Interaktív és szórakoztató tevékenységek a gyermekek számára

I/05. Lecke - Felületi feszültség

A kezelés célja:

A diákok leírják, hogy mi a folyadék és mi a felületi feszültség, hol helyezkedik el, és mi a jelentősége a természetben. Példákkal derítik ki, hogy mely anyagok zavarják a felületi feszültséget.


Kérdezze meg gyermekeit:

Miből áll a víz?

Mondjon példákat a folyadékokra.

Mi vagy ki a vízmérő és miért marad a felszínen?

Miért maradnak egyes tárgyak a felszínen?

Ahol felületi feszültséggel találkozunk a természetben?

Amitől az úszó tárgyak elsüllyednek?

Folyékony

A folyékony (folyékony anyag) egyike azon anyagok állapotának, amelyben az anyag részecskéi viszonylag közel vannak egymáshoz, rögzített helyzetben vannak megkötve és a teljes térfogatban mozoghatnak.

Folyadékok alapvető tulajdonságai:

Folyékonyak - kiömlöttek.

Nincs állandó alakjuk - alkalmazkodnak a tartályhoz.

Állandó térfogatot tartanak fenn - még a tartály alakjának megváltoztatása esetén is.

Cseppeket képeznek - a részecskék közötti vonzó erők miatt.

Nyugalmi állapotban szabad vízszintes felületet hoznak létre a Föld gravitációs mezőjében.

Gyakorlatilag összenyomhatatlanok - a folyékony molekulák közötti kölcsönös taszító erők miatt. A folyadékok tulajdonságai a molekulák tulajdonságaiból adódnak.

Ha a kiválasztott molekula a folyadékban van, akkor szabad egyensúlyi állapotban van. Ha azonban a kiválasztott molekula vékony rétegben helyezkedik el, akkor egy másik környezettel határos, ez belső nyomás kialakulásához, felületi feszültséghez és a folyadék felülete rugalmas membránként viselkedik.

külső erők

Felületi feszültség
WassermoleküleInTröpfchen képe: Felhasználó: Booyabazooka (Saját munka) [Közkincs], a Wikimedia Commonson keresztül

Felületi feszültség

A felületi feszültség olyan hatás, amelyben a folyadék felülete rugalmas filmként viselkedik, és a lehető legsimább állapotot próbálja elérni minimális területtel. Ez azt jelenti, hogy a folyadék felülete kevesebb energiájú állapotot próbál elérni. Minél nagyobb a felületi feszültség, annál "gömbölyűbb" a folyadék cseppje. A folyadék felülete tehát úgy viselkedik, mintha egy nagyon vékony elasztikus réteg képezné, amely megpróbálja összehúzni a folyadék felületét úgy, hogy az a lehető legkisebb területtel rendelkezzen egy adott folyadékmennyiséghez. Ha a folyadékokra nem hatnak külső erők, annak kerek formája lenne, mivel a gömbnek az összes azonos testű testből a legkisebb a felülete. A helyzet kissé bonyolultabb, ha külső erők hatnak. A folyadék szabad felülete azonban mindig megpróbálja a lehető legkisebb mértékben csökkenteni a teljes felület méretét. Ezért van az álló víz szintje a nyitott edényben (a gravitációs mezőben) vízszintes, mert a folyadék szabad felületének bármely más alakja megnövelné a folyadék teljes felületét. Ha a külső erők a felületi feszítő erőkhöz képest nagyon kicsiek, a folyadék megpróbálja megközelítőleg gömb alakúvá válni. Ez történik pl. a ködöt képező kis cseppekért, a higanycseppekért stb.

A felületi feszültség jelentősége

A felületi feszültség miatt egyes rovarfajok (például vízmérők) elmozdulhatnak a víz felszínén. Egyes tantárgyak, pl. borotvapengék vagy egy darab fólia süllyedés nélkül helyezhetők el a víz felszínén; de ha elég mélyre süllyesztjük őket, akkor az aljára süllyednek.

Példák a felületi feszültség használatára
Sur le Cher képei, Daniel Jolivet) [CC BY SA 2.0], a Flickr-en keresztül; 2006-01-15 vízérme, amelyet Roger McLassus (Saját mű) [GFDL vagy CC-BY-SA-3.0] retusált a Wikimedia Commonson keresztül

Nedvesítés

A nagy felületi feszültség bonyolítja a nedvesítési folyamatot. Például a desztillált víz nagyon rosszul nedvesíti a ruházatban található anyagokat. Ez az egyik oka annak, hogy a mosás során olyan mosószereket adnak hozzá, amelyek megkönnyítik a szappanos anyagokkal (felületaktív anyagokkal) való nedvesítést. Egy másik példa a zsíros kézmosás. A zsíros kezek mosása nehéz, mert a víz nem nedvesíti meg a zsíros felületet. Ezért használunk szappant. Egy szappanoldatban a molekulák közötti erők kisebbek, mint a vízmolekulák közötti erők. Ennek eredményeként csökken a víz felületi feszültsége, és az oldat nedvesíti a zsíros felületet.

Ha érdekli a téma és szeretne többet megtudni:

 Szüksége van tanácsra? Írjon nekünk [email protected]

Mi segíthetünk neked?

Nem tudja kitölteni az alkalmazást? Ha problémája van, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk: