Номер 16, 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 16, страница 17.

Условие.

16. Определите с помощью опытов в домашних условиях, поверхности каких тел смачиваются водой, а каких — не смачиваются. Проиллюстрируйте свои наблюдения фотографиями.

Решение.

Для определения, какие поверхности смачиваются водой, а какие нет, необходимо провести простой эксперимент в домашних условиях. Явление смачивания характеризует способность жидкости растекаться по поверхности твердого тела. Это зависит от соотношения сил молекулярного взаимодействия внутри жидкости (силы когезии) и между жидкостью и твердым телом (силы адгезии).

Если силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела (адгезия) больше, чем силы притяжения между молекулами самой жидкости (когезия), то жидкость смачивает поверхность. В этом случае капля растекается, а краевой угол $ \theta $ (угол, образованный поверхностью твердого тела и касательной к поверхности капли) является острым, то есть $ \theta < 90^\circ $.

Если силы когезии преобладают над силами адгезии, то жидкость не смачивает поверхность. Капля стремится принять форму с минимальной площадью поверхности (близкую к шару), а краевой угол $ \theta $ будет тупым, то есть $ \theta > 90^\circ $.

Проведение опыта

Необходимые материалы:
1. Вода.
2. Пипетка или соломинка для напитков.
3. Различные поверхности для исследования, например: стеклянная тарелка, керамическая чашка, кусок парафиновой свечи, пластиковая бутылка, деревянная разделочная доска, лоскут ткани, лист комнатного растения, металлическая ложка (сначала чистая, затем смазанная маслом).

Порядок выполнения:
1. Возьмите один из исследуемых предметов. Убедитесь, что его поверхность чистая и сухая.
2. Расположите предмет горизонтально.
3. С помощью пипетки аккуратно капните одну каплю воды на поверхность.
4. Внимательно наблюдайте за формой капли. Если капля растеклась — поверхность смачиваемая. Если капля сохранила форму шарика — несмачиваемая.
5. Зафиксируйте наблюдение (в задании предлагается сделать фотографию).
6. Повторите процедуру для всех подготовленных поверхностей.

Результаты наблюдений

В ходе опытов можно разделить все поверхности на две группы.

1. Поверхности, смачиваемые водой (гидрофильные)
- Чистое стекло и керамика: Капля воды на такой поверхности сильно растекается, образуя тонкую пленку с очень маленьким краевым углом.
- Дерево (нелакированное), бумага, хлопковая ткань: Вода не просто растекается, а быстро впитывается в материал из-за пористой структуры и хорошего смачивания волокон.
- Чистый металл: На чистой металлической поверхности капля растечется, хотя и не так сильно, как на стекле.
Как это выглядит на фото: Фотография покажет плоскую каплю, которая растеклась по поверхности в виде небольшой лужицы.

2. Поверхности, не смачиваемые водой (гидрофобные)
- Парафин (свеча): Капля воды на парафине будет иметь форму, близкую к идеальному шарику, и будет легко скатываться. Краевой угол будет большим.
- Пластик (например, полиэтилен): Водяная капля на пластике соберется в виде упругого шарика, который лишь немного соприкасается с поверхностью.
- Жирная или масляная поверхность: Если любую поверхность (даже стекло или металл) смазать тонким слоем жира или масла, она станет несмачиваемой. Капли воды будут собираться в шарики, как ртуть.
- Листья некоторых растений (например, капусты или лотоса): Благодаря восковому налету капли воды скатываются с них, не оставляя мокрого следа (эффект лотоса).
Как это выглядит на фото: Фотография покажет высокую, почти сферическую каплю, похожую на бусину, стоящую на поверхности.

Ответ: В результате домашних опытов можно заключить, что поверхности из чистого стекла, керамики, дерева, бумаги и натуральных тканей хорошо смачиваются водой. Напротив, поверхности из парафина, многих видов пластика, а также любые поверхности, покрытые жиром или маслом, водой не смачиваются.