Návody na pokusy

Článků v rubrice: 70

Dva pokusy s kapilaritou

Voda je nejdůležitější a nejrozšířenější kapalinou na Zemi, bez ní by neexistoval život. Ve vodě se vyvinuly první živé organismy a na souši se život rozšířil teprve mnohem později. Molekuly vody se skládají z jednoho atomu kyslíku a dvou atomů vodíku, ale vodíkové vazby mezi sousedními molekulami jsou příčinou řady charakteristických vlastností vody.

Fotogalerie (5)
Kapilarita „táhne“ vodu obsaženou v ubrousku (foto autor)

Voda má například:

  • dobrou tepelnou vodivost (provlhlý nebo mokrý oděv „nehřeje“) a velkou měrnou tepelnou kapacitu (pomalu se zahřívá a pomalu se ochlazuje),
  • maximální hustotu až při 4°C (voda v jezerech proto nepromrzá až do dna),
  • voda je dobrým rozpouštědlem mnoha organických i anorganických látek (souvisí s tzv. polárním charakterem molekul),
  • led má menší hustotu než voda (ledové kry plovou na hladině vody), při tuhnutí voda zvětšuje svůj objem (nebezpečí prasknutí vodovodního potrubí v zimě),

Molekuly kapalin jsou poměrně blízko u sebe a působí na sebe značnými přitažlivými silami. Molekuly na hladině jsou těmito silami vtahovány dovnitř kapaliny. Hladina kapaliny se chová, jako by byla pokryta tenkou pružnou blánou. Příčinou tohoto jevu je povrchové napětí, které se projevuje při styku kapaliny s jiným prostředím, např. se vzduchem nebo stěnou nádoby. Voda má v porovnání s jinými kapalinami velké povrchové napětí a proto jsou jeho projevy velmi výrazné:

  • vodoměrka se může pohybovat po pružné povrchové „bláně“, na hladině vody mohou ležet i drobné kovové předměty (kancelářská sponka, jehla, žiletka),
  • povrchová „blána“ brání pronikání vodních kapek do tkanin, při mrholení se drobné kapky deště zachycují na povrchu vláken pleteného svetru,
  • kapka vody se snaží zaujmout co nejmenší povrch, a proto z vodovodního kohoutku odkapávají kulové kapky, kulový tvar mají také mýdlové bubliny,
  • u stěny skleněné nádoby se vodní hladina zvedá vzhůru, říkáme, že voda smáčí stěny nádoby; u stěny natřené tukem klesá vodní hladina dolů, říkáme, že voda nesmáčí mastný povrch,
  • v tenkých trubicích (kapilárách) stoupá voda vzhůru; tento jev se nazývá kapilarita – čím užší je kapilára, tím víc v ní kapalina vystoupí. Například v trubici s vnitřním průměrem 1 mm vystoupí voda do výšky 29 mm, ale v kapiláře o průměru 0,1 mm je to už 292 mm!

1. Kapilární násoska

Klasická násoska je trubice nebo hadička, kterou je možné působením atmosférického tlaku přelévat kapalinu z vyšší nádoby do nižší. V našem pokusu se místo atmosférického tlaku uplatní kapilarita. Na podstavec postavte nádobku s vodou, obarvenou potravinářským barvivem. Vedle podstavce postavte druhou nádobku. Papírový ubrousek složte několikrát po délce tak, aby z něho vznikl úzký pásek. Jeden konec pásku ponořte do vyvýšené nádobky a druhý nechejte viset přes okraj do spodní nádobky. Už za několik minut celý pásek nasákne vodou, která začne pomalu skapávat do prázdné nádobky. Celý děj pomalu probíhá tak dlouho, až všechna po několika hodinách voda překape z jedné nádobky do druhé.

Vysvětlení funkce

Mezi vlákny suchého papírového ubrousku jsou tenké mezery – kapiláry. Vlivem povrchového napětí vzlíná voda, která vystoupí až k hornímu okraji a odtud podél suchých vláken klesá do dolní misky. Jakmile se dostane na dolní konec, nemůže vzlínat zpět, protože kapiláry mezi vlákny už jsou zaplněny vodou. Proto začne voda vlastní tíhou odkapávat dolů a za sebou „táhne“ vodu obsaženou v ubrousku (obr. 1, obr. 2).

2. Kapilární skládání barev

K tomuto pokusu budeme potřebovat dva proužky z papírového ubrousku (viz předchozí pokus) a tři sklenice. Do obou krajních nalejeme do stejné výšky různě zbarvenou vodu, ponoříme do nich papírové proužky a trpělivě vyčkáme, až proužky nasají vodu a začnou ji z krajních sklenic přemísťovat do prostřední. Jestliže zvolíme vhodné barvy, získáme výslednou barvu, odpovídající tzv. subtraktivnímu míchání barev – např. modrozelená (azurová) a žlutá dává barvu zelenou (obr 3, obr. 4, obr. 5).

Jaroslav Kusala
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Jak jste na tom s informační gramotností?

Jak se studenti druhého stupně základních škol orientují ve světě technologií, které nás obklopují? Jak zvládají aplikovanou matematiku? To ukáže jubilejní 10. ročník informační soutěže IT-SLOT, které se pravidelně účastní tisíce žáků 8. a 9. tříd základních škol z celé České republiky.

Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes.

Záhadný lidský mikrobiom

Nedávný výzkum ukazuje, že naše tělo je domovem mikrobů, se kterými se věda předtím nesetkávala. Možná, že se kvůli nim bude i přepisovat strom života. Navíc může mít tato mikrobiální „temná hmota“ i vliv na zdraví.

MAAE zveřejnila nové odhady vývoje jaderné energetiky do roku 2050

MAAE zveřejnila 10. září své nejnovější projekce trendů v energetice, elektřině a jaderné energii do roku 2050. Výroční zpráva nabízí smíšený odhad budoucího příspěvku jaderné energie k celosvětové výrobě elektřiny v závislosti na tom, jak se budou potenciálně ...

Vyřeší největší problém větrných elektráren pojišťovny?

Závislost na počasí je největším problémem větrných elektráren nejen z hlediska jejich vlivu na stabilitu elektrizační soustavy, ale také z pohledu celkové i provozní ekonomiky. Když vítr nefouká, elektrárna nejen že nevyrábí, což dělá problémy v přenosové síti, ale ani nevydělává.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail