XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Капиллярный эффект
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Однажды теплым летним днем, когда я гуляла на улице, пошел дождь. Я очень люблю дожди, ведь после дождя появляются лужи, а я очень люблю по ним прыгать. Так вот в очередной раз, когда я прыгала по лужам, я заметила, что у меня промокли ноги до колен, хотя по лужам я ходила только в кедах. Меня это очень заинтересовало. И у меня появилась гипотеза.
Моя ГИПОТЕЗА: вода может подниматься вверх вопреки силе тяжести.
Цель: провести эксперименты и выяснить почему вода поднимается по брюкам до колен во время дождя.
Задачи:
-узнать, что заставляет воду подниматься вверх
-провести опыты по теме исследования.
-сделать выводы
Методы исследования:
-изучение литературы по данной проблеме;
-анализ и поиск информации в сети Интернет;
-провести опыты.
Материалы и оборудование:
-вода
-краски
-мерные стаканчики
-пластиковые пластинки
-бумажное полотенце
-белые цветы
-
Теоретическая часть проекта
Изучив информацию об описанном свойстве воды, я поняла, что у этого свойства есть научное название «капиллярный эффект».
Этот эффект проявляется из-за особого свойства различных жидкостей двигаться по тонким трубочкам «капиллярам», которое называется «смачивание поверхности».
Рисунок 1. Салфетка состоит из волокон целлюлозы.
По этим волокнам как по тонким трубочкам вода может подниматься вверх вопреки силе тяжести.
Капиллярные явления также весьма распространены в природе и часто используются в практической деятельности человека. Дерево, бумага, кожа, кирпич и очень многие другие предметы, окружающие нас, имеют капилляры. За счет капилляров вода поднимается по стеблям растений и впитывается в полотенце, когда мы им вытираемся. Поднятие воды по мельчайшим отверстиям в куске сахара, забор крови из пальца – это тоже примеры капиллярных явлений. Кровеносная система человека, начинаясь с весьма толстых сосудов, заканчивается очень разветвленной сетью тончайших капилляров. В теле взрослого человека имеется порядка 160 млрд капилляров. Их общая длина доходит до 80 тыс. км.
По многочисленным капиллярам, имеющимся в почве, вода из глубинных слоев поднимается к поверхности и интенсивно испаряется. Чтобы замедлить процесс потери влаги, капилляры разрушают путем разрыхления почвы с помощью борон, культиваторов, рыхлителей.
Рисунок 2. Движение воды по капиллярам в жизни деревьев
Простая бытовая уборка невозможна без капиллярного эффекта, ведь по этому принципу ткань впитывает воду. Полотенце, чернила, фитиль в масляной лампе и множество устройств работает на этой основе.
Промокание одежды во время дождя, к примеру, брюк до самых колен от ходьбы по лужам, также связано с капиллярным эффектом.
-
Практическая часть
Опыт 1: я решила увидеть направление движения воды по салфетке.
Для этого я взяла полоску, вырезанную из салфетки.
Поставила три метки фломастерами разных цветов. Поместила ленту вертикально, опустив нижний конец в воду.
Вода стала подниматься вверх по салфетке, увлекая за собой краску. Метки стали подниматься вверх, почти не перемешивая цвета. Метки в общей сложности поднялись вместе с водой на 5см.
Вывод 1: вода действительно поднимается по салфетке вверх, т.е. в направлении противоположном силе тяжести (которая, как известно, направлена вертикально вниз).
Вывод 2: высота подъёма воды конечна.
Опыт 2: Мне стало интересно, могу ли я повлиять на направление движения воды по салфетке.
Я взяла три мерных стакана. Два из них заполнила водой и подкрасила в разные цвета (синий и желтый). Свернула бумажные салфетки трубочкой и поместила концы трубочки в сосуды.
Через полчаса в сосуде, который был пуст, начала появляться вода.
Через 12 часов уровень воды в сосудах сравнялся и больше не менялся.
Вывод 1: вода может менять направление движения по салфетке и перемещается не только вверх, но и вниз. Можно влиять на направление движения воды, изменяя положение верхнего конца салфетки.
Вывод 2: количество воды, которая может «пройти» по салфетке, ограничено силой, толкающей воду вверх по салфетке, и, если эта сила с обоих концов салфетки выравнивается, движение воды прекращается.
Опыт 3: Я решила проверить насколько тонкими должны быть трубочки, чтобы по ним поднималась вода
Для этого я взяла две прозрачные пластинки из пластика.
Гуашью нарисовала черную полоски по середине и стянув их резинками для волос опустила в воду.
На краске практически сразу начал проявляться рисунок в виде «паутинки». И стало очень отчетливо видно, что эти «паутинки» очень тоненькие. А если между пластинками сделать зазор побольше, положив между ними, например, листок бумаги, то вода не начинает подниматься.
Вывод: вода может подниматься вверх только по очень тонким трубочкам
Опыт 4: Я решила подтвердить наличие капиллярного эффекта в жизни растений.
Я взяла белый цветок и поставим его в вазу с подкрашенной водой. Через несколько часов лепестки цветка начали окрашиваться в цвет воды в вазе.
Рисунок 2. Подкрашенные цветной водой цветы.
Вывод: в цветах наблюдается точно такой же «капиллярный эффект», как и в салфетке.
Заключение
Составив план работы, последовательно отвечая на все поставленные вопросы, я не только узнала, что такое «капиллярность» и много интересного связанного с этим явлением, но и смогла рассказать и показать об этом сверстникам.
Изучив природу капиллярных явлений, я пришла к выводу, что мы встречаемся с данным явлением практически во всех сферах нашей повседневной жизни. Будь то природа или наука, а также в быту.
Моя работа мне понравилась, я довольна своим результатом. Мои исследования могут быть использованы мной в будущем в школе на уроках физики при изучении темы «Капиллярные явления», на занятиях по биологии в вопросах о капиллярных явлениях в организме человека, а также в усовершенствовании знаний по химии.
В процессе работы над исследованием я выяснила, что без капиллярного эффекта существование живых организмов просто невозможно. Человеческое тело получает кислород и питательные вещества по мельчайшим сосудам «капиллярам». Корни растений – это сеть капилляров.
Общий вывод:
Капиллярный эффект –одно из важнейших явлений природы, пусть и не самое заметное!
-
Список источников
-
https://ru.wikipedia.org/wiki/Капиллярность
-
Набор для опытов «Экспериментариум»
-
https://videouroki.net/razrabotki/kapilliarnyie-iavlieniia-v-prirodie-i-tiekhnikie.html