаги.

Ответ: Смоченные водой листы бумаги прилипают друг к другу из-за сил межмолекулярного притяжения между молекулами воды и волокнами бумаги (адгезия), а также внутри самого слоя воды (когезия). Однако главный вклад вносит сила поверхностного натяжения воды, которая создает область пониженного давления в жидкости между листами. В результате внешнее атмосферное давление плотно прижимает листы друг к другу.