Учительська світлиця

УРОК № 71 / ІІІ.2-4. БУДОВА РІДИН. ПОВЕРХНЕВИЙ НАТЯГ РІДИН

Мета: 1) поглибити знання учнів про внутрішню будову рідини та властивості рідини з погляду МКТ, ввести поняття поверхневого натягу рідини та з'ясувати, від яких параметрів залежить сила поверхневого натягу речовини;

2) продовжити формування логіки учнів, уміння аналізувати умови задачі та обирати оптимальні шляхи її розв'язання;

3) показати практичне значення виучуваної теми в побуті, на виробництві.

Очікувані результати: учні оперують поняттями коефіцієнт поверхневого натягу, поверхнева енергія.

Устаткування: інтерактивний плакат до уроку, відеофрагменти, флеш- анімації.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 2 хв

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ (ЦОР) 2 хв

Запитання до класу

1. Які властивості рідин вам відомі?

2. Чи мають рідини власний об’єм? Як це можна довести дослідним шляхом?

3. Чи мають рідини форму? як це можна довести дослідним шляхом?

4. Чи утворюють рідини струмені? течуть?

5. Чи можна рідини стиснути? як це можна довести дослідним шляхом?

6. Як розміщені молекули в рідинах? як рухаються?

7. Що можна сказати про взаємодію молекул у рідинах?

Демонстрування внутрішньої будови рідини (ЦОР, флеш-анімація)

III. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ (ЦОР) ІП

1. Внутрішня будова та властивості рідини

У розташуванні молекул в рідині існує лише близький порядок. Це означає, що розміщення найближчих сусідніх молекул однакове. Твердим же кристалічним тілам характерний дальній порядокв розміщенні молекул.

Основною властивістю рідин є плинність.

Під дією зовнішніх сил рідина не зберігає форму та відносне розташування частин і тому приймає форму ємності, у якій міститься.

Ще однією з характерних властивостей рідини є те, що вона має певний об’єм (при незмінних зовнішніх умовах). Рідину надзвичайно важко стиснути механічно, оскільки, на відміну від газу, між молекулами дуже мало вільного простору. Тиск, який діє на рідину, що перебуває в посудині, передається без зміни в кожну точку об’єму цієї рідини (закон Паскаля, справедливий також і для газів). Цю особливість, поряд з дуже малою здатністю стиснення, використовують у гідравлічних машинах.

2. Поверхнева енергія

Зазвичай стверджують, що рідина не має власної форми, але якщо уважно розглянути крихітні крапельки туману, то можна переконатися — усі вони мають сферичну форму. А в стані невагомості сферичною є поверхня рідини досить великого об’єму. При відриванні краплі води від кінця піпетки здається, що краплю деякий час утримує пружна плівка, яка, врешті-решт, рветься.

Спостерігаючи за клопом-водоміркою на поверхні води, бачимо, що ніби якась плівка утримує його. Виявляється, що цю «плівку» на поверхні води утворюють молекули самої рідини. Молекули, що потрапили на поверхню рідини, перебувають в інших умовах порівняно з молекулами, які містяться всередині рідини. Насправді, молекула в верхньому шарі рідини взаємодіє з меншою кількістю «сусідів», ніж молекула вглибині рідини.

Отже, щоб перемістити молекулу з глибини рідини на поверхню, потрібно розірвати певне число міжмолекулярних зв’язків, тобто виконати певну роботу. Ця робота перетворюється на потенціальну енергію поверхневих молекул.

Поверхнева енергія рідини прямо пропорційна площі вільної поверхні рідини (кількості молекул у верхньому шарі):

Е_пов= σS

Коефіцієнт пропорційності називають поверхневим натягом рідини

Для кожної рідини ця величина стала, але залежить від температури і домішок.

3. Сила поверхневого натягу

Нехай на прямокутну рамку з рухомою стороною l натягнута плівка рідини (див. рисунок). Розтягнемо плівку силою F на відстань х. Таке розтягування фактично є не чим іншим, як процесом переводу молекул із об’єму рідини на поверхню. Буде виконана робота A = Fx, яка дорівнюватиме збільшенню поверхневої енергії ΔЕ_пов = σΔS = σlх. Одержуємо для сили поверхневого натягуF= σl.

· Силу, яка діє з боку рідини на контур, що обмежує її поверхню, намагаючись зменшити площу поверхні рідини, називають силою поверхневого натягу.

4. Поверхневий тиск

Тенденція поверхні до скорочення спричинює виникнення сили, направленої до центра кривини поверхні. Виникає поверхневий тиск p_S.

Уявно розріжемо краплину у невагомості діаметральною площиною.

Вздовж лінії перерізу (кола) діє сила поверхневого натягу F = σl = σ ∙ 2πR, яка і стискує дві півкулі. Ця сила розподіляється по площі перерізу S = Πr². Виникає поверхневий тиск направлений до центра кулі.

Питання до учнів при викладенні нового матеріалу

1. Назвіть характерні властивості рідин.

2. Наведіть приклади, що підтверджують існування поверхневого натягу.

3. Чому площа вільної поверхні рідини дуже рідко буває мінімальною?

4. Від чого залежить сила поверхневого натягу?

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ

Відповіді на запитання

1. Чому поверхневий натяг зменшується з підвищенням температури?

2. Чому зменшуються розміри мильної бульки, якщо припинити дути в трубку, на кінці якої вона тримається?

3. Збільшується чи зменшується поверхневий натяг води під час розчинення в ній прального порошку?

Розв'язування задач

1. Яку мінімальну роботу потрібно зробити, щоб крапельку води радіусом r = 2 мм «розбити» на вісім однакових крапель?

2. Для визначення поверхневого натягу води використали піпетку діаметром вихідного отвору d = 2 мм. З’ясувалось, що n = 40 однакових крапель води мали загальну масу m = 1,9 г. Яка величина поверхневого натягу води, отримана за цими даними?

IV. РЕФЛЕКСІЯ

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Підготувати повідомлення з теми: «Поверхневий натяг рідини у побуті, виробництві».

3. Розв’язати задачі.

1). Визначте максимальний розмір крапель води, що можуть висіти на стелі прилазні.

2). Скільки крапель виробляється з V = 1 ∙ 10^-6 м³ води при її витіканні з вертикальної скляної трубки з внутрішнім радіусом r = 0,9 мм? Діаметр крапель збігається з діаметром трубки.