W przyrodzie można spotkać owady które spacerują po powierzchni wody nie mocząc swoich odnóży. W tym filmiku wyjaśnimy jaka cecha cieczy umożliwia ten wyczyn. Zdarzyło Ci się kiedyś puszczać mydlane bańki? Bierze się wodę, najlepiej destylowaną mydło albo płyn do mycia naczyń odrobinę gliceryny i trochę rozpuszczonego w wodzie cukru. Miesza się składniki a potem nabiera ciecz na jakiś przedmiot z dziurką na przykład klucz albo foremkę do ciastek i dmucha. Niektóre potrafią unosić się w powietrzu naprawdę długo zanim pękną. Co ciekawe niezależnie od kształtu dziurki przez którą wydmuchuje się bańki zawsze będą one okrągłe. Magia? Nie, fizyka a konkretnie właściwość każdej cieczy zwana napięciem powierzchniowym. To napięcie wynika z oddziaływań między cząsteczkami cieczy. Oddziaływanie między cząsteczkami tej samej substancji nazywamy siłami spójności. Żeby je sobie zobrazować posłużmy się ośmiornicami. Wyobraźmy sobie stadko ośmiornic w akwarium. Pomyśl, że splatają się one mackami. Te w środku grupy mają zajęte wszystkie macki a koleżanki pociągają za nie równo we wszystkie strony. Nawet, jeśli wymieniają się uściskiem i zamieniają się miejscami to działające na nie siły się równoważą. Inaczej sprawa ma się z ośmiornicami które są w najbardziej zewnętrznym kręgu. Część ich macek pozostaje wolna. Nie ma się z kim spleść. Dlatego zwierzęta są silniej pociągane na boki i do wewnątrz za macki którymi łączą się z innymi członkami grupy. Trudno wyrwać im się na swobodę nie wypuszczają też tych które są głębiej. Podobnie jest z cząsteczkami cieczy. Te, które są w środku mają paradoksalnie więcej swobody bo działające na nie siły spójności się równoważą. Więc w pewnym sensie znoszą. Te z powierzchni są wciągane w głąb a przez to ciaśniej upakowane tworząc jakby skórkę membranę oddzielającą ciecz od tego co jest poza nią. Na jeziorze czy wypełnionej wodą misce będzie to płaska powierzchnia. A jaki kształt przybierze niewielka objętość cieczy jeśli nie ograniczymy jej kształtem naczynia? Łatwo to sprawdzić, na przykład wpuszczając krople oleju do szklanki z wodą. Olej utworzy kulę. A dlaczego nie walec albo sześcian? Wzajemne przyciąganie sprawia że cząstki chcą by powierzchnia wystawiona na otoczenie była jak najmniejsza. A Jaki kształt ma najmniejszy stosunek powierzchni do objętości? Może wiesz już z matematyki że to właśnie kula. Gdybyśmy znaleźli się nagle na międzynarodowej stacji kosmicznej w stanie nieważkości każda rozlana ciecz unosiłaby się w postaci kulistych kropli. I to całkiem dużych, bo okazuje się że w warunkach mikrograwitacji można do wnętrza takiej kuli napchać więcej cząstek niż na Ziemi . Woda ma wyjątkowo duże napięcie powierzchniowe ze względu na fakt że jej cząsteczki są dipolami. Więcej możesz się o tym dowiedzieć z naszych filmów z chemii. Dzięki temu na jej powierzchni mogą utrzymywać się nawet przedmioty o większej gęstości o ile będą odpowiednio lekkie i będą mieć sporą powierzchnię styku z powierzchnią wody. Możesz się o tym przekonać wykonując proste doświadczenie. Potrzebna Ci będzie szklanka albo miska z wodą, spinacz i drobna moneta najlepiej aluminiowa. Połóż spinacz delikatnie na wodzie. Widzisz, że nie tonie choć woda wokół niego jakby delikatnie się ugina. Teraz wytrąć spinacz z równowagi wciskając jeden z jego końców pod wodę. Spinacz tonie. Powtórz doświadczenie z monetą pamiętając by kłaść ją na wodzie bardzo delikatnie i jak najrówniej. Powinna zachować się tak samo jak spinacz. O czym to świadczy? Przedmioty unoszą się na wodzie bo ich masa naciskająca na określoną powierzchnię jest zbyt mała żeby sobie poradzić z napięciem powierzchniowym. Jeśli zmienimy stosunek masy przedmiotu do powierzchni jego styku z wodą na przykład przechylając go napięcie okaże się zbyt małą siłą by utrzymać przedmiot na powierzchni. Napięcie powierzchniowe to efekt sił wzajemnego przyciągania cząsteczek cieczy sił spójności. Obecność tych sił sprawia że powierzchnia cieczy wystawiona na otoczenie jest jak najmniejsza. W idealnych warunkach przyjmuje kształt kuli. Na dzisiaj to już wszystko. Obejrzyj pozostałe filmy z właściwości materii a po więcej materiałów zajrzyj na naszą stronę pi-stacja.tv