关键概念
Physics
Energy
Liquids
Molecules
Surface tension
 
介绍
你有没有想过为什么水慢慢的虫子可以走在水上?你相信它是以基于同样的原因,肥皂可以清洁你的菜肴吗?事实上,如果你仔细看你,你可以找到几十个有趣的现象,这取决于水的表面张力。在这项科学活动中,您将制作一点筏,其实际上是由表面紧张的动力—并使用您的船舶调查地表张力如何工作!
 
背景
如果你曾经吹过不同类型的气球,你知道吹薄,柔软,弹性橡胶制成的气球很容易。这是因为气球很小的抵抗力延伸,因为它被炸毁了。但是对于由较厚或更硬的橡胶制成的气球,需要更多的能量来充气。气球更耐拉伸,并且可以是表面张力的模型。如何"stretchy"气球材料是决定电阻(或在这种情况下,表面张力)必须克服多少阻力(或在这种情况下,表面张力)。表面张力定义为将表面积增加一定量所需的能量。
 
液体也具有表面张力。液体的分子(小颗粒)不断地用微小的电荷彼此挤压和拉动。当水分子被其他水分子包围时,通过推力平衡拉力,因此它不会比任何其他方向拉在一个方向上。但在空气和水的情况下,这不是真的;水分子被拉下来,朝向其他水分分子,超过Up,朝向空气。这导致水的表面张力。
 
材料

  • 剪刀
  • 一个小型的扁蛋白酶,至少约三英寸乘三英寸(例如,这可能是取出容器的一部分或包装。)
  • 实用程序或精神刀和成人助手使用它
  • 厨房海绵(用新鲜的海绵用水彻底冲洗水,以确保它没有任何肥皂。)
  • 牙签
  • 大盆,水槽或浴缸
  • 液体洗碗或液体洗衣洗涤剂
  • 药物滴管(可选)
  • 统治者(可选)

 
准备

  • 通过成年人的帮助,将溶剂泡沫塑料切成小矩形,例如三英寸或四英寸,乘三英寸为三英寸。这将是你的木筏。如果需要,您可以使其与矩形不同的形状,只要它对称,不超过大约六英寸,并且一侧有一个平坦的区域,至少两个英寸长。
  • 在筏的短端(或至少两个英寸长的平坦区域)的短端,从筏的末端大约半英寸,拿一个公用事业刀,并仔细地切断一英寸的正方形英寸大小。沿着那个端子居中。这将是木筏的背面。
  • 同样,成人的帮助将厨房海绵的小方块缩短一英寸的大小。这款海绵件应适用于筏子切出的方形,如果需要,调节海绵件的尺寸。 你认为海绵将向你的木筏供电吗?
  • 通过海绵件水平运行牙签。牙签将静置在聚苯乙烯泡沫塑料筏上,而海绵将在筏子的方孔中休息。将牙签更靠近海绵的顶部,以便将其放入聚苯乙烯泡沫孔时,海绵底部的底部至少与发泡胶筏的底部一样低。 为什么你认为海绵将触及水是重要的?
  • 现在,在成年人的帮助下,在正方形和筏的那个端部之间切出小剩余的聚苯乙烯泡沫塑料,但使切口不像海绵件一样宽。例如,如果每侧的海绵件是一英寸,则只应切除大约半英寸或四分之三英寸的聚苯乙烯泡沫塑料带。 (这是因为当你把筏子放在水中时,你会想要海绵件在它背后有一些开阔的水,但部分蛋白酶发泡胶条形仍然需要在那里防止海绵浮动。)你的木筏是现在准备航行!

 
程序

  • 用水填充一个大型盆地,水槽或浴缸。确保有足够的空间为您的木筏移动。
  • 一旦水沉降,将木筏放在水面上并让它漂浮。确保海绵件保持在筏子的方形切口中。
  • 一旦筏子没有移动,就小心地将一两滴液体洗碗肥皂或衣物洗涤剂放在海绵件上。确保没有任何洗涤剂意外地落入水中。如果需要,您可以使用药物滴管以更好地瞄准下降。 洗涤剂放在海绵上时,筏会发生什么?它是如何移动的?
  • 如果你想再次观察动作,清空盆,冲洗筏子(特别是海绵)以使所有洗涤剂从中取出并重新填充盆地。正如你之前一样,再次测试木筏。
  • 知道洗涤剂减少水’S表面紧张,你能用这个事实来解释为什么筏以这种方式移动吗?
  • 额外的: 您可以重复此类活动,而是测试除洗涤剂以外的物质,以查看它们是否影响表面张力。例如,您可以尝试不同的肥皂,牙膏,植物油,表盐等。 其他物质是否影响表面张力,以及筏的运动,以与液体沐浴皂的方式相同?
  • 额外的: 您可以尝试更改筏的大小或形状并重复实验。 如何使用筏子是不同的形状或更重或更轻的影响它如何使用表面张力来行进?
  • 额外的: 想想如何改变你的木筏的设计来改善它。 你可以改变它的设计,使它更快或更直的吗?

 
观察和结果
筏子向前迈进了,远离海绵件的末端吗?
 
您应该已经看到,当您在筏子的海绵块上添加一个或两个洗涤剂时,筏子应该从加入洗涤剂的侧面迅速移动,通过水向前推动它。
 
当将洗涤剂加入水中时,它会降低水的表面张力。化合物降低水’S表面张力称为表面活性剂,通过将水分子彼此分离来工作。在该活性中,在加入表面活性剂的区域中,表面张力降低,并且筏前面的较高表面张力向前拉动筏。随着洗涤剂通过水延伸,它在整个水中降低了表面张力,并且筏子最终停止移动,因为不再存在表面张力差异。你觉得洗碗肥皂等表面活性剂有助于清洁脏盘吗?
 
更多探索
表面张力介绍,来自马萨诸塞州理工学院
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