Если вы когда-нибудь мыли посуду, то знаете, что средство для ее мытья может значительно облегчить грязную работу. Вы когда-нибудь задумывались над тем, почему оно очищает посуду гораздо эффективнее, чем просто вода?
Как и многие бытовые чистящие средства, средство для мытья посуды – это поверхностно-активное вещество, оно помогает очистить остатки пищи с тарелок, облегчая растворение их частиц в воде. Это средство также разбивает и молекулы воды, что приводит к довольно интересной кухонной науке. В этом опыте вы увидите некоторые удивительные свойства средства для мытья посуды в воде.
Гигантские корабли, люди и резиновые утки могут плавать на поверхности воды благодаря одной очень важной особенности молекул воды: водородным связям. Молекулы воды крепко цепляются друг за друга, образуя эти связи. Они позволяют молекулам воды на поверхности вести себя как мембрана, которая может выдерживать вес небольших объектов, к примеру, насекомых.
Это свойство воды известно, как поверхностное натяжение. Вы его наблюдали много раз. Например, вы когда-нибудь замечали каплю воды на лобовом стекле автомобиля? Вместо того, чтобы расплющиваться или разбрызгиваться, эти капли имеют сферическую форму, потому что молекулы воды, составляющие их, больше притягиваются друг к другу, чем к ветровому стеклу. Поверхностно-активные вещества, такие как мыло или средство для мытья посуды, разрушают поверхностное натяжение воды. В результате объекты, плавающие в воде, будут тонуть или менять форму.
В этом опыте вы узнаете, как поверхностное натяжение влияет на поведение объектов в воде и почему это так важно.
Для опыта понадобится:
- Чаша
- Вода
- Жидкое средство для мытья посуды
- Резинка
- Металлическая швейная игла
Подготовка и проведение опыта:
- Наполните чашу водой наполовину.
- Положите резинку на стол или другую плоскую поверхность. Обратите внимание на ее форму.
- Поместите резинку в чашу с водой. Посмотрите, какой она стала. Выглядит ли это иначе, чем на столе? Если так, то что в этом особенного?
- Аккуратно поместите иголку в воду в центр резинки. Игла тонет или плавает?
- Добавьте несколько капель жидкости для мытья посуды в воду, окруженную резинкой. Обратите внимание на форму резинки. Что-то изменилось, когда вы добавили жидкое мыло?
- Наблюдайте за иглой. Если она все еще плавает, добавьте несколько капель жидкого мыла. Продолжает игла плавать или тонет? Как вы думаете, почему?
Наблюдения и результаты:
В этом эксперименте вы использовали средство для мытья посуды, чтобы изучить, как поверхностное натяжение влияет на поведение объектов, плавающих на поверхности воды.
В начале опыта резинка и иголка плавали на поверхности воды, потому что молекулы воды держатся друг за друга, и это создает поверхностное натяжение. Это свойство позволяет многим вещам плавать на воде, в том числе вашей резинке и игле.
Вы также должны были заметить, что резинка в воде не приобрела форму идеального круга, а плавала в таком же виде, что и лежала на столе. Однако когда вы добавили средство для мытья посуды, вы увидели, как изменилось поведении резинки и иголки: резинка внезапно приобрела форму круга. Кроме того, вы наверняка заметили, что добавление мыла для посуды приводило к тому, что игла опускалась на дно чаши, а не плавала.
Все это происходило по одной и той же причине, и вы, вероятно, уже догадались, что это связано каким-то образом со средством для мытья посуды, которое, будучи поверхностно-активным веществом, предназначено для разрушения поверхностного натяжения воды. После того, как вы добавили жидкость для мытья посуды в центр резинки, поверхностное натяжение на внутренней стороне ослабло. Однако вода на внешней стороне резинки не соприкасалась с мылом для мытья посуды. В результате вода на внешней стороне все еще имела сильное поверхностное натяжение, которое заставило резинку изменить форму. Вы также должны были увидеть, как иголка опускается на дно чаши, поскольку мыло разрушило поверхностное натяжение и вода больше не могла выдерживать вес иглы.
