Номер 2, страница 21 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

2. Домашний эксперимент (желательно эксперимент снять на камеру).Приложите два сухих листа бумаги друг к другу. Они не притягиваются. Смочите листы. Теперь их сложно разъединить. Объясните почему?

Решение

Когда два сухих листа бумаги прикладывают друг к другу, между ними остается прослойка воздуха. Поверхность бумаги, даже если она кажется гладкой, на микроскопическом уровне является шероховатой. Из-за этого листы соприкасаются лишь в отдельных точках, и общая площадь фактического контакта очень мала. Силы межмолекулярного притяжения, действующие между молекулами бумаги, очень слабы на таких расстояниях и их недостаточно, чтобы удержать листы вместе.

Когда листы смачивают водой, между ними образуется тонкая водяная пленка, которая вытесняет воздух. Это приводит к возникновению значительной силы сцепления по двум основным причинам:

1. Молекулярное притяжение. Вода хорошо смачивает бумагу, то есть силы притяжения между молекулами воды и молекулами целлюлозы (адгезия) велики. Кроме того, сильно притягиваются и сами молекулы воды друг к другу (когезия). Совместное действие этих сил уже способствует удержанию листов.

2. Поверхностное натяжение и атмосферное давление. Это главный фактор. Жидкость в тонкой пленке стремится уменьшить свою площадь поверхности за счет сил поверхностного натяжения. По краям листов, где вода контактирует с воздухом, образуется вогнутый мениск. Согласно формуле Лапласа, давление под искривленной поверхностью жидкости отличается от внешнего. В случае вогнутой поверхности давление внутри жидкости (между листами) становится меньше, чем атмосферное давление снаружи. Возникшая разность давлений $ \Delta P $ создает силу $\text{F}$, прижимающую листы друг к другу. Эта сила пропорциональна площади соприкосновения листов $\text{S}$: $ F = \Delta P \cdot S $. Чем тоньше слой воды, тем больше кривизна мениска, тем значительнее разница давлений и, соответственно, тем сильнее сцепление. Фактически, внешнее атмосферное давление прижимает листы друг к другу.

Таким образом, именно совокупность сил молекулярного притяжения и, в большей степени, силы, обусловленной поверхностным натяжением и атмосферным давлением, делает сложным разъединение двух смоченных листов бумаги.

Ответ: Смоченные листы бумаги трудно разъединить, потому что тонкий слой воды между ними создает силы притяжения. Основная причина заключается в явлении поверхностного натяжения: из-за него давление в водяной пленке становится ниже атмосферного, и в результате внешнее атмосферное давление с большой силой прижимает листы друг к другу.