Физика мыльных пузырей

Здравствуйте. Меня зовут Щербинина Карина, я ученица  10 класса МБОУ Лиховская СОШ. Хочу представить вашему вниманию свою исследовательскую работу «Физика мыльных растворов».

Такие силы, как тяготение, упругость и трение, бросаются в глаза; мы ощущаем их непосредственно каждый день. Но в окружающем нас мире повседневных явлений действует еще одна сила, на которую мы обычно не обращаем никакого внимания. Сила эта сравнительно невелика, ее действия никогда не вызывают мощных эффектов. Мы не можем налить воды в стакан, вообще ничего не можем проделать с какой-либо жидкостью без того, чтобы не привести в действие силы, о которых у нас сейчас пойдет речь. Это силы поверхностного натяжения. Сила поверхностного натяжения – это сила, обусловленная взаимным притяжением молекул жидкости, направленная по касательной к ее поверхности. К вызываемым поверхностным натяжением эффектам мы настолько привыкли, что не замечаем их, если не развлекаемся пусканием мыльных пузырей. Однако в природе и нашей жизни они играют немалую роль.  Так, например, в мире красочной рекламы иногда трудно сделать правильное решение по выбору моющих синтетических средств для стирки белья. Поэтому тему « физика мыльных растворов», я считаю актуальной. 

Новизна работы состоит в том, что мною экспериментальным способом выявлены и подтверждены основные факторы, влияющие на величину поверхностного натяжения мыльных растворов: это температура и концентрация. В ходе эксперимента я смогла ответить на  интересующие меня вопросы: предпочтительнее стирать горячей или теплой водой? Сколько сыпать порошка при стирке? И какой фирмы стиральное средство качественнее. В лабиринте реклам  необходимо использовать разумное и экономичное средство для стирки, в этом я вижу
практическое значение моей работы.

  Цель:  Исследование некоторых физических свойств мыльных растворов . задачи, которые я ставила в процессе эксперимента:

•  Экспериментальное определение коэффициента поверхностного натяжения воды и разрекламированных растворов моющих средств;
• Исследование зависимость коэффициента натяжения растворов от температуры .
• Исследование зависимости коэффициента натяжения мыльных растворов от концентрации.

В проведении исследования были использованы разные методы:

1. Сбор информации; тестирование и обработка данных теста;
2. Эксперимент;
3. методы сравнения и анализа полученных результатов;
4. Обобщение материала: создание  мультимедийной презентации.

Итак  -Гипотеза: Поверхностное натяжение СМС различное;

                   Поверхностное натяжение СМС зависит от температуры и концентрации раствора.

 Введение.

Основная часть.
 2.1.Поверхностное натяжение
 Понятие «поверхностное натяжение» впервые ввел Я. Сегнер (1752 год). Силой поверхностного натяжения называют силу, которая действует вдоль поверхности жидкости перпендикулярно к линии, ограничивающей эту поверхность, и стремится сократить ее до минимума.

Коэффициент поверхностного натяжения  - отношение модуля F силы поверхностного натяжения, действующей на границу поверхностного слоя L к этой длине есть величина постоянная, не зависящая от длины L.

Эту величину называют коэффициентом поверхностного натяжения и обозначают буквой σ (сигма).

σ  =

Физический смысл коэффициента  таков: это сила поверхностного натяжения, приходящаяся на единицу длины границы поверхности.

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от природы граничащих сред и от температуры. Его выражают в ньютонах на метр (Н/м).

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности перпендикулярно к границе поверхностного слоя. В частности, мыльная пленка является прекрасным объектом для изучения поверхностного натяжения. Я изучила методы определения коэффициента поверхностного натяжения , и провела эксперименты , остановившись  на методе отрыва проволоки и методе отрыва капель капель. Именно они подходят для выполнения моей работы. Мною проведен опрос жителей хутора Лихого, о том какими стиральными порошками они пользуются и почему. В опросе участвовало 115 человек. Результат анкетирования представлен на диаграмме Наиболее популярными являются такие моющие средства как Тайд, миф, Дося» Бимакс. Именно они стали объектом моего исследования. Выполняя измерения методом отрыва проволоки для каждого раствора по алгоритму, я определила экспериментальным путем коэффициенты  поверхностного натяжения для выбранных моющих средств. Применив метод отрыва капель из бюретки, я пришла к выводу, что:

 1. Коэффициент поверхностного натяжения, измеряемый двумя способами приблизительно одинаков.

2. У воды самый большой коэффициент поверхностного натяжения.

3. Растворы моющих средств уменьшают коэффициент поверхностного натяжения.

4. Самый маленький коэффициент поверхностного натяжения из представленных растворов у Amway home

Для того чтобы определить зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры,  каждый стиральный порошок был разведен водой при температуре 20º, 40 º, 60 º  С. Результаты отражены в таблице и на диаграмме. На основании этого эксперимента можно сделать вывод.

 коэффициент поверхностного натяжения убывает при повышении температуры раствора стирального порошка незначительно, поэтому считаю можно исключить кипячение, и получим экономию электроэнергии, что в наше время актуально. 

 Для определения зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации, мною был разведен порошок с концентрацией 0,5; 1; 1,5; 2 (%). Методом отрыва капель я вычислила коэффициент поверхностного натяжения исследуемых порошков  с разной концентрацией. Результат  отражен  на диаграмме, которая помогла сделать вывод: коэффициент поверхностного натяжения убывает при повышении концентрации раствора стирального порошка незначительно, поэтому можно более экономно расходовать стиральный порошок. 
Итоги моей работы подтверждают гипотезу, выдвинутую мной в начале работы « Если увеличивать температуру и концентрацию раствора, то поверхностное натяжение убывает, но  незначительно».
В завершении эксперимент я нанесла на отрезы белой ткани пятна от кофе, тонального крема и губной помады, после чего постирала двумя стиральными BiMAX и Amway home . (BiMAX) справился с  пятнами хуже, что тоже подтверждает мой эксперимент.. Поэтому я рекомендовала всем своим знакомым  стиральный порошок Amway home.
Заключение:
Работа по данной теме для меня была интересна. Ее результаты важны, так как  позволяют более экономно использовать электроэнергию на нагревание растворов, в большинстве случаев исключить кипячение, и уменьшить количество порошка для получения растворов стиральных моющих средств. На следующий год я хочу заняться  исследованием  электрических и оптических свойства воды и мыльных растворов.