Задание OGEPHYSDC37AC: Поверхностное натяжение, смачивание и капиллярные явления

ФИПИ · ОГЭ · все форматы ответа · 1506 заданий

Открыть решение ↓ Ошибка или пожелание

Учебные темы: Поверхностное натяжение, смачивание и капиллярные явления; Работа с физическим текстом и данными.

Общее условие

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 (см. рисунок 1), то она не тонет. Поверхность воды работает как некая упругая плёнка.

Рисунок из условия ФИПИ

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 до минимально возможных значений площади.

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

20

73

50

68

100

59

Керосин

0

29

20

24

 

Задание №1. Дайте развернутый ответ.

Космонавт, находящийся в невесомости на космическом корабле, выдавил из тюбика жидкость. Какую форму приняла жидкость? Ответ поясните.


 

i
СВОЙСТВА ЗАДАНИЯ
КЭС:
2 ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Тип ответа:Развернутый ответ
Номер: DC37AC
1 (A611A7)
НЕ РЕШЕНО Изменить статус

Решение задания OGEPHYSDC37AC

Ответ: Примерно шарообразную.

Рассматриваем отделившуюся порцию жидкости, которая свободно находится внутри корабля и не соприкасается со стенкой или тюбиком. После затухания колебаний при отсутствии заметного вращения внешние воздействия не задают ей выделенного направления. Объём жидкости в модели сохраняется.
Между частицами жидкости действуют силы притяжения. С поверхностью жидкости связана энергия, и поверхностное натяжение стремится уменьшить площадь этой поверхности. При одинаковом объёме наименьшую площадь имеет шар. Поэтому жидкость собирается в приблизительно шарообразную каплю.
Невесомость не означает исчезновение земного тяготения на орбите. Корабль и находящиеся в нём предметы движутся в режиме свободного падения; жидкость не прижимается к горизонтальному дну так, как в стоящем на Земле сосуде. Поэтому обычное заметное уплощение капли под действием тяжести относительно опоры отсутствует, а её форму определяет прежде всего поверхностное натяжение.
Проверка: временно вытянутая капля при прежнем объёме имеет большую площадь поверхности, чем шар. Поверхностное натяжение способствует возврату к более компактной форме; возможные колебания затухают из-за вязкости. При контакте со стенкой или при сильном вращении форма могла бы отличаться, но это не описанная свободная капля. Ответ: шарообразную.

Поверхностное натяжение, смачивание и капиллярные явления: схема решения задания OGEPHYSDC37AC
Обозначения: Исходный рисунок ФИПИ и пояснения к решению.

Помочь улучшить сайт

Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании OGEPHYSDC37AC.

Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.

Комментарии к решению

Комментарии видны всем посетителям сайта.

Комментариев пока нет. Будьте первым.

Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.