На поверхности листа растения вода собралась в капли это объясняется тем что
Скользящая вода
Теорию супергидрофобного скольжения воды проверили экспериментом.
Каждый наверняка хоть раз видел капельки росы на лепестках и листьях растений, и задавался вопросом: почему вода не растекается, а «сидит» каплей? Это происходит благодаря тому, что поверхность листьев и лепестков гидрофобна, то есть отталкивает воду.
Степень гидрофобности определяется контактным углом между поверхностью и каплей, и при значении больше 150° поверхность считается супергидрофобной. Такие поверхности встречаются в природе: например, лист лотоса или крылья некоторых насекомых. Супергиброфобные свойства защищают поверхность от коррозии, загрязнения, оледенения и т. д.
Современные технологии позволяют сделать поверхность супергидрофобной с помощью специального напыления или рельефа поверхности, но нам нужно понимать, как ведёт себя жидкость при контакте с ней. Татьяна Низкая, Ольга Виноградова и их коллеги из МГУ разработали полуаналитическую теорию, которая описывает поведение жидкости вблизи супергидрофобной поверхности, и проверили её экспериментально.
Обычно поверхности «притягивают» жидкость за счёт электростатического притяжения между молекулами, которое называется силой Ван-дер-Ваальса. Оно зависит как от химического состава и рельефа поверхности, так и от состава жидкости и её вязкости, благодаря ему скорость течения жидкости вдоль поверхности может сильно отличаться от скорости течения в центре потока.
Вблизи супергидрофобных поверхностей течение жидкости обладает необычным свойством: его скорость не равна нулю даже в непосредственно примыкающем к стенке слое, то есть жидкость не притягивается, а проскальзывает вдоль поверхности. Это явление называется гидродинамическим скольжением. Его описали около двухсот лет назад, однако с тех пор им мало интересовались, поскольку гидродинамическое скольжение на практике не влияло на общий поток жидкости.
Ситуация значительно изменилась с появлением супергидрофобных материалов, в которых химическая гидрофобность поверхности сочетается с подходящим рельефом, например, тонкими канавками или микроколоннами. Вода «скользит» вдоль воздушных подушек, которые образуются в канавках, практически без сопротивления и не может «прилипнуть» к стенкам. Это значительно увеличивает так называемую длину скольжения – основную характеристику «прилипания» воды к поверхности.
Новые теории, разработанные для жидкости вблизи супергидрофобных поверхностей, позволяют предсказать не только скольжение, но и другие формы необычного поведения вблизи анизотропных поверхностей, с рельефом, направленным в определённую сторону. А здесь встречаются довольно интересные в практическом смысле эффекты. Например, вблизи стенки, покрытой вытянутыми канавками, которые направлены под углом к основному потоку, жидкость активно перемешивается за счёт того, что она меняет направление течения. Другой возможный эффект – разделение взвешенных в жидкости частиц по размеру.
Чтобы измерить длину скольжения жидкости вдоль неоднородной супергидрофобной поверхности, физики использовали атомно-силовой микроскоп (мы уже рассказывали о том, как он работает). Более того, им удалось проверить правильность теории, описывающей поведение жидкости на разных расстояниях от такой поверхности. В эксперименте зонд микроскопа опускал сферическую микрочастицу на супергидрофобную поверхность, погруженную в жидкость, причём скорость погружения оставалась постоянной. Можно было в одно и то же время с высокой точностью и отслеживать положение микросферы в канавке, и измерять силу, действующую на нее со стороны жидкости. Сопоставление теоретического описания и экспериментальной зависимости гидродинамической силы от расстояния до супергидрофобной поверхности позволило точно измерить длину скольжения.
По словам авторов, их результаты станут отправной точкой для разработки новых супергидрофобных систем. Теперь, когда можно положиться на теорию, физики могут «играть» с ранее предложенными теоретическими идеями, касающимися распределения частиц в супергидрофобных каналах, системам с электроосмотическим течением и пр. Результаты исследования опубликованы в журнале Soft Matter.
§ 6. Смачивание. Капиллярные явления
Как взаимодействуют между собой молекулы вещества?
1. Вам конечно же доводилось наблюдать на листьях растений капельки воды после дождя или капельки росы. Вы также, наверно, замечали, что иногда вода не собирается в отдельные капли, а растекается по всему листу. Выясним, в каких случаях и почему так происходит.
Возьмём два листа бумаги: один чистый, а другой — смазанный жиром или воском. Нальём на них немного воды. По листу чистой бумаги вода растечётся, а на покрытой воском соберётся в капли. Говорят, что в первом случае вода смачивает бумагу, а во втором — не смачивает.
Как объяснить эти явления? Вспомним, что молекулы притягиваются друг к другу. Силы притяжения действуют как между молекулами воды, так и между молекулами воды и бумаги. Очевидно, силы притяжения между молекулами обычной бумаги и молекулами воды больше, чем между молекулами воды. Поэтому вода по ней растекалась.
Во втором случае силы притяжения между молекулами воды больше, чем между молекулами воды и молекулами воска, поэтому вода собиралась в капли.
В опыте со стеклянной пластиной (см. рис. 14) вода смачивала стекло. Если её покрыть воском или взять вместо стеклянной пластины парафиновую, то вода их не будет смачивать. Вода, кроме стекла и бумаги, смачивает дерево, ткани и не смачивает все жирные поверхности.
2. Явление смачивания часто наблюдается в природе и широко используется в жизни. Если бы вода не смачивала ткани, нельзя было бы ни выстирать бельё, ни вытереться полотенцем.
Возникает вопрос: почему у водоплавающих птиц перья остаются сухими? Оказывается, у птиц есть особая железа, выделяющая жир. С помощью клюва они смазывают этим жиром перья. Поэтому перья не смачиваются водой: вода с них скатывается.
Существует насекомое, которое постоянно живёт в воде, — паук- серебрянка. Его тело покрыто пушком. Паук не намокает в воде, поскольку силы притяжения между молекулами воды больше, чем силы притяжения между молекулами воды и молекулами его пушка.
Биология
План урока:
Испарение воды растениями
Растение потребляет из земли минеральные соли, растворенные в воде. Вода требуется для перемещения питательных элементов. Наконец, она нужна для создания органических веществ. Большая же часть воды испаряется листьями растений.
Убедиться в том, что совершается процесс испарения воды у растений очень легко. Возьмем любое растение и введем один из ее листьев, не отрывая его, в чистую сухую прозрачную емкость. Прикроем ватой отверстие емкости и поместим ее на какую-либо подставку. Польем растение теплой водой, оставим его на свету.
Уже через несколько часов на внутренней стенке колбы можно будет видеть капельки воды. Эту воду выделил лист в виде пара. Пар сгустился в капельки воды на стенках колбы.
Опыт показывает, что у растений посредством листьев происходит испарение воды.
Растительный организм способен испарять значительное количество воды, причем у каждого вида по-разному.
Огромную роль в испарении воды играют устьица. Давайте вспомним строение устьиц, для того, чтобы определить какую роль они играют в жизни растений.
Каждое устьице состоит из двух замыкающих клеток, между которыми находится щель. У очень многих растений устьица расположены с нижней стороны листа, но не у всех. Познакомимся на рисунке.
Устьица в жизни растений играют роль форточек, через которые клетки мякоти листа сообщаются с окружающей средой.
Испарение воды во многом зависит от состояния устьиц и условий внешней среды.
Так, днем, на свету, устьица обычно открыты, и испарение идет более активно. Ночью же температура обычно понижается и устьица закрываются. Роль устьиц заключается в регулировании испарения воды у растений. К примеру, в засушливую погоду, когда у растений бывает недостаток влаги, устьица закрываются, и испарения не происходит, так как она необходима для других процессов. И, наоборот, в дождливую погоду, при избытке воды, испарение будет интенсивным. Так проявляется зависимость испарения от условий окружающей среды.
Попробуем выявить, какое значение имеет испарение воды для растений?
Прежде всего, листья, испаряя воду, получают ее из корня и стебля. Вода перемещается и разносит растворенные минеральные соли к органам растений. Соответственно, испарение имеет большое значение в перемещении веществ по растительному организму.
Самое главное значение испарения воды в жизни растений – это предохранение от перегревания солнцем. К примеру, смочите руку и помашите ею – вода испаряется и рука охлаждается. Точно так же в результате испарения воды охлаждаются листья. Причем свою роль регуляторов здесь выполняют устьица. В жаркую погоду в лесу дотроньтесь до листьев деревьев, и вы почувствуете прохладу.
Таким образом, испарение воды в жизни растений имеет приспособительный характер.
Листопад
Еще одним приспособлением растений к снижению испарения воды осенью и зимой считается листопад. Какие же растения можно отнести к листопадным?
У громадного большинства растений листья живут одно лето, поэтому они получили название листопадные. Опадают листья в осенний период и приобретают при этом очень красивую окраску. Что же происходит в листьях в этот период времени?
Весеннюю окраску листьям обеспечивает хлорофилл, в этот период они зеленые. Осенью хлорофилл в листьях разрушается, и они постепенно меняют свою зеленую окраску на желтую, коричневую, оранжевую, красную – самых различных оттенков. Окраску осенних листьев обеспечивают различные пигменты: ксантофилл – пигмент желтого цвета, каротин – оранжевый пигмент, антоцианы – пигменты красного цвета.
Разрушение хлорофилла идет более быстрыми темпами на ярком свету, поэтому в пасмурную дождливую погоду листья дольше сохраняют зеленую окраску. С приходом теплой ясной погоды листья очень быстро приобретают осеннюю окраску.
Листопадные растения мы с вами можем встретить в лесу, парке, на аллеях. Они окружают нас везде, стоит нам выйти на улицу. Примером листопадных растений будут береза, ива, тополь, клен и многие другие.
Листопад является приспособлением к переживанию неблагоприятного времени года. Представьте себе, что наши листопадные растения остались бы на зиму с неопадающей листвой. Листья продолжали бы испарять воду, а добывание ее корнями прекратилось бы из-за промерзания почвы. В этих условиях растениям грозило бы высыхание и гибель.
Помимо этого, вместе с опадающими листьями из растительного организма удаляются находящиеся в листьях ненужные, а иногда и вредные вещества.
Как известно, среди деревьев и кустарников имеются растения, зимующие с зеленой листвой, – сосна, ель, можжевельник и другие. Эти растения получили название вечнозеленые.
Вы уже знаете, что листья этих вечнозелёных растений имеют вид хвоинок и испаряют очень мало влаги. Однако хвоя этих деревьев не вечна. Отрастая каждую весну, она держится у сосны 3–4 года, у ели 6 – 9 лет и более, а затем желтеет и опадает.
Однако, среди хвойных растений встречаются и листопадные виды. К примеру, лиственница в осенний период сбрасывает всю листву. С приходом тепла у нее появляются первые весенние листья – хвоинки.
Вечнозеленые растения встречаются не только у хвойных, но и у цветковых растений есть такие виды. К примеру, брусника, вереск, клюква считаются вечнозелеными кустарничками. Их листья мелкие и плотные, мало испаряют влагу, и поэтому под снегом сохраняются зелеными.
Брусника под снегом
Осенью в смешанном лесу можно встретить листопадные и вечнозеленые растения. Тогда в осеннем лесу можно любоваться не только красными, желтыми, оранжевыми красками, но и зелеными. Очень красив лес осенью! Многие поэты и художники в своих произведениях восхищаются осенним пейзажем.
«Золотая осень» И.И.Левитан
Передвижение веществ в растении
Передвижение воды и веществ у растения начинается с всасывания корнем из земли питательных растворов. Эти растворы минеральных веществ не остаются в корне, а происходит их передвижение по стеблю.
Выясним, особенности передвижения воды и различных веществ по стеблю.
Возьмем веточку дерева и поместим ее в подкрашенную воду. Спустя сутки вынем ее и разрежем стебель вдоль. На срезе видно, что окрасилась древесина, а кора и сердцевина сохранились неокрашенными. Тогда передвижение воды и питательных веществ в растении осуществляется только по древесине. Здесь находятся длинные трубки, именуемые сосудами. Собственно по ним происходит передвижение воды и минеральных веществ.
Рассмотрим листья на вынутой ветке. Подкрашенная вода поднялась по черешку и жилкам и окрасила листья в красноватый цвет. Стало быть, передвижение воды и минеральных веществ происходит по стеблю и проникает к листьям. В жилках листа также есть сосуды, именно по ним и осуществляется передвижение воды и минеральных веществ.
Данный процесс в растительном организме можно использовать для получения различной окраски цветов. Так получают, к примеру, черную или синюю розу, то есть ту окраску, которая не характерна для данного вида. В магазине можно приобрести синюю орхидею, а через определенное время она потеряет окраску и станет белой.
Постепенное превращение синей орхидеи в белую
Давайте рассмотрим на опыте, как же получают цветы необычной окраски. Возьмем белые хризантемы и поместим их в окрашенную разными оттенками воду. В растении вода будет перемещаться по стеблю, и доходить до цветка, который окрашивается в определенный цвет. Этот опыт очень легко провести в домашних условиях, для этого можно использовать любые белые цветы.
По стеблю происходит перемещение и органических веществ. Как известно, они образуются из углекислого газа и воды в зеленых листьях при солнечном свете. Но мы можем обнаружить органические вещества и в корне моркови, и в клубне картофеля, и в семенах гороха, и в плодах яблони. Значит, образующиеся питательные вещества в листьях не остаются, происходит их передвижение по растению к различным органам.
По какой же части стебля происходит передвижение веществ у растений?
Это можно узнать из следующего опыта. Срежем ветку тополя или ивы. На некотором расстоянии от нижнего ее конца осторожно снимем с ветки кольцо коры. Если потом поместить ветку в воду, то через несколько недель выше вырезки коры образуется наплыв или утолщение. Через определенное время на этом утолщении формируются придаточные корни. Ниже вырезки, на ветке, корни или совсем не появляются, или вырастают очень маленькие. Очевидно, что кольцевая вырезка коры мешает передвижению органических веществ по стеблю.Органические вещества скапливаются выше вырезки в виде наплыва. Именно поэтому здесь формируются придаточные корни. Получается, что органические вещества перемещаются в стебле по коре.
Передвижение органических веществ по стеблю происходит ко всем органам растения: растущей верхушке корня, растущей верхушке стебля, к распускающимся листьям, завязывающимся плодам. За счет этих веществ осуществляется образование и рост органов растения.
В растительном организме происходит не только образование органических веществ, но и их запасание. У однолетних растений они откладываются только в плодах и семенах. А у двулетних и многолетних растений отложение происходит также в различных органах: у хрена – в корнях, у ландыша – в корневищах, у картофеля – в клубнях, у лука и чеснока – в луковицах, у капусты в кочерыге и листьях кочана.
У деревьев и кустарников запасы органических веществ откладываются на зиму в стеблях и корнях. Весною они притекают к распускающимся почкам и развивающимся из них побегам. Это процесс получил название сокодвижение. Наблюдать его мы можем, если увидим сломанную ветку березы или недавно спиленный пень. Вытекающий из растения сок называют пасока. В весенней пасоке, кроме воды и минеральных веществ, содержится сахар. Поэтому березовый сок имеет сладковатый привкус.
Прорастание семян
Цветковые растения рано или поздно образуют плоды и семена. Попадая в благоприятные условия, семена прорастают и дают начало молодым растениям.
Какие же условия необходимы семенам для прорастания?
Соответственно, для прорастания семян требуется влага. Она необходима для набухания семян, при этом происходит разрыв кожуры и появление зародыша. Влага кроме того нужна для растворения питательных веществ семени. Зародыш способен потреблять питательные вещества только в жидком виде.
Но семенам разнообразных растений нужно разное количество влаги. К примеру, семенам гороха необходимо столько же воды, сколько они весят сами, семенам пшеницы почти в два раза меньше, а семенам проса даже в три раза меньше.
Потребность в воздухе у семян растений неодинакова. К примеру, семенам гороха и фасоли нужно немало воздуха, поэтому они не способны прорастать под водой. Семена риса наоборот, способны нормально развиваться под водой. Им нужно совсем немного воздуха, растворенного в воде.
Внутри семени находится живой зародыш растения. Если ему дать необходимые условия – воду, кислород и тепло, он начнет усиленно дышать, питаться и расти. Семя от воды набухает, и кожура лопается. Зародышевый корень и стебель пробиваются наружу. Зародыш превращается в проросток.
Проросток – растеньице, развивающееся из зародыша при прорастании семян. Рост проростка происходит постепенно. В первое время питание проростка осуществляется за счет тех веществ, которые отложены в семени.
У фасоли, гороха, тыквы, то есть у двудольных растений, они находятся в семядолях; у пшеницы, кукурузы, большинства однодольных растений они находятся в эндосперме.
Затем появляется корешок, который укрепляется в почве и начинает всасывать воду и питательные вещества. Вслед за корнями начинает расти стебель с листьями. На поверхности почвы появляются всходы.
По мере роста проростка запасные вещества используются на питание, семядоли сморщиваются и отпадают.
Какие же семена прорастают? Доказано, что из более крупных семян появляются более мощные растения. Объясняется это тем, что в крупных семенах более крупный зародыш и больше питательных веществ.
Для посева пригодны только всхожие семена. У них живой зародыш, и при благоприятных условиях они могут прорасти и дать всходы. Поэтому семена обязательно проверяют на всхожесть.
Для этого отбирают 100 семян, обеспечивают им необходимые условия. У большинства растений семена проращивают в течение 7 дней. Если по истечении этого времени из 100 семян проросло 97, то всхожесть их составляет 97%. Остальные три семени не способны прорасти.
Подготовленные к посеву семена высеваются в разные сроки. От чего же зависит скорость прорастания семян? Определяется она степенью прогрева почвы. В зависимости от требовательности к теплу все растения подразделяются на холодостойкие и теплолюбивые растения. В первую очередь высевают ранние культуры – пшеницу, лен, ячмень, горох морковь и другие. Семена этих растений могут прорастать уже при +1…+3 0 С, а всходы их не страдают от весенних заморозков. Эти растения считаются холодостойкими.
Другие растения, к примеру, кукурузу, просо, томат, сеют в более поздние сроки, когда наступит теплая погода. Это требовательные растения к теплу, привезенные из южных стран.
При посеве семена разных растений заделывают в почву на различную глубину.
Так, семена моркови мелкие, поэтому их сеют на глубину 1-2 см, а более крупные семена кукурузы – на 6-8 см и глубже.
Все вышеперечисленные условия имеют большое значению для получения хорошего урожая.
Тест 13. Взаимодействие молекул. Капиллярность
Содержимое разработки
Тест15 – Взаимодействие молекул. Капиллярность.
Какие опытные факты показывают, что молекулы тел притягиваются?
притяжение двух листков бумаги, на малых расстояниях
сливание двух капелек ртути в одну, при сближении
слипание мокрых стёкол
слипание свинцовых цилиндров
действие силы трения, даже на самой гладкой поверхности
Какие факты доказывают, что молекулы не только притягиваются, но и отталкиваются?
восстановление формы упругих тел после их деформации
не сжимаемость жидкостей
существование промежутков между молекулами
Силы притяжения и отталкивания близко расположенных молекул тела действуют одновременно, или поочерёдно?
Одновременно 2) Поочерёдно
Почему твёрдые тела и жидкости не распадаются сами собой на отдельные молекулы?
их молекулы отталкиваются 2) их молекулы притягиваются
При каких условиях притяжение между молекулами становится заметным?
когда молекулы сближаются на очень близкие расстояния
когда температура тела небольшая
когда атмосферное давление не высокое
когда притяжению ни что не мешает
Почему два сухих стекла плохо слипаются, а два те же стекла смоченные водой слипаются сильно?
Молекулы сухого стекла отталкиваются, а молекулы мокрого стёкла притягиваются.
На поверхности стекла много плохо видимых неровностей, которые не дают сблизить стёкла на маленькие расстояния, чтобы их молекулы притянулись. Когда стёкла смачивают, то неровности заполняются водой, и поэтому два стекла сближаются на малое расстояние, при котором силы притяжения становятся значительными.
Молекулы сухого стёкла почти не притягиваются, т.к. мешает электричество на поверхности стёкла. На поверхности мокрого стёкла электричества нет.
Когда становятся значительными силы отталкивания между молекулами?
когда молекулы далеко друг от друга
когда исчезают промежутки между молекулами
когда отталкивающиеся молекулы одинаковы
когда отталкивающиеся молекулы разные
Одинаковые, или разные силы притяжения между молекулами в разных веществах?
Одинаковые 2) Разные
Какие поверхности не смачиваются водой?
стеклянные поверхности 3) парафиновые поверхности
жирные поверхности 4)деревянные поверхности
В каком случае жидкость не смачивает поверхность твёрдого тела?
Когда силы притяжения между молекулами жидкости меньше сил притяжения молекул жидкости и молекул твёрдого тела.
Когда жидкость имеет низкую температуру.
Когда силы притяжения между молекулами жидкости больше сил притяжения молекул жидкости и твёрдого тела.
Когда атмосферное давление небольшое.
В каком случае жидкость смачивает поверхность твёрдого тела?
Когда силы притяжения между молекулами жидкости меньше сил притяжения молекул жидкости и молекул твёрдого тела.
Когда жидкость имеет низкую температуру.
Когда атмосферное давление небольшое.
Когда силы притяжения между молекулами жидкости больше сил притяжения молекул жидкости и молекул твёрдого тела.
Почему осеннюю одежду часто изготавливают ткани, в состав которой входит резина?
она лучше сохраняет тепло 3) она крепче
она не смачивается водой 4)она мягче обычной ткани
Почему гуси выходят из воды сухими?
Когда они выходят из воды, они просто отряхивают воду с себя.
Гуси смазывают свои перья жиром, который не смачивается водой, поэтому при выходе из воды, вода с них сразу стекает, и они остаются сухими.
Так просто говорят, на самом деле из воды сухим не выйдешь.
Почему маленькие капельки росы на листьях некоторых растений имеют форму шариков, тогда как на листьях других растений роса растекается тонким слоем?
Если лист расположен горизонтально, то вода не может стечь, и собирается в капельки, если же лист наклонен то вода стекая с него, растекается тонким слоем.
Если вода не смачивает поверхность листа, то она собирается в капельки. Если же вода смачивает поверхность листа другого растения, то она растекается по нему тонким слоем.
Если дождь чистый, то он обязательно стекает с листа, если же дождь экологически не чистый, например, с примесями кислот то он собирается на листьях капельками.
Что такое капилляр?
очень длинная трубка 4) очень короткая трубка
очень толстая трубка 5) очень тонкая трубка
Что такое капиллярность?
опускание или подъём жидкости по трубке
течение жидкости по любой трубке
циркуляция жидкости по замкнутой трубке
При каком условии жидкость поднимается по капилляру?
когда жидкость холодная 4) когда жидкость вязкая
когда жидкость тёплая 5) когда жидкость смачивает капилляр
когда жидкость не смачивает капилляр
При каком условии жидкость опускается в капилляре?
когда жидкость холодная
когда жидкость вязкая
когда жидкость тёплая
когда жидкость смачивает капилляр
когда жидкость не смачивает капилляр
Если стеклянный капилляр опустить в воду, то что произойдёт?
подъём воды по капилляру, на некоторую высоту
опускание воды в капилляре, на некоторую глубину
ни чего не произойдёт
Если стеклянный капилляр опустить в ртуть, то что произойдёт?
подъём ртути по капилляру, на некоторую высоту
опускание ртути в капилляре, на некоторую глубину
ни чего не произойдёт
Где в природе встречается явление капиллярности?
течение воды по трубам домашнего водопровода
подымание воды по стволам, стеблям трав и деревьев
подъём воды из недр через почву к поверхности Земли
в фонтанах, родниках, когда вода бьет струёй на некоторую высоту
течение воды в подземных реках
Где человек использует явление капиллярности?
когда после купания вытирается полотенцем
когда подаёт воду в дома по трубопроводу
когда вытирает мокрый пол тряпкой
когда прикатывают очень влажную землю, на посадках, чтобы она быстрее просохла.