Беттік керілу

Сабақтың тақырыбы: Беттік керілу. Жұғу. Қылтүтік құбылыстар.
Сабақтың мақсаты:
Білімділік: Беттік керілу, жұғу және қылтүтік құбылыстары туралы мағлұмат беру.
Дамытушылық: Тәжірибе жасап, мысалдар келтіру арқылы оқушылардың ой-өрісін кеңейту.
Тәрбиелік: Ізденімпаздыққа, ұқыптылыққа, тапқырлыққа тәрбиелеу.

Сабақ көрнекіліктері: Интерактивті тақта.
Сабақтың типі: жаңа материалды хабарлау.
Сабақта қолданылатын әдіс – тәсілдер: АКТ, дамыта оқыту технологиясы,
әңгімелеу, баяндау.
Пәнаралық байланыс: Математика, информатика, салауат тану
Сабақтың жоспары:
І. Ұйымдастыру.
1. Сәлемдесу.
2. Оқушыларды түгендеу.
ІІ. Үй тапсырмасын сұрау.
ІІІ. Жаңа сабақ.
1. Беттік керілу
2. Жұғу
3. Қылтүтік құбылыстар
ІV. Бекіту.
V. Қорытынды.
Сабақтың барысы:
І. Ұйымдастыру.
1. Сәлемдесу.
2. Оқушыларды түгендеу.
ІІ. Үй тапсырмасын сұрау (сұрақтар қою арқылы).
1. Денелердің жүзу шарты қандай? (Ға = ҒА – жүзу)
2. Кеменің шөгімі деп нені айтады? (Ға > ҒА – суға бату)
3. Ватерсызық дегеніміз не? (Ға <ҒА – су бетіне шығу)
4. Кеменің су ығыстырымы деп нені айтады?
(Кеме ватерсызыққа дейін суға батқанда, кеменің жүгімен қоса есептегендегі салмағына тең ығыстырылған судың салмағы су ығыстырым деп аталады )
5. Сүңгуір қайықтың суға батуы мен су бетіне көтерілуі қалай жүзеге асады? (Сүңгуір қайықтың суға батуы кезінде оның суға толатын арнаулы орындары болады. Бұл кезде қайыққа әрекет ететін ауырлық күші артады да, ол суға батады. Қайық жоғары көтерілген кезде қуатты сорғылар ауаның көмегімен олардан суды айдап шығарады. Бұл кезде ауырлық күші ығыстырушы күштен аз болады да, қайық су бетіне көтеріледі)
6. Ауа шарының көтерілу биіктігі қалай реттеледі?
(Жоғары көтерілу үшін шар арнайы салынған жүктерден (қапшыққа салынған құм) біртіндеп босатылады. Төмен түсу үшін шардың ішіндегі газдың біразы сыртқа шығарылады немесе оны жылыту тоқтатылады)
7. Не себептен аэростаттарға газ жартылай ғана толтырылады?
(Үлкен биіктіктерге ұшу үшін. Жоғары көтерілу кезінде сыртқы қысымның азаюы есебінен мұндай шарлардың қабығы ашылып жайыла бастайды. Ауа шарлары ауа массасымен бірге ығысып отырады, сондықтан да олар басқаруға көнбейді)
8. Шар – зондтар қандай мақсатпен ұшырылады?
(Атмосфераны, ауа райын бақылау үшін)

9. Ауа шары неден тұрады?
( Қабықтан немесе баллоннан, аспалы жүйеден
және адам отыратын орыннан)
10. Архимед күші мен ауырлық күштерінің айырымынан қандай күш пайда болады?
(Көтеруші күш)
ІІІ. Жаңа сабақ:

Эксперимент жасау (суға аздап сабын ерітіп және қағаздан жасалған түтік
көмегімен сабын көпіршігін үрлеу)
1. Беттік керілу

Сабын көпіршігі үрленіп балалар шарына ұқсайды.
Күнделікті өмірден сұйық өзі құйылған ыдыстың пішінін алады және оның меншікті пішіні болмайтынын білеміз. Ал бірақ әр уақытта орындала бермейді.
Сұйық бетінде орналасқан молекуланы және оның ішінде орналасқан молекуланы қарастырайық. Сұйық ішіндегі молекула барлық жағынан
басқа молекулалармен қоршалған және олар барлық жағынан бірдей тартады. Сұйық бетіндегі молекуланың жоғарғы жағында ондай көршілері жоқ (Газ (атмосфера) тығыздығының сұйық тығыздығынан едәуір аз екенін есімізге түсірейік). Оны, негізінен, сұйық ішіндегі молекулалар тартады. Сондықтан сұйық бетіндегі әрбір молекула оның ішіне енуге бейім болады. Алайда барлық молекулалар сұйық ішіне ене алмайды. Сұйық бетіндегі молекулаларды одан төмен орналасқан молекулалар ғана емес, оның бетіндегі көршілес молекулалар да тартады. Бұл күштердің қорытқы күші сұйықтың беттік керілуін береді. Ол сұйықтың беттік қабатында әрекет ететін күшпен сипатталады және Ғбет беттік керілу күші деп аталады. Бұл күш сұйық бетін ықшамдауға әрекет етеді. Көлемдері бірдей денелердің ішінде шардың беттік ауданы ең кіші болады. Таңғы шық, сабын көпіршіктерінің және т.б. шар пішінді болуы осымен түсіндіріледі.

Сырты сәл ғана майланған ұстара жүзін немесе инені абайлап, су бетіне салайық. Ұстара жүзі суға батпайды, су беті сәл ғана иілгендей болады. Ал егер оны тереңірек батырсақ, онда батып кетеді. Демек, мұнда да беттік қабаттағы молекулааралық күштер ұстара жүзінің төменгі су қабатына өтуіне мүмкіндік бермейді.

Сымнан жасалған сақина алып, оның екі жерін жіппен қосайық. Сақинаны сабын ерітіндісіне салып, сабын қабыршағын алайық. Егер жіптің бір жағындағы қабыршақты инемен тесіп жіберсек, онда қабыршақтың екінші жағы жиырылып, жіпті өзіне қарай тартатынын байқаймыз.
Әр түрлі пішінде иіліп жасалған сымдармен осындай тәжірибе жасау, оларда пайда болатын қабыршақтардың да пішіндері әр түрлі болатынын көрсетеді. Бірақ бұлардың бәрінде де сабын қабыршақтары берілген бет аумағында мүмкін болатын ең аз ауданды алуға тырысады. Бұл тәжірибелер сұйықтың беттік қабаты әрқашан керілу күйінде болатынын көрсетеді.

Беттік керілу табиғатта да, күнделікті өмірде де үлкен рөл атқарады. Беттік керілу болмаса, қолымызды сабындап жуа алмаған болар едік. Сәл ғана жауған жаңбыр кез келген киімнен өтіп кетіп, денеміздің смалшынған су болғанына куә болар едік.
Егер Жердің тартылыс күші болмаса, онда беттік керілу сұйыққа сфералық пішін берген болар еді. Тамшы неғұрлым кіші болған сайын соғұрлым ауырлық күшіне қарағанда, беттік күштер үлкен рөл атқара бастайды.
Тәжірибе. Өсімдік жапырақтарының, клеенканың, ағаштан және металдан жасалған әр түрлі денелердің бетіне су тамызыңдар. Тамшы пішіні бойынша осы денелердің қайсысын судың жұғатынын немесе жұқпайтынын анықтау. Осындай тәжірибені су орнына сұйық май алып қайталау. Тәжірибеден қорытынды жасау.

2. Жұғу.
Серіппеге жалпақтау әйнек ілейік. Серіппе, әрине, ауырлық күшінің әрекетінен ұзарады. әйнекті суы бар ыдыс бетіне түсіріп, одан кейін оны қайтадан баяу жоғары көтерейік. әйнек судан бірден ажырап кетпейді, суға жабысып қалғандай болады. Серіппе болса,, бұрынғыдан да көбірек созылады. Серіппенің созылу шамасы бойынша әйнекті су бетінде ұстап тұрған молекулалардың арасындағы тартылыс күші туралы айтуымызға болады. Серіппенің серпімділік күші молекулалардан тартылыс күшінен басым болған кезде, әйнек су бетінен ажырайды.
Әйнек астындағы су қабатына екі күш әрекет етеді: Ғ1 –шыны бөлшектері тарапынан жоғары қарай бағытталған күш, Ғ2– судың төменгі қабаттарындағы молекулалары тарапынан төмен қарай бағытталған күш. Шыныны жоғары көтергенімізде, судың осы жоғарғы қабаты төменгі қабатынан ажырайды да, су пластинаға жұғып, онымен ілесе жоғары көтеріледі. Бұл беттік қабаттағы су молекулаларының бір-біріне тартылысынан басым екенін көрсетеді. Басқаша айтқанда, су шыныға жұғады. Осы тәжірибеде байқалғанға ұқсас құбылыстар жұғу деп аталады.
Жұғатын сұйықты жұқпайтын сұйықтан оп – оңай ажыратуға болады. Ол үшін қатты дене бетіне жұғатын болса, онда сұйық тамшысы оған жайылады, ал жұқпайтын сұйық жайылмайды.

Жұғу құбылысының өндірісте де, күнделікті өмірде де айтарлықтай маңызы бар. Сабындардың және синтетикалық ұнтақтардың жуғыштық қасиеті де осы жұғу құбылысына негізделген.
Ағаш, былғары, резеңке және т.б. материалдарды желімдеу жұғу құбылысын қолданудың мысалы бола алады. Суда жүзетін құстардың (аққу, қаз, үйрек, т.б.) терілері мен қауырсындарына су жұқпайтын құрам сіңген, сондықтан ондай құстарға су жұқпайды, ал басқа үй хайуанаттары туралы біз олай деп айта алмаймыз.
Тәжірибе. Сорғыш қағаздың бір шетін суға салып, су қандай биіктікке көтерілетінін анықтау.
3. Қылтүтік құбылыстар.
Шақпақ қант, сорғыш қағаз, сүлгі орамал, т.б. денелер өзіне суды жақсы сіңіретінін білеміз. Мұны қалай түсіндіруге болады? Осындай денелердің барлығында да өте жіңішке түтікшелер тәрізді көптеген ұсақ өзектер болады екен. Мұндай түтікшелер қылтүтіктер ( капиллярлар, латынша ткапиллярис – шаш) деп аталады.

Жіңішке түтікшелер сұйықтың еркін беті қисық болады. Мұндай қисық бетті мениск деп атайды. Егер сұйық қылтүтік қабырғасына жұғатын болса, онда менискінің пішіні ойыс, ал егер жұқпайтын болса, дөңес болады.
Жіңішке шыны түтікшені суға батырайық., онда су оның бойымен тез көтеріле бастайды. Түтікше неғұрлым жіңішке болса, судың көтерілу биіктігі де соғұрлым жоғары болады. Неліктен бұлай болады?
Судың шыныға жұғатынын білеміз. Түтікше өте жіңішке болғандықтан, шыны тарапынан судың беттік қабатына әрекет ететін Ғбет беттік керілу күші сұйықты жоғары көтереді. Сұйық түтік бойымен неғұрлым жоғарырақ көтерілген сайын оған әрекет етуші Ға = mg ауырлық күші де артады. Сұйық оған әрекет етуші ауырлық күші Ғбет беттік керілу күшіне теңескенше көтеріледі. Сондықтан беттік керілу күші өте жіңішке деген түтікшелермен көтерілгенде ғана айқын байқалады.
Егер сұйық қылтүтік қабырғаларына жұқпайтын болса, онда беттік керілу күшінің әрекетінен сұйық деңгейі төмендейді.
Осындай қылтүтіктер бойымен сұйықтың көтерілуі немесе төмен түсуі кезінде байқалатын беттік керілу құбылыстар қылтүтік құбылыстар деп аталады.
Сұйықтың қылтүтік көтерілу биіктігін һ = 2σ / gr формуласы бойынша анықтауға болады, мұндағы σ – қылтүтік жасалған заттың және сұйықтың тегіне байланысты болатын беттік керілу коэффициенті,
 - сұйықтың тығыздығы, r – қылтүтік радиусы. Бұл формуланы жұқпайтын сұйық үшін де қолдануға болады, тек бұл жағдайда сұйықтың төмен түсуі туралы айтылады.

ІҮ. Бекіту.
1. Беттік керілудің бар болуын дәлелдейтін мысалдар келтіріңдер.
2. Қандай жағдайда сұйық дене бетіне жұғады немес жұқпайды?
3. Жұғатын сұйықты жұқпайтын сұйықтан қалай ажыратуға болады?
4. Жұғу және жұқпау құбылыстарына мысалдар келтіріңдер.
5. Қылтүтік құбылыстар қандай жағдайда байқалады?

Ү. Қорытынды.
1. Беттік керілу дегеніміз ...
2. Мысал келтір.
3. Қандай жағдайда сұйық дене бетіне жұғады?
4. Қандай жағдайда сұйық дене бетіне жұқпайды?
5. Жұғатын сұйықты жұқпайтын сұйықтан қалай ажыратуға болады?
6. Қылтүтік құбылыстар дегеніміз ...
7. Ол қандай жағдайда байқалады?
ҮІ. Үйге тапсырма: Беттік керілу.
Жұғу.
Қылтүтік құбылыстар.