Наука и образование

Скачать 45.24 Kb.

Название	Наука и образование
Дата публикации	01.08.2013
Размер	45.24 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > География > Документы

Наука и образование

Последние статьи

Акулы – легендарные отшельники моря. | Дата выхода российской локализации GTA 4 - 19 декабря | Стишки по биологии | Здоровый образ жизни это просто! | неПраздники напасть | Не торопись | Украшения | Массовая культура | Иванов Александр Андреевич

Лёгкая, как воздух и жидкая, как вода

Метки:

С мыльной пеной мы с вами сталкиваемся каждый день, когда моем руки, принимаем ванну, моем посуду, стираем бельё. Но задумывались ли вы, откуда эта самая пена берётся? Проведём простой опыт: возьмём пластиковую бутылку, нальём в неё немного чистой воды, закроем крышкой и встряхнём. На поверхности воды появится множество пузырьков, но буквально через несколько мгновений они исчезнут. А теперь добавим в бутылку чуть-чуть мыла (можно взять жидкость для мытья посуды), снова закроем крышкой и энергично взболтаем содержимое. Воздушная, переливающаяся всеми цветами радуги пена заполнит бутылку доверху. И вам придётся долго ждать, пока она осядет...

Молекула-«кентавр»

Что же такое содержится в мыле, что влияет на способность воды образовывать пену?

Давайте для начала рассмотрим, как устроена молекула мыла.

Она, подобно мифологическому Кентавру, состоит из двух частей с совершенно разными свойствами. «Голова» молекулы взята у гидрофильного вещества, то есть такого, которое любит воду (слово «гидрофильный» происходит от греческих слов ύδωρ — читается «хидор» — вода и φιλία — читается «филиа» — любовь). Длинный хвостик в молекуле мыла позаимствован у жира. Жиры воды «боятся» и не растворяются в ней, поэтому их называют гидрофобными (от греческого слова φόβoς — читается «фобос» — страх).

Когда такие молекулы попадают в воду, они выстраиваются вдоль границы, разделяющей воду и воздух таким образом, что водолюбивые «головы» погружены в воду, а водобоязливые «хвостики» торчат в воздух. Получается, что поверхность воды покрыта тончайшей мыльной плёнкой.

Рождение пены

Мыло называют поверхностно-активным веществом. Оно снижает поверхностное натяжение воды, то есть ослабляет силы, притягивающие молекулы поверхностного слоя друг к другу. Именно из-за высокого поверхностного натяжения чистой воды из неё не удаётся получить устойчивую пену: пузыри почти мгновенно «схлопываются» в капли. Мыло поразительным образом меняет картину: даже небольшое его количество уменьшает поверхностное натяжение почти втрое! Когда мы встряхиваем бутылку с мыльным раствором, пузырьки воздуха как бы обволакиваются слоем молекул мыла. Мыльные пузыри поднимаются на поверхность, соприкасаются друг с другом — и вот уже образовалась пена: лёгкая, ячеистая структура из множества многогранников.

Пенная математика

В XIX веке изучением строения мыльной пены всерьёз увлёкся бельгийский учёный Жозеф Плато. Он первым обратил внимание на то, что в каждом ребре, разделяющем пенные многогранники, всегда сходятся три плёнки, ни больше и ни меньше. Оказалось, что сами плёнки — двойные, а рёбра между ними — это каналы, заполненные жидкостью. Пена оседает, потому что вода понемногу стекает по каналам вниз.

Ж. Плато нашёл способ поставить мыльные плёнки на службу математике. Он опускал в мыльный раствор проволочные рамки различной конфигурации и наблюдал, какую форму принимает мыльная плёнка. Эти опыты способствовали развитию пространственной геометрии (стереометрии). Заметим, что из-за поверхностного натяжения площадь мыльной плёнки стремится к минимуму. Поэтому мыльные пузыри, выдуванием которых увлекаются и дети и взрослые, имеют почти идеальную сферическую форму.

Пена состоит из множества пузырей, которые соприкасаются друг с другом. Наиболее выгодной формой мыльного пузыря в составе пены с точки зрения минимизации поверхностного натяжения оказался додекаэдр. Он напоминает угловатый шар, образованный из 12 соединённых гранями пятиугольников.

Что умеет делать пена?

Прежде всего, мыльная пена — отличное средство для очистки поверхностей от грязи. Частички грязи, содержащие жир, водой не смачиваются. Попробуйте отмыть испачканные чем-то жирным руки просто тёплой водой. Результат, скорее всего, будет неудовлетворительным. А если руки как следует намылить, молекулы мыла прилипнут своими гидрофобными «хвостами» к молекулам жира и образуют вокруг частичек грязи тонкую оболочку из мыльной плёнки. После этого грязь легко оторвётся от кожи и смоется водой.

У обычного мыла, сделанного из натурального жира и щёлочи, есть один существенный недостаток: оно плохо мылится в жёсткой воде. Поэтому жидкости для мытья посуды, стиральные порошки, шампуни и другие средства бытовой химии сейчас делают на основе синтетических поверхностно-активных веществ, которым жёсткая вода нипочём.

Мыльная пена освоила и другие «профессии». Например, её используют при добыче минеральной руды, чтобы отделить полезный минерал от пустой породы. Такой метод называют флотацией. Пену применяют при бурении скважин, при тушении пожаров, для удаления разлившейся нефти.

Пену создаёт не только мыло. Поверхностно-активными свойствами обладают и другие вещества, в том числе белки. Например, взбитые сливки сохраняют воздушную структуру благодаря белкам молока.

Опыт с поверхностным натяжением

Наполним стакан водой до краёв. Аккуратно добавим сверху ещё несколько капель воды. Её уровень поднимется чуть выше краёв стакана, но вода не выльется, словно удерживаемая тонкой плёнкой. Откуда берётся эта плёнка? Её создают молекулы воды, расположенные на поверхности, на границе с воздухом. Они более прочно связаны друг с другом, чем молекулы в толще воды, потому что силы, действующие на них сверху, со стороны воздуха, гораздо слабее сил, действующих на них снизу.

Поверхностная плёнка настолько прочна, что может выдержать вес небольшого металлического предмета, например иголки или канцелярской скрепки.

Осторожно опустите скрепку на поверхность воды. Она будет плавать до тех пор, пока вода не смочит металл. Для удобства можно положить скрепку на полоску рыхлой бумаги, вырезанную, скажем, из бумажного полотенца. Бумага намокнет и опустится на дно, а скрепка останется на поверхности. Чтобы опыт получился, скрепка обязательно должна быть сухой. А если её смазать жиром — результат гарантирован.

С поверхностным натяжением связаны явления смачивания и подъёма жидкости по тонким трубкам — капиллярам.

Из всех жидкостей самое большое поверхностное натяжение у ртути, поэтому маленькие капли ртути имеют форму почти идеальных шариков.

Автор: кандидат химических наук А. ЕФРЕМКИН, журнал «Наука и жизнь».

Опубликовано: 27 июня 2008

Каролина Панова
42

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Реферат Проект 2 /196 Интегративный комплекс \"наука-образование-бизнес\" «Интегративный комплекс "наука-образование-бизнес": сравнительная эффективность моделей организации и управления» аналитической ведомственной...		Правила подготовки рукописей для публикации в журнале «Психологическая наука и образование» Правила регламентируют отношения Автор→ Рецензент→ Редактор→ Издатель→ Читатель в журнале «Психологическая наука и образование» в...
	Реферат отчета по проекту №196 Интегративный комплекс \"наука-образование-бизнес\" «Интегративный комплекс "наука-образование-бизнес": сравнительная эффективность моделей организации и управления»		Негосударственный пенсионный фонд «Образование и наука» Негосударственный... Рабочая программа по изобразительному искусству для 2 класса разработана на основе
	Новоуральске образование и наука Материалы II -ой региональной научно-практической... О – 2359 Образование и наука: Материалы ii-ой региональной научно-практической конференции «Образование и наука», Новоуральск, 27...		Семинар по теме «Научно-исследовательская и проектная деятельность... «Наука, образование и бизнес: новые вызовы развития России». В работе семинара приняли участие более 20 сотрудников Академии, в том...
	Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Направление подготовки Психолого- педагогическое образование, Педагогическое образование, Профессиональное образование, Естественнонаучное...		Бушков А. А. Россия, которой не было Мавродин Р. М. Образование Древнерусского государства и формирование древнерусской народности. М.: Наука, 1971
	Цифровые ресурсы, используемые Беловой С. С. при подготовке к урокам Химическая наука и образование в России": "Электронная библиотека по химии" chem msu su (раздел "Материалы для школьников") и "Школьное...		Темы Философия Духовная философия + Рационализм. Современные наука и техника Последние научные достижения. + Технические усовершенствования. + «Безумные» идеи. + Альтернативная наука + Нетрадиционная наука...
	Образование, наука, бизнес: развитие и перспективы Абламская Л. В., Киселев В. В. Методы математического программирования в построении и анализе экономико-математических моделей. –...		Шаг навстречу: кино, наука, образование Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость
	Образование: средне-специальное, Томский областной колледж культуры и искусств,1983г Концепция школьной научно-практической конференции учащихся «Наука и творчество»		Хроники объединенного фонда электронных ресурсов «наука и образование» Раскрыть на конкретных примерах роль детей военного времени в приближении великой Победы
	Орфография (задания 1-7) Правила регламентируют отношения Автор→ Рецензент→ Редактор→ Издатель→ Читатель в журнале «Психологическая наука и образование» в...		Научный электронный журнал "Наука и образование: открытия, перспективы, имена" Фгбоу впо «Таганрогский государственный педагогический институт имени А. П. Чехова», г. Таганрог, Россия

Школьные материалы

При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru

Поиск