DA - zs4krnov.cz

3. VLASTNOSTI LATEK KAPALNYCH
HRNECKU
/^>-T^^ f--u
-^^;5_t,'l^.?
"'
#DA ?^
Kdekterui kuchafka by moznd uvitala, kdyby alespoi ndco z toho, co se odehrdvd
v pohddce Hmeiku vai byla pravda. Hrneiek na obrdzku viak vaii pitlii a vdime,
ze svoji iinnost omezt, hned jak porozumi instrukci. Fyzika bohuiei nedolcdie vysvdtlit ddje, kterd uvniti tohoto pohddkovdho hmce probthaji.
3.1. Proi kapaliny teiou
Kapalinu dovedeme od l6tky pevn6 odlilit velmi snadno. MriZeme ji totiZ
pieldvat z n6doby do nddoby a vzdy zaujme tvar tdto nddoby. Je to moznd
proto, Ze na rozdil od pevnich l6tek nejsou molekuly v kapilind vz6jemnE
vaziny v urdiqfch poloh6ch, nfbrZ jsou vorn6. pfisoLenim-velmi maie sily
1!1eme molekuly v celdm objemu kapaliny piemistovat, lehce se n6m podaii- zmdnit tvar kapaliny. podobnd jako mirni vitr zvlni hladinu
rybnika,
mfiZeme i my pouhim fouknutim zdefit hladinu vody v misce.
Piiyraute si do iedni laidinLy trochu obarvend vody a do druhd trochu
vody- Kapaliny opatrnd slijte a potom lehce promiihejte tyiinkou.
iistd .-..,
€J
ztoho, Le jiL nelzerozti5it, kter6 d6st vody byla obarvend, usuzujeme na promich6ni molekul obou kapalin a tim i na jejich volnost.
Yq9"l kapaliny mtZeme vyrvoiit pomoci syplcich lerck. Kdyz nasypeme do
f4dintv napi mdk a s kiidinkou zatiepeme, zrnka maku se uipoi6daji asi tak
iako jsou molekuly v kapalind a celkem dobie ukazuji i hladinu. MriZe n6s napadnout, ze pfibliznd kulatl zrnka m6ku nevyplni prostor riplnE, nibrZ mezi
iednotlivimi zrnky zrist6vaji mal6 mezery. I v kapalind je tornu podobnd.
KdyZ smichr{me zrnka hrachu se zrnky miiku, vidime, Ze men5i zrnka mdku
pronikla mezi zrnka hrachu a cely prostor je vice zaplnEn. Nyiri provedeme
smichdni dvou ruznfch kapalin.
a pak opatrnd ai po okrai doliite lfh.
Uchopte zkumavku, palcemji uzaviete a protiepeite. Co pozoruiete?
Zkumavku asi z pokiviny naplrtte vodou
se promichal s vodou, av5ak smds obou l6tek m6 men5i objem neL ie
soudet p0vodnich objemri vody a lihu. Pokus prokdzal, Ze molekuly obou 16tek jsou rfiznd velk6 a Ze se promichaly podobnd tak, jako hr6ch s m6kem.
Lih
Molekuly jednd kapaliny pronikly mezi molekuly druh6 kapaliny.
K ZAPAMATOVANI:
oMolekuly kapalin se pohybuji v cel6m objemu kapaliny.
o Kapalina vZdy zaujimd tvarirddoby.
3.2 NEkterd vlastnosti kapalnfch
tdtek '
Mezi nejbdZn6ji uZivand kapaliny patii voda, at jiZ disti nebo jako souddst jinich kapalin, napL ml6ka nebo dal5ich nripojt. Benzin a nafta jsou kapaln6
paliva pro motorov6 vozidla. Pro spr6vnou dinnost motoru je nutnd pouZivat
oleje. Do barev se pfid6vaji iedidla. K pfipravd pokrm& se pouZivaji rostlinn6 oleje. Kapalinou je i med.
Do jednd laidinLy dejte trochu vody a do druhd piibliind steind mnoisni
medu. Obd ldtlqt vylijte. Dobie pozorujte prftbdh vytdluini.
Voda vytdkala mnohem rychleji neZ med. Pfi vyt6kdni kapalin vznikd vnitfni tleni, tj. tieni mezi molekulami. Toto teni je u ruznlich kapalin ruznd velk6. NeS pokus prok6zal vdtSi tleni mezi molekulami medu neZ mezi molekulami vody.
Men5i vnitfni tieni neZ voda m6 napfiklad benzin nebo iedidla do barev' Naopak ldva vyvrlend z krifieru sopky je velmi hustou kapalinou. Po svazich
tede rychlosti mnohem menSi neZ by tekla voda. Prdvd poznanou vlastnost
kapaliny nazyv 6me tekutost.
Vzpomeilme, jak jsme prov6ddli_ pokus, pfi kterdm jsme smichali lih a vodu.
Objem smichand kapaliny byl rirenSi neZ soudet objem& lihu a vody. hok6zaly se tak mezery mezi molekulami. Proto se nabizi otizka, zdalze kapalinu stladit, napf. pistem v uzavfend n6dobE.
96
Do plastovd injekini sfiikaClcy nasajte trochu vody. Dbejte na to, aby pod
pistem nebyla vzduchovd bublina. Prstem potom uzaviete otvor a snaite se
oiitom stlaiit nist.
A
Co jsme pozorovali? Pokud'byl vytokovf otvor volnf, pistem jsme velmi
snadno kapalinu vytladovali. Pfi jeho uzavlent jrL nebylo moZnd pist posunout
ani o kousek. Prokazali jsme,Le kapaliny jsou nestlaiiteln6. Je to zpfisobeno
odpudivfmi silami mezi molekulami. Situaci mtZeme vyj6diit ijednoduchlim
modelem. Na obrrlzku 56a m6me molekuly vody znizomdn6 zrnky m6ku a na
hladinu ptsobi tthazixaii podloZendho Zeleznou destidkou. Thto sila nezpflsobi zmen5eni objemu m6ku. KdyZ misto mdku pouZijeme vodu (viz obr. 56b)
a na jeji hladinu poloZime destidku velmi plesnd pfildhajici ke stdnE k6dinky,
po pfiloZeni zixa\i takd nedojde ke zmen5eni objemu vody.
b
a
-56.
Ncstlaiitc-lnost kapaliny
o Kapaliny jsou t6mEi nestlaiiteln6.*)
(rlorry
je velmi nebe4teini otvirat zaaitkovanou plnou hihev tak, Ze bychom vtlaiovali aitku do Inhve?
2. Jak bychom si pomohli, kdyby piece jen bylo nutnd afrtku vtlniit dovnitf,
protoie jijinak vyndat nelze?
3. Ze 6. roiniku vite, le kapaliny pii zphi{vdni zvit{uji svfrj objem. Proi je
rovnii, nebezpeini pokoulet se o vytlaieni zflt@ kapalinoa, kteroy bu1. Proi
deme zahiivat?
*;
Velmi malii stladitelnost
se
projevi teprve pfi obrovskdm tlaku, kterli v praxi tdZko docilime.
97
H
ru
X
3.3 Jak6 vlastnosti m6 hladina kapaliny
Nadpis viis moZn6 piekvapil. Na prvni pohled se hladina vody nijak neodliSuje od vody v jinlich mistech n6doby. Nalijeme-li vodu do ndjakd nridoby,
tEleso vody zaujim6. urdity objem a od okolniho prostoru je oddEleno jednak
stdnami n6doby a jednak hladinou. Hladina je ostrou hranici mezi kapalinou
a okolnim prostorem. U klidnd kapaliny povaZujeme hladinu za ddst vodorovnd roviny.
Pokusy, kterd si nyni provedeme, v5ak ukdZi ndkterd dal5i vlastnosti vodni
hladiny.
Na hladinu studend vody v misce
opatrnd poloite (napi. pomoci
vidliilcy ) p ade s dtihal d iov ou min-
ci (viz obr 57). Pozorujte hladinu vody okolo mince. Druhf pa-
desdtihaldi do vody
pust'te
kolmo.
il
Nlittec nu hlurlitti' r oilr
Piekvapila nds jiZ ta skutednost, Ze kovov6 mince opatrnd poloZen6 na hladinu se nepotopi, i kdyZ na5e dosavadni zku5enosti uk6zdly, Ze kovovd tElesa ve vodd klesaji ke dnu. Mince na hladind povrchovou bliinu pouze prohnula, nepronikla v5ak ji. Minci zkusme trochu zatilit. KdyZ naldmeme
z6palku na mald kousky, mtZeme ji pomoci pinzety pdknd na minci naskl6dat. Padesdtihal6i postavenf kolmo k hladind rychle klesl ke dnu.
Hladiny vody v misce se opatrnd dotkndte hrotem ipendliku. Ze strany pozorujte hladinu pii dotyku a pli pomaldm zvednutf ipendliku (viz obr 58).
Pokus uk6zal opdt mal6 prohnuti hladiny
d6ni Spendliku se hladina zpoddtku Spendliku ,,drZela" a pak
teprve opadla.
Pokusy nds piesvEddily o tom, Ze
na hladind vody je povrchovS
bl6na, kter6 mi4 urditou pevnost
a pruinost, ffkdme, Ze v hladind
kapaliny prisobi povrchov6 nap6ti. Tato bl6na je sloZena takd
5fi. Sptrrdlik zictiujici hlatlirtLr votir.
98
pii dotyku, ale pii
i
pomal6m zve-
z molekul vody, mA v5ak odli5nd vlastnosti neZ ostatni voda v misce. Mohli
bychom ji pfirovnat k trampolind.
Misku se studenou vodou umistdte nad knhan a opdt na hladinu pololte hlinikovou minci. Potom zapalte kahan a dbejte, aby se voda zahiivala velmi
pomalu. Co poTorujete?
@
AniZ jsme se mince dotkli, pfi urdit6 teplotd vody klesla ke dnu. Pevnost po-
vrchov6 bl6ny jsme zmen5ili zvfbenim teploty vody. MiZeme zkusit minci
vylovit a opEt se snaZit poloZit ji na hladinu. Pozn6me, Le v tepl6 vodd se
minci na hladinu umistit nepodaii.
Pevnost povrchov6 bl6ny je zinislf na teplotd kapaliny. S rostouci teplotou
se zmen5uje.
Abychom mohli poznat
pokus opdt se studenou
i dalSi vlastnosti povrchovd bldny, provedeme
vodou.
,
dal5i
Na hladinu vody v misce poloite opatrnd dvd aipallq tak, aby byly rovno- q4\-
E
bdini a leiely asi I cm od sebe.
Zdpalky se k sobE samy zvolna pfibliZuji, aZ se dotknou. Pokud poloLime z6palky blizko okraje vody, posunou se k okraji hladiny. Povrchov6bl6na pfisobila na zdpalky silou tak6 ve vodorovn6m smdru.
Opdt poloZte na hladinu rovnobdind dvd zdpallq a dotkndte se hLadiny mezi
nimi zdpalkou namoienou v saporuitu.
e,
Nyni z6palky prudce od sebe odskodily. Saponrit vlraznl zmdnil vlastnost
povrchovd bl6ny. Zkusme nyni k6pnout saponet do jin6ho mista hladiny. Pozorujeme, Le ztryalky pied sapondtem ,,utikaji".
Bylo by tak€ zajimavl zjistit, zda se nedil povrchov6 blina od kapaliny oddElit a zda bychom si ji pak nemohli l6pe prohl6dnout. Vzpomeilme, existuje
piece ddtsk6 hradka - bublifuk. KrouZkem z plastu promich6me mydlovj roztok. Kapalina,zachyceni na krouZku, vytvoii povrchovou bl6nu, kterou pak
vyfukujeme.
Piipravte si mjdlouj nebo sapondtorry roztok a namdiejte do ndj rfiznd tvarovand dnity (obr 59). Po
jejichvyjmuti si dobie prohlidndte tvary, kteri.se nn
zohlbanim dnitu vytvoiily. Vyzkouiejte takc pevnost bldny napi. dotykzm..ndjabjm zakulacenj,m
piedmdtem.
59. Mlldlovh blhna na dr6tu
99
A
J
T! rtznd tvary, llerd vidime
na dr6tech, jsou vytvoleny pouze povrchovou
blanou kapaliny. V5imndme si, Ze se ruznd prohjb6, propojuje'nejbliZ5i d6sti dr6tu, a to tak, aby byla co nejmen5i. Prod se nepodafi pokus provdst s obydejnou vodou? Je to proto, Ze povrchov6 bl6naje v obydejnd vodd bezpli-
sad pout6na
roztoku.
k
ostiltnim molekul6m vody vdt5i silou neZ u midlovdho
Cim menli je povrchovd napEti v bl6nd, tim l6pe kapalina pfilne k l6tce.
Ndco navic
* Pii ltol.rtrtn'titti stutldttkt' ttebo klitlnclut
.jc;.irka nrilenc vitlit drobni ltnn':. 1xtht,buj(t'i sc 1xt ltluditttt, uni! sc .vnot\i. Tiltu Iitltto tlrobnitlr !.it,otichfi jc nrcnii nc!. pet'-
tto.sl
ltovrclun,i bldrn wrly.
Nu obrti.-.ku 60 truintc pohlcd :.ltli:.ku rrrr .r/,!/ l''\'(/,1, ktcni prtivi tylc:.lu ;. t<ttlt. Povrclutvti hlrirru kuptk na.je.ji.srsti t,\'tt'oiilu..tt'di'ich t'ltlupti mull snr4*t', ktcrt utrtoi.tiuji rtL'ltli' trltok vrrlt' :.'t'wliLlut kt!.i(11r. Po rtikolikt nrittLrtticlt.jc t't'dra tttnii su'k
cltci.
Poyr<lutr'[ ttultttti vodt jt'1tii tt'plttl 100 'C trtcrtii asi o 20% nci.pti tcploti 0 "C.
lutrki vnli sc suti:.t'1tct't'rtc!.vc .studctti. Tt:pld wtda stui:.c lttrrriki k vldkttftn ldtkt'u rxlslrotti trct'i.stolt'. Sttil.uti ltrn'rclutvdlut nalttrll wxlt'sc drt,stilute pou.'ititrt prucith prut.stfcdkfi (.;upotttitfr)- Tt'ltovrclttvc ttulttYti rutdv sni.'.uj1 r,icc ttcl jcji Icplota.
Pntlo l:a s rtittti titYirttttt prtit ji! pi'i teplotdch 30 "C a!.60 "C.
+
V
100
ULOHY
L afu je kapalina ohraniiena v ruidobi, kapce?
2. Proi deitnikem neprosdkne voda?
1. Vysffihnite ze
itvrtlE iipku podle obrdzku 61 a pol.oite ji na hldinu
vody. Do vjiezu kdpnite sapondt.
2. Do vody ponoite kulatj velmi jemnj
N
m
iti-
tec, Herj pouZivdte na malovdnf. Jalc!
tvar zaujimd svazek jeho vfuiken pod hladinou? Zmini se tento nar, kdyi ititec
z vody vyjmete? Proi?
3. Pokuste se vyfouknout bublinu a umistit
ji
6l . Papirovir iipka
na stojdnek.
4. Sirfii zkumavku naplilte asi do polovinyvodou a outaite si vjiku jejt
hladiny. Potom piisypte nikolik lliiek cukru a opdt outaite hladinu.
Zkumavku zazitkujte a protiepejte, ai se cukr ro4rusti. Zminiln se v!Ika hladiny? Co z toho m,fiZete vyvodit o velikosti molekul cukru a vody?
Pokus opakujte se solf nebo s jinou roqrustnou kdtkou.
1. Sklenku na vfno naplrtte aL po okraj vodou. Potom do nt opqtmi vhazujte Spendlilq. Kolik se jich asi do sklenlcy vejde, nelvoda pieteie? Po-
zorujte
pfinm
ze strany hladinu.
t
3.4 Molekuly v kapalind se pohybujf
KdyZ se podiv6me na Saty dlovdka vzd6len6ho od nils ndkolik metrt, nepoznitme, Ze jejich l6tka je z vl6ken. To zjistime aZ pii velkdm pfibliZeni. Lupou pak mflZeme viddt zpravidla pravorihlou strukturu jednotlivych vl6ken
oddvu.
Podobnf probl6m budeme mit pfi snaze podivat se dovniti kapaliny. Tady
ndm ov5em nepomtZe ani pfibliZeni ani lupa, nebot molekuly jsou pfiliS
mal6. Provedeme proto takovy pokus, abychom se o vlastnostech molekul
vody dovdddli vice prostfednictvim jin6ho, l6pe pozorovatelndho ddje.
f::f3:;:"';:;;:liu'
Do vodv
necheite. padnout iedno
zrniiko htPermnn-
Pfedevlim vidime zrnko klesnout ke dnu. Za sebou zanechalo 6zkou barevnou stopu, kter6 n6s ted bude zajimat nejvice. KdyZ
ji
budeme pozorovat
l0l
A
ndkolik minut, pov5imneme si jejiho roz5iiov6ni. Z pozvoln€ho roz5ilovilni
barevnd stopy mtZeme usoudit, Le dochizi k promich6vrini rizkdho barevn6-
ho sloupce s ostatni kapalinou. Je to zpfisobeno tim, Ze molekuly vody se
pohybuji. Abychom poznali, charakter tohoto pohybu, provedeme trochu
nrirodndj5i pozorovftri. PouZijeme k ndmu mikroskop, s kterim jste uZ pracovali v piirodopise. Musime v5ak mit takovf, kterf zvEt5uje aspoil 500 krel
Na podloini skliiko dejte lapku mlika,
pod mikroskop. Co pozorujete?
piiloite tenki kryci
skltCko a vloite
Vidime drobnd ddstedky, kterd se pohybuji. Jsou to distedky tuku, kteqi je
v ml6ce obsaZen. T[kov6 hrudky jsou mnohon6sobnd vdt5i neZ molekuly
vody. Pozorujeme,Le se neust6le pohybuji kr6thim trhavym pohybem. Je to
tim, Le do nich ze vlech stran naraZeji molekuly vody. Kdyby pohyb molekul vody mdl ndjalci f6d, jistd by se,to projevilo i na hrudce tuku. Patrnd by
se pohybovala jen urditfm smdrem. Ov5em z toho, Ze se pozorovan6 kousky ruku ,,ti[esou" mtZeme usoudit na zcela chaotich.i pohyb molekul vody
kolem nich. ProtoZe ddstedka tuku v ml6ce je vzhledem k molekuldm vody
velmi tdZkrl, molekuly vody nar6Zejici do ni ze vlech stran ji z ptvodni polohy pfiliS nevychfli. Kdybychom jednu molekulu vody mohli ndjalcfm zprisobem oznadit a pak ji sledovali, viddli bychom jeji pohyb tak, jak je vyznaden na obr6zku 62. Zlomy ddry znamenaji, Le molekula narazlla do jind
molekuly a proto zmdnila smdr. Podobnd se pohybuji v5echny molekuly kapalin. hotoZe jejich pohyb nem6 Zddnou pravidelnost ani f6d, fikime mu neuspoiddanf pohyb molekul.
Tirto vlastnost molekul kapalin mfiZeme takd uk6zat na modelu vytvofen6m
poditadem v programu FAMULUS.
62. Znizorn5nt
neuspof{dan6ho
pohybu molekul
kapaliny.
to2
Lze provdst pokus, kteri je sice velmi jednoduchf, ale pozorov6ni si vyZdda
del5i das.
--- -'r' vodu. Pozoruite.
Do vdtii laidinlq dejte trochu sl<nlice modrd a-' pak
r -'-- doliite
jak docluizi ke zbarvovdnf vady.
€J
Skalice modr6 se postupnd rozpou$ti zabarvuje vodu ve svdm okoli. Postupem dasu se barevnd oblast stdle zvdtluje. Po ndkolika dnech bude zbarvenft
jiz vSechna voda v k6dince. Je to tim, Ze molekuly vody i molekuly modrd
skalice se neuspoi6dand pohybuji a plitom se promichdvaji'
Pronik6ni molekul jedn6 l6tky mezi molekuly jin6 l6tky bez pfispdni vndjSi
sily nazfv6me difiize.
oMotekuly kapalin jsou v neustril6m ?reuspof6dandm pohybu.
Historicki poz.ndmky
,r futktr 1827 sl.rlol.s(r' botdnik ktbcrt Brtnrtt (1773 l85it)yrl tttikntskttport proItli?l p.tltn,d,1tl;vt. I)o kapkt'r'otlt'nusklit'ku tlul niktlik ptlrtt'tch:.nrck ltlttt'Lttti
tt pp lttikn'ti dul.iitrt .sk!iiktttr rttttfslil prcptrrdl lxxl mikroskrtp. Ktlt.' si 1A'lot'ti :,rnka
prghlil.cl, piiputlulo trtu tclnti tlit,n(, Lc sL,pttltt'btrji. Natltil viiit, !.c jsttu Livd. Pt"ttIo poktr.s pnn.t'tll .s vrxlou obsu!.t'ttttu v nlktlik nriliittti lt'l .slurltn kicntutLr, rtt'icnt
glttYt 1tt:onn,ul pritt'b tt('(i.\lol.l/r'slrt11olrr1 .si lrt tittt, Lc.i,srtu livti u ddlc jcvcnr rtijuk
ttc.trbtr.trl. A! 1xt ntlpltrr Iettch.ft':.ik Albcrt l',ittstcin (1879 , 1955) 1ti|[ittu poht'brt
pt'ltn'i'ch:r'nck t'r'.rt'zY11il.iakt dfisladt;k nau.sprtftitlttnttlttt poltt'bu ntolckul.
Ur.orry
1. Kddinku naplrtte vodou a vhotte iednu kostku cukru. Pozoruite,iak se
cukr rozpoiltt a sleduite, iak se mini tvar hromddlcy, Pozoruite, do iak
velki vzddlenosti od kosttcy se dostalt nifuerd zrnka, Jak vypadd hro'
mddka cukra za p,fil hodiny? Je pokus dfrknzem pohybu molekul vody?
2,
Na dno kddinlcy deite zrnko hypermanganu. Pak naliite poddl stiny
sklenice opatqna tuplou vodu. Popi.ite sv6 pozorovdni Dovedete vysvitlit, co pozorujete?
I. Do sktenice naliite hoik! iai a vhodte ffi kostlcl culcru. Sklenici ponechejte v klidu. Asi zp inrt hodiny pomoc.i saciho brik4 Heri panoifrte
tisni pod hladinu, iai ochutneite. Ochutndni opakuite napi. po dvou
hodinrfch nebo druh! den. Kdy ie iai neivice sladk!? Proi?
103
H
t