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                 科學(xué)奇觀---表面張力幻覺

                                      姜聯(lián)合 編寫編譯

    水的表面張力的應(yīng)用生活中常見：葉片上的獨(dú)立的水珠；植物會(huì)吸收流入土壤空隙中的水；生活中用熱水洗衣服、刷盤子等。洗滌劑降低表面張力降低了水的表面張力，用它居然可以做個(gè)快艇、嚇跑胡椒。感受表面張力幻覺吧。

目的：

1.       加深對(duì)水分子和表面張力的理解

2.       演示表面張力的原理和洗滌劑的效果

背景知識(shí)：

      表面張力是使液體表面呈現(xiàn)塑料薄膜狀的性質(zhì)，液體分子間的粘力是造成該現(xiàn)象的原因。水的表面張力我們可以從生活中的一些例子看到，比如葉片上的水珠，一些昆蟲會(huì)傷眼“水上漂”。表面張力使水流入土壤空隙中并將水分導(dǎo)入植物。

     表面張力是液體分子間由于各種作用力而相互吸引的結(jié)果。水表面的分子并沒有被完全包裹，因此同在表面的分子水平方向上的粘性更強(qiáng)，形成了一層膜，與下層的水比起來，更不易被其它物體侵入。可以看到，在水表面以下，分子周圍有來自各個(gè)方向的粘力，有相互抵消的作用，但在水表面的分子，上方不再有相鄰的分子，沒有那么多的抵消作用，因此對(duì)水平相鄰分子的粘力更強(qiáng)。

     表面張力會(huì)因?yàn)樗疁厣吆图尤胂礈靹┒鴾p小。洗滌劑減小水表面張力的過程是這樣的：肥皂或洗滌劑分子由長長的碳鏈加上氫原子組成，碳鏈的一端是親水基團(tuán)，另一端是疏水基團(tuán)。肥皂分子借助疏水基團(tuán)尋找到表面并擠到水分子表面之間，將疏水基團(tuán)的那一端推到水外面，把水分子隔離開來。

      實(shí)驗(yàn)的第一部分我們加入洗滌劑減小水的表面張力，使得沿著水表面邊緣的運(yùn)動(dòng)更容易發(fā)生。第二部分，我們將觀察僅僅一小滴洗滌劑如何對(duì)水的表面張力產(chǎn)生巨大的影響。

實(shí)驗(yàn)材料：

·一個(gè)大碗

·約5ml的洗滌劑

·水

·面包標(biāo)簽

·胡椒粉

實(shí)驗(yàn)步驟：

第一部分  快艇

1.       向大碗里倒入半碗水。

2.       將面包標(biāo)簽放到水里，往標(biāo)簽的小孔中加入一小滴洗滌劑。觀察結(jié)果。

第二部分  嚇跑胡椒

1.       沖洗大碗，把洗滌劑沖洗得一點(diǎn)不剩

2.       再次倒半碗水

3.       往碗里灑入一些胡椒粉

4.       把手指伸進(jìn)碗里的水，觀察現(xiàn)象。

5.       往手指上倒一滴洗滌劑，再次把手指伸入碗中，觀察現(xiàn)象。

思考問題：

1.       加入洗滌劑之后，面包標(biāo)簽發(fā)生了什么變化？面包標(biāo)簽在水里跑了起來。

2.       你能解釋這個(gè)現(xiàn)象嗎？洗滌劑降低了水的表面張力，標(biāo)簽就能更自由地在表面運(yùn)動(dòng)了。

3.       第二部分中，當(dāng)你把手指神入胡椒粉水之后，發(fā)生了什么？沒什么變化。

4.       當(dāng)你的手蘸了洗滌劑之后再伸入胡椒粉水之后，發(fā)生了什么？胡椒粉散開了。

5.       你能解釋為什么洗滌劑能降低水的表面張力嗎？肥皂分子是由一端帶有疏水基另一端帶有親水基的長鏈組成的，當(dāng)疏水基努力遠(yuǎn)離水分子時(shí)，會(huì)將頭伸出水的表面。這使得原本緊密的水分子網(wǎng)絡(luò)不得不被分隔開來，從而降低了表面張力。

燃料燃燒的實(shí)際應(yīng)用

黃疸病的臨床檢驗(yàn)：正常尿液的表面張力大約66dynes/cm（一種測(cè)量表面張力的標(biāo)準(zhǔn)，25°C下水的表面張力是72dynes/cm），但尿液里如果存在膽汁（黃疸病的癥狀之一），表面張力則下降到約55dynes/cm。做該檢驗(yàn)時(shí)，在尿液表面撒上一些硫，如果硫漂浮在表面結(jié)果呈陰性，反之，若硫在尿液中下沉，結(jié)果是陽性。

熱水洗滌：為什么我們洗衣服或者刷盤子時(shí)用熱水效果更好呢？是因?yàn)樗疁厣吆蟮谋砻鎻埩?huì)減低，熱水成為更好的潤濕劑。同樣，洗滌劑也會(huì)降低水的表面張力。