Химия и Химики № 5 2015. Эксперименты с поверхностным натяжением. Surface Tension Experiments

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Лезвие, игла, мыло и поверхностное натяжение (Как заставить иглу и лезвие плавать по поверхности воды).

Razor Blade, Needle, Soap and Surface Tension (How to Float a Needle and a Razor Blade on the Surface of Water)

Лезвие для бритья, швейная игла некоторые другие небольшие металлические предметы могут плавать на поверхности воды - за счет силы поверхностного натяжения. Такой эксперимент уже был описан в журнале [1] - повторим его.

Для начала я налил в тарелку воды и поместил на ее поверхность лезвие. Лезвие было неровное (частично погнутое) - несмотря на это оно не утонуло, а стало плавать на поверхности воды. Сделать так, чтобы лезвие плавало по поверхности воды, - проще простого: его не нужно смазывать жиром или использовать вспомогательную бумагу, как в случае иглы [K2].

Теперь - игла. Заставить плавать иглу, не смазанную гидрофобным веществом, мне так и не удалось. Натер иглу парафином, поместил на кусок туалетной бумаги и положил на поверхность воды. Бумага сразу же намокла - осторожно притопил ее с краев. Бумага опустилась на дно, а игла продолжила плавать на поверхности воды. Оказалось, что туалетная бумага для этого опыта удобнее, чем фильтровальная (которую я использовал раньше).

__________________________________________________
¹ Лезвие и игла плавают на поверхности воды [ссылка]

Watch the video / Смотреть Видео (18 Мб, .avi ) Watch the video 2 / Смотреть Видео 2 (9 Мб, .avi )

Вторая часть опыта. Если в сосуд с иглой, которая плавает на поверхности воды, добавить поверхностно-активное вещество (ПАВ), то игла утонет, - поскольку ПАВ понижают поверхностное натяжение воды и усиливают смачивание водой поверхности металла. В упомянутом опыте [1] утопить иглу удалось буквально с первой капли ПАВ (я использовал раствор жидкого моющего средства для посуды Gala).

В этот раз добавлением ПАВ я попытался потопить сразу два предмета: иглу и лезвие. Использовал раствор стирального порошка. Оказалось, что лезвие не так-то просто утопить раствором ПАВ. В результате добавления ПАВ лезвие утонуло, но далеко не от первой капли: может создаться впечатление, что лезвие тонет от волн и возмущений, вызываемых каплями.

Пробовал переделать опыт, на этот раз с ровным лезвием. Но, увы: ровное (не погнутое) лезвие вообще не утонуло - даже после добавления большого количества раствора моющего средства Gala. Вывод: опыт лучше демонстрировать с иглой, т.к. с лезвием он может не получиться.

Игла после нескольких капель ПАВ утонула, но тоже не сразу (в отличие от предыдущих экспериментов). Так же могут появиться сомневающиеся зрители: а вдруг игла утонула от сотрясений или сама собой. Впрочем, развеять сомнения просто - если вы показываете опыт вживую. Можно предложить зрителям заставить лезвие плавать на поверхности воды, в которую уже было добавлено ПАВ. С чистой водой это просто, но после добавления ПАВ, и лезвие, и игла, будучи помещенные на поверхность воды, тонут.

Во время опыта становится заметна любопытная деталь: если в воду с плавающей иглой или лезвием капнуть раствор стирального порошка, то игла и лезвие начинают двигаться по поверхности воды так, чтобы отдалиться от места попадания капли. Этот эффект мы рассмотрим в следующих опытах.

Watch the video / Смотреть Видео (14 Мб, .avi )

Монета плавает на поверхности воды
Floating coin (surface tension)

Кроме иглы, скрепки и лезвия на поверхности воды могут плавать монеты. Но не любые. Сейчас в Украине находятся в обороте монеты из нержавеющей стали и алюминиевой бронзы. Эти монеты оказались слишком тяжелыми и сразу тонули: заставить их плавать на поверхности воды не удалось. Но раньше в обороте были алюминиевые монеты 2 копейки - к счастью, у меня осталась одна такая.

Оказалось, что алюминиевая монета 2 копейки может легко удержаться на поверхности воды. Взял кусочек туалетной бумаги, поместил на нее монету и опустил бумагу на поверхность воды в кристаллизаторе. Потом осторожно утопил бумагу, нажимая на нее с краев. Монета осталась плавать на поверхности воды. Бумагу удалось поднять со дна кристаллизатора и извлечь, не утопив монету.

Оказывается, на поверхности воды могут плавать также японская алюминиевая монета 1 иена.

Watch the video / Смотреть Видео (29 Мб, .avi )

Комментарии

^К1 В детстве совал кусочек мыла в водоём рядом с водомерками. Они убегали. Но если водомерку посадить в тазик с водой, то она от мыла немного погружается.

^К2 Некоторые марки бритвенных лезвий в продаже уже имеют гидрофобное покрытие - вероятно, по технологии производства или упаковки (хранения).