Určitě jste někdy hleděli na déšť, zmateni a ohromeni tím, jak na něj padají kapky deště. Kapky, které vždy připomínají kruhový nebo oválný tvar a které osobně vidíte, jak padají, jako by to byly jehly. Jaká tajemství stojí za vznikem kapek vody? Co se skrývá pod povrchem drobných kapiček vody a proč se kapičky vody tvoří?
Pokud chcete rozluštit všechny tyto záhady a pochybnosti, čtěte dál 🙂
Kapka vody
Voda je nejběžnějším prvkem, který existuje na zemském povrchu. Díky vodě se může vyvíjet život, jak ho známe. Pokud by to nebylo pro ni, nebyly by tam žádné řeky, jezera, moře ani oceány. A co víc, nemohli jsme žít protože jsme složeni ze 70% vody.
Voda se nachází ve všech třech stavech: pevná látka (ve formě ledu), kapalina (voda) a plyn (vodní pára). Jeho změna stavu zcela závisí na teplotě a tlaku. Když se na led aplikuje teplo, jeho energie zvyšuje vibrace molekul vody uvnitř a začne se tavit. Pokud toto teplo pokračuje, částice se oddělí natolik, že se změní na plyn. Vodní pára jsou to jen malé kapičky vody. Ale ...
Proč se tvoří kapky vody?
Když poukážeme na molekuly, které tvoří vodu, vytvoříme z ní kruhový tvar podobný kuličkám, které drží pohromadě vibracemi a rotací. Pokud by tomu tak bylo, proč se při rozlití vody nerozšíří na tloušťku jediné molekuly? K tomu dochází kvůli tomu, co se nazývá povrchové napětí. Díky povrchovému napětí, které existuje mezi molekulami, dokážeme plavat jehlou na sklenici nebo ševcovým hmyzem procházet vodou.
Abyste tomu porozuměli, musíte vědět, co se děje uvnitř kapaliny. Voda se skládá z molekul a ty jsou zase atomy. Každý atom má kladné náboje (protony) a záporné náboje (elektrony) a mají jednu nebo druhou formu v závislosti na typu molekuly, kterou tvoří. Někdy elektronový obal přitahuje více sebe, někdy protony a elektrony. Proto víme, že existují síly přitažlivosti a odporu.
Když se podíváme na molekulu uvnitř kapaliny, můžeme vidět, jak je zcela obklopena více molekulami a kde se všechny mezimolekulární síly, které existují, navzájem ruší. Pokud by jeden střílel doleva, druhý by střílel doprava se stejnou intenzitou, takže se navzájem ruší. Díky tomu molekuly mají méně energie a jsou stabilnější. Vždy hledejte stav, který stojí nejméně energie na údržbu, co je horké, ochladí, co je velmi vysoké, padá atd.
Věc je komplikovaná při pozorování molekul, které jsou v povrchové vrstvě vody. Tyto molekuly nejsou zcela obklopeny jinými molekulami. Dostávají sílu pouze z jedné strany, ale nikoli z druhé. Aby tento problém vyřešili, přemisťují se molekuly samy a snaží se najít tvar, aby minimalizovaly plochu, kterou zabírají. Pro stejný objem geometrickým tělesem s nejmenší povrchovou plochou je koule.
Ze všech těchto důvodů se kapky vody tvoří, když se voda nalije do kruhového nebo sférického tvaru. To je také důvod, proč se mohou vznášet předměty, které mají malou hmotnost a jsou hustší než voda (například švec), protože povrch vody má sklon nerozbít, aby umožnil cizím tělesům vstoupit.
Povrchové napětí ve vodě je vyšší než v jiných kapalinách, protože geometrie jeho molekul je úhlová a způsobuje existenci více sil.
Proč jsou kapky deště ve tvaru slzy?
Jakmile je důvodem, proč se vytvářejí kapky vody, je čas vysvětlit, proč tyto kapky získávají tvar slzy, když padají z nebe během deště.
Obvykle je zobrazena kapka vody ve tvaru kapky. Pokud však tyto kapky nespadnou na okno, nemá podobný tvar. Malé kapky deště mají poloměr menší než milimetr a mají sférický tvar. Ty největší získávají tvar hamburgerových housek, když dosáhnou hodnot poloměru větších než 4,5 mm. Když k tomu dojde, kapičky se deformují na padák s trubicí vody kolem základny a roztáhnou se na menší kapičky.
Tato změna tvaru vodních kapiček je důsledkem napětí dvou sil působících současně. První je povrchové napětí, než je vidět, a druhým je tlak vzduchu, vrstva tlačit základnu kapky nahoru, jak padá. Když je kapka vody menší, působí povrchové napětí větší silou než tlak vzduchu, takže kapka má tvar koule. Jak se velikost kapky vody zvětšuje, zvyšuje se rychlost, s níž klesá, a to takovým způsobem, že tak roste i síla, kterou tlak vzduchu působí na kapku vody. To způsobí, že se kapka zploští a uvnitř se vytvoří deprese.
Když poloměr kapky přesáhne 4 mm, prohloubení ve středu kapky se zvětší tak, že se vytvoří taška s vodním kroužkem nahoře az této velké kapky se vytvoří několik malých.
S touto informací budete moci vědět něco více o kapkách vody a proč mají tento tvar, když jsou na různých místech. Nyní se můžete dívat oknem s větší znalostí o prvku, který nám dává život.