Със сигурност някога сте се взирали в дъжда, озадачени и изумени от начина, по който дъждовните капки падат върху него. Капки, които винаги наподобяват кръгови или овални форми и които лично виждате как падат, сякаш са игли. Какви мистерии стоят зад образуването на капки вода? Какво се крие под повърхността на малки капчици вода и защо се образуват капчици вода?
Ако искате да разгадаете всички тези загадки и съмнения, продължете да четете 🙂
Капка вода
Водата е най-често срещаният елемент, който съществува на земната повърхност. Благодарение на водата животът, какъвто го познаваме, може да се развие. Ако не беше тя, нямаше да има реки, езера, морета или океани. Нещо повече, не можехме да живеем тъй като сме съставени от 70% вода.
Водата може да се намери във всичките три състояния: твърдо (под формата на лед), течно (вода) и газ (водни пари). Промяната на състоянието му зависи изцяло от температурата и налягането. Когато топлината се прилага към леда, неговата енергия увеличава вибрациите на водните молекули вътре в него и той започва да се топи. Ако тази топлина продължи, частиците ще се отделят толкова много, че ще се превърнат в газ. Водна пара те са само малки капчици вода. Но ...
Защо се образуват капки вода?
Когато посочим молекулите, които изграждат водата, ние я правим кръгла форма, подобна на топки, които се държат заедно чрез вибриране и въртене. Ако това беше така, защо, когато разлятата вода не се разпространява до дебелината на една молекула? Това се случва поради това, което се нарича повърхностно напрежение. Благодарение на повърхностното напрежение, което съществува между молекулите, можем да накараме игла да плува върху чаша или обущарските насекоми да преминат през водата.
За да разберете това, трябва да знаете какво се случва вътре в течността. Водата се състои от молекули, а те от своя страна са атоми. Всеки атом има положителни заряди (протони) и отрицателни заряди (електрони) и те имат една или друга форма, в зависимост от вида на молекулата, която образуват. Понякога електронната обвивка е по-привлечена един от друг, а друг път протоните и електроните. Следователно знаем, че съществуват сили на привличане и отблъскване.
Когато наблюдаваме молекула вътре в течността, можем да видим как тя е напълно заобиколена от повече молекули и къде всички съществуващи междумолекулни сили се отменят взаимно. Ако единият стреляше наляво, другият щеше да стреля надясно със същия интензитет, така че те се анулираха. Това кара молекулите да имат по-малко енергия и са по-стабилни. Винаги се търси държавата, която струва най-малко енергия за поддържане, това, което е горещо, се охлажда, което е много високо, пада и т.н.
Работата е сложна, когато се наблюдават молекулите, които се намират в повърхностния слой на водата. Тези молекули не са напълно заобиколени от други молекули. Те получават сила само от едната страна, но не и от другата. За да разрешат този проблем, молекулите се преместват, опитвайки се да намерят форма, за да минимизират повърхността, която заемат. За същия обем, геометричното тяло с най-малка повърхност е сферата.
Поради всички тези причини водни капчици се образуват, когато водата се излива в кръгла или сферична форма. Това е и причината, поради която обектите, които имат малка маса и са по-плътни от водата (като обущарски насекоми), могат да плуват, тъй като повърхността на водата има тенденция да да не се счупи, за да позволи на чуждо тяло да влезе.
Повърхностното напрежение във водата е по-високо, отколкото в други течности, тъй като геометрията на нейните молекули е ъглова и води до съществуването на повече сили.
Защо дъждовните капки са оформени като сълза?
След като обясним причината, поради която се образуват капки вода, е време да обясним защо тези капки приемат формата на сълза, когато падат от небето по време на дъжда.
Обикновено се изобразява капчица вода с форма на капка. Ако обаче тези капки не паднат върху прозорец, той няма подобна форма. Малки дъждовни капки имат с радиус по-малък от милиметър и са със сферична форма. Най-големите приемат формата на хамбургери, когато достигнат стойности на радиус по-големи от 4,5 mm. Когато това се случи, капчиците се изкривяват в парашут с тръба с вода около основата и се разпространяват на по-малки капчици.
Тази промяна във формата на водните капчици се дължи на резултата от напрежението на две сили, действащи едновременно. Първият е наблюдаваното преди това повърхностно напрежение, а второто е въздушното налягане, слой, за да избута основата на капката нагоре, докато пада. Когато капката вода е по-малка, повърхностното напрежение упражнява по-голяма сила от тази на въздушното налягане, така че капката приема формата на сфера. Тъй като размерът на водната капка се увеличава, скоростта, с която тя пада, се увеличава по такъв начин, че нараства силата, с която налягането на въздуха действа върху водния спад. Това кара капката да стане по-сплескана и вътре в нея се образува депресия.
Когато радиусът на капката надвиши 4 mm, депресията в центъра на капката се увеличава по такъв начин, че да се образува чанта с воден пръстен отгоре и от тази голяма капка се образуват няколко малки.
С тази информация ще можете да научите малко повече за капките вода и защо те имат такава форма, когато са на различни места. Сега можете да погледнете през прозореца с по-големи познания за елемента, който ни дава живот.