Номер 15, страница 17, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Строение вещества. Параграф 1. Молекулярно-кинетическая теория строения вещества - номер 15, страница 17.

Условие.

15. Наблюдение капиллярных явлений и объяснение их с точки зрения сил межмолекулярного притяжения

Опустите край полоски от бумажной салфетки в сосуд с подкрашенной водой и пронаблюдайте, как вода поднимается по бумаге. Объясните подъём воды по мельчайшим капиллярам в бумаге, используя представление о силах межмолекулярного притяжения.

Решение.

15. Наблюдение капиллярных явлений и объяснение их с точки зрения сил межмолекулярного притяжения

При опускании края бумажной салфетки в подкрашенную воду можно наблюдать, как жидкость начинает подниматься вверх по волокнам бумаги, пропитывая ее. Этот процесс происходит против действия силы тяжести, и уровень воды в салфетке становится заметно выше уровня воды в сосуде. Это явление известно как капиллярный эффект или капиллярность.

Объяснение этого явления кроется в силах межмолекулярного притяжения. Существует два типа таких сил:

• Силы когезии – силы притяжения между молекулами одного и того же вещества (в данном случае, между молекулами воды). Эти силы удерживают молекулы воды вместе и создают поверхностное натяжение.
• Силы адгезии – силы притяжения между молекулами разных веществ (в данном случае, между молекулами воды и молекулами целлюлозы, из которой состоит бумага).

Бумажная салфетка состоит из множества тонких целлюлозных волокон, между которыми есть микроскопические промежутки. Эти промежутки действуют как система тонких трубок – капилляров.

В случае с водой и бумагой, силы адгезии (притяжение воды к целлюлозе) оказываются сильнее сил когезии (притяжение молекул воды друг к другу). Благодаря этому молекулы воды, находящиеся в контакте с волокнами бумаги, как бы "прилипают" к ним и начинают "ползти" вверх по стенкам этих микроскопических капилляров. Следом за ними, благодаря силам когезии (поверхностному натяжению), подтягиваются и остальные молекулы воды. В результате образуется вогнутая поверхность жидкости (мениск), и весь столб воды поднимается по капилляру. Подъем продолжается до тех пор, пока сила тяжести, действующая на поднявшийся столб воды, не уравновесит капиллярную силу.

Ответ: Подъём воды по мельчайшим капиллярам в бумаге обусловлен капиллярным эффектом. Он возникает из-за того, что силы межмолекулярного притяжения между молекулами воды и волокнами бумаги (силы адгезии) превосходят силы притяжения между самими молекулами воды (силы когезии). Это заставляет воду смачивать бумагу и подниматься по ее волокнам вверх, увлекая за собой остальную жидкость за счет сил поверхностного натяжения, до тех пор, пока сила тяжести поднявшегося столба воды не скомпенсирует капиллярную силу.