Исследовательская работа 'В чем сила капилляров?' 5 класс

В чём сила капилляров?

Содержание

1. Введение

2. Цель и задачи

3. Гипотеза

4. Анализ статей в Интернете

5. Проверка опытным путём

6. Выводы

Введение

На уроках природоведения я узнал, что в почве есть узкие пространства - капилляры. Меня удивило, что по капиллярам вода в почве может подниматься вверх, не подчиняясь гравитации. Мне стало интересно, какая сила может заставить воду подниматься вопреки земному притяжению. Поэтому я начал свое исследование.

Цель исследования - узнать, почему вода в узких капиллярах поднимается вверх вопреки гравитации.

Задачи:

• Выдвинуть гипотезу

• Провести анализ статей в Интернете, чтобы узнать подробнее о природе капилляров

• Провести ряд опытов

• Сделать выводы

Гипотеза

Предположим, что вода в капилляре на самом деле не способна подниматься вверх, потому что ей мешает гравитация (земное притяжение).

Анализ статей в Интернете

Капилля́рность (от лат. capillaris - волосяной), капиллярный эффект - физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Поднятие жидкости происходит в случаях смачивания каналов жидкостями.

Сма́чивание - это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости.

Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:

1. молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;

2. молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.

На основе капиллярности основана жизнедеятельность животных и растений, химические технологии, бытовые явления (например, подъём керосина по фитилю в керосиновой лампе, вытирание рук полотенцем). Капиллярность почвы определяется скоростью, с которой вода поднимается в почве и зависит от размера промежутков между почвенными частицами.

Искривление поверхности жидкости у краев сосуда особенно отчетливо видно в узких трубках, где искривляется вся свободная поверхность жидкости. В трубках с узким сечением эта поверхность представляет собой часть сферы, ее называют мениском. У смачивающей жидкости образуется вогнутый мениск (рис. а), а у несмачивающей - выпуклый (рис. б). Так как площадь поверхности мениска больше, чем площадь поперечного сечения трубки, то под действием молекулярных сил искривленная поверхность жидкости стремится выпрямиться.

Силы поверхностного натяжения создают дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости. Это давление и поднимает воду вверх.

Если поместить узкую трубку (капилляр) одним концом в жидкость, налитую в широкий сосуд, то жидкость в капилляре поднимается (если жидкость смачивающая) (рис. а) или опускается (если жидкость несмачивающая) (рис. б), так как под плоской поверхностью жидкости в широком сосуде избыточного давления нет.

Явления изменения высоты уровня жидкости в капиллярах по сравнению с уровнем жидкости в широких сосудах называются капиллярными явлениями.

Капиллярные явления весьма распространены. Поднятие воды в почве, система кровеносных сосудов в легких, корневая система у растений, фитиль и промокательная бумага - капиллярные системы.

Проверка опытным путем

Опыт 1

Я взял чай, налил в блюдечко, поставил в чай кусочек сахара рафинада. Сахар утонул в чаю только нижней частью. Но через несколько секунд стало видно, как чай поднимается внутри рафинада вверх. Вопреки гравитации!

Опыт 2

Я взял салфетку и её кончик опустил в блюдечко с чаем. Затем вынул салфетку. Тёмная жидкость чая продолжала подниматься вверх внутри салфетки. Вопреки гравитации!

Опыт 3

Я взял сухую ткань и капнул на неё капельку чая. Пятнышко чая быстро растеклось и впиталось в ткань. Даже если я держал ткань вертикально, это происходило вопреки гравитации!

Выводы

1. Моя гипотеза верна частично. Вода в капилляре действительно способна подниматься вверх вопреки гравитации, но только если поверхность смачивается водой.

2. Сила, которая поднимает воду в капилляре вверх, называется силой поверхностного натяжения.