Естественные науки
Может ли капля растительного масла беспредельно растекаться на поверхности воды? почему? помогите срочно надо!!!
нет
Растекание масла прекратится задолго до того, как она достигнет толщины в 1 молекулу. Дело в том, что масло, как и любая другая жидкость, имеет поверхностное натяжение, хотя и меньшее, чем у воды. Количественно, поверхностное натяжение равно работе, которую нужно совершить, чтобы увеличить поверхность жидкости на единицу площади. Чем сильнее растекается капля масла, тем больше площадь ее поверхности, тем большую работу нужно совершить. Эта работа совершается под действием силы тяжести. Для простоты рассуждений предположим, что первоначально "капля" имела форму куба со стороной 2 см и лежала на поверхности воды (реально так не бывает, но так проще объяснить) . Тогда площадь поверхности капли равна 6*2*2=24 см^2, а объем - 8 см^3.
Предположим, что при растекании капля сохраняет форму прямого параллелепипеда, и рассмотрим две ступени растекания, на каждой из которых площадь поверхности пленки увеличивается в 100 раз.
На первой ступени размеры пленки будут 20*20*0,02 см. Значит площади нижней поверхности капли масла (на границе с водой) и верхней поверхности масла (на границе с воздухом) стали равны 20*20=400 см^2 каждая, в сумме 800 см^2. Площадь боковой поверхности при этом стала равна 4*20*0,02=1,6 см^2. Таким образом, площадь поверхности стала 801,6 см^2, т. е увеличилась на 801,6-24=777,6 см^2.
На второй ступени размеры пленки будут 200*200*0,0002 см. Сумма площадей верхней и нижней поверхности равна 2*200*200=80000 см^2, площадь боковой поверхности 4*200*0,0002=0,16 см^2, Таким образом, площадь поверхности стала 80000,16 см^2, т. е увеличилась на 79198,56 см^2. Значит на второй ступени нужно создать в 79198,56/777,6=101,85 большую площадь, т. е ЗАТРАТИТЬ в 101,85 раз большую работу, чем на первой ступени.
Примем плотность масла 0,75 г/см^3 (что недалеко от истины, впрочем само по себе значение не важно, просто при таком значении проще считать) , тогда масса капли равна 6 г.
В первоначальном состоянии (кубик 2*2*2 см) масло обладало потенциальной энергией (относительно поверхности воды) E=m*g*h, где m - масса капли (0,006 кг) , g - ускорение свободного падения (10 м/с^2), h - высота центра тяжести капли (1 см=0,01 м) , Е=0,0006 Дж.
При растекании масса масла (и ускорение свободного падения) не изменяются, только на каждой ступени в 100 раз уменьшается высота центра тяжести. Тогда после первой ступени потенциальная энергия масла уменьшилась в 100 раз и стала равна равна 0,000006 Дж, и на первой ступени выделилось
0,0006-0,000006=0,000594 Дж. Аналогично, на второй ступени выделилось 0,000006-0,00000006=0,00000594 Дж, т. е в 100 раз меньше, чем на первой.
Таким образом, на каждой из рассмотренных ступеней за счет потенциальной энергии выделяется в 100 раз меньше энергии, чем на предыдущей, а на увеличение поверхности на каждой ступени, начиная со второй нужно затратить в 100 раз большую энергию. Очевидно, что настанет такой момент, что потенциальной энергии слоя масла не хватит на увеличение поверхности и масло перестанет растекаться. И такой момент настанет ЗАДОЛГО до того, как слой масла станет мономолекулярным.
Предположим, что при растекании капля сохраняет форму прямого параллелепипеда, и рассмотрим две ступени растекания, на каждой из которых площадь поверхности пленки увеличивается в 100 раз.
На первой ступени размеры пленки будут 20*20*0,02 см. Значит площади нижней поверхности капли масла (на границе с водой) и верхней поверхности масла (на границе с воздухом) стали равны 20*20=400 см^2 каждая, в сумме 800 см^2. Площадь боковой поверхности при этом стала равна 4*20*0,02=1,6 см^2. Таким образом, площадь поверхности стала 801,6 см^2, т. е увеличилась на 801,6-24=777,6 см^2.
На второй ступени размеры пленки будут 200*200*0,0002 см. Сумма площадей верхней и нижней поверхности равна 2*200*200=80000 см^2, площадь боковой поверхности 4*200*0,0002=0,16 см^2, Таким образом, площадь поверхности стала 80000,16 см^2, т. е увеличилась на 79198,56 см^2. Значит на второй ступени нужно создать в 79198,56/777,6=101,85 большую площадь, т. е ЗАТРАТИТЬ в 101,85 раз большую работу, чем на первой ступени.
Примем плотность масла 0,75 г/см^3 (что недалеко от истины, впрочем само по себе значение не важно, просто при таком значении проще считать) , тогда масса капли равна 6 г.
В первоначальном состоянии (кубик 2*2*2 см) масло обладало потенциальной энергией (относительно поверхности воды) E=m*g*h, где m - масса капли (0,006 кг) , g - ускорение свободного падения (10 м/с^2), h - высота центра тяжести капли (1 см=0,01 м) , Е=0,0006 Дж.
При растекании масса масла (и ускорение свободного падения) не изменяются, только на каждой ступени в 100 раз уменьшается высота центра тяжести. Тогда после первой ступени потенциальная энергия масла уменьшилась в 100 раз и стала равна равна 0,000006 Дж, и на первой ступени выделилось
0,0006-0,000006=0,000594 Дж. Аналогично, на второй ступени выделилось 0,000006-0,00000006=0,00000594 Дж, т. е в 100 раз меньше, чем на первой.
Таким образом, на каждой из рассмотренных ступеней за счет потенциальной энергии выделяется в 100 раз меньше энергии, чем на предыдущей, а на увеличение поверхности на каждой ступени, начиная со второй нужно затратить в 100 раз большую энергию. Очевидно, что настанет такой момент, что потенциальной энергии слоя масла не хватит на увеличение поверхности и масло перестанет растекаться. И такой момент настанет ЗАДОЛГО до того, как слой масла станет мономолекулярным.
Когда толщина капли сравняется с размером одной молекулы, растекание прекратится.
Беспредельно - не может! Будет растекаться, пока не образуется мономолекулярный слой. А дальше этот слой будет разрушаться.
она будет растекаться до тех пор, пока не растечётся толшиной в одну молекулу! дальше всё, растекаться уже некуда.
нет
масло не растекается по поверхности воды
нет, она будет растекаться до тех пор, пока толщина слоя не окажется равной размерам наименьшей частицы масла
Похожие вопросы
- Капля стеариновой кислоты растекается по поверхности воды, образовывая очень тонкую пленку толщиной приблизительно
- Какую площадь займет капля оливкового масла объёмом (V)=0,02см (в кубе) при растекании ее на поверхности воды одним слоем?
- Почему нагревается растительное масло в микроволновке?
- Почему соль растворяется в воде, а в растительном масле нет?
- Как быстро нужно двигаться, чтобы удержаться на плаву в растительном масле?
- как сделать так чтобы стальная игла плавала на поверхности воды?
- как различить масла????как опытным путем различить машинное и растительное масла?
- Как долго сможет плавать человек в растительном масле?
- определите силу тяжести. действующую на корабль массой 10000т на поверхности Луны. (Задание по физике помогите срочно)
- Плотность вещества при охлаждении увеличивается. Почему же лёд не тонет, а находится всегда на поверхности воды?