Номер 6, страница 72, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 17. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 6, страница 72.

Условие.

• Капиллярность и смачиваемость в живой природе.

Решение.

Капиллярность в живой природе

Капиллярность — это физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в узких трубках (капиллярах) или пористых телах. Это происходит под действием сил поверхностного натяжения на границе жидкости с твердым телом. Высота подъема жидкости $\text{h}$ в капилляре определяется формулой Жюрена: $h = \frac{2\sigma\cos\theta}{\rho g r}$, где $\sigma$ — поверхностное натяжение жидкости, $\theta$ — краевой угол смачивания, $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{r}$ — радиус капилляра. Из формулы следует, что эффект наиболее выражен в очень тонких трубках, которые часто встречаются в живых организмах.

Примеры капиллярности в природе:

1. Транспорт воды у растений. Одним из самых важных примеров является подъем воды с растворенными в ней минеральными веществами от корней к листьям по проводящей ткани — ксилеме. Ксилема представляет собой сложную сеть тончайших капиллярных сосудов. Капиллярные силы, возникающие в этих сосудах, создают давление, которое помогает поднимать воду на значительную высоту, работая совместно с основным двигателем этого процесса — транспирацией (испарением воды листьями).

2. Кровообращение у животных. Кровеносная система человека и животных заканчивается обширной сетью мельчайших капилляров, которые пронизывают все ткани и органы. Капиллярные эффекты играют существенную роль в движении плазмы крови по этим узким сосудам, обеспечивая эффективный обмен кислородом, питательными веществами и продуктами метаболизма между кровью и клетками организма.

3. Влагообмен в почве. Почва является пористой средой, в которой промежутки между частицами образуют сложную капиллярную систему. Благодаря этому почва способна впитывать и удерживать большое количество воды, делая ее доступной для корневых систем растений.

Ответ: Капиллярность в живой природе обеспечивает транспорт жидкостей на микроуровне, что проявляется в подъеме воды по стеблям растений, кровообращении в мельчайших сосудах животных и удержании влаги в почве, что критически важно для жизнедеятельности организмов.

Смачиваемость в живой природе

Смачиваемость — это способность жидкости растекаться по поверхности твердого тела. Это явление напрямую связано с капиллярностью и определяется балансом молекулярных сил: когезии (сцепление молекул жидкости друг с другом) и адгезии (сцепление молекул жидкости с поверхностью). В природе встречаются как случаи хорошего смачивания (гидрофильность), так и плохого (гидрофобность).

Примеры смачиваемости в природе:

1. Гидрофобные (несмачиваемые) покровы. Многие живые организмы используют эффект несмачиваемости для защиты от воды. Перья водоплавающих птиц (уток, лебедей) и шерсть водных млекопитающих (бобров, выдр) покрыты специальным жировым секретом. Он делает их поверхность гидрофобной, в результате чего капли воды не растекаются, а скатываются, оставляя покровы сухими. Это помогает животным сохранять тепло, легкость и плавучесть. Подобный эффект, известный как "эффект лотоса", наблюдается у растений, листья которых отталкивают воду и самоочищаются.

2. Передвижение по воде. Некоторые насекомые, например, водомерки, способны бегать по поверхности воды, не тонув. Их лапки покрыты множеством микроскопических несмачиваемых волосков, которые отталкивают воду и не позволяют им прорвать пленку поверхностного натяжения.

3. Основа капиллярности. Явление смачиваемости является первопричиной капиллярного подъема. Именно потому, что вода хорошо смачивает (имеет сильную адгезию) гидрофильные стенки сосудов ксилемы у растений, она и поднимается по ним вверх. Если бы стенки были гидрофобными, уровень воды в них, наоборот, опускался бы.

Ответ: Смачиваемость в живой природе определяет характер взаимодействия организмов с водой. Несмачиваемость (гидрофобность) лежит в основе водоотталкивающих покровов у птиц и млекопитающих и позволяет насекомым передвигаться по воде. Хорошая смачиваемость (гидрофильность) является необходимым условием для капиллярного подъема воды в растениях.