弯曲的水面
观察玻璃杯中的水,乍看表面似乎是平的。可是如果你仔细观察,就会发现并非所有的水都在一个平面上。做做下面的实验,了解一下奇特的弯曲水面的知识吧。
所需材料
细长玻璃瓶(要求清洁干燥,撕掉商标)
水
纸巾
硬币
眼药水
动手动脑
1 向玻璃瓶中注入半瓶水,然后将它放到饭桌或者台面上。
2 俯身,让你的视线和玻璃瓶中的水位最高点平齐。
3 首先观察玻璃瓶中央部分的水面,然后观察玻璃瓶壁周围的水面,即紧贴瓶壁的水。你看到了什么?瓶壁周围的水有何不同?
4 在桌面上铺一张纸巾,将硬币平放在纸巾中央。
5 用眼药水在硬币上滴一滴水,出现了什么状况?
6 继续往硬币上多滴几滴水,水面又发生了什么变化?
其乐无穷
小心翼翼地往硬币上连续滴水,看看在不让水从硬币上流下来的情况下能滴多少滴。
原来如此
仔细观察玻璃瓶壁周围的水面,你会发现,水在接近瓶壁的地方出现了弯曲。同样地,你也会发现硬币上的水滴表面也出现了弯曲,而且你能在硬币表面滴的水滴数量将远远超出你的预期。
水受到重力的影响,只要条件合适,在大多数情形下,水面都是平的。然而可能也有别的力作用于水。水是由分子( 即由两个或更多原子组成的粒子) 组成的。某些物质的分子, 例如水分子,彼此互相吸引,被称为极性分子。水分子的一极带正电,而另一极则带负电。
电极差异产生了新的作用力,即电磁力。这种力使水具有了被称为表面张力的特殊属性。一个分子的正极被另一个分子的负极所吸引,结果每个水分子都被周围各个方向的水分子吸引。玻璃的表面也带电,如果水分子接近瓶壁,就会被瓶壁吸引,因此在瓶壁周围,水被吸了上去,导致水面出现弯曲。
表面张力也是硬币上弯曲水面的幕后推手。水的表层分子上面是空气,因此只被下面和旁边的分子所吸引。这些吸引力彼此作用,从而在水面形成张力,如同一层薄薄的皮肤。水的表面张力可以很强,足以克服重力。后来滴入的水使得水滴变大,可是表面张力会裹住水滴,就像一只小气球。水滴可以不断增大,直到重力大于水滴的表面张力,此时水就会从硬币上流下来了。
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