Kodėl ant vaškuotų automobilių lašeliai sudaro rutuliukus?
Trumpas atsakymas: Vandens lašeliai ant vaškuotų automobilių susidaro todėl, kad vaškas atstumia dažų paviršių. Vandens lašeliai išlieka apvalūs (rutuliukai), nes paviršiaus įtempimas juos traukia į formą, kuri kuo mažiau liečia automobilį.
Paprasčiau tariant
Automobilių vaškas sukuria paviršių, prie kurio vanduo sunkiai prilimpa. Tai vadinama hidrofobiniu (vandeniui atspariu) paviršiumi. Vandens molekulės labiau prilimpa viena prie kitos nei prie vaško.
Šis traukos efektas yra paviršiaus įtempimas. Paviršiaus įtempimas lašus suformuoja apvalias formas. Apvalus lašas liečia automobilį nedideliame plote.
Kadangi lašas neišsibarsto, jis atrodo kaip karoliukas. Nešvarumai ir druska dažnai lengviau nuslysta, kai vanduo sudaro tokias lašelių formas. Tai padeda apsaugoti dažus ir ilgiau išlaikyti automobilį švaresnį, jei juos nuvalysite arba nuvažiuosite per lietų.
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio/dėsnio pavadinimas: Paviršiaus įtempimas ir sąlyčio kampas (aprašytas Youngo lygtimi).
Vandens lašeliai susidaro ant vaškuoto automobilio, nes vaškas sumažina dažų paviršiaus energiją. Maža paviršiaus energija reiškia, kad vandens molekulės mieliau sulimpa viena prie kitos, o ne pasklinda po paviršių. Paviršiaus įtempimas yra jėga, kuri traukia lašo paviršių į kuo mažesnį plotą, todėl lašai tampa apvalūs.
Lašo forma ant paviršiaus matuojama jo sąlyčio kampu: didelis sąlyčio kampas reiškia, kad lašas yra apvalesnis ir rutuliuojasi; mažas sąlyčio kampas reiškia, kad lašas pasklinda. Vaškas ir kiti poliravimo produktai keičia chemines ir smulkių dažų šiurkštumo savybes, todėl sąlyčio kampas padidėja ir susidaro rutuliukai. Labai šiurkštūs ir mažos energijos paviršiai gali tapti superhidrofobiški (itin atsparūs vandeniui) ir greitai nuriedėti vandenį – šis reiškinys kartais vadinamas „lotoso efektu“.
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai matuoja lašų formas ir sąlyčio kampus naudodami prietaisus ir stebi, kaip lašai juda ant apdorotų ir neapdorotų paviršių. Paprasti laboratoriniai bandymai ir nuotraukos rodo tą patį vaškuotų plokščių ir modelio paviršių dilimo elgesį.
Kasdieniai pavyzdžiai
- Vandens lašeliai, krentantys ant ką tik vaškuoto automobilio variklio dangčio
- Lietaus lašeliai, krentantys ant vaškuoto dviračio rėmo
- Rasos lašeliai, krentantys ant vaškuoto medinio suoliuko
- Vanduo, riedantis nuo vaškuotų batų ar lietpalčių
- Lietaus lašeliai, krentantys ant nepridegančios virtuvės keptuvės
Praktinis bandymas
Pavadinimas: Vaškuotos ir nevaškuotos lėkštės
Sauga: Naudokite suaugusiųjų pagalbą valydami karštą vašką ir valymo chemikalus.
Priemonės
- dvi lygios mažos lėkštės (stiklinės arba metalinės)
- automobilių arba baldų vaškas (arba žvakė)
- vanduo
- lašintuvas
- popierinis rankšluostis
Žingsniai
- Nuvalykite abi lėkštes, kad jos būtų sausos ir be riebalų.
- Įtrinkite vašku vieną lėkštę ir poliruokite, kol ji blizgs; kitą lėkštę palikite nevaškuotą.
- Lašintuvu užlašinkite vienodus vandens lašus ant kiekvienos lėkštės.
- Stebėkite, kurie lašai yra apvalesni, o kurie išsibarstę.
- Nuvalykite vašką popieriniu rankšluosčiu ir pakartokite, jei norite dar kartą patikrinti. Ką tai rodo: Vaškuota lėkštė suformuoja apvalesnius vandens lašelius, nes vaškas sumažina vandens prilipimą prie paviršiaus.
Svarbūs žodžiai
- Hidrofobinis: paviršius, kuris atstumia vandenį; vanduo juo nesiskverbia.
- Paviršiaus įtempimas: traukos jėga tarp vandens molekulių, dėl kurios paviršius veikia kaip ištempta oda.
- Sąlyčio kampas: kampas, kuriuo lašas susitinka su paviršiumi; jis rodo, kiek lašas išsisklaido.
- Paviršiaus energija: matas, rodantis, kiek paviršius nori sukibti su kitomis medžiagomis; maža paviršiaus energija reiškia, kad jis atstumia vandenį.
Trumpi klausimai
Ar vaškavimas visada sukuria vandens lašelius?
Paprastai vandens lašelius susidaro daugiau, tačiau rezultatai priklauso nuo vaško tipo ir to, kaip gerai jis užtepamas.
Ar lašelių efektas yra tas pats, kas atsparumas vandeniui?
Ne. Lakštelių efektas reiškia, kad vanduo neplinta, bet paviršius vis tiek gali sudrėkti arba praleisti vandenį pro mažus tarpelius.
Ar lašelių efektas apsaugos mano dažus amžinai?
Ne. Vaškas nusitrina ir jį reikia užtepti iš naujo, kad išliktų lašelių efektas.