Масса капель при остывании
Статья к заданиюПоверхностное натяжение
Прочитайте текст и выполните задания.
Поверхностное натяжение
Согласно условиям плавания тело тонет в жидкости, если средняя плотность этого тела больше плотности жидкости. Так, металлическая скрепка должна утонуть в воде (плотность металла больше плотности воды). Однако если скрепку осторожно поместить на водную поверхность (рисунок 1), то она не тонет. Поверхность воды работает как некая упругая плёнка.
Рисунок 1
Объясняется этот опыт следующим образом. Молекулы воды на глубине окружены соседними молекулами со всех сторон. На поверхности же молекулы воды притягиваются к соседним только сбоку и снизу.
В результате возникают силы, заставляющие поверхность воды сжиматься. Именно поверхностное натяжение служит причиной образования капель почти сферической формы, поскольку наименьшую площадь поверхности при неизменном объёме имеет шар.
Поверхностное натяжение в жидкости характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения (сила поверхностного натяжения пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения). Коэффициент зависит от природы жидкости, а также от её температуры.
Значения коэффициента поверхностного натяжения для некоторых жидкостей представлены в таблице.
| Жидкость | Температура, °С | Коэффициент поверхностного натяжения, мН/м |
| Вода | 0 | 76 |
| Вода | 20 | 73 |
| Вода | 50 | 68 |
| Вода | 100 | 59 |
| Керосин | 0 | 29 |
| Керосин | 20 | 24 |
| Мыльный раствор | 20 | 40 |
| Ртуть | 20 | 472 |
Сила поверхностного натяжения жидкости, направленная по касательной к поверхности жидкости в районе «шейки» капли, влияет на массу капли, которая отрывается от отверстия крана. По мере увеличения капли сила тяжести, действующая на неё, растёт, и в тот момент, когда она превышает уравновешивающую её силу поверхностного натяжения, капля отрывается.
Будет ли изменяться, и если будет, то как, масса капель воды, падающих из неплотно закрытого крана самовара, по мере остывания самовара? Прочие условия неизменны. Ответ поясните.
Ответ следует дать с опорой на общий текст «Поверхностное натяжение».
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
| Сила поверхностного натяжения жидкости, направленная по касательной Будет ли изменяться, и если будет, то как, масса капель воды, падающих из неплотно закрытого крана самовара, по мере остывания самовара? Прочие условия неизменны. Ответ поясните. | ||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
Как изменяется коэффициент поверхностного натяжения воды при понижении температуры?
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
При остывании коэффициент поверхностного натяжения увеличивается, поэтому возрастает и сила, удерживающая каплю у отверстия.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
Капля отрывается, когда её сила тяжести сравнивается с удерживающей силой поверхностного натяжения. При большей удерживающей силе капля должна стать тяжелее, поэтому масса капель увеличивается.