Sigurno ste ikad zurili u kišu, zbunjeni i zadivljeni načinom pada kišnih kapi na nju. Kapi koje uvijek nalikuju kružnom ili ovalnom obliku i koje osobno vidite kako padaju kao da su igle. Koje misterije stoje iza stvaranja kapljica vode? Šta se krije ispod površine sitnih kapljica vode i zašto nastaju kapljice vode?
Ako želite odgonetnuti sve ove enigme i sumnje, nastavite čitati 🙂
Kap vode
Voda je najčešći element koji postoji na zemljinoj površini. Zahvaljujući vodi, život kakav poznajemo može se razviti. Da nije bilo nje, ne bi bilo rijeka, jezera, mora ili okeana. Štaviše, nismo mogli živjeti jer smo sastavljeni od 70% vode.
Voda se može naći u sva tri stanja: čvrstom (u obliku leda), tečnom (voda) i plinu (vodena para). Njegova promjena stanja u potpunosti ovisi o temperaturi i pritisku. Kada se toplina primijeni na led, njegova energija povećava vibracije molekula vode unutar njega i on se počinje topiti. Ako se ova toplina nastavi, čestice će se odvojiti toliko da će se pretvoriti u plin. Vodena para to su samo sitne kapljice vode. Ali ...
Zašto se stvaraju kapi vode?
Kad istaknemo molekule od kojih je sastavljena voda, činimo je kružnog oblika sličnog kuglicama koje se drže vibriranjem i rotiranjem. Ako je to bilo tako, zašto se voda kada se prolije ne širi do debljine jednog molekula? To se događa zbog onoga što se naziva površinski napon. Zahvaljujući površinskoj napetosti koja postoji između molekula, možemo natjerati iglu da lebdi na vrhu čaše ili insekti postolari mogu hodati kroz vodu.
Da biste to razumjeli, morate znati što se događa unutar tečnosti. Voda se sastoji od molekula, a oni su zauzvrat atomi. Svaki atom ima pozitivne naboje (protoni) i negativne naboje (elektrone) i oni imaju jedan ili drugi oblik, ovisno o vrsti molekule koju formiraju. Ponekad se elektronska ljuska više privlači, a ponekad protoni i elektroni. Stoga znamo da postoje sile privlačenja i odbijanja.
Kada pogledamo molekulu unutar tečnosti, možemo vidjeti kako je u potpunosti okružena s više molekula i gdje se sve postojeće intermolekularne sile međusobno poništavaju. Ako bi jedan pucao ulijevo, drugi bi pucao udesno s istim intenzitetom, pa se međusobno poništavaju. Zbog toga molekuli imaju manje energije i stabilniji su. Uvijek tražite državu koja najmanje košta održavanje, vruće se hladi, vrlo visoko pada, itd.
Stvar je složena kada se promatraju molekuli koji se nalaze u površinskom sloju vode. Ovi molekuli nisu u potpunosti okruženi drugim molekulima. Snagu primaju samo s jedne strane, ali ne i s druge. Da bi riješili ovaj problem, molekuli se ponovno postavljaju pokušavajući pronaći oblik kako bi smanjili površinu koju zauzimaju. Za isti volumen, geometrijsko tijelo s najmanjom površinom je kugla.
Iz svih ovih razloga kapljice vode nastaju kad se voda ulije u kružni oblik ili oblik kugle. To je i razlog zašto predmeti koji imaju malu masu i gušći su od vode (kao što su kukci-kukci) mogu plutati, jer površina vode nastoji ne slomiti kako bi se omogućilo ulazak stranog tijela.
Površinski napon u vodi je veći nego u drugim tečnostima, jer je geometrija njegovih molekula ugaona i uzrokuje postojanje više sila.
Zašto su kišne kapi u obliku suzne kapljice?
Jednom kada se stvori razlog zašto se stvaraju kapi vode, vrijeme je da objasnimo zašto te kapi poprimaju oblik suze kada padaju s neba za vrijeme kiše.
Obično je prikazana kap vode u obliku suze. Međutim, ako ove kapljice ne padnu na prozor, on nema sličan oblik. Male kišne kapi imaju poluprečnika manjeg od milimetra i sfernog su oblika. Najveće poprimaju oblik lepinja za hamburgere kada dostignu vrijednosti radijusa veće od 4,5 mm. Kad se to dogodi, kapljice se iskrive u padobran sa cijevi vode oko baze i rašire u manje kapljice.
Ova promjena u obliku kapljica vode posljedica je napetosti dviju sila koje djeluju istovremeno. Prva je površinski napon prije viđenog, a drugi je pritisak zraka, sloj za potiskivanje baze kapljice prema gore dok pada. Kada je kap vode manji, površinski napon vrši veću silu od pritiska vazduha, tako da kap dobija oblik kugle. Kako se veličina kapljice vode povećava, brzina kojom ona pada povećava se na takav način da raste i sila kojom zračni pritisak djeluje na kap vode. To uzrokuje da kap postane spljoštenija i u njemu se stvori depresija.
Kada radijus kaplje prelazi 4 mm, udubljenje u središtu kapljice povećava se na takav način da nastaje torba s vodenim prstenom na vrhu i od ove velike kapi nastaje nekoliko malih.
Pomoću ovih informacija moći ćete saznati malo više o kapljicama vode i zašto imaju takav oblik kada su na različitim mjestima. Sada možete gledati kroz prozor sa većim znanjem o elementu koji nam daje život.