Лабораторная работа «Исследование зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры и природы граничащих сред» - МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

Приборы и материалы: 1) стаканы низкие с холодной и горячей водой; 2) пробирка химическая с тальком, закрытая пробкой; 3) кусочек сахара; 4) кусочек мыла; 5) кусочек марли; 6) кусочек пластилина; 7) петля проволочная.

Ход урока

I. Порядок выполнения работы

1. Скатайте из кусочка пластилина шарик диаметром 2-3 мм. Положите его при помощи проволочной петли сначала на поверхность холодной воды, а затем горячей. Сравните результаты опытов и объясните их.

2. Ответьте на вопросы:

- Зависит ли коэффициент поверхностного натяжения воды от температуры?

- По какому признаку можно судить об этом?

- Посыпьте тальком поверхность холодной воды в стакане. Для этого закройте отверстие пробирки кусочком марли и просейте тальк над водой..

- Коснитесь поверхности воды сначала кусочком мыла, а затем кусочком сахара. Что при этом наблюдается?

- Как изменится коэффициент поверхностного натяжения воды при растворении в ней мыла?

- Как изменится коэффициент поверхностного натяжения воды при растворении в ней сахара?

Сила поверхностного натяжения, действующая на границу поверхностного слоя длиной l равна F = х_р, где х - коэффициент поверхностного натяжения (Н/м).

Существует много способов измерения поверхностного натяжения жидкостей. Можно к чувствительному динамометру прикрепить медную проволоку и подставить под проволоку сосуд с водой так, чтобы проволока коснулась поверхности воды. Теперь если медленно опускать сосуд с водой или поднимать динамометр, то вместе с проволокой поднимается обволакивающая ее водяная пленка, а показания динамометра увеличиваются и достигают максимального значения в момент разрыва водяной пленки и проволоки. Если из показаний динамометра вычесть вес проволоки, то получим исходную силу. Зная длину проволоки, можно найти х.

II. Повторение изученного

1. Какими свойствами обладает поверхностный слой жидкости?

2. Что называют поверхностным натяжением?

3. Сделав рисунок, установите физический смысл поверхностного натяжения как величины, связанной с энергией поверхностного слоя жидкости.

4. Приведите примеры действия сил поверхностного натяжения.

5. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения? От чего он зависит? В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения в СИ?

6. Что называют силой поверхностного натяжения? Какая формула выражает смысл этого понятия?

7. Как изменится сила поверхностного натяжения воды при растворении в ней мыла?

8. Какую форму принимают капли жидкости в условиях невесомости? Почему?

Домашнее задание

П. 64, 65. Задачи на с. 305 (2; 3); с. 309 (1,2).

Дополнительный материал

Моющие средства

Первое мыло, самое простое моющее средство, было получено на Ближнем Востоке более 5000 лет назад. Поначалу оно использовалось, главным образом, для стирки и обработки язв и ран. И только в I веке н. э. человек стал мыться с мылом.

Моющими средствами называются натуральные и синтетические вещества с очищающим действием, в особенности мыло и стиральные порошки, применяемые в быту, промышленности и сфере обслуживания.

Мыло получают в результате химического взаимодействия жира и щелочи. Скорее всего, оно было открыто по чистой случайности, когда над костром жарили мясо, и жир стекал на золу, обладающую щелочными свойствами.

Производство мыла имеет давнюю историю, а вот первое синтетическое моющее средство появилось только в 1916 году. Изобретение немецкого химика Фрица Гюнтера предназначалось для промышленного использования; бытовые синтетические моющие средства, более или менее безвредные для рук, стали выпускать в 1933 году. С тех пор был разработан целый ряд синтетических моющих средств (СМС) узкого назначения, а их производство стало важной отраслью химической промышленности.

Именно из-за поверхностного натяжения вода сама по себе не обладает достаточным чистящим действием. Вступая в контакт с пятном, молекулы воды притягиваются друг к другу, вместо того чтобы захватывать частицы грязи. Другими словами они не смачивают грязь.

Мыло и синтетические моющие средства содержат вещества, повышающие смачивающие свойства воды за счет уменьшения силы поверхностного натяжения. Эти вещества называются поверхностно-активными (ПАВ), поскольку действуют на поверхности жидкости.

Молекулы ПАВ можно представить в виде головастиков. Головами они «цепляются» за воду, а хвостиками - за жир. Когда ПАВ смешиваются с водой, их молекулы на поверхности обращены «головами» вниз, а их «хвостики» торчат из воды. «Раздробив» таким образом поверхность воды, эти молекулы значительно уменьшают эффект поверхностного натяжения, тем самым помогая воде проникать в ткань. Этим же хвостиками молекулы ПАВ захватывают попадающиеся им частицы жира.

Домашнее задание

Прочитать конспекты в тетради.