Tikrai kada nors spoksojai į lietų, suglumęs ir apstulbęs, kaip ant jo krinta lietaus lašai. Lašai, kurie visada panašūs į apskrito ar ovalo formas ir kuriuos asmeniškai matote, kad jie krenta tarsi adatos. Kokios paslaptys slypi už vandens lašų susidarymo? Kas slepiasi po mažų vandens lašelių paviršiumi ir kodėl susidaro vandens lašeliai?
Jei norite iššifruoti visas šias mįsles ir abejones, toliau skaitykite 🙂
Lašelis vandens
Vanduo yra labiausiai paplitęs elementas, egzistuojantis žemės paviršiuje. Vandens dėka gali vystytis toks gyvenimas, kokį žinome. Jei ne ji, nebūtų upių, ežerų, jūrų ar vandenynų. Be to, mes negalėjome gyventi nes mus sudaro 70% vandens.
Vandens galima rasti visose trijose būsenose: kieto (ledo pavidalo), skysčio (vandens) ir dujų (vandens garų). Jo būsenos pasikeitimas visiškai priklauso nuo temperatūros ir slėgio. Kai šiluma pritaikoma ledui, jo energija padidina jo viduje esančių vandens molekulių vibracijas ir jis pradeda tirpti. Jei ši šiluma tęsis, dalelės atsiskirs tiek, kad virs dujomis. Vandens garai tai tik maži vandens lašeliai. Bet ...
Kodėl susidaro vandens lašai?
Nurodydami molekules, iš kurių susidaro vanduo, padarome ją apvalios formos, panašios į kamuoliukus, kurie laikomi kartu vibruojant ir sukant. Jei taip būtų, kodėl išsiliejus vandeniui jis nepasklinda iki vienos molekulės storio? Tai atsitinka dėl to, kas vadinama paviršiaus įtempimas. Dėl paviršiaus įtempimo, kuris egzistuoja tarp molekulių, mes galime priversti adatą plūduriuoti ant stiklo arba batsiuvių vabzdžiai gali vaikščioti per vandenį.
Norėdami tai suprasti, turite žinoti, kas vyksta skysčio viduje. Vanduo susideda iš molekulių, o tai, savo ruožtu, yra atomai. Kiekvienas atomas turi teigiamus krūvius (protonus) ir neigiamus krūvius (elektronus) ir turi vieną ar kitą formą, priklausomai nuo formuojamos molekulės tipo. Kartais elektronų apvalkalas labiau traukia vienas kitą, o kartais - protonus ir elektronus. Todėl mes žinome, kad yra traukos ir atstūmimo jėgos.
Stebėdami molekulę skysčio viduje, galime pamatyti, kaip ją visiškai supa daugiau molekulių ir kur visos egzistuojančios tarpmolekulinės jėgos viena kitą panaikina. Jei vienas šaudytų į kairę, kitas šaudytų į dešinę tuo pačiu intensyvumu, todėl vienas kitą panaikina. Tai daro molekules mažiau energijos ir yra stabilesni. Visada ieškoma būsenos, kurios išlaikymas kainuoja mažiausiai energijos, atvėsina tai, kas karšta, krenta labai dideli ir t.
Reikalas yra komplikuotas stebint molekules, esančias paviršiniame vandens sluoksnyje. Šios molekulės nėra visiškai apsuptos kitų molekulių. Jie gauna stiprybės tik iš vienos pusės, bet ne iš kitos pusės. Norėdami išspręsti šią problemą, molekulės persiorientuoja bandydamos rasti formą, kad sumažintų jų užimamą plotą. Tam pačiam garsui geometrinis kūnas su mažiausiu paviršiaus plotu yra rutulys.
Dėl visų šių priežasčių pilant vandenį į apskrito ar rutulio formą susidaro vandens lašeliai. Tai taip pat yra priežastis, kodėl objektai, kurių masė yra nedaug ir tankesni už vandenį (pavyzdžiui, vabzdžiai), gali plūduriuoti, nes vandens paviršius linkęs nesulaužyti, kad nepatektų svetimkūnių.
Paviršiaus įtempis vandenyje yra didesnis nei kituose skysčiuose, nes jo molekulių geometrija yra kampinė ir sukelia daugiau jėgų.
Kodėl lietaus lašai yra panašūs į ašarą?
Paaiškinus priežastį, kodėl susidaro vandens lašai, laikas paaiškinti, kodėl lietaus metu krisdami iš dangaus šie lašai įgauna ašaros formą.
Paprastai vaizduojamas ašaros formos vandens lašas. Tačiau nebent šie lašai nukrenta ant lango, jis nėra panašios formos. Maži lietaus lašai turi spindulys mažesnis nei milimetras ir yra sferinės formos. Didžiausios iš jų įgauna mėsainių bandelių formą, kai pasiekia didesnį nei 4,5 mm spindulio dydį. Kai taip atsitinka, lašeliai iškraipo parašiutą su vandens vamzdeliu aplink pagrindą ir išsiskleidžia mažesniais lašeliais.
Šis vandens lašelių formos pokytis atsiranda dėl dviejų tuo pačiu metu veikiančių jėgų įtempimo. Pirmasis yra paviršiaus įtempimas prieš tai matant, o antrasis - oro slėgis, sluoksniu, kad krintant lašo pagrindas būtų stumiamas aukštyn. Kai vandens lašas yra mažesnis, paviršiaus įtempimas daro didesnę jėgą nei oro slėgis, todėl lašas įgauna rutulio formą. Didėjant vandens lašo dydžiui, jo kritimo greitis didėja tokiu būdu, kad didėja jėga, kuria oro slėgis veikia vandens lašą. Dėl to lašas tampa labiau suplotas ir jo viduje susidaro įdubimas.
Kai lašo spindulys viršija 4 mm, depresija lašo centre padidėja taip, kad ji susidaro krepšys su vandens žiedu viršuje ir iš šio didelio lašo susidaro keli maži.
Turėdami šią informaciją galite sužinoti šiek tiek daugiau apie vandens lašus ir kodėl jie turi tokią formą, kai yra skirtingose vietose. Dabar galite pažvelgti pro langą, turėdami daugiau žinių apie mums gyvybę suteikiantį elementą.