Как сделать пузырьки в воде в стакане
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 04.10.2024
Если в прозрачный стакан налить воды, то скоро на стенках и дне стаканы будут "висеть" пузырьки воздуха.. Из-за чего, почему и каким образом?
воздух растворен в воде. Особенно насыщена вода воздухом, если бурно ее перемешиваешь. Когда вода "устаканиться" воздух выходит из воды, образуясь на неоднородностях стенок стакана (царапины и тд.)
Не успев выйти воздух просто "прилипает" к стенкам. Такие пузырьки счетаются не подвижными. И если образуются в капельнице, от них не избавляются. Они не подвижны.
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
О чем эта статья:
Минутка теории: что такое поверхностное натяжение воды
Большая часть Земли состоит из воды и других жидкостей. На бытовом уровне мы это замечаем на примере рек и океанов, облаков и гейзеров. Но на самом деле у воды много секретов: она растягивается, сжимается, замерзает, тает и испаряется.
По сути, поверхностное натяжение — это такая невидимая эластичная оболочка, которая есть у любой жидкости: хоть у воды, хоть у молока. Она возникает потому, что жидкость старается сохранить свою площадь — поэтому молекулы крепко притягиваются друг ко другу, подобно защитникам в американском футболе, которые сцепились за локти и никого не пропускают.
Поверхностное натяжение можно заметить только в жидкости. В газе молекулы находятся слишком далеко друг от друга, и мы его не видим, а в твердом теле есть четкая структура, и молекула не может из нее выйти.
Подготовимся: что взять с собой на улицу
Чтобы физика не превратилась в физкультуру и мы не бегали домой за разными предметами, сразу возьмем все необходимое с собой:
- Бутылка воды или несколько бутылок с разными жидкостями — масло, сок, какао на случай замерзания)
- Пластиковый стаканчик
- Монетки или камушки — 10 штук
- Скрепки
- Ватные палочки
- Мыльный раствор или мыльные пузыри
- Пипетка или шприц без иглы
- Лист бумаги или салфетки
- Спички
- Рамка
- Спицы или коктейльные трубочки (2 штуки)
А теперь с этой сумочкой отправляемся на встречу опытам.
Если очень голоден, можно положить себе гарнир или, чего уж греха таить, десерт с горкой. Но получится ли сделать то же самое с напитком — вопрос, на который мы и хотим ответить.
Что делать. Нальем в стакан любую жидкость до краев. А теперь бросим туда монетку — по закону Архимеда объем вытесненной воды равен объему погруженного тела. То есть у нас должна была вылиться вода объемом с монетку, но этого не произошло.
Подкиньте еще несколько монет по одной до тех пор, пока над стаканом не появится горка из чая. Полюбуйтесь — это же чай с горкой!
Почему так. Горка появилась из-за поверхностного натяжения воды — она есть у всех видов жидкости: чая, кофе, молока. Поверхностное натяжение — это невидимая пленка, которая образуется из молекул на границе жидкости и воздуха.
Это те же самые молекулы чая, что и внутри нашей чашки, но сцеплены они более плотно — вот поверхность и сжимается. Именно поэтому горка жидкости держится и не выливается сразу.
А если не хочется выходить на улицу — проведите тот же эксперимент дома. Еще больше опытов собрали для вас в бесплатном PDF-файле. Скачивайте и проводите каникулы с пользой!
Есть такие насекомые, которые передвигаются по поверхности воды — не плывут, а именно ходят, бегают и ползают по ее поверхности и не тонут. Например, водомерка — маленький клоп.
Ну так вот: нам интересно, почему они не тонут. Можно предположить, что дело в плотности тела, но никто специально не узнавал их плотность. А если вместо водомерки взять, допустим, лед (его плотность меньше воды, и он действительно не тонет), то он все-таки плавает, частично погруженный в воду. Нам такое не подходит, поэтому разбираемся сами.
Что делать. Возьмем стакан с водой и бросим в него металлическую скрепку или монетку. Она обязательно утонет — металлическая же.
А теперь возьмем еще одну скрепку и положим ее на лист бумаги или салфетки. Теперь эту бумажку аккуратно кладем на поверхность воды. Какое-то время бумага продержится, а затем намокнет и утонет. Но не скрепка — она останется плавать на поверхности.
Скрепка немного продавливает и растягивает эту оболочку, но не тонет, как в первом случае без бумаги. Это происходит потому, что с бумагой мы опустили ее в воду медленно — вот и скрепка опускается на воду тоже медленно и ровно, нигде не продавливая воду ни сильнее, ни слабее.
Поверхностному натяжению это все же не нравится — молекулы воды все еще хотят сохранить оболочку и кидают все силы на эту задачу. Вместо того чтобы сдаться, разорвать оболочку и утопить монетку, сила поверхностного натяжения направляется вверх и уравновешивает вес монетки — вот она и не тонет. С водомеркой та же история.
Добивка опыта. Если мы будем менять поверхностное натяжение, монетка будет двигаться. Просто ткнем пальцем рядом, и она утонет. Но это скучно. Лучше возьмем ватную палочку, сильно смочим ее в мыльном растворе (он увеличивает поверхностное натяжение воды) и уже ей коснемся воды рядом с монеткой — тогда она будет отодвигаться от палочки.
Что делать. Возьмем монетку, воду и шприц без иголки или пипетку. Начнем по капельке капать жидкость на монетку. Одна есть, две, три — в какой-то момент, если посмотреть сбоку, покажется, что монетка нарядилась в шапочку из воды. Миленько! Но почему вода не стекает?
Почему так. Это все еще поверхностное натяжение воды — она стремится уменьшить свою площадь, то есть жидкости проще остаться на монетке, чем растечься по столу. И чем ближе форма капли к шару, тем меньше плотность ее поверхности и тем большее количество молекул притягивается друг ко другу.
Добивка опыта. А в чем же конкурс? В том, что можно брать совершенно разные жидкости и проверять, сколько их капель поместится на той же самой монетке. Например, раз уж мы на улице, выясним, сколько капель горячего какао поместится на монетке по сравнению с обычной водой.
Что делать. Возьмите 10 спичек и сложите их в форму снежинки прямо на снегу. Капните воды из шприца или пипетки в середину снежинки и наблюдайте за магией: спички начнут раздвигаться. Если звезда образовалась не до конца — капните еще воды, у нас же целый стакан с первого опыта остался!
Почему так. Вода все еще стремится уменьшить площадь своей поверхности. Поэтому ей проще подвинуть спички, чем изменить форму поверхности и растечься.
Добивка опыта. Попробуйте повторить опыт, выложив спички солнышком — движение станет еще заметнее.
Размер мыльных пузырей зависит от размера и формы фигуры, через которую мы их дуем. Попробуем сконструировать универсальный размер.
Что делать. Нам понадобится рамка — можно взять рамку для фотографий или сделать свою: скрутить ее из проволоки или собрать из коктейльных трубочек и скотча. Сверху на грани рамки положим спицы (или те же трубочки), чтобы они могли легко кататься туда-сюда.
Еще нам нужна емкость с мыльным раствором, в которую влезет вся эта конструкция. Опускаем, раздвигаем спицы на желаемое расстояние — и ничего. Вселенский заговор не дает сделать пузырьки, так как спицы скатываются обратно.
Почему так. Поверхностное натяжение воды — бессердечное явление, оно работает везде и всегда, даже если речь идет о запуске мыльных пузырей. Вода, даже мыльная, стремится уменьшить площадь своей поверхности, вот и стягивает спицы.
Добивка опыта. Если спицы придерживать руками, когда достаешь их из мыльного раствора, надуть пузыри все же можно. Но форму куба они не примут.
Зима зиме рознь — где-то на улице +10, а где-то и −50. Если вы сейчас находитесь ближе ко второй области — можете очень быстро сделать елочный шарик.
Что делать. Надуйте мыльный пузырь на улице. Если температура хотя бы −10 или −15, то пока шарик падает на землю, он замерзнет и не лопнет, а скорее разобьется.
Почему так. Мыло увеличивает поверхностное натяжение, поэтому оно по большей части скапливается снаружи и внутри пузыря. Получается сэндвич — мыло, вода, снова мыло. А вода, как известно, при отрицательных температурах замерзает. Такой сильный минус нужен только для того, чтобы это произошло очень быстро — быстрее, чем шарик долетит до земли.
Добивка опыта. Если пузырь почти успел замерзнуть, но все же сдулся — попробуйте надуть мыльный пузырь не теплым воздухом изо рта, а протащить кольцо по воздуху. Тогда шарик надуется с холодным воздухом внутри и замерзнет еще быстрее.
Бонус: добивка всего
Скорее всего, какао все еще держится. Отсюда делаем вывод, что поверхностное натяжение холодной воды не меньше, чем горячей. Хорошо, тогда добавим еще одну капельку — в прошлый раз именно с ней все и разлилось, а сейчас ничего, держит. И это снова не магия, а физика: чем выше температура жидкости, тем меньше плотность ее поверхностного натяжения.
Другими словами, на монетке поместится больше капелек холодной жидкости, чем горячей, — поэтому мы и смогли капнуть еще.
Вода — основной источник жизни на Земле. Ею питаются все растения, без неё не выживет ни животное, ни человек. Но как же она попадает из земли в самые труднодоступные места? Ответ можно проиллюстрировать простым экспериментом. С его помощью ваш ребёнок сможет наглядно увидеть такое явление, как капиллярный процесс и усвоить основной закон передвижения жидкостей.
Вам потребуются
1. Два/три прозрачных стакана или бокала.
3. Несколько бумажных полотенец (салфетки или туалетная бумага).
4. Марганцовка, зелёнка или другой краситель (по желанию, для лучшей наглядности эксперимента).
Порядок действий
1. Поставьте рядом пустой стакан и стакан с водой. В стакане с водой разбавьте щепотку марганцовки или немножко зелёнки. Эксперимент можно проводить и без подкрашивания воды, но так ребёнок лучше увидит ее перемещение.
2. Скрутите бумажное полотенце (или несколько) в форме каната. У вас должно получиться, что-то похожее на фитиль свечи.
3. Опустите один конец бумажного полотенца в ёмкость с водой, другой — в пустой стакан.
4. Посмотрите, что происходит. Для того чтобы увидеть результаты вам необходимо будет немного подождать. В это время можете заняться другими экспериментами или объяснить ребёнку основные сферы применения капиллярного эффекта в природе и технике.
5. Проведите експеримент с тремя стаканами и с жидкостями разного цвета, попробуйте поставить стаканы на разную высоту.
Что происходит?
Жидкость начинает подниматься по вашему импровизированному фитилю и планомерно перемещаться в пустой стакан. Это будет очень хорошо видно, если вы разбавите воду марганцовкой или зелёнкой. Бумажное полотенце будет постепенно окрашиваться в зелёный или красный цвет и ребёнок увидит своими глазами путь перемещения воды. Процесс будет проходить до тех пор, пока в обоих стаканах не соберётся одинаковое количество жидкости.
Факты
С помощью капиллярного эффекта получают влагу растения. Они впитывают жидкость корнями из земли и благодаря небольшим зазорам внутри ствола доставляют её наверх к листьям и плодам.
Капиллярность помогает циркулированию крови в организме животных и людей. Благодаря ей кровь и другие жидкости могут свободно попадать в любую часть тела. Так, в организме человека один из типов сосудов даже называется капилляры.
Капиллярный эффект часто можно наблюдать в быту. Этот процесс происходит, к примеру, во время подачи керосина на фитиль в лампе или простого вытирания тела полотенцем.
Сила капиллярного эффекта пропорционально зависит от площади окружности жидкости. То есть, чем уже будет трубка — тем быстрее поднимется вода.
Существует теория, которая утверждает, что на основе капиллярного эффекта можно создать вечный двигатель. Вода будет постоянно подниматься и, попадая на лопасти, приводить механизм в движение.
Этот эксперимент прекрасно подходит для того, чтобы понять закон сообщающихся сосудов, а именно
Поместите высокую банку почти полную воды на стол и пустую банку примерно такого же размера на стул рядом со столом. Заполните резиновую трубку или шланг водой и, зажмите оба конца трубки ( можно использовать обычные бельевые прищепки) Вставьте один конец трубки в банку на стол, а другой в банку на стул. Снимите зажимы или удалите прищепки,. Обратите внимание на то, что происходит. Когда вода перестанет течь, поменяйте положение банок. Затем попробуйте обе банки установить на стол.
Вы увидите, что: вода будет течь до тех пор, как уровень воды в одном банке ниже, чем уровень воды в другой.
Сила притяжения земли заставляет воду течь из шланга и снижает в нем давление. В результате вода из верхней банки под действием атмосферного давления преодолевает силу тяжести и в коротком конце трубки течёт вверх. Сифон, представляет собой трубку, которая использует давление воздуха и силу тяжести для того чтобы заставить воду перетекать через верх. Попробуйте использовать Сифон без заполнения шланг с водой. Работает ли это?
Этот замечательные эксперимент очень простой, но весьма эффектный и познавательный.
Что потребуется?
Два стакана с водой.
Соль
Кубики льда.
Инструкция
1. Заполните два стакана на 2/3 водой. Добавьте в один из них чайную ложку соли, и тщательно размешайте.
2. Поместите в стаканы одинаковые кубики льда
Что происходит?
Лёд в стакане с соленой водой тает намного быстрее, чем в несоленой воде.
Соль в воде затрудняет процесс замерзания. В зависимости от количества соли в морской воде, может потребоваться температура на 25 градусов холоднее, чем для заморозки пресной воды! Это одна из причин, почему соль используется, чтобы расплавить лед на тротуарах и улицах. Это также одна из причин, почему океан не замерзает полностью, когда погода становится холодной.
Что потребуется?
Наждачная бумага
Две чистые, пустые 2-литровый бутылки с пластиковыми винтовыми колпачками
Зачистите наждачной бумагой вершины двух винтовых колпачков на бутылках, а затем склеите крышки вместе. Дайте высохнуть. Обмотайте изолентой по окружности две крышки, чтобы обеспечить дополнительную надежность соединению. Проделайте отверстие около 1 см в диаметре через обе крышки в центре.
Заполните одну из бутылок на две трети водой, добавьте пять капель пищевого красителя и серебряные блестки. Прикрутите склеенные колпачки на эту бутылку, а пустую бутылку прикрутите сверху.
Поверните наше устройство для создания торнадо вверх тормашками, так чтоб окрашенная вода с блестками переливалась в пустую бутылку. Закрутите полную бутылку против часовой стрелки до образования воронки торнадо.
Что потребуется?
Две чистых, пустых стеклянных банки с одной пластиковой крышкой
Две соломинки
Желтый и синий пищевой красители
Большое блюдо или тазик
Проделайте два отверстия в крышке. Вставьте первую трубочку через отверстие, так чтоб 5 см трубочки возвышалось над крышкой. Вставьте вторую трубочку через другое отверстие в крышке, так чтоб 5 см оказалось внутри крышки. Загерметезируйте пластилином места вставки трубочек.
Заполните одну банку наполовину водой, добавьте пять капель желтого пищевого красителя, хорошо размешайте, и закройте крышкой. Заполните вторую банку водой, добавьте пять капель синего пищевого красителя и хорошо перемешайте.
Поместите банку с синей водой в тазик. Переверните банку с крышкой и соломинками с ног на голову, и поместить короткую трубочку в банку, позволяя желтой воде течь в тазик через длинную трубочку.
Почему это работает?
Сила тяжести заставляет вытекать желтую воды из закрытой емкости через соломинку, снижая давление воздуха внутри банки. Давление воздуха за пределами закрытой емкости оказывается больше, чем давление воздуха внутри банки, разница давлений заставляет синюю воду из второй банки перетекать в первую образуя удивительный фонтан.
Налейте в банку немного горячей воды. Положите на тонкую крышку несколько кубиков льда и поставьте его на банку. Воздух внутри банки, поднимаясь вверх, станет охлаждаться. Содержащийся в нем водяной пар будет конденсироваться, образуя облако.
Этот эксперимент моделирует процесс формирования облаков при охлаждении теплого воздуха.
Возьмите небольшую свечу.
Нагрейте гвоздь и вставьте в основание свечи. В банку воды налейте воды так, чтобы только фитиль и самый краешек свечи остались над поверхностью.
Банка с водой, в которой плавает эта свеча, будет подсвечником. Зажгите фитиль, и свеча будет гореть довольно долго. Кажется, что она вот-вот догорит до воды и погаснет. Но этого не произойдет. Свеча догорит почти до самого конца. И кроме того, свеча в таком подсвечнике никогда не будет причиной пожара. Фитиль будет погашен водой.
Вода в банке охлаждает поверность свечи не давая парафину расплавиться. Образуется как бы парафиновая трубка внутри которой может довольно долго происходить горение.
Этот замечательный эксперимент не только эффектно выглядит, но и позволит вашему ребенку лучше понять многие физичиские процессы.
Положите монету на дно тарелки.
Подожгите свечу. Накройте свечу банкой сначала не касаясь воды ( так чтобы воздух внутри банки прогрелся), а затем опустите банку в воду, так чтобы монета оказалась рядом.
Свеча потухнет. Это происходит потому, что для поддержания процесса горения необходим кислород, а в перевернутой банке он быстро заканчивается. Нагретый воздух оказывает большее давление, поэтому при остывании давление внутри банки будет уменьшаться и для его выравнивания с наружным атмосферным давлением вода будет втягиваться в банку. Теперь можно взять монету, не замочив рук.
Для этого эксперимента вам понадобится стакан газированной воды или лимонада и виноградинка. Бросьте виноградинку в воду и наблюдайте , что произойдет дальше. Виноград немного тяжелее воды, поэтому сначала виноградинка опустится на дно. Но на ней сразу же будут образовываться пузырьки газа. Вскоре их станет так много, что виноградинка всплывет.
Но на поверхности пузырьки лопнут, и газ улетучится. Отяжелевшая виноградинка вновь опустится на дно. Здесь она снова покроется пузырьками газа и снова всплывет. Так будет продолжаться несколько раз, пока вода не "выдохнется". По этому принципу всплывает и поднимается настоящая подводная лодка.
Некоторые жидкости не ладят друг с другом. Возьмите масло и воду в качестве примера, вы можете смешать их вместе и трясти так сильно, как только можете, но они никогда не станут друзьями . или станут? Проведите этот забавный эксперимент и выясните, как масло и вода будут вести себя вместе.
2. Налейте 2 столовые ложки окрашенной воды вместе с 2 столовыми ложками растительного масла в небольшую бутылку.
В то время как вода часто смешивается с другими жидкостями, с маслом такого не происходит. Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу, молекулы масла так же, больше привлекают свои молекулы, они просто не смешиваются друг с другом. Масло всплывает над водой, поскольку имеет более низкую плотность. Если вы очень хотите, чтоб масло и вода были вместе, то попробуйте добавить немного жидкости для мытья посуды. Моющее средство притягивает как воду, так и масло и помогает им соединиться вместе, образуя так называемую эмульсию. Теперь вы лучше понимаете, почему так сложно отмыть жирную тарелку водой без помощи моющих средств.
Читайте также: