Вода может двигаться «против гравитации» по поверхности салфетки: как это происходит и почему

Вода — просто невероятное вещество. Когда мы впервые встречаемся с этим быстротечным элементом, наши представления о нем могут быть совсем иными. Например, оно течет вниз, наполняет себе ванну или бежит по дорожке в парке. Но не все так просто, как может показаться.

Представьте себе ситуацию: вы поднимаете кусочек салфетки над столом и аккуратно опускаете его в стакан с водой. Что происходит? Салфетка становится влажной, вода поглощается волокнами, а ее уровень в стакане постепенно понижается. Но самое интересное начинается, когда вы удаляете салфетку из стакана. Вода начинает стекать со снятой салфетки и … подниматься вверх по ее бечевке! Это объект, который, казалось бы, должен опережать воду, но на самом деле оказывается наоборот.

Почему же вода ведет себя так странно? Все дело в давлении. Когда вода попадает на салфетку, ее поверхность принимает выпуклый вид и образуется мениск. Вода, течет к мениску, стремясь покрыть салфетку, и на этом месте давление воды преодолевает давление атмосферы, затруднительно опускается и остается на поверхности салфетки. В это состояние уводится максимально возможное количество воды, а остальная часть тихо течет вниз по салфетке.

Почему вода течет вверх по салфетке

Особенное явление, когда вода поднимается вверх по салфетке или другому материалу, связано с капиллярным действием. Когда капля жидкости попадает на поверхность, она начинает распространяться и смачивать материал. При этом возникают силы взаимодействия между молекулами жидкости и поверхностью материала.

Молекулы жидкости стремятся занять максимально возможное пространство и увеличить свою поверхность, сводить к минимуму контакт с воздухом. Процесс смачивания происходит под воздействием этих сил. Поверхностное натяжение воды, или «силы воды», играют важную роль в этом действии.

В случае с салфеткой, которая обладает капиллярной структурой (например, из целлюлозы), вода, попав на нее, начинает двигаться по ней вверх, против гравитации. Под воздействием капиллярных сил, молекулы жидкости проникают внутрь структуры материала и формируют мениск. Мениск воспринимается как выпуклый кусочек воды, который «поднимается» по салфетке.

Опыты с салфеткой и водой можно проводить, обрезанная салфетка в виде полотенца размещается на дне стакана с водой так, чтобы край полотенца касался воды. Затем воду в стаканы наливают так, чтобы она не дотягивалась до краю. В результате, жидкость начинает подниматься по салфетке, постепенно покрывая ее поверхность.

Такое поведение воды возможно благодаря капиллярному действию, которое преобладает над силой тяжести. Вода стремится занять минимальную поверхность на салфетке, и поэтому продолжает подниматься вверх, несмотря на гравитацию.

Такие опыты можно использовать, чтобы дать детям представление о капиллярных явлениях и структуре разных материалов. Эта деятельность поможет им лучше понять, почему вода поднимается по салфетке или почему краска может подниматься вверх по кисти. Наблюдая за этими процессами, дети смогут визуализировать и увидеть волшебницу поверхности воды.

Конспект занятия «Вода поднимается по салфетке»

Во время этого занятия учащиеся будут проводить опыты для изучения явления, при котором вода поднимается по салфетке

Опыт №1:

1. Учитель берет кусочек салфетки и заливает на него немного воды.
2. Учитель показывает, что вода проникает внутрь салфетки и поднимается вверх.
3. Учитель объясняет, что это явление наблюдается благодаря капиллярным свойствам воды.

Опыт №2:

1. Учитель демонстрирует другой опыт, чтобы продемонстрировать, что не все материалы представляют себе впитывающие свойства.
2. Учитель берет кусочек твердой бумаги или обрезанную бутылку и заливает на них немного воды.
3. Они замечают, что вода не впитывается и не поднимается вверх по поверхности этих материалов
4. Учитель объясняет, что этот материал не имеет капиллярных свойств и поэтому не поднимается вода.

После проведения опытов дети получают представление о том, что, чтобы вода поднималась по салфетке, первый и самый важный фактор — это наличие капиллярных свойств у материала салфетки. Эти свойства состоят в том, что вода проникает внутрь материала и поднимается, образуя мениск. Менск — это выпуклая форма, которую принимает поверхность жидкости при взаимодействии с твердым материалом.

Вода также способна оставаться в мениске благодаря давлениям взаимодействия воды и воздуха. Если салфетка очень тонькая, то вода поднимется выше, чем если салфетка была толстой. Это связано с тем, что чем тоньше материал салфетки, тем меньше давления воздуха нужно, чтобы силы адгезии преодолели силы когезии и вода продолжала подниматься.

На данном занятии дети будут проводить опыты для изучения причин, почему вода поднимается по салфетке. Вода — настоящая волшебница, и эта чудесная работа волшебницы становится очень понятной при помощи мономолекулярных и капиллярных терминов.

Ход опыта

Для проведения этого опыта нам понадобятся два стакана и салфетка из целлюлозы. Опыт можно проводить дома, в качестве «инструментов» можно использовать салфетки и гладкие поверхности столов.

Возьмем первый стакан и закрепим на его дне кусочек салфетки. Затем наполним стакан водой до краев и убедимся, что вода остается на своем месте, вне зависимости от поворота или наклона стакана.

Теперь возьмем другой стакан и салфетку, но на этот раз выполним небольшую обрезанную занавеску, которая будет «выпуклой» (иметь небольшие выпуклости или вмятины). Закрепим обрезанную салфетку на дне стакана и наполним его водой.

Как и раньше, мы наблюдаем, что вода не течет, а остается на поверхности салфетки. Однако, при более тщательном рассмотрении опыта, можно увидеть, что вода в стакане с выпуклой салфеткой поднимается немного выше, по сравнению с первым опытом.

Теперь перейдем к самому интересному: для опыта возьмем салфетку и пропустим ее сквозь отверстие бутылки. Затем закрепим салфетку на дне бутылки и наполним ее водой до полного заполнения вместительности.

Легко заметить, что вода, попадающая на салфетку, постепенно начинает подниматься вверх по ее поверхности, то есть переходить от продольного течения к поперечному. Другими словами, вода «течет» по салфетке, стремясь покрыть себя капиллярным действием. Это явление объясняется наличием капиллярной жидкости в термине «мениск».

Притяжение между молекулами воды и целлюлозы в салфетке преодолевает давление, и вода начинает подниматься по себе. В результате опыта мы видим, что вода переходит из состояния контакта с себя на салфетку, а затем постепенно поднимается по всей ее поверхности.

Таким образом, опыт объясняет, почему вода течет вверх по салфетке. Кусочек салфетки из целлюлозы, взятый вода тек, переходит в другое состояние — жидкости, что позволяет ей подниматься по себе.

Опустим полотенце в воду и затем уберем его. Заметим, что жидкость проникает в твердое полотенце и погружает его в себя. Вода станет настолько увеличить концентрацию, что будет поддерживать себя в полотенце. При этом поверхность полотенца будет заметно мокрая.

Вот такой интересный и увлекательный опыт, на основе которого можно получить представление о действии капиллярных сил и мениска.

Вода течет вверх по салфетке

Конспект: В данном разделе мы поговорим о том, почему вода течет вверх по салфетке. Это явление вызывает удивление у многих, однако оно объясняется взаимодействием молекул воды и поверхности салфетки.

Представление

Для лучшего понимания этого явления, вспомним представление о воде в терминах молекул. Вода состоит из молекул, каждая из которых принимает свою собственную форму и объем. В жидком состоянии эти молекулы имеют возможность взаимодействовать друг с другом.

Смачивание и взаимодействие с поверхностью

Когда вы кладете кусочек салфетки под струю воды, происходит смачивание поверхности салфетки. Вода начинает растекаться по поверхности салфетки. Это происходит благодаря взаимодействию молекул воды с молекулами салфетки.

Течение воды по поверхности салфетки возникает из-за различных сил. Одна из них – сила смачивания, которая преодолевает силу собственного тяжести воды. В результате вода начинает подниматься по салфетке, противоположно направлению силы тяжести.

Затруднительности в поднимании воды

Само по себе поднимание воды по салфетке является достаточно трудоемким исключением. Вода ведет себя так, как будто гонится за собственным испарением на воздух. Это связано с поверхностным натяжением, или силой, вызывающей поверхностное сближение молекул воды.

Когда вода течет по поверхности салфетки, она уменьшает свое смачивание на ней. Благодаря этому, вода начинает подниматься выше и выше по салфетке.

Исследования и результаты

Чтобы закрепить этот факт, проводились различные опыты. Один из таких опытов заключался в том, чтобы поднять стакан с водой, зажав его рукой за открывающееся бечевку. При этом стакан должен быть изготовлен из материала, которая не пропускает воду. В результате такого опыта стакан с водой поднимался вверх вместе с рукой, в которой была бечевка.

Еще один пример – зачерпнуть воду из бочки с помощью бумаги. Для этого нужно смачивать края листа бумаги водой. Вода начинала течь по этим краям, и, благодаря силе поверхностного натяжения, поднималась выше, очищая бумагу от краски.

В основе этого явления лежит взаимодействие между молекулами воды и поверхностью салфетки, а также давление, создаваемое силой смачивания.

Видео:

Эксперимент "Вода течёт вверх".

Эксперимент "Вода течёт вверх". by Елена Шифрина 59 views 3 years ago 1 minute, 21 seconds