Номер 2, страница 6 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-3. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления. Вариант 2 - номер 2, страница 6.

Условие.

2. Сито, сделанное из волокон, которые не смачиваются водой, оказывается непроницаемым для воды. Какова причина указанного явления?

Решение.

Причина указанного явления кроется в совокупности двух физических эффектов: поверхностного натяжения воды и несмачиваемости материала, из которого сделано сито.

Поверхностное натяжение — это свойство жидкости, благодаря которому ее поверхность ведет себя как упругая, растянутая пленка. Это происходит из-за того, что молекулы на поверхности воды притягиваются к молекулам внутри жидкости сильнее, чем к молекулам воздуха над ней. В результате поверхность стремится сократить свою площадь до минимума.

Волокна сита сделаны из несмачиваемого (гидрофобного) материала. Это означает, что силы притяжения между молекулами самой воды (силы когезии) намного превосходят силы притяжения между молекулами воды и волокнами сита (силы адгезии). Поэтому вода не растекается по волокнам, а наоборот, стремится минимизировать площадь контакта с ними.

Когда вода попадает на такое сито, в каждом его отверстии она образует выпуклую пленку-мениск. Силы поверхностного натяжения, действующие по всему периметру этого мениска, создают избыточное давление, направленное вверх и препятствующее прохождению воды через отверстие. Эта пленка оказывается достаточно прочной, чтобы выдерживать вес небольшого столба воды над ней. Вода сможет пройти сквозь сито, только если ее гидростатическое давление ($P_{гидр} = \rho g h$) станет больше, чем давление, которое могут скомпенсировать силы поверхностного натяжения.

Ответ: Причиной является сила поверхностного натяжения воды. Поскольку волокна сита не смачиваются, в каждом отверстии вода образует упругую выпуклую пленку (мениск). Силы поверхностного натяжения удерживают эту пленку, не давая воде просочиться, пока ее давление не станет слишком большим.