Дети нередко ставят взрослых в неловкое положение, спрашивая о простых, но непонятных вещах. «Почему вода мокрая?» – один из самых неудобных детских вопросов.

Задавая его, малыши хотят расширить свой кругозор, познать окружающий мир, однако не каждому родителю хватает знания школьных или естественных наук, чтобы ответить внятно и правильно. И все-таки, почему вода мокрая? Попробуем разобраться.

Что означает слово «мокрый»?

Большинство словарей и энциклопедий «мокрым» называют предмет или объект, который подвергся воздействию влаги, соприкасался с жидкостью. В научном понимании слово «мокрый» означает способность жидкости прилипать к поверхности твердых материалов.

Такими свойствами обладает не только вода. К примеру, самым «мокрым» считается жидкий гелий. При температуре ниже -270 °C он теряет свою вязкость и становится очень текучим.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что мокрой является не сама вода, а предметы, на которые она попадает. При этом не каждый предмет, покрытый жидкостью, может быть мокрым.

В частности, вода с большим трудом смачивает металлы и совершенно не способна намочить жирные поверхности и парафин. Водяные капельки с легкостью скатываются и с полимерных материалов, таких как полиэтилен или пластик.

Из чего состоит вода?

Почему же одни предметы намокают от жидкости, а другие нет? Всё дело в составе воды. Она представляет собой неорганическое соединение, состоящее из полярных молекул. Каждая молекула включает в себя один атом кислорода и два атома водорода.

Оба этих вещества тяжелее воздуха, но атомы кислорода внутри молекул заряжены положительно, а атомы водорода – отрицательно. Эта разность в потенциалах дает возможность жидкости создавать слабую электрическую связь с другими предметами.

Именно благодаря полярности молекул вода может прикрепляться к твердым поверхностям и делать их мокрыми. Если вы попали под дождь, то ваша одежда покрылась частицами воды и впитала их, став мокрой.

Если вы моете руки под краном, то на них тоже попали молекулы воды, соединились с кожей и сделали их мокрыми. Вместе с тем, при своей способности сохранять объем жидкость совершенно не может держать форму, поэтому при попадании на предметы стекает по ним.

Какие свойства имеет вода?

Вода – это уникальное вещество, которое в разных условиях может находиться в трех различных состояниях – жидком, парообразном и твердом. В нормальных условиях она остается жидкой, при температуре ниже 0 °C замерзает и преобразуется в лед, а при повышенных температурах испаряется и становится паром. Молекулы льда малоподвижны и тесно связаны между собой, поэтому не могут проникать в твердые предметы.

При нахождении воды в жидком или парообразном состоянии между молекулами наблюдается слабая взаимосвязь, но они более подвижны, чем в замороженном, в силу чего при механическом воздействии легко отделяются друг от друга и присоединяются к молекулам иных веществ.

Свойство смешиваться и удерживаться на различных поверхностях позволяет им проникать в поры твердых объектов и делать их мокрыми. Молекулы воды как бы облепляют эти предметы и дают эффект «мокроты».

Подводя итоги, можно сказать, что вода мокрая, прежде всего, потому, что в силу своего состояния является жидкостью. Во-вторых, она создает ощущение мокроты из-за своей низкой способности держать форму, меньшей вязкости и полярности в молекулярном составе.

Если на этот вопрос придется отвечать ребенку, можно просто сказать, что вода состоит из маленьких капелек, которые плохо прижимаются друг к другу и всё время растекаются. И, конечно, стоит отметить, что на самом деле мокрой является не вода, а предметы, которые она намочила.

pixabay.com

Почему идет дождь? Куда деваются лужи? Откуда берутся дети? Почему мне снятся сны? Нескончаемый поток вопросов обрушивается на родителей, воспитывающих маленьких непосед.

Редактору одного американского издательства Джемме Харрис пришла в голову идея попросить детей 4-12 лет прислать ей вопросы, которые они задают своим мамам и папам.

Не редактируя и не выбрасывая глупые и смешные, она показала вопросы известным писателям, ученым, рестораторам, путешественникам. Их ответы она собрала в книгу под названием «Почему вода мокрая? И другие очень важные детские вопросы, на которые отвечают очень умные взрослые». Держите лучшие из них!

1. Почему все решают взрослые?

ottawafamilyliving.com

Отвечает: комик, актриса и писательница Миранда Харт

«Правду сказать, я и сама об этом иногда задумываюсь… С возрастом люди, как правило, набираются жизненного опыта, а значит, становятся мудрее, и именно поэтому им приходится брать на себя большинство решений.

Придет день, когда ты сам станешь взрослым и сможешь сам в полной мере понять все то, о чем я сейчас говорю».

2. Почему торты такие вкусные?





«… Я сама много раз задавала себе точно такой же вопрос. Приготовление торта похоже на большой научный эксперимент. Кладешь в миску яйца, масло, сахар и муку, аккуратно все перемешиваешь, ставишь в духовку — и тут-то начинается волшебство! И пока это происходит, невероятно сложно сохранять терпение, потому что из духовки пахнет по-настоящему вкусно.

Самое важное — точно угадать количество каждого из продуктов, и тогда торт получается настолько вкусным, что я не могу удержаться от большущей улыбки, когда начинаю его есть. Это волшебство замечательно еще и тем, что оно доступно каждому».

3. Откуда берутся сны?





Отвечает: философ Ален де Боттон

«Большую часть времени ты способен управлять своим сознанием. Хочешь поиграть в лего? Твой мозг поможет тебе сделать это. Решил почитать? Пожалуйста! Ты складываешь буквы в слова, и в твоем воображении оживают герои книги.

А ночью происходит что-то странное. Пока ты спишь в кровати, твое сознание начинает показывать самые невероятные, удивительные, а порой и страшные картины… Таким образом наше сознание перестраивается и приводит себя в порядок после очередного прожитого дня.

В своих снах ты возвращаешься к тому, что упустил днем, восстанавливаешься, мечтаешь о приятном и исследуешь страхи, которые днем запрятаны глубоко-глубоко в твоем сознании».

4. Зачем люди придумали музыку?





Отвечает: телеведущий и музыкант Джарвис Кокер

«Конечно, если бы завтра мы проснулись в мире без музыки, никто бы не умер. Ведь это не воздух и не вода, без музыки вполне можно жить — но только представь, какой скучной стала бы тогда жизнь!

Некоторые ученые считают даже, что человек начал петь и сочинять музыку задолго до того, как научился говорить. Вполне возможно, что музыка была самым первым способом общения людей. Она ведь и до сих пор помогает людям понимать друг друга без слов… Вот поэтому люди и придумали музыку».

5. Почему мне бывает скучно?





Отвечает: профессор античной истории, автор книги «Скука. Живая история» Питер Тухи

«Ты скучаешь по той причине, что нечего делать. Друзья разъехались. Хочется идти играть на улицу, а приходится тихо и неподвижно сидеть за закрытыми дверями.

Скука - это просьба твоего тела сменить занятие, пока ты совсем не загрустил. В таких случаях хорошо бы отправиться куда-нибудь с семьей или друзьями или найти себе новое интересное дело».

дети, детские вопросы, воспитание детей, воспитание ребенка, ответы на детские вопросы, родителям, родителям о воспитании детей, как отвечать на детские вопросы

Маленькие дети часто задают вопросы своим родителям, которые кажутся взрослым нелепыми, поэтому человеку трудно на них ответить. Одним из таких вопросов является следующий: почему вода мокрая? Но если рассмотреть его с научной точки зрения, то он окажется не таким и нелепым.

Мокрый предмет - что это означает?

Прежде чем отвечать на вопрос о том, почему вода мокрая, необходимо рассмотреть само понятие "мокрый". Человек под этим словом понимает такое состояние предмета, при котором на его поверхности присутствует какая-либо жидкость. Здесь важно понимать, что этой жидкостью не обязательно является вода, хотя в большинстве случаев речь идет именно об этой субстанции.

Противоположным мокрому является сухой предмет, то есть на нем не присутствует жидкость.

Что представляет собой вода?

Чтобы понять, почему вода мокрая, необходимо рассмотреть, что представляет собой это вещество. Сразу следует отметить, что оно может быть в трех агрегатных состояниях: твердом (лед), газообразном (водяной пар) и жидком (собственно вода). Только в последнем состоянии вода может быть мокрой.

С химической точки зрения вода образована молекулами H 2 O. Они состоят из трех атомов (2 водорода и 1 кислорода). Атом кислорода намного больше такового для водорода, его электроны электростатически связаны намного прочнее, чем единственный электрон с единственным протоном у водорода. Последний факт приводит к тому, что при образовании молекулы H 2 O атом кислорода перетягивает на себя электроны водорода, то есть становится частично отрицательным. Потеряв при образовании химической связи свой электрон, атом водорода приобретает частично положительный электрический заряд. Такое состояние молекулы H 2 O называют поляризованным. Именно этот эффект лежит в основе "мокрой" воды.

Адгезионные и когезионные силы

Продолжая рассматривать вопрос, почему вода мокрая, перейдем теперь к описанию процессов, происходящих на молекулярном уровне в толще воды и на ее поверхности. Для этого введем два понятия: когезия и адгезия.

Под первым понимают способность молекул вещества притягиваться друг к другу. Благодаря когезии жидкая вода не выливается самопроизвольно из сосуда, в котором она находится. Когезионные силы обусловлены электростатическим взаимодействием между полярными молекулами H 2 O. В них к частично отрицательному атому O - некоторой молекулы притягиваются частично положительные атомы H + других молекул.

Если речь идет о толще воды, то результирующая сила, действующая на рассматриваемую молекулу со стороны ее соседей, равна нулю, поскольку все они компенсируют друг друга. Если же рассматривать водную поверхность, то результирующая сила будет отличной от нуля. Она направлена в толщу жидкости и стремится как бы втянуть молекулы с поверхности на глубину. Это явление приводит к возникновению поверхностного натяжения.

Под адгезией понимают силовое взаимодействие между молекулами разных веществ. Здесь мы сталкиваемся с явлением смачиваемости.

Почему вода мокрая?

Наконец, мы вплотную подошли к ответу на этот вопрос. Вода мокрая, потому что она смачивает поверхности других тел. Последний факт объясняется тем, что адгезионное взаимодействие с поверхностью предмета оказывается сильнее, чем силы когезии между молекулами этой жидкости.

В качестве примера противоположности можно назвать жидкую ртуть. Она не смачивает практически никакие твердые предметы, поскольку взаимодействия между атомами Hg значительны и превосходят любые адгезионные силы.

Бывает ли вода более мокрой или менее мокрой?

Пожалуй, этот вопрос звучит еще более непривычно, чем тот, который рассматривается в статье. Как бы странно это ни звучало, но ответ на него является положительным: да, вода может быть более или менее мокрой.

Как было объяснено выше, это свойство жидкостей связано с соотношением сил адгезии и когезии, которое, в свою очередь, коррелирует с поверхностным натяжением. Чем сильнее последнее, тем больше когезионные силы, и тем менее мокрой будет вода. Аналогичные рассуждения можно провести и наоборот.

Имеет ли место полученное умозаключение на практике? Конечно же, имеет. Ярким примером "очень мокрой" воды является субстанция с растворенными в ней моющими средствами. Они приводят к значительному снижению поверхностного натяжения для H 2 O, поэтому вода начинает легко "прилипать" к грязной посуде, что улучшает ее моющие свойства.

Вода мокрая или сырая?

Ответ на этот вопрос предполагает знание не только значений слов в русском языке, но также и законов физики, описанных выше в статье.

Итак, разница между словами "мокрый" и "сырой" заключается в уровне влажности рассматриваемого предмета. Если он является слишком высоким, так, что с него аж капает вода, тогда говорят о "мокроте", и наоборот, если влажность имеется, но она не настолько велика, чтобы вода капала с намоченного предмета, тогда используют прилагательное "сырой".

Возвращаясь к воде, можно сказать следующее: когда эта жидкость смачивает какой-либо твердый предмет, то на его поверхности возникает слой из молекул H 2 O, локальная концентрация которых составляет 100% (максимальный уровень влажности). Соответственно, концентрация молекул H 2 O в самой воде также 100%. Приведенные доводы позволяют говорить, что вода является именно мокрой, а не сырой.

Сырым можно назвать воздух, когда молекулы водяного пара находятся в нем при концентрациях ниже 100%. Сырым также можно назвать полотенце, если им вытерли мокрый стол, и если с него не капает вода.

Другие "неудобные" вопросы детей

Почему вода мокрая, а небо голубое? С первой частью вопроса мы уже разобрались. Что касается цвета неба, то для его понимания следует применить знания уже из другого раздела физики - оптики.

Дело в том, что скорость распространения электромагнитных волн в среде зависит от частоты этих волн. Чем она больше, тем сильнее эффект преломления и рассеивания лучей. Известно, что синяя часть видимого спектра имеет меньшую длину волны и большую частоту, чем красная область. Это означает, что, проходя через земную атмосферу, синие лучи будут испытывать большее рассеяние, чем красные. Результатом этого процесса является голубое небо днем и красный закат солнца вечером. В ночное время суток, поскольку ни о каком солнечном свете говорить не приходится, небо становится прозрачным, и мы можем наблюдать на нем звезды.

Почему вода мокрая, а камни твердые? Для ответа на вторую часть этого вопроса необходимы уже знания о структуре твердых тел. Говоря простым языком, силы связи между атомами (молекулами) твердых предметов настолько велики, что они не позволяют им рассыпаться на мелкие кусочки и оказывают сопротивление любой внешней силе. Поэтому надавливая на камень, мы встречаем его сопротивление, которое описываем, используя понятие "твердость".

Если спросить тебя, из чего состоит всё на свете - вода, земля, воздух, дома, все вещи, машины, растения и животные, наконец, мы сами, - что ты ответишь? Я думаю, ты скажешь: «Всё на свете состоит из крошечных-прекрошечных частичек - атомов». И ты, конечно, будешь прав... но лишь отчасти. Сейчас ты поймёшь, что я хочу этим сказать.
Представь, что ты задал мне похожий вопрос: «Из чего состоит текст этой книжки?» А я отвечу: «Из букв!» И тоже буду прав, но тоже лишь отчасти. Ты, ясное дело, сразу же дополнишь мой ответ: «Текст книжки состоит из слов, а уже слова - из букв!»
В самом деле, если бы буквы не умели соединяться в слова, нельзя было бы написать даже самую простенькую книжку. Ведь букв в нашем алфавите всего тридцать три - много ли
тут расскажешь? Зато слов, которые составлены из этих же самых тридцати трёх букв, - тысячи, а сколько рассказано этими словами разных историй, сколько написано книг, учебников, песен, школьных сочинений, записок родителям с приглашением в школу, просто писем - невозможно перечесть!
Атомов «разного сорта» больше, чем букв в алфавите, но всё равно не так уж много: сейчас, когда я пишу эти строки, в «атомном алфавите» насчитывается сто шесть различных атомов, причём не все они встречаются в природе - некоторые получены физиками искусственно. Значит, если бы атомы не умели соединяться между собой в различных сочетаниях, то в мире была бы всего лишь сотня разных веществ. Это был бы ужасно бедный, скучный и однообразный мир - вроде книжки, в которой на первой странице была бы одна лишь буква «А», на второй - буква «Б» и так далее...
Но ты отлично знаешь, что мир совсем не такой! Ты бы мог, не выходя из комнаты, насчитать вокруг себя тысячи различных веществ. А всего науке сейчас известно около двух миллионов веществ с разнообразнейшими свойствами, и с каждым днём число это увеличивается. Такое разнообразие возможно только потому, что атомы умеют соединяться между собой ничуть не хуже, чем буквы.

КАК СОЕДИНЯЮТСЯ ОДИНАКОВЫЕ АТОМЫ...

Скажи, много ли ты видел слов, которые состоят из одинаковых букв? Раз-два - и обчёлся, верно? Да и то я не совсем уверен, можно ли назвать их настоящими словами - какие-то восклицания и звукоподражания: «О-о»; «У-у-у...»; «Рррр»; «Э-э»... И всё в таком же духе.
А как обстоит дело у атомов?
Возьмём, например, кусочек хорошо знакомого тебе вещества - йода. Та бурая жидкость, которой мажут царапины, это не чистый йод, а йодная настойка - раствор йода в спирте. Но в аптеке тебе могут показать и чистый йод - кристаллики красивого чёрно-серого цвета с фиолетовым блеском. В этих кристалликах - только атомы йода, никаких других атомов там нет. И всё-таки, если тебе покажут такой кристаллик и спросят: «Какая самая маленькая частица этого вещества?» - не торопись отвечать: «Конечно, атом йода, какая же ещё?!» Потому что атомы йода «сидят» в кристалликах по двое, словно школьники в классе. Но ребята, сидящие вдвоём за партой, разбегаются после уроков кто куда, а вот соединившиеся в пару два атома йода не расстаются, даже когда кристаллик плавится или испаряется.

ЙОДА
Так «сидят» в кристаллике двухатомные молекулы йода.
А если бы нам всё-таки удалось разбить эти дружные пары - каким было бы вещество из одиночных атомов йода? Казалось бы, какая разница - ведь атомы те же самые... Но, оказывается, это было бы вещество совсем с другими свойствами. И значит, один атом и два точно таких же атома, но соединившихся вместе - не одно и то же!
Теперь ты знаешь, как правильно ответить, если тебе покажут кристаллик йода и зададут хитрый вопрос: «Какая самая маленькая частица этого вещества?» Ты ответишь: «Два атома йода, соединившиеся в пару!»
Кстати, похожие случаи бывают и в мире слов. Если мы соединим, допустим, два одинаковых слова, «ТАМ», то получится новое слово с другим смыслом - африканский барабан. «ТАМТАМ».
Если налить несколько капель йодной настойки в стеклянный пузырёк, поставить пузырёк в воду, а посуду с водой - на огонь.
то можно увидеть, как пузырёк заполняется фиолетовыми парами - они состоят из двухатомных молекул йода.
Самая маленькая частица вещества, которая всё ещё сохраняет свойства этого вещества, называется МОЛЕКУЛОЙ.
Значит, если ты захочешь ответить на хитрый вопрос не только правильно, но и по-научному, ты возьмёшь кристаллик йода и скажешь: «Самая маленькая частица этого вещества - молекула, состоящая из двух атомов йода».
Итак, мы с тобой установили, что молекула вещества может состоять из двух совершенно одинаковых атомов. И не только молекула йода - таких двухатомных молекул сколько угодно! Ты прямо-таки окружён ими! Вот и сейчас, когда ты читаешь эту книжку, молекулы, состоящие из двух одинаковых атомов, так и снуют вокруг тебя, и даже забираются внутрь, в твои лёгкие.
Разумеется, ты сообразил, что речь идёт о молекулах воздуха. Точнее, о молекулах азота и молекулах кислорода, из которых в основном состоит воздух.
Когда говорят «мы дышим кислородом», имеют в виду именно молекулы из двух атомов кислорода. И в кислородной подушке, которую дают тяжелобольным, такие молекулы, и в стальном баллоне со сжатым кислородом, и в жидком кислороде, которым заправляют космические ракеты, - точно такие
же двухатомные молекулы. Но почему я так настойчиво подчёркиваю, что это именно двухатомные молекулы? Разве есть и другие? Есть!
Во время грозы в воздухе образуются молекулы, состоящие из трёх атомов кислорода. И тогда говорят: «Озоном запахло». Газ, который состоит из трёхатомных молекул кислорода, настолько отличается от привычного нам газа из двухатомных молекул, что даже имя ему дали другое: озон.
В самом деле, кислород не имеет запаха, а озон пахнет, и весьма резко («озон» - по-гречески и значит «пахнущий»).
Кислород бесцветен и невидим. Озон виден - это газ синего цвета.
Кислородом мы дышим - озоном дышать нельзя. Правда, небольшая примесь озона придаёт воздуху свежесть, но в большом количестве озон - страшный яд!
Озон в полтора раз тяжелее кислорода.
Жидкий кислород светло-голубой, жидкий озон - тёмно-фиолетовый. И кипят эти жидкости при разных температурах.
Трудно поверить, что молекулы этих двух веществ «собраны» из совершенно одинаковых атомов. Однако, как говорится, невероятно, но факт!

КАК СОЕДИНЯЮТСЯ НЕОДИНАКОВЫЕ АТОМЫ
Но если так отличаются молекулы из одних и тех же атомов, какое же разнообразие должно быть среди молекул из разных атомов! Давай-ка снова поищем в воздухе - может быть, мы найдём там и такие молекулы? Конечно, найдём!
Знаешь, какие молекулы ты выдыхаешь в воздух? (Разумеется, не только ты - все люди и все животные.) Молекулы твоего старого знакомого - углекислого газа! Пузырьки углекислого газа приятно пощипывают язык, когды ты пьёшь газированную воду или лимонад. Кусочки сухого льда, которые
Так молекулы углекислоты «сидят» в кристаллах сухого льда.
кладут в ящики с мороженым, тоже состоят из таких молекул; ведь сухой лёд - это твёрдая углекислота.
В молекуле углекислого газа два атома кислорода присоединились с разных сторон к одному атому углерода. «Углерод» - значит «тот, кто родит уголь». Но углерод рождает не только уголь. Когда ты рисуешь простым карандашом, на бумаге остаются маленькие чешуйки графита - они тоже состоят из атомов углерода. Из них же «сделаны» алмаз и обыкновенная сажа. Снова одни и те же атомы - и совершенно непохожие вещества!
Когда же атомы углерода соединяются не только между собой, но и с «чужими» атомами, тогда рождается столько разных веществ, что их и сосчитать трудно! Особенно много веществ рождается, когда атомы углерода соединяются с атомами самого лёгкого на свете газа - водорода. Все эти вещества называют общим именем - углеводороды, но у каждого углеводорода есть и своё собственное имя.
О простейшем из углеводородов говорится в известных тебе стихах: «А у нас в квартире газ - это раз!» Имя газа, который горит на кухне, - метан. В молекуле метана один атом углерода и четыре атома водорода. В пламени кухонной горелки молекулы метана разрушаются, атом углерода соединяется с двумя атомами кислорода, и получается уже знакомая тебе молекула углекислого газа. Атомы водорода тоже соединяются с атомами кислорода, и в результате получаются молекулы самого важного и нужного на свете вещества!
Молекулы этого вещества тоже есть в воздухе - их там полным-полно. Между прочим, в какой-то степени и ты к этому причастен, потому что выдыхаешь в воздух эти молекулы вместе с молекулами углекислого газа. Что же это за вещество? Если не догадался, подыши на холодное стекло, и вот оно перед тобой - вода!
Молекула воды такая малюсенькая, что если бы мы выстроили друг за другом сто миллионов молекул воды, то вся эта шеренга запросто поместилась между двух соседних линеек в твоей тетрадке. Но учёным всё-таки удалось узнать, как выглядит молекула воды. Вот её портрет. Правда, она похожа на голову медвежонка Винни-Пуха! Вон как ушки навострила! Конечно, никакие это не ушки, а два атома водорода, присоединившиеся к «голове» - атому кислорода. Но шутки шутками, а действительно - не имеют ли эти «ушки на макушке» какого-нибудь отношения к необыкновенным свойствам воды!

КАК СЦЕПЛЯЮТСЯ И РАСЦЕПЛЯЮТСЯ МОЛЕКУЛЫ
Одно из самых замечательных свойств воды ты наблюдал уже сотни раз зимой на реке, на озере или на пруду. Ты видел там лёд, то есть твёрдую воду. Подо льдом - жидкая вода. Надо льдом - водяной пар (он всегда есть в воздухе). Что же здесь необычного? А вот что. Вода - единственное на Земле вещество, которое может в природных условиях находиться одновременно во всех трёх состояниях: твёрдом, жидком и газообразном!
Что же представляют собой эти три состояния вещества? Чем они отличаются и в чём схожи?
Исследуем сначала вещество в твёрдом состоянии. Ты хорошо знаешь: чтобы сломать какую-нибудь вещь, нужно приложить силу, порой немалую. Можно сделать первый вывод: молекулы, из которых состоит твёрдое тело, прочно сцеплены между собой. А иначе всё, что мы называем твёрдым, давно бы распалось!
Тебе известно также, что твёрдая пластинка, пока её не расплавишь или не сломаешь, остаётся по форме пластинкой, кубик - кубиком, трубка - трубкой, шар - шаром... Одним словом, любое твёрдое тело сохраняет свою форму. А раз так - делаешь ты второй вывод - значит, в твёрдом теле царит твёрдый порядок: у каждой молекулы своё определённое место, как у солдат в строю (строй ведь тоже сохраняет форму, пока солдаты остаются на своих местах).
Наконец, тебе хорошо знакомо и такое свойство: твёрдое тело очень трудно сжать. О чём это говорит? О том, что в твёрдом теле молекулы «упакованы» очень плотно - так плотно, словно семечки в подсолнухе.
Те же семечки, но насыпанные в стакан, можно сравнить с молекулами жидкости - здесь уже нет такого твёрдого порядка, хотя «упакованы» они тоже плотно. Поэтому и жидкость трудно сжать (ты можешь убедиться в этом, если наберёшь воду в шприц, закроешь отверстие для иглы и попробуешь надавить на поршень! Значит, в жидкости молекулы тоже упакованы плотно!
А крепко ли сцеплены молекулы жидкости? Казалось бы,
какое тут сцепление, если струя жидкости разлетается на капли и совсем малюсенькие капельки... Но знаешь ли ты, сколько молекул в крошечной капельке? Даже вымолвить страшно: миллиарды миллиардов! Выходит, и в жидкости молекулы-соседки крепко держатся друг за друга. Если бы они не держались, струя разлеталась бы не на капли, а на отдельные молекулы.
Итак, мы с тобой установили, что кое в чём жидкость и твёрдое тело похожи: молекулы в них упакованы плотно, то есть расположены близко одна от другой, и при этом молекулы-соседки крепко «держатся за руки».
Но есть и важное отличие: из-за того, что в жидкости молекулы не подчинены такой строгой дисциплине, как в твёрдом теле, жидкость не сохраняет свою форму - попросту говоря, течёт.
Теперь сравним жидкость и газ. Если тебе приходилось накачивать велосипедным насосом шину, ты заметил, наверное, что в отличие от жидкости сжать воздух ничего не стоит. Литр воздуха, если как следует его сдавить, можно уменьшить до объёма напёрстка! Ты отлично понимаешь, почему это возможно: потому, что между молекулами воздуха большие промежутки. И в самом деле, в твоей
комнате, например, расстояние между двумя соседними молекулами воздуха приблизительно в десять раз больше, чем размеры самой молекулы.
Сравним жидкость и газ ещё по одному свойству. Вот купил ты пакет молока, его объём - пол-литра. Перелил в бутылку - те же пол-литра. В банке, кастрюле, кофейнике - всюду молоко займёт один и тот же объём.
А как ведёт себя газ? Он не имеет определённого объёма. Молекулы газа разлетаются кто куда при малейшей возможности, то есть когда им не мешают стенки сосуда или комнаты. Если открыть баллончик с газом в космосе, молекулы газа разлетятся по всей Вселенной!
Разумеется, ты сразу же сделаешь из этого важный вывод: ничто не удерживает молекулы газа друг возле друга. Выходит, каждая молекула газа напоминает знаменитую сказочную кошку, которая «гуляет сама по себе»!
Теперь смотри, что получается: в твёрдом теле и в жидкости молекулы-соседки расположены близко друг от друга, и прочно сцеплены. У газа молекулы далеко друг от друга и между ними нет никакого сцепления. Значит, делаешь ты ещё один важный вывод, силы, которые помогают молекулам крепко «держаться за руки» (физики называют их СИЛАМИ МОЛЕКУЛЯРНОГО СЦЕПЛЕНИЯ), действуют лишь на близком расстоянии!
Но разве молекулы газа никогда не сближаются? Ещё как сближаются! Они то и дело налетают друг на друга: в твоей комнате, например, на счету у каждой молекулы воздуха ни много ни мало - четыре миллиарда столкновений в секунду!
Но ведь при таком числе столкновений молекулы воздуха должны в конце концов все до единой сблизиться и, «схватившись за руки», соединиться в капельки и кристаллики. Почему же они не образуют, по примеру молекул воды, облака и туманы, не проливаются на Землю дождём, почему на нашей планете нет хотя бы маленьких ручейков с жидким кислородом, утренней росы из жидкого азота, инея и ледников из «сухого льда» - твёрдой углекислоты? Что мешает молекулам этих газов сцепляться при сближении?
Мешает скорость. В той же твоей комнате молекулы кислорода и азота мчатся со скоростью приблизительно полкилометра в секунду. Это 1800 километров в час - в полтора раза быстрее звука! (Только имей в виду, что это средняя скорость: есть молекулы и более медленные, и более быстрые.)
Столкнувшись на огромной скорости, молекулы, не успев сцепиться, отскакивают друг от друга, словно бильярдные шары.
Теперь тебе ясно, как помочь молекулам газа сцепиться: нужно уменьшить их скорость. Каким образом? Охладить газ! Потому что, чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы. И наоборот, чем ниже температура, тем медленнее движутся молекулы. Значит, любой газ можно охладить до такой степени, что он превратится в жидкость и даже в твёрдое тело!
Надо сказать, что и тогда тепловое движение молекул хотя и замедлится, но не прекратится. Конечно, в твёрдом теле и в жидкости молекулы не летают, как в газе. В твёрдом теле они «приплясывают», не сходя с места. А в жидкости молекула попляшет, попляшет на одном месте, потом - прыг! - и уже отплясывает на другом, ещё через какое-то время - на третьем, и так далее.
Самые энергичные молекулы могут допрыгаться до того, что окажутся на поверхности, расцепятся с молекулами-соседка-ми и улетят: жидкость испаряется. А если её нагреть до кипения, расцепляться начнут молекулы не только на поверхности, но и внутри жидкости, пока вся она не превратится в пар (можно сказать и «в газ» - это одно и то же).
Это молекула муравьином кислоты. Такие молекулы выпускает потревоженный муравей,
Атомы водорода и кислорода могут соединяться не только молекулу воды но и в такую вот молекулу перекиси водорода.

КАК МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ СЦЕПЛЯЮТСЯ МЕЖДУ СОБОЙ
Но вот что поразительно: молекулы кислорода начинают сцепляться в капельки при температуре 183 градуса ниже нуля, молекулы азота - даже при 196 градусах ниже нуля, а молекулы водяного пара - при температуре 100 градусов ВЫШЕ нуля! При нуле градусов, когда кислороду и азоту ещё очень далеко до жидкости, вода уже превращается в твёрдое тело - лёд!
В чём же дело? Может быть, молекулы водяного пара летают медленнее, чем их соседки по воздуху - молекулы кислорода, азота и углекислого газа? Как раз наоборот! Молекулы воды летают не медленнее, а быстрее, потому что они чуть ли не вдвое легче и молекул кислорода, и молекул азота, не говоря уже о молекулах углекислого газа. Что же получается? Уж если кислород, азот и углекислый газ остаются в природных условиях газами, вода на Земле и подавно должна быть газом! Но мы-то с тобой знаем, что это не так.
Значит, какие-то силы помогают молекулам воды соединяться в капельки и кристаллики, несмотря на огромную скорость при столкновениях. Благодаря этим силам молекулы воды при столкновениях ведут себя не как бильярдные шары, а как репейник: едва коснутся при встрече - тут же сцепляются, а уж если сцепились, то нужно очень основательно их трясти, чтобы они расцепились...
Что же это за силы?
Помнишь, мы с тобой предположили, что похожие на ушки два атома водорода в молекуле воды причастны к её необыкновенным свойствам? Так оно и есть на самом деле!
На обоих этих «ушках», то есть на атомах водорода, можно было бы поставить такой же знак, какой стоит на одной стороне батарейки для карманного фонарика: «+» («плюс»). А на противоположной стороне молекулы воды - знак, который стоит на другой стороне батарейки: « - » («минус»). Оказывается, молекула воды - частица электрическая! А как здорово сцепляются электрические частицы, ты сам можешь посмотреть: проведи пластмассовой расчёской по сухим волосам и поднеси к кусочкам бумаги. Как они сразу слиплись!
Электрические силы, которые помогают соединиться молекулам воды, удерживают их вместе гораздо крепче, чем обычные силы молекулярного сцепления.
Если бы не эти электрические силы, не было бы ни льда, ни рек, ни океанов - ведь вода была бы газом!
Нет, всё-таки нам здорово повезло, что молекулы воды так прочно сцепляются. Ещё бы, ведь мы с тобой, как и все люди, на две трети состоим из воды! Да что говорить, ведь если бы вода не была такой, нас бы и на свете не было, потому что жизнь на нашей планете зародилась в воде - в древнем океане...

КАК МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ СЦЕПЛЯЮТСЯ С «ЧУЖИМИ» МОЛЕКУЛАМИ
не. (В банке и в любой стеклянется по краям, но в трубке это заметнее.) Что же заставляет её подняться? Ты, наверное, сам догадался: хотя молекулы воды
сцеплены между собой очень сильно, но с поверхностью стекла они сцепляются ещё сильнее.
То есть, стекло СМАЧИВАЕТСЯ
водой.
Но почему же тогда вода не поднимается по стеклу ещё выше? Она бы охотно поднялась, да вес не пускает: силы сцепления со стеклом тянут молекулы воды вверх, а сила тяжести тянет их вниз.
Веществ, которые вода смачивает, не мало: кроме стекла, это фарфор, металлы, многие минералы, особенно мел и гипс...
А есть ли вещества, с которыми молекулы воды сцепляются слабее, чем друг с другом? Сколько угодно! Сера, графит, воск, парафин, нафталин, поли-
Набери в пипетку воды и посмотри на неё внимательно: ты увидишь сверху не ровную поверхность, а лунку - по краям, у стеклянной трубочки, вода поднялась выше, чем в серединой посуде вода тоже поднима-
этилен, любой жир - все эти вещества НЕ СМАЧИВАЮТСЯ водой. Пакет из-под молока сделан из бумаги, пропитанной парафином, и для такой бумаги вода совсем не мокрая: подставь пакет под кран, а потом стряхни - с него как с гуся вода! Кстати, для гуся вода потому не мокрая, что перья у него смазаны жиром.
А теперь вообрази, что тебе поручили сконструировать бачок с питьевой водой для космического корабля. Какой материал ты бы выбрал для бачка - тот, для которого вода мокрая, или тот, с которого «как с гуся вода»? То есть, который смачивается водой, или который не смачивается?
В космическом корабле не действует сила тяжести, поэтому вода не может литься. А силы молекулярного сцепления? Они продолжают действовать по-прежнему, как ни в чём не бывало! Я бы мог этого и не говорить: ты и сам прекрасно понимаешь, что если бы в космосе не действовали силы сцепления между молекулами, запущенные в космос ракеты и всё, что в них находится, рассыпались бы на отдельные молекулы...
Допустим, ты сконструировал бачок из материала, с которым молекулы воды сцепляются сильнее, чем друг с другом... Ну, например, из стекла. Что произойдёт? Вода не успокоится, пока не смочит изнутри всю поверхность бачка и не покроет её ровным слоем! Мало того: если открыть кран, часть воды выберется из бачка, поползёт по его стенкам и покроет весь бачок и снаружи. И получится не вода внутри бачка, а бачок внутри воды!
А что будет, если сделать бачок из материала, который не смачивается водой - скажем, из полиэтилена? (И кран, само собой, тоже...)
Вот теперь вода из бачка никуда сама по себе не выползет! И если даже открыть кран полностью, из него не выльется ни единой капли! Ведь на Земле вода льётся из крана, так как падает вниз под действием силы тяжести, а здесь вода ничего не весит и никуда не падает.
Но как же всё-таки достать воду из бачка? Её можно выжать оттуда, например, поршнем. Или сделать стенки бачка гибкими, эластичными, и выдавливать воду, словно зубную пасту из тюбика. Вместо крана - гибкий полиэтиленовый шланг с мундштуком. Захотел космонавт пить - взял мундштук губами, и вода выжимается прямо в рот!
Как видишь, разрабатывая для космонавтов даже «мелочи быта», необходимо знать, в каких случаях вода мокрая, а в каких нет, и вообще учитывать все повадки молекул.
Чёрные шарики изображают здесь, как и повсюду в этой книжке, атомы углерода, синие - атомы водорода, красные - атомы кислорода. Жёлтый шарик тебе ещё не встречался. Он изображает атом лёгкого металла натрия.

КАК СДЕЛАТЬ ВОДУ МОКРОЙ ДЛЯ ВСЕХ
Почему же для одних веществ вода мокрая, а для других нет? Почему с молекулами одних веществ молекулы воды сцепляются сильнее, чем между собой, с молекулами других - слабее?
Когда учёные заинтересовались, чем же отличаются вещества, которые смачиваются водой, от веществ, которые не смачиваются, они обнаружили вот что. Молекулы «водолюбивых» веществ, как и молекулы воды - частицы электрические! На них тоже можно было бы нарисовать знаки, которые стоят на батарейках для карманного фонарика: «+» и « - » («плюс» и «минус»)! Вот почему так льнут к ним молекулы воды - как говорится, рыбак рыбака видит издалека!
А как у обычных, не электрических молекул? Оказывается, и у них соблюдается такое же правило: к ним тоже хорошо прилипают «свои», то есть обычные, не электрические молекулы. Поэтому, например, сажа, которая не смачивается водой, отлично смачивается жиром...
Ну, а как быть, если понадобилось смочить водой вещество с не электрическими молекулами? Можно ли добиться, чтобы вода стала мокрой и для них?
Можно. Но прежде чем объяснить, каким образом это делают, я расскажу, как в некоторых южных странах ловят огромных морских черепах.
Панцирь морской черепахи гладкий и скользкий - не схватить, не уцепиться. И вот местные жители пускают к черепахе привязанную за хвост рыбу-прилипалу. У этой рыбы на спине присоски, и она всегда путешествует, присосавшись к кому-нибудь: к акуле, киту, черепахе... Рыба-прилипала тотчас прилипает к панцирю, и черепаху подтягивают к лодке.
Так вот, есть молекула, напоминающая привязанную за хвост рыбу-прилипалу. Один конец её электрический, другой - нет. Молекула воды может крепко «взяться» за электрический конец, а не электрический прилипнет к какой-нибудь молекуле, за которую молекуле воды трудно ухватиться - скажем, к молекуле жира, и вытянуть её. Откуда? Да откуда угодно - с тарелки, например. Или с кожи.
Допустим, руки у тебя вымазаны жиром. Просто водой их не вымыть. И вот ты берёшь молекулы-«прилипалы»... Ну, конечно же, я говорю о молекулах обыкновенного мыла!
Многие считают, что вода с мылом моет благодаря пене - мол, пузырьки пены захватывают частички грязи, а вода их смывает. Теперь ты видишь, что пена тут ни при чём. Есть даже такие сорта мыла, которые вообще не дают пены (касторовое мыло, например), а моют не хуже, чем обычные!
Итак, молекулы мыла, оказавшись в воде, делают её мокрой и для тех веществ, которые обычно «боятся» воды. А как действуют на воду другие молекулы?
Капни из пипетки обычной водой, а рядышком - сладкой, и посмотри, какая у капель форма (только учти, поверхность, на которую ты капнешь, должна быть чистой).
Если поверхность совсем не смачивается, капли будут в форме шарика - точь-в-точь как роса на листьях и травинках. Если же поверхность смачивается, наоборот, очень хорошо, капли растекутся и покроют её тонким слоем. Ну, а если она смачивается не очень хорошо, но и не очень плохо, то по форме капель сразу будет видно, в какой из них вода «мокрее»!
Таким способом ты сможешь исследовать, как влияет на смачивающие свойства воды не только сахар, но и соль, лимонная кислота, сода, глицерин... словом, любое вещество, какое сумеешь раздобыть - лишь бы оно растворялось в воде.
Послушай, а вдруг во время этих экспериментов тебе удастся обнаружить что-нибудь такое, чего ещё никто не наблюдал?!
Желаю успеха!

|||||||||||||||||||||||||||||||||
Распознавание текста книги с изображений (OCR) - творческая студия БК-МТГК.

Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию Антонец Владимир Александрович

Почему вода мокрая?

Почему вода мокрая?

Говорить про воду, что она мокрая, не совсем корректно. Правильнее говорить, что вода делает мокрым то, что смачивает или пропитывает. При этом бывают такие объекты, которые никак не намокают. Например, если вода попадает на поверхность, покрытую жиром или парафином, смачивания не происходит. Нельзя, скажем, смочить поверхность листа кувшинки или лотоса, хотя они и не покрыты никаким жиром. Как показали исследования, все дело в особой структуре их поверхности, поэтому к ним не липнет даже пыль и они всегда чистые. Сейчас пытаются создать такую автомобильную краску, которая давала бы поверхность с подобными свойствами, и тогда машины всегда будут чистыми.

Ну, да я отвлекся. Почему же вода в некоторых случаях смачивает поверхности, а в некоторых нет? Дело, оказывается, во взаимодействии молекул воды, воздуха и твердого вещества. Чтобы легче понять, что может произойти, сначала рассмотрим каплю воды в невесомости, когда взаимодействуют только вода и газ. В этих условиях капля примет форму шара. Дело в том, что среди всех тел одинакового объема наименьшую площадь поверхности имеет шар. Это обеспечивает то, что запас энергии в шарообразной капле оказывается меньшим, чем запас энергии в капле любой другой формы. А механические системы приходят в устойчивое равновесие именно при минимальной энергии.

Воссоздать условия невесомости я не могу, но если возьму тонкую пипетку и попробую сформировать небольшую нетяжелую каплю, то ее поверхность в основном будет окружена воздухом, как и в условиях невесомости, так как место контакта капли и пипетки имеет малую площадь. Капля, как и в невесомости, получится почти круглой. Запас ее энергии минимален. Чтобы изменить форму капли, надо придумать способ дополнительного уменьшения ее энергии. Для этого ее можно разместить на твердой поверхности. Если поверхность жирная, капля так и останется круглой. Значит, взаимодействие воды с жирной поверхностью приведет не к уменьшению, а к увеличению энергии капли. Поэтому капля не сможет растечься и останется шариком. Значит, жирная поверхность, например утиное перо, не намокнет.

Если же разместить каплю воды на чистом стекле, она растечется. Это значит, что взаимодействие молекул воды и стекла уменьшает энергию капли по сравнению с тем случаем, когда они взаимодействуют только с молекулами газов воздуха и между собой. Вот, собственно, и все объяснение: дело в молекулярных взаимодействиях. Это объяснение касается не только воды, но и любых других веществ в жидком состоянии.

Можно ли еще как-то повлиять на смачивание? Можно. Поскольку взаимодействие между молекулами зависит от температуры, то при нагреве могут произойти такие изменения, что поверхность станет смачиваемой. Например, если мы пытаемся спаять две медные проволочки оловянным припоем, его надо нагреть до высокой температуры. Нагретое олово начинает смачивать медную поверхность. Если его остудить, проволочки окажутся крепко спаянными.

Иногда со смачиванием приходится бороться. Например, покрывать ботинки кремом, чтобы они не промокали; пропитывать ткани, чтобы изготовить водоотталкивающую одежду. В производстве, например, важно, чтобы расплавленный металл не прилипал к стенкам форм для литья.

Замечательно, что вода смачивает нашу посуду и у нас есть возможность мыть ее дочиста. Смачивает она и нашу кожу, поэтому мы можем быть чисто вымытыми, а это так приятно!

Почему вода в океане соленая? Время от времени мы сталкиваемся с некоторыми вопросами, относящимися к нашей Земле, которые представляются нам таинственными и на которые еще не найдено ответов. Например, наличие соли в воде океанов. Как она туда попала?Да мы просто не

Почему вода течет из родника? Вода, которая вытекает из родников, когда-то выпала в виде дождя. Дождевая вода впитывается в землю и проникает в скальный грунт по трещинам. Конечно, часть воды остается у поверхности и испаряется в воздух, а также поглощается растениями

Почему вода остается на коже вышедшего из нее человека, а не скатывается вниз? Вода остается на коже вышедшего из нее человека, а не скатывается вниз, как, например, с покрытого жиром оперения водоплавающих птиц, лишь потому, что кожа человека смачивается водой: молекулы