Наверняка вы когда-нибудь смотрели на дождь, недоумевая и удивляясь тому, как капли дождя падают на него. Капли, которые всегда имеют форму круглой или овальной формы, и вы лично видите, как они падают, как иглы. Какие загадки скрываются за образованием капель воды? Что скрывается под поверхностью крошечных капелек воды и почему они образуются?
Если хотите разгадать все эти загадки и сомнения, продолжайте читать 🙂
Капля воды
Вода - самый распространенный элемент, существующий на поверхности земли. Благодаря воде может развиваться жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Если бы не она, не было бы рек, озер, морей и океанов. Более того, мы не могли жить так как мы на 70% состоят из воды.
Воду можно найти во всех трех состояниях: твердом (в форме льда), жидком (вода) и газе (водяной пар). Его изменение состояния полностью зависит от температуры и давления. Когда тепло воздействует на лед, его энергия увеличивает колебания молекул воды внутри него, и он начинает таять. Если это тепло продолжится, частицы разделятся настолько, что превратятся в газ. Водяной пар они всего лишь маленькие капельки воды. Но ...
Почему образуются капли воды?
Указывая на молекулы, из которых состоит вода, мы делаем ее круглой, похожей на шары, которые удерживаются вместе за счет вибрации и вращения. Если это было так, то почему, когда пролитая вода не растекается до толщины одной молекулы? Это происходит из-за того, что называется поверхностное натяжение. Благодаря поверхностному натяжению, которое существует между молекулами, мы можем заставить иглу плавать по поверхности стакана, а насекомые-сапожники могут ходить по воде.
Чтобы понять это, нужно знать, что происходит внутри жидкости. Вода состоит из молекул, а они, в свою очередь, являются атомами. Каждый атом имеет положительные заряды (протоны) и отрицательные заряды (электроны), и они имеют ту или иную форму, в зависимости от типа молекулы, которую они образуют. Иногда электронная оболочка больше притягивается друг к другу, а иногда протоны и электроны. Следовательно, мы знаем, что существуют силы притяжения и отталкивания.
Когда мы смотрим на молекулу внутри жидкости, мы можем видеть, как она полностью окружена большим количеством молекул и где все существующие межмолекулярные силы нейтрализуют друг друга. Если бы один выстрелил влево, другой выстрелил бы вправо с такой же интенсивностью, поэтому они компенсировали бы друг друга. Это заставляет молекулы меньше энергии и более стабильны. Всегда ищут состояние, требующее наименьших затрат энергии на поддержание, что горячее остывает, что очень высокое падает и т. Д.
Дело усложняется при наблюдении за молекулами, находящимися в поверхностном слое воды. Эти молекулы не полностью окружены другими молекулами. Они получают силу только с одной стороны, но не с другой. Чтобы решить эту проблему, молекулы меняют свое положение, пытаясь найти форму, чтобы минимизировать занимаемую ими площадь поверхности. Для того же объема геометрическое тело с наименьшей площадью поверхности - сфера.
По всем этим причинам капли воды образуются, когда вода наливается в форму круга или шара. Это также причина того, что предметы, которые имеют небольшую массу и плотнее воды (например, насекомые-сапожники), могут плавать, поскольку поверхность воды имеет тенденцию не ломаться, чтобы внутрь попало инородное тело.
Поверхностное натяжение в воде выше, чем в других жидкостях, поскольку геометрия ее молекул угловатая и вызывает большее количество сил.
Почему капли дождя имеют форму слезы?
После объяснения причины, по которой образуются капли воды, пора объяснить, почему эти капли принимают форму слезы, когда падают с неба во время дождя.
Обычно изображается капля воды в форме капли. Однако, если эти капли не падают на окно, оно не имеет подобной формы. Маленькие капли дождя имеют радиусом менее миллиметра и имеют сферическую форму. Самые большие из них приобретают форму булочек для гамбургеров, когда достигают значений радиуса более 4,5 мм. Когда это происходит, капли деформируются в парашют с трубкой с водой вокруг основания и распределяются на более мелкие капли.
Это изменение формы водяных капель происходит в результате натяжения двух одновременно действующих сил. Первый ранее видимое поверхностное натяжение, а второе - давление воздуха, слой, чтобы подтолкнуть основание капли вверх по мере ее падения. Когда капля воды меньше, поверхностное натяжение оказывает большую силу, чем давление воздуха, так что капля принимает форму сферы. По мере увеличения размера капли воды увеличивается скорость, с которой она падает, так что увеличивается и сила, с которой давление воздуха действует на каплю воды. Это приводит к тому, что капля становится более плоской и внутри нее образуется углубление.
Когда радиус капли превышает 4 мм, углубление в центре капли увеличивается так, что образует сумка с водным кольцом сверху и из этой большой капли образуется несколько маленьких.
Обладая этой информацией, вы сможете узнать немного больше о каплях воды и о том, почему они имеют такую форму, когда находятся в разных местах. Теперь вы можете заглянуть в окно с большим знанием элемента, который дает нам жизнь.