Почему вода мокрая
Детские вопросы. Почему вода мокрая?
Почитав сегодня комментарии @hokeliver , решил сделать несколько образовательных постов, добавив в копилку пикабу немного популярной науки для школьников, которые, почему-то читают пикабу.
Итак, почему же вода мокрая?
Для начала надо понять что такое “мокрый”.
Википедия и словари дают примерно одно и то же определение — покрытый или пропитанный жидкостью, влажный.
То есть это способность жидкости прилипать к твердым телам, (по научному – адгезия), руководимая силами Ван-дер-Ваальса — по-простому, межмолекулярного и межатомного взаимодействия. О других примерах адгезии (к примеру, мыльных пузырях) я расскажу позднее.
Жидкости бывают более мокрыми и менее мокрыми. Самым мокрым считается сверхтекучий гелий при температуре -270 градусов цельсия, но даже дома мы можем найти более мокрые жидкости чем вода — ацетон, бензин и так далее. Можно дома найти и жидкости менее мокрые, к примеру ртуть из градусника, у которой адгезия намного ниже поверхностного натяжения.
С жидкостью разобрались, но чтобы объект стал мокрым, необходим сам объект. Как и в случае с жидкостью, тут есть свои нюансы. Если говорить о воде, то она совсем не прилипает к жирам и плохо прилипает, например к металлам. То есть очень сложно сделать мокрым кусок масла — вода просто скатывается с него.
Почему так происходит
Для этого надо знать что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Соединяясь вместе, эти атомы образуют полярную молекулу, которая как магнит притягивается к другим полярным молекулам, в том числе и к полярным молекулам твердого тела. Если тело состоит из неполярных, или слабополярных молекул, то вода к ним не прилепает и они не становятся мокрыми.
Проведите эксперимент – суньте руку под кран, включите воду, чувствуете как молекулы воды прилипают к молекулам кожи? Поздравляю, ваша рука стала мокрой. Однако, из-за неспособности жидкости самостоятельно держать форму, часть воды стекла по руке.
Свойство воды смешиваться и удерживаться на различных поверхностях позволяет ей проникать в поры твердых объектов и делать их мокрыми. Молекулы воды как бы облепляют эти предметы и дают эффект «мокроты».
Подводя итоги, можно сказать, что вода мокрая, прежде всего, потому, что в силу своего состояния является жидкостью. Во-вторых, она создает ощущение мокроты из-за своей низкой способности держать форму, меньшей вязкости и полярности в молекулярном составе.
В следующий раз расскажу почему трава зеленая и небо голубое и как одно связано с другим
Почему вода мокрая?
Почему вода мокрая?
Говорить про воду, что она мокрая, не совсем корректно. Правильнее говорить, что вода делает мокрым то, что смачивает или пропитывает. При этом бывают такие объекты, которые никак не намокают. Например, если вода попадает на поверхность, покрытую жиром или парафином, смачивания не происходит. Нельзя, скажем, смочить поверхность листа кувшинки или лотоса, хотя они и не покрыты никаким жиром. Как показали исследования, все дело в особой структуре их поверхности, поэтому к ним не липнет даже пыль и они всегда чистые. Сейчас пытаются создать такую автомобильную краску, которая давала бы поверхность с подобными свойствами, и тогда машины всегда будут чистыми.
Ну, да я отвлекся. Почему же вода в некоторых случаях смачивает поверхности, а в некоторых нет? Дело, оказывается, во взаимодействии молекул воды, воздуха и твердого вещества. Чтобы легче понять, что может произойти, сначала рассмотрим каплю воды в невесомости, когда взаимодействуют только вода и газ. В этих условиях капля примет форму шара. Дело в том, что среди всех тел одинакового объема наименьшую площадь поверхности имеет шар. Это обеспечивает то, что запас энергии в шарообразной капле оказывается меньшим, чем запас энергии в капле любой другой формы. А механические системы приходят в устойчивое равновесие именно при минимальной энергии.
Воссоздать условия невесомости я не могу, но если возьму тонкую пипетку и попробую сформировать небольшую нетяжелую каплю, то ее поверхность в основном будет окружена воздухом, как и в условиях невесомости, так как место контакта капли и пипетки имеет малую площадь. Капля, как и в невесомости, получится почти круглой. Запас ее энергии минимален. Чтобы изменить форму капли, надо придумать способ дополнительного уменьшения ее энергии. Для этого ее можно разместить на твердой поверхности. Если поверхность жирная, капля так и останется круглой. Значит, взаимодействие воды с жирной поверхностью приведет не к уменьшению, а к увеличению энергии капли. Поэтому капля не сможет растечься и останется шариком. Значит, жирная поверхность, например утиное перо, не намокнет.
Если же разместить каплю воды на чистом стекле, она растечется. Это значит, что взаимодействие молекул воды и стекла уменьшает энергию капли по сравнению с тем случаем, когда они взаимодействуют только с молекулами газов воздуха и между собой. Вот, собственно, и все объяснение: дело в молекулярных взаимодействиях. Это объяснение касается не только воды, но и любых других веществ в жидком состоянии.
Можно ли еще как-то повлиять на смачивание? Можно. Поскольку взаимодействие между молекулами зависит от температуры, то при нагреве могут произойти такие изменения, что поверхность станет смачиваемой. Например, если мы пытаемся спаять две медные проволочки оловянным припоем, его надо нагреть до высокой температуры. Нагретое олово начинает смачивать медную поверхность. Если его остудить, проволочки окажутся крепко спаянными.
Иногда со смачиванием приходится бороться. Например, покрывать ботинки кремом, чтобы они не промокали; пропитывать ткани, чтобы изготовить водоотталкивающую одежду. В производстве, например, важно, чтобы расплавленный металл не прилипал к стенкам форм для литья.
Замечательно, что вода смачивает нашу посуду и у нас есть возможность мыть ее дочиста. Смачивает она и нашу кожу, поэтому мы можем быть чисто вымытыми, а это так приятно!
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Почему вода мокрая?
Ученые составили список самых неудобных детских вопросов
20.01.2012 в 21:28, просмотров: 38536
Что делать, когда ваш маленький почемучка задает вам вроде бы легкий вопрос, но вы становитесь в тупик и не знаете, что ответить? Ученые составили рейтинг неудобных вопросов, которых взрослые боятся больше всего. Мы задали по вопросу известным общественным деятелям, узнав, смогут ли они на них ответить.
В опросе, который проводили ученые, приняли участие более 2000 человек с детьми от 5 до 16 лет. На первом месте оказался. нет, не вопрос: «Откуда берутся дети?». Оказывается, сложнее всего для родителей ответить на вопрос: «Почему Луна иногда показывается днем?» Более половины родителей чувствуют себя неловко, когда дети пристают к ним с вопросом, на который они не знают ответа. Многие из опрошенных признавались, что для ответов им не хватало школьных знаний по математике и естествознанию — почти треть родителей ощущают, что дети подкованнее их в естественных науках.
Мы расположили вопросы в рейтинге по уровню сложности и задали по такому вопросу известным людям. Заодно они рассказали, что делают, когда их дети задают им неудобные вопросы.
1. Почему Луна иногда показывается днем?
Владимир Винокур, артист эстрады:
— Потому что ночью все маленькие дети спят, и Луна хочет показаться им на глаза, чтобы они ее увидели!
Считаю, что, если ребенок задает неудобный вопрос, нужно отшутиться.
Научный ответ: Луна вращается вокруг планеты Земля, соответственно, мы наблюдаем ее восход и заход. Но восход и заход Луны не совпадает с солнечным. Так в одни дни спутник земли может восходить в разное время суток, в том числе и днем. При благоприятных условиях (например, при неярком солнечном свете) Луну становится видно.
2. Почему небо голубое?
Григорий Остер, детский писатель:
— Потому что так гораздо красивее! Да, это не шутка! Плавают белые облака — белое с голубым очень хорошо сочетается. Представь, если бы небо было красное в горошек или зеленое в полосочку?
Родитель должен помнить, что он имеет право хранить молчание — все, что вы скажете, может быть использовано против вас. А еще часто ребенок задает не такие вопросы, которые бы нам хотелось услышать. Например, нам хочется, чтобы ребенок спросил: «Папа, как ты добился такого уважения от окружающих и такого успеха в жизни?» А ребенок спрашивает: «Папа, а почему у тебя такой большой живот?»
Научный ответ: Поступающие из космоса солнечные лучи начинают рассеиваться в газах атмосферы. Происходит этот процесс по закону рассеяния Релея: интенсивность рассеяния зависит от обратной четвёртой степени длины волны. А так как сине-голубая часть волнового спектра более коротка, то она и рассеивается в атмосфере. А ночью освещение атмосферы солнечными лучами прекращается, прекращается рассеивание и атмосфера становится прозрачной — поэтому мы видим «чёрный» космос.
3. Встретим ли мы когда-нибудь инопланетян?
Евгения Чирикова, эколог, защитница Химкинского леса:
— Ученые провели космическое исследование и выяснили, что где-то далеко, в одной галактике, есть планета, похожая на Землю. Поэтому, возможно, когда-нибудь мы и встретим инопланетян. Но, к сожалению, человечество сейчас не интересуется другими галактиками, а занято только потреблением. Если мы и дальше так будем делать, то наша планета погибнет, и инопланетян мы увидеть не успеем.
Когда я что-то не знаю про живую природу, я отвечаю своему ребенку: зайка, наверное, это так, но я точно не знаю, поэтому мы можем прийти домой и посмотреть в Википедии.
Научный ответ: Ученые пока не имеют однозначного ответа на этот вопрос
4. Сколько весит наша планета?
Сергей Проханов, художественный руководитель «Театра Луны»:
— Столько, сколько весит Луна, вон на небе, посмотри!
Сын поверит мне и не будет задавать таких вопросов.
Научный ответ: Масса Земли 5,9736×1024 кг
5. Почему самолеты висят в воздухе?
Анатолий Кучерена, адвокат, член Общественной палаты:
— У самолета есть пилот, который его водит так же, как твой папа машину. Только самолетики имеют очень мощные двигатели, намного мощнее, чем двигатель у машины! Вот пилот садится за штурвал — так же, как я за руль, — заводит двигатель, и самолет взлетает и летит к нужной цели!
Сейчас мой четырехлетний сын задает очень много подобных вопросов, например, почему темно, а в небе — звезда. Я даже специально книгу ему купил по астрономии.
Научный ответ: Во время быстрого движения воздух проходит над и под крыльями самолета. Благодаря специальной форме крыла, воздух огибает его таким образом, что, проходя над крылом самолета, воздух разряжается, под крылом — сжимается. Воздушные течения снизу «приподнимают», а сверху — «подталкивают» крылья . Так создается подъемная сила, которая и преодолевает силу тяжести (земное притяжение) и удерживает самолет.
6. Почему вода мокрая?
Александр Скляр, музыкант:
— Э-э-э. Это сложно сказать, почему вода мокрая. Такой ее создал Творец! Такой вот мокрой и создал!
Такой сложный вопрос оказался. Я отлично помню, когда мой ребенок был маленьким, он не задавал мне его ни разу. Моего ребенка больше интересовало, где конец у Вселенной.
Научный ответ: Вода — молекула H2О. А «мокрая» она потому что пребывает в одном из трех агрегатных состояний вещества — жидком (бывают еще твердое состояние и газообразное). Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: вещество не сохраняет форму, но сохраняет объем. В жидком состоянии связи между молекулами слабы, поэтому при механическом воздействии они легко отделяются друг от друга и соединяются с молекулами других веществ. Например, молекулы могут «прилипнуть» к рукам, одежде. Так возникает чувство, что вас «намочили».
7. Куда зимой деваются птицы и пчелы?
Ясен Засурский, президент факультета журналистики МГУ:
— Ты знаешь, все зимуют, мы надеваем теплую шубу, вот и птички зимуют, они летят в южные края. А пчелы не могут выдержать зимы, поэтому они умирают. А весной природа обновляется вновь.
У меня есть четверо правнуков, но они еще не задают таких вопросов — самая старшая правнучка недавно пошла в садик.
Научный ответ: Птицы, если они перелетные, собираются в стаи и отправляются на юг — туда, где больше пищи. Пчелы, несмотря на распространенное представление, не умирают.
Они зимуют в улье, в теплом месте, где когда-то располагался расплод. Как только температура падает ниже 14-15 градусов, насекомые уменьшают расход энергии и начинают жаться друг к другу, так что получается пчелиный клубок. Температура в его центре может достигать 33 градусов. Кстати, во время зимовки пчёлы не имеют возможности освободить кишечник от экскрементов, из-за чего их брюшко концу зимовки сильно увеличивается.
8. Откуда берется радуга?
Михаил Грушевский, артист и телеведущий:
— Откуда берется радуга. (Задумывается.) Откуда берется радуга. На небе есть специальный небесный художник, он покупает краски, гуашь и акварель, и показывает всем, какие у него есть цвета.
Вообще все зависит от возраста: если мы не можем объяснить ребенку все с точки зрения школьной программы, то нужно придумать какую-нибудь красивую историю.
Научный ответ: Радуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно после дождя или перед ним. Она возникает из-за того, что солнечный свет преломляется в капельках воды, которые парят в воздухе ( в дождь или туман). Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (красный свет, например, отклоняется на 137°30’, фиолетовый — на 139°20’). В результате солнечнй луч (белый цвет) разлагается в спектр. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение. Источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя.
9. Почему на Земле существуют разные временные зоны?
Дана Борисова, телеведущая:
Потому что одни люди живут сверху Земли, а другие — снизу и ходят вниз головой.
Научный ответ: Планета Земля вращается вокург своей оси. Когда солнечные лучи освещают одну ее сторону, вторая сторона остается в тени. Именно поэтому, по мере вращения планеты, происходит смена дня и ночи. На временные зоны (часовые пояса) ее условились поделить люди, чтобы день был всегда тогда, когда светло.
Опубликован в газете “Московский комсомолец” №25848 от 21 января 2012
Источники:
http://pikabu.ru/story/detskie_voprosyi_pochemu_voda_mokraya_5518186
http://info.wikireading.ru/34772
http://www.mk.ru/social/2012/01/20/662676-pochemu-voda-mokraya.html
