Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 04

Действие силы тяжести мы не умеем устранять полностью, поэтому в земных условиях не сможем точно повторить космические опыты. Но порою действие силы тяжести на жидкость бывает не столь уж значительно, это дает возможность наблюдать поразительные явления.

Возьмите стакан и налейте его до краев. Сколько воды можно подлить в полный стакан? Чтобы ответить на этот странный вопрос, попробуйте добавлять воду пипеткой по капельке. Капля, две, три, десять, пятьдесят… Можно добавлять воду не по капельке, а целыми пипетками. Но и на эту процедуру вы потратите много времени, прежде чем вода начнет выливаться.

Присмотритесь, ее поверхность поднялась над краями стакана, и вода ведет себя так, будто ее удерживает эластичная пленка. Состоит она из молекул, между которыми активно действуют силы взаимного притяжения. С увеличением объема жидкости пленка «растягивается». Образуется «горка» воды (рис. 1).

Это явление называется поверхностным натяжением. Влияние поверхностной пленки особенно заметно, когда объем жидкости мал.

Капните на чистую стеклянную пластинку воду, масло и тушь. Они растекутся по стеклу лужицей. Это называется смачиванием. Объясняется оно тем, что молекулы жидкости притягиваются молекулами твердого тела сильнее, чем друг к другу.

Растопите на водяной бане немного парафина. Вылейте его на стекло ровным слоем и дайте застыть. (Парафин можно купить в аптеке или взять из обычной белой свечки. Цветной парафин, применяемый в декоративных свечах, для опытов не годится.)

Капните из пипетки на покрытую парафином пластину воду, масло или тушь. Масло по-прежнему растекается по поверхности. Капельки же воды и туши на поверхности воска станут похожи на «лепешечки». Немного наклоните подложку — капельки устойчиво держатся на ней.

Силы взаимодействия молекул жидкости между собой и с молекулами твердой поверхности примерно одинаковы. Про капли воды и туши мы говорим, что они частично смачивают поверхность воска.

Закоптите на свечке стеклянную пластину или кусочек жести. Капните на нее масло, воду и тушь. Масло смачивает сажу и растекается лужицей, а вот вода и тушь образуют шарообразные капельки. При этом чем они меньше, тем круглей. Наклоните подложку, и капли мгновенно скатятся. Листья некоторых растений, подобно закопченной поверхности, не смачиваются водой и на них становятся видны капельки росы.

Однако глаз здесь не все успевает заметить. Дополните его видеокамерой, произведите съемку крупным планом с увеличенной частотой кадров, а фильм просмотрите с обычной частотой. Вы увидите, что капли на саже подвижны, непрерывно колеблются, как бы «дышат». Они скатываются не как твердые шарики, а как слабо надутые резиновые мячи, проминающиеся в местах соприкосновения с поверхностью.

На пластинку, покрытую сажей, поместите капельку воды. Поднесите к ней наэлектризованную палочку. Капелька воды вытянется в сторону электрического поля. Она может перекатываться и даже подпрыгивать.

Опустите в воду пластину, покрытую сажей. Разверните ее под некоторым углом. На ваших глазах она из черной превратится в зеркально-серебристую. В чем тут дело?

Сажа не смачивается водой. При погружении пластины в воду между сажей и водой образуется слой воздуха, от которого отражается свет.

Таким свойством обладает не только сажа. Опустите в воду клубок шерсти. Он тоже станет серебристым. Кстати, в водоемах встречается паук-серебрянка. Он плетет под водой дом-купол и приносит в него с поверхности воздух на ворсинках своего тела. Погружаясь в воду, паук становится серебристым, как клубок шерсти в предыдущем опыте. А теперь несколько опытов с жидкостью, находящейся в условиях, близких к невесомости.

Бельгийский ученый Плато поставил следующий опыт. Он подобрал две несмешивающиеся жидкости одинаковой плотности: прованское (оливковое) масло и смесь воды и спирта.

Поскольку плотности жидкостей одинаковы, то вес капельки масла в смеси равен нулю. Капелька не тонет и не всплывает, находится в состоянии невесомости! При этом ее форма почти идеально сферическая!

Повторите опыт Плато в небольшой плоской кювете, заменив дорогое оливковое масло машинным. Налейте на дно кюветы немного спирта. Затем из пипетки или трубочки впрысните капельку масла. Плотность масла больше плотности спирта, поэтому она ляжет на дно. Аккуратно, маленькими порциями, доливайте воду, и капелька масла начнет всплывать.