Gotovo ste že kdaj strmeli v dež, zmedeni in presenečeni nad tem, kako padajo na njega dežne kaplje. Kapljice, ki so vedno podobne krožnim ali ovalnim oblikam in jih osebno vidite, da padajo, kot da bi bile igle. Katere skrivnosti se skrivajo za nastankom kapljic vode? Kaj se skriva pod površino drobnih vodnih kapljic in zakaj nastajajo vodne kapljice?
Če želite razvozlati vse te enigme in dvome, nadaljujte z branjem 🙂
Kapljica vode
Voda je najpogostejši element, ki obstaja na zemeljski površini. Zahvaljujoč vodi se lahko življenje, kakršno poznamo, razvije. Če ne bi bilo nje, ne bi bilo rek, jezer, morja ali oceanov. Še več, nismo mogli živeti saj smo sestavljeni iz 70% vode.
Vodo lahko najdemo v vseh treh stanjih: trdnem (v obliki ledu), tekočem (voda) in plinskem (vodna para). Njegova sprememba stanja je v celoti odvisna od temperature in tlaka. Ko toplota deluje na led, njegova energija poveča nihanje molekul vode v njem in ta se začne topiti. Če se bo ta toplota nadaljevala, se bodo delci toliko ločili, da bodo postali plin. Vodna para so le drobne kapljice vode. Ampak ...
Zakaj nastajajo kapljice vode?
Ko izpostavimo molekule, ki tvorijo vodo, jo naredimo krožne oblike, podobne kroglicam, ki jih držimo skupaj z vibriranjem in vrtenjem. Če bi bilo tako, zakaj se voda, ko se razlije, ne razširi na debelino ene same molekule? To se zgodi zaradi tega, kar se imenuje površinska napetost. Zahvaljujoč površinski napetosti, ki obstaja med molekulami, lahko iglo plavamo na vrhu kozarca ali čevljarske žuželke hodijo po vodi.
Da bi to razumeli, morate vedeti, kaj se dogaja znotraj tekočine. Voda je sestavljena iz molekul, ti pa so atomi. Vsak atom ima pozitivne naboje (protoni) in negativne naboje (elektrone) in imajo eno ali drugo obliko, odvisno od vrste molekule, ki jo tvorijo. Včasih se elektronska lupina bolj privlači, drugič pa protoni in elektroni. Zato vemo, da obstajajo sile privlačnosti in odbijanja.
Ko opazujemo molekulo znotraj tekočine, lahko vidimo, kako je popolnoma obkrožena z več molekulami in kje se vse obstoječe medmolekularne sile medsebojno izničijo. Če bi eden streljal v levo, bi drugi streljal v desno z enako intenzivnostjo, zato se medsebojno izniči. Zaradi tega imajo molekule manj energije in so bolj stabilni. Vedno se išče stanje, ki za vzdrževanje stane najmanj energije, vroče se ohladi, zelo visoko pade itd.
Stvar je zapletena pri opazovanju molekul, ki so v površinski plasti vode. Te molekule niso popolnoma obkrožene z drugimi molekulami. Moč prejemajo le z ene strani, z druge pa ne. Da bi odpravili to težavo, se molekule ponovno postavijo in skušajo najti obliko, da zmanjšajo površino, ki jo zasedajo. Za enako glasnost geometrično telo z najmanjšo površino je krogla.
Zaradi vseh teh razlogov nastanejo kapljice vode, ko vodo vlijemo v krožno ali kroglasto obliko. To je tudi razlog, da lahko predmeti, ki imajo malo mase in so gostejši od vode (na primer čevljari), plavajo, saj se površina vode nagiba k da se ne zlomi, da se omogoči vstop tujka.
Površinska napetost v vodi je večja kot pri drugih tekočinah, saj je geometrija njenih molekul kotna in povzroči več sil.
Zakaj so dežne kaplje oblikovane kot solza?
Ko smo pojasnili razlog, zakaj nastajajo kapljice vode, je čas, da razložimo, zakaj imajo te kapljice obliko solze, ko med dežjem padejo z neba.
Običajno je upodobljena kapljica vode v obliki kapljice. Če pa te kapljice ne padejo na okno, nima podobne oblike. Majhne dežne kaplje imajo s polmerom manj kot milimeter in so sferične oblike. Največji imajo obliko žemljic za hamburgerje, ko dosežejo polmerne vrednosti večje od 4,5 mm. Ko se to zgodi, se kapljice izkrivijo v padalo s cevjo vode okoli baze in se razširijo v manjše kapljice.
Ta sprememba oblike vodnih kapljic je posledica napetosti dveh sil, ki delujejo hkrati. Prvi je prej vidna površinska napetost, drugi pa zračni tlak, plast potisnite dno kapljice navzgor, ko pade. Ko je kapljica vode manjša, ima površinska napetost večjo silo kot zračni tlak, tako da kapljica dobi obliko krogle. Ko se velikost kapljice vode poveča, se hitrost, s katero ta pade, poveča tako, da se poveča tudi sila, s katero zračni tlak deluje na kapljico vode. To povzroči, da kapljica postane bolj sploščena in v njej nastane depresija.
Ko polmer kapljice preseže 4 mm, se depresija v središču kapljice poveča tako, da nastane vrečka z vodnim obročkom na vrhu in iz te velike kapljice nastane več majhnih.
S temi informacijami boste lahko izvedeli nekaj več o kapljicah vode in zakaj imajo takšno obliko, ko so na različnih krajih. Zdaj lahko skozi okno pogledate z večjim znanjem o elementu, ki nam daje življenje.