Первоначала вещей(Очерк о строении вещества)
Шрифт:
Рис. 35. Разрушение гребного винта, вызванное захлопыванием образующихся в жидкости пузырьков.
Чудесные вещества
При желании поверхностное натяжение жидкости можно изменить. Этого удается достигнуть, добавляя к ней специальные вещества. Особенно легко понизить поверхностное натяжение, — для этого бывает достаточно добавить
Для того чтобы убедиться в этом, возьмите чайное блюдечко, налейте в него чистой воды и бросьте на ее поверхность небольшие кусочки бумаги (рис. 36).
Рис. 36. Разбегание бумажек по поверхности воды.
Постарайтесь распределить бумажки равномерно по всей поверхности, а затем осторожно прикоснитесь к жидкости в центре блюдечка кусочком мыла, заточенным наподобие карандаша. Как только мыло коснется воды, бумажки разбегутся в разные стороны. Почему это происходит?
В месте прикосновения мыла к воде возникает мыльный раствор, поверхностное натяжение которого много меньше поверхностного натяжения чистой воды. Чистая вода как бы растягивает образовавшееся пятнышко раствора на всю поверхность жидкости, увлекая при этом плавающие на поверхности бумажки.
У растворов солей и сахара поверхностное натяжение больше, чем у чистой воды. Поэтому если повторить опыт с бумажками, прикасаясь к чистой воде кусочком сахара, то бумажки будут не разбегаться, а, наоборот, собираться к тому месту, где сахар касается воды. Для успеха этих опытов необходимо лишь, чтобы каждый раз вода на блюдечке была совершенно чистой, свободной от примесей.
Способностью уменьшать поверхностное натяжение воды обладают вещества, выделяемые жировыми железками, расположенными в кожном покрове человека. Это дает возможность показать, как разбегаются бумажки от обычной швейной иголки, если провести ею предварительно по коже, лучше всего около носа, где расположено много желез.
Поверхностное натяжение морской воды вблизи расположенных на берегу поселений в несколько раз меньше, чем в открытом море. Причина этого — загрязнение морской воды органическими веществами, попадающими в море вместе со сточными водами.
Замечательно, что вещество, понижающее поверхностное натяжение воды, часто бывает само почти нерастворимо в ней, в этом случае оно содержится практически только в поверхностном слое.
Очень интересное явление можно наблюдать, если на блюдечко с чистой водой насыпать маленькие крупинки камфоры. Отдельные крупинки при этом начинают оживленно двигаться. Вот крупинка устремилась внезапно вперед, она налетает на стенку блюдечка, отскакивает, сталкивается с другой, вдруг начинает быстро вращаться, потом снова устремляется вперед… Движение крупинок так похоже на движение живых существ, что само явление назвали «пляской камфоры». Объясняется это опять же тем, что поверхностное натяжение раствора камфоры меньше, чем у чистой воды, а растворение крупинок происходит неравномерно. В какое-то мгновение вырвавшийся поток молекул камфоры снижает поверхностное натяжение воды и одновременно отталкивает крупинку, так же как при выстреле приклад ружья отталкивает плечо стреляющего. В результате этого сложного взаимодействия и возникают причудливые движения камфоры — крупинки начинают плясать.
Частицы мыла располагаются в поверхностном
Химики знают, что молекула мыла напоминает длинную цепочку, утолщенную на одном из концов. Свойства разных частей подобной нитеобразной молекулы различны. Утолщенный конец притягивается водой, в то время как остальная цепочка водою выталкивается. Благодаря этому мыльный слой на поверхности напоминает частокол или густую щетку (рис. 37).
Рис. 37. Строение поверхностного слои водного раствора мыла.
У мыльного пузыря две поверхности — внутренняя и внешняя, обе они покрыты частоколом молекул (рис. 38).
Рис. 38. Поверхностные слои в мыльном пузыре.
Торчащие из воды нитеобразные концы молекул мыла лишь слабо взаимодействуют друг с другом. Поэтому поверхности мыльных пузырей могут соприкасаться, а пузыри сливаться не будут. Обладая некоторой сноровкой, удается иногда выдуть один мыльный пузырь в другом (рис. 39) так, что меньший будет лежать в большем.
Рис. 39. Два мыльных пузыря, один в другом.
Крупинки камфоры пляшут только на чистой поверхности воды. Прикоснитесь к поверхности кусочком мыла — крупинки замрут и будут неподвижно лежать на водной поверхности.
Для прекращения «пляски камфоры» достаточно слоя мыла в одну молекулу. Ученые воспользовались этим и подсчитали, при каком количестве мыла крупинки камфоры перестают двигаться по поверхности воды. Узнав, сколько необходимо для этого мыла, уже не трудно было определить число молекул, покрывающих поверхность воды, а затем и площадь, приходящуюся на отдельную молекулу, или, другими словами, ее размеры. Как оказалось, поперечник молекулы составляет несколько стомиллионных долей сантиметра.
Свойства веществ, повышающих поверхностное натяжение, и тех, которые его понижают, взаимно противоположны. Это приводит к тому, что, добавив к раствору мыла поваренной соли, повышающей поверхностное натяжение воды, мы заставляем часть растворенного мыла выделиться из раствора. Подобное выделение вещества называется «высаливанием», им пользуются при производстве мыла.
Вещества, изменяющие поверхностное натяжение, находят очень широкое применение в самых различных областях науки и техники.
Достаточно упомянуть, что на применении веществ, изменяющих поверхностное натяжение, основан один из наиболее распространенных способов обогащения руд, называемый флотацией. Широко используются подобные вещества при приготовлении многочисленных эмульсий, находящих себе самое разнообразное применение в различных областях техники, медицине, быту…
Жидкость превращается в пар
В жизни мы постоянно наблюдаем превращение вещества из жидкого состояния в газообразное. Присмотримся повнимательнее к этому явлению.