Презентация_ Смачивание и капиллярность. Поверхностное натяжение (8 класс)

1. Смачивание и капиллярность. Поверхностное натяжение

8 класс
Урок №4

2.

Поверхностное натяжение жидкостей
Силы сцепления
Молекулы жидкости
внутри имеют
равномерное
притяжение со всех
сторон. На
поверхности, молекулы
испытывают только
притяжение к другим
молекулам жидкости,
создавая силу,
называемую
поверхностным
натяжением.
Сферическая форма
Поверхностное
натяжение стремится
минимизировать
площадь поверхности
жидкости, что
приводит к
сферической форме
капель.
Взаимодействие с
поверхностью
Поверхностное
натяжение определяет
угол смачивания
жидкости с
поверхностью, влияя
на такие процессы, как
капиллярность.

3.

Если погрузить в воду стеклянную пластину,
предварительно её обезжирив, а затем вынуть из
воды, то можно увидеть, что пластина покрыта
водой. А если теперь эту же пластину смазать
воском, опустить в воду и затем вынуть, то
пластина будет либо сухой, либо на ней будут
отдельные капли воды.
Эти простые опыты показывают, что при
соприкосновении жидкости с твёрдым телом происходит
искривление поверхности жидкости у поверхности
твёрдого тела, то есть наблюдается смачивание.

4.

Смачивание
Смачивание — это явление, возникающее при
контакте жидкости с твердой поверхностью.
Жидкость растекается по поверхности, если
силы притяжения между молекулами жидкости
и твердой поверхностью сильнее, чем силы
сцепления между молекулами жидкости.

5.

Искривление поверхности жидкости вблизи стенок сосуда:
1 — смачивание (поверхность жидкости у стенок имеет вогнутую
форму);
2 — несмачивание (поверхность жидкости у стенок имеет
выпуклую форму)

6. Смачивание

Жидкость, которая
растекается тонкой
пленкой по поверхности
твердого тела называется
смачивающей
Fж-т > Fж
Угол смачивания
<90
Вода-стекло

7. Несмачивание

Жидкость, собирающаяся в
каплю, а не растекающаяся
по поверхности твердого тела
называется
несмачивающей
Fж-т < Fж
Угол смачивания
Вода-парафин, ртуть-стекло
> 90

8.

9.

Угол смачивания и
гидрофильность/гидрофобность
0°
Гидрофильный
Полное смачивание
90°
Нейтральный
Частичное смачивание
180°
Гидрофобный
Отталкивание воды

10.

Смачивание происходит благодаря взаимодействию
молекул жидкости с молекулами твёрдого тела.
Если притяжение между молекулами
жидкости больше, чем между молекулами жидкости и
твёрдой поверхностью, то поверхность не
смачивается.
Если притяжение между молекулами
жидкости меньше, чем между молекулами жидкости и
твёрдой поверхностью, то поверхность смачивается.

11. Смачиваемость – явление искривления поверхности жидкости у поверхности твердого тела в результате взаимодействия молекул

жидкости с молекулами твердого тела
Угол смачивания – угол между плоскостью,
касательной к поверхности жидкости и стенкой, во
внутрь жидкости.
Мениск – форма поверхности жидкости вблизи
стенки сосуда или между близко расположенными
твердыми стенками

12. Ртуть и вода

13.

На каком из рисунков жидкость
смачивает поверхность твердого тела?

14.

Закон Юнга-Юлкина для смачивания
1
2
Поверхностное натяжение
Сила, которая стягивает поверхность жидкости
Межфазное натяжение
Сила, которая действует на границе между двумя фазами
Угол смачивания
3
Угол между поверхностью жидкости и твердым телом
Закон Юнга-Юлкина описывает равновесие сил на
границе между тремя фазами - твердой, жидкой и газовой.

15.

Капиллярность
Капиллярность — это явление,
возникающее в узких трубках или порах,
когда жидкость поднимается или
опускается относительно уровня жидкости
в более широкой ёмкости.

16.

Капиллярные явления
впервые были открыты и
исследованы Леонардо
да Винчи (XV век),затем
Б.Паскалем(XVII век) и
Д.Жюреном (XVIII век) в
опытах с капиллярными
трубками.
Теория капиллярных
явлений развита в
работах П.Лапласа,
Т.Юнга, С.Пуассона,
Дж.Гиббса и И.С.Громеки
(XIX век)

17. Капиллярность

Капилляр – трубка с узким каналом
Капиллярность- явление подъема или опускания
жидкости в капиллярах

18. Трубки, погружённые в жидкость

19. Капиллярность — явление изменения уровня жидкости (подъём или опускание) в узких трубках, пористых телах.

Капиллярность — явление
изменения уровня жидкости
(подъём или опускание) в
узких трубках, пористых телах.
Капилляры — трубки, по которым
может двигаться жидкость и в которых
диаметр намного меньше длины

20.

Закон Жюрена для капиллярности
Высота Подъема
Высота поднятия жидкости в капилляре
пропорциональна поверхностному натяжению
жидкости и обратно пропорциональна плотности
жидкости и радиусу капилляра.
Угол Смачивания
Закон Жюрена учитывает угол смачивания
между жидкостью и стенками капилляра.

21.

Поверхностное натяжение —
это свойство жидкости,
заключающееся в том, что её
граница стремится к
сокращению
Причина возникновения — силы притяжения между
молекулами жидкости. Молекулы на поверхности более
разрежены, поэтому силы притяжения между ними
больше, и эти молекулы имеют большую энергию по
сравнению с молекулами в глубине.

22.

Коэффициент поверхностного натяжения —
физическая величина, которая характеризует данную
жидкость и численно равна отношению
поверхностной энергии к площади свободной
поверхности жидкости
Единица измерения в СИ — джоуль на метр в квадрате (Дж/м2)
или ньютон на метр (Н/м).

23. Смачивание и капиллярность в природе и технике

Флотация-технологический процесс
обогащения руд.
Моющее действие мыла.
Зонты, плащи, непромокаемые ткани.
Капиллярная пропитка различных
материалов широко применяется в
процессах химической технологии.

24.

Перемещение береговых пауков и
водомерок
Водонепроницаемость сена в стогах,
соломенных крыш, листьев растений
«гидроизоляция» водоплавающих птиц
Водоснабжение растений
Передвижение влаги в почве и других
пористых телах

25. Перемещение водомерок

26. Водонепроницаемость листьев растений и крыльев насекомых

27. «Гидроизоляция» водоплавающих птиц и животных

28. Боронование и пахота

29. Капиллярная пропитка

30. Капилляры на службе у человека

31.

Практические примеры использования
смачивания и капиллярности
Поглощение влаги
Краски и покрытия Микрофлюидика
Капиллярные эффекты
используются в тканях,
полотенцах и
гигроскопических
материалах для
поглощения влаги.
Смачивание играет
ключевую роль в
равномерном
распределении
краски и покрытий на
поверхностях.
Капиллярные силы
используются для
манипулирования
жидкостями в
микрофлюидных
устройствах для
биомедицинских и
химических
применений.