Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы познакомились с движением молекул, которое проявляет себя в различных явлениях доступных нашему наблюдению. Давайте вспомним какие наблюдения можно наблюдать не вооруженным глазом или через микроскоп являются свидетельством того, что молекулы движутся: диффузия. Давайте вспомним что такое диффузия.
Диффузия - это взаимное проникновение молекул одного вещества в другое.
И еще мы познакомились с явлением, которое было открыто не физиком, а ботаником Броуном - называемое Броуновским движением, которое состоит в том, что мельчайшие частицы: это может быть растительная пыльца, это могут быть мелчайшие частички краски или капельки смолы, размером буквально микрометры, которые совершают случайные хаотические движения под действием ударов молекул окружающих их. Итак, то что молекулы движутся, мы точно уже знаем. Сегодня мы поговорим еще об одном свойстве молекул - об их взаимодействии.
Давайте теперь попробуем выяснить вот что...мы знаем, что все вещества состоят из молекул. Эти молекулы не являются не подвижными. Движение молекул мы с вами подтвердили с помощью таких экспериментов, как диффузия, которая есть и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах. Т.е молекулы двигаются, как в газах и жидкостях, так и в твердых телах. Хорошо, давайте тогда возьмем в качестве примера кусочек мела и попробуем ответить на следующий вопрос: если внутри этого кусочка молекулы двигаются, то почему тогда этот кусочек мела не разлетается на мелкие кусочки? Ответом является, то что кроме движения молекул, молекулы еще и взаимодействуют друг с другом. Для того, что бы разорвать кусочек мела (не сломать, а именно разорвать), нам придется приложить некоторые усилия, но в конце концов у нас это получится. Давайте подумаем, что происходит когда мы пытаемся разорвать кусочек мела? Происходит, то что мы пытаемся увеличить расстояния между молекулами, но нам не удастся это сделать сразу, значит при попытки увеличить расстояние между молекулами, возникают силы притяжения между ними. Эти силы, конечно, очень маленькие, но молекул настолько много, что эти силы складываясь создают, то что физики называют силами упругости. И эта сила упругости не дает нам разорвать этот кусочек мела без каких-либо усилий. Давайте проиллюстрируем описанное выше в видеоролике ниже, который наглядно показывает взаимодействие молекул, находящихся как равновесном состоянии, так и в процессе притягивания и отталкивания.
После просмотра видеоролика, давайте себе зададим такой вопрос: после того как мы разломили два кусочка мела и пытаемся их соединить обратно вместе почему у нас из этого ничего не получается? По вышеописанным рассуждениям силы притяжения должны "включиться" и удержать их вместе, но этого не происходит. Как вы думаете в чем дело? Давайте порассуждаем. Когда мы разрываем кусочек мела, его края имеют ровную поверхность? Нет. Когда мы пытаемся восстановить кусочек мела из-за неровностей нам не удается сблизить молекулы настолько, что бы включились силы притяжения. Это говорит о том, что силы взаимодействия между молекулами работают на очень коротких расстояниях, расстояниях порядка самих размеров молекул. А размеры самих молекул, как вы знаете, порядка минус девятой - минус десятой степенях метра. И нам не удается сблизить кусочек мела настолько, что бы приблизить их на такое расстояние из-за неровностей разлома. В том, что силы притяжения все-таки можно включить, мы сейчас с вами убедимся в видеоролике ниже.
И так, то что мы с вами наблюдали в видеоролике выше свидетельствует о том, что расстояния на которых действуют межмолекулярные силы (силы межмолекулярного взаимодействия) очень маленькие. Поэтому эти два кусочка мела, если например они будут рядом лежать, то они к друг дружке не притянутся.
Особое значение имеет взаимодействие между молекулами жидкости и твердого тела. Это, просто, очень важно из-за многочисленных практических применений и проявлений в природе. Поэтому далее мы более подробно поговорим о взаимодействии молекул жидкости с молекулами твердого тела. Смотрим об этом видеоролик ниже...
Давайте запишем определение смачивания.
Смачивание - в случае смачивания сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше, чем между самими молекулами жидкости.
Итак, мы с вами выяснили, что стекло смачивается водой. Давайте теперь подробнее изучим явление смачивания. Давайте посмотрим ниже еще один видеоролик.
После просмотра ролика о смачивании и не смачивании давайте приведем примеры, когда смачивание происходит и когда не происходит. Разные пары веществ по-разному друг к другу относятся.
Смачивание:
- вода - стекло
- ртуть - металлы
- расплавленные олово и свинец - другие твердые металлы (прим. медь, железо, цинк и др.)
Несмачивание:
- вода - углерод (сажа)
- ртуть - стекло
- вода - жир
И эти явления смачивания и несмачивания находят широкое применение в технике и проявляются в природе. Давайте приведем пример где можно использовать смачивание:
1) при склеивании разных веществ. Клей, который используется при склеивании - это вещество которое обладает двумя важными свойствами. Во-первых клей смачивает склеиваемые поверхности, для этого он имеет специальный химический состав. Второе - клей застывает через некоторое время. Давайте посмотрим в видеоролике ниже что происходит при склеивании двух поверхностей.
2) расплавленное олово хорошо смачивает другие твердые металлы, и этим эффектом тоже можно успешно пользоваться. Технология соединения различных металлов другим расплавленным металлом называется пайка. Давайте ниже в видеоролике рассмотрим схему пайки.
3) ну и наконец, давайте подумаем, а можно ли соединять, например, две железные поверхности не с помощью расплавленного олова, а с помощью расплавленного железа. Да, ответ положительный и такой процесс называется сваркой. Давайте в видеоролике ниже посмотрим схему сварки двух поверхностей и определим ее отличие от пайки.
Хорошо, пошли дальше...давайте теперь посмотрим, где себя проявляет несмачивание. Ну во-первых мы можем воспользоваться тем, что вода не смачивает жир. Т.е если мы жиром покрываем какую-то поверхность, то к ней перестают приставать капли воды. С точки зрения эстетики - этот процесс является немного "сомнительным", но в природе сплошь и рядом это используется. Есть такая поговорка: "Как с гуся вода...". Гусь покрывает перья свои слоем жира и жир не смачивает воду, поэтому гусь под дождем остается совершенно сухим, капли воды с него скатываются. Т.е гусь не боится плавать и не боится намокнуть. Теперь где еще применяется еще не смачивание: лыжи смачивают жиром, для того чтобы было лучше скольжение. А вот, например, есть такое понятие как гидрофобное покрытие. Гидрофобное - боящееся воды. На языке физики - это покрытие, которое не смачивается. Где используются гидрофобные покрытия? Зонты, палатки иногда обувь, некоторая спортивная одежда. Все это перечисленное пропитываются гидрофобными покрытиями.
Гидрофобное покрытие представляет собой - покрытие, которое очень плохо или вообще не смачивается водой.
И, наконец, в природе есть такое насекомое, которое называется водомерка. Давайте в видеоролике ниже посмотрим как водомерка перемещается по поверхности воды при этом не проваливаясь.
И в конце лекции давайте в еще одном видеоролике посмотрим на процесс пайки наглядно.
Пайка - это основная технология при изготовлении радиоаппаратуры. Даже платы компьютеров содержать огромное количество спаек, правда пайка происходит не так как это показано в видеоролике выше, а с помощью специальной технологии, называемой "волной припоя", но тем не менее это так.
Давайте подведем итог этой лекции. Итак мы узнали что на основе Броуновского движения молекулы могут взаимодействовать. Важное значение имеет взаимодействие жидких и твердых тел, на основе которого происходит очень важный физический процесс "смачивания". Узнали какие пары веществ имеют смачивающиеся и не смачивающиеся поверхности. И какие процессы на основе смачивания существуют: склеивание, пайка и сварка. Ну в конце лекции мы наглядно увидели применение процесса пайки при соединении двух радиотехнических деталей.
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, то пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.