Исследовательская работа «Капиллярные чудеса»
опыты и эксперименты по окружающему миру (подготовительная группа)

Исследовательская работа «Капиллярные чудеса»

Выполнил: Аксаров Муслим

Руководитель: Исмагилова А.К., воспитатель

Мелеуз, 2019 год

Содержание

Введение…………………………………..….…………………………………………………………………....3

1.1 Что такое капиллярность? ..............................................................................5

1.2 Явление капиллярности в быту, природе и технике…………..………………………7

 1.3 Проведение ряда опытов ………………………………………….……………………………….11

 Заключение……………………………………………………………..………………………………….......14

 Список использованной литературы…………………………………..………………….……….15

 Приложения………………………………………………………………..………………………………….…16

         Введение.

Как то мы с папой по телевизору смотрели передачу о науке. Мне было интересно. Там показывали разные опыты. Мне понравился опыт «Гуляющая вода» когда вода передвигалась из стакана в стакан. Я не понимал как это может быть, и решил спросить у папы с мамой. Папа объяснил, что это называется капиллярные явления. Мне понравилось и запомнилось это слово «капилляры». Я рассказал об этом в садике своей воспитательнице Айгуль Камиловне и мы решили изучить литературу и узнать больше об этом явлении. А потом рассказать об этом всем ребятам и провести опыты.

При изучении этого явления мы выяснили, что капиллярность широко используется в нашей повседневной жизни. И это еще раз подтверждает актуальность данной темы.

Цель работы:  выяснить что такое капиллярность и в каких сферах нашей жизни ее можно наблюдать.

Задачи:

1. Выяснить, что означает слово капиллярность?
2. Изучить литературу и интернет ресурсы с целью изучения данной темы и узнать  подробнее о природе капилляров.
3. Рассмотреть основные понятия темы: смачивание, капилляр, капиллярные явления;
4. Провести ряд опытов с разными предметами, для выяснения наличия в них капилляров.
5. Сделать выводы.

Гипотеза: Если изучить природу капилляров в природе, то можно многое понять и в науке, т.к. наука основывается на природных явлениях.

Методы:

- подбор литературы;

- проведение ряда экспериментов по теме капиллярность;

- проведение сравнительного анализа;

Объект работы: природное явление капиллярность.

Предмет работы: особенности природных капиллярных явлений и их применение в жизни и науке.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• Изучена литература по данной теме;
• Проведены ряд опытов с целью изучения природы капилляров;
• Выяснение использования метода капиллярности в повседневной жизни.

1. Что такое капиллярность?

И так! Свою работу мы начала с основных понятий темы. Выяснили, что значит смачивание и несмачивание, капилляр и капиллярные явления. Мы исследовали много разнообразной литературы и выяснили что такое капиллярность.

По данным Википедии: Капилля́рность  (от лат. capillaris — волосяной),  или капиллярный эффект — явление подъема или опускания жидкости в капиллярах — узких трубках, каналах произвольной формы, пористых телах. Поднятие жидкости происходит в случаях смачивания каналов жидкостями.

Все знают, что даже маленькая капля воды растекается по чистой поверхности стеклянной пластинки. В то же время капля воды на парафинированной пластинке, как и на поверхности листьев некоторых растений, не растекается, а имеет почти правильную форму шара. Жидкость, которая растекается тонкой плёнкой по твёрдому телу, называют смачивающей данное твёрдое тело. Жидкость, которая не растекается, а стягивается в каплю, называют несмачивающей это тело.

Явления, обусловленные втягиванием смачивающих жидкостей в капилляры или выталкиванием не смачивающих жидкостей из капилляров, называются капиллярными явлениям. Ежедневно эти явления помогают нам в быту при стирке, крашении, пайке, сушке. Капиллярные явления играют большую роль в природе и в технике. Например, капиллярная пропитка различных материалов широко применяется в различных технологических процессах. В строительном деле, например, чтобы кирпичная стена не сырела, между фундаментом дома и стеной делают прокладку из вещества, в котором нет капилляров, что препятствует проникновению влаги по стенам в жилые помещения.

Капиллярами называются тонкие трубки, которые есть практически во всех предметах.

 А также мы еще выяснили, что процесс кровообращения в живых организмах тоже связан с капиллярностью. Самые тонкие сосуды в организме человека и других животных тоже называются капиллярами.  Интересен тот факт, что в теле взрослого человека имеется до 160 млрд. капилляров.

Растительные и животные ткани тоже пронизаны большим количеством капиллярных сосудов. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с дыханием и питанием организма. В деревьях по капиллярам влага из почвы поднимается до вершин, где через листья испаряется в атмосферу. В почве имеются капилляры. Вода по этим ка­пиллярам поднимается до поверхности и быстро испаряется, а земля становится сухой. 

Благодаря капиллярности возможны жизнедеятельность животных и растений, различные химические процессы, бытовые явления (например, подъём керосина по фитилю в керосиновой лампе, вытирание рук полотенцем). Капиллярность почвы определяется скоростью, с которой вода поднимается в почве и зависит от размера промежутков между почвенными частицами.

1.2 Явление капиллярности в быту, природе и технике

Явление капиллярности играет огромную роль в самых разнообразных процессах, окружающих нас. Самый рас­про­стра­нен­ный при­мер ка­пил­ляр­но­го яв­ле­ния – это прин­цип ра­бо­ты обык­но­вен­но­го по­ло­тен­ца или бу­маж­ной салфет­ки. Вода с рук ухо­дит на по­ло­тен­це или бу­маж­ную сал­фет­ку за счет подъ­ема жид­ко­сти по тон­ким во­лок­нам, из ко­то­рых они со­сто­ят. Без капиллярных явлений существование живых организмов просто невозможно.

Капиллярные явления играют большую роль в природе, в технике, в строительном деле и бумажной промышленности. Именно в капиллярах происходят основные процессы, связанные с дыханием и питанием организма.

Такие явления как смачивание и несмачивание широко распространены в живой природе. Например, поверхностная пленка воды является для многих организмов опорой для движения. Такая форма движения встречается у мелких насекомых и паукообразных. Наиболее известны водомерки, опирающиеся на воду широко расставленными лапками; лапка, покрытая воскообразным налетом, не смачивается водой, поверхностный слой воды прогибается под давлением лапки, образуя небольшое углубление. Подобным образом перемещаются береговые пауки некоторых видов, но их лапки располагаются не параллельно поверхности воды, как у водомерок, а под прямым углом к ней. Некоторые животные, обитающие в воде, но не имеющие жабр, подвешиваются снизу у поверхностной пленки воды с помощью особых не смачивающихся щетинок, окружающих их органы дыхания. Этим приемом пользуются личинки комаров (в том числе и малярийных). Перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желез, что объясняет их непромокаемость. Толстый слой воздуха, заключенный между перьями утки и не вытесняемый оттуда водой, не только защищает ее от потери тепла, но и чрезвычайно увеличивает ее «запас плавучести», действуя подобно спасательному поясу. Воскообразный налет на листьях препятствует заливанию так называемых устьиц, которое могло бы привести к нарушению правильного дыхания растений; наличием того же воскового налета объясняется водонепроницаемость соломенной кровли, сена в стогах.

Например, проникновение влаги из почвы в растения, в стебли и листья обусловлено капиллярностью. Клетки растения образуют капиллярные каналы, и чем меньше радиус капилляра, тем выше по нему поднимается жидкость.

Стволы деревьев и ветви растений пронизаны огромным числом капиллярных трубочек, по которым питательные вещества поднимаются до самых верхних листочков. Корневая система оканчивается тончайшими нитями-капиллярами.

Высота подъема жидкости в капиллярах тем больше, чем меньше его диаметр; отсюда ясно, что для сохранения влаги надо почву перекапывать, а для осушения утрамбовывать.

 Особенно большое значение имеет капиллярность почвы. С древних времен люди наиболее тщательно изучали самый верхний слой почвы- пахотный, где находятся корни растений. Стволы деревьев и ветви растений пронизаны огромным числом капиллярных трубочек, по которым питательные вещества поднимаются до самых верхних листочков. Корневая система оканчивается тончайшими нитями-капиллярами.

 Высота подъема жидкости в капиллярах тем больше, чем меньше его диаметр; отсюда ясно, что для сохранения влаги надо почву перекапывать, а для осушения утрамбовывать.

С древних времен люди наиболее тщательно изучали самый верхний слой почвы- пахотный, где находятся корни растений.

 Хорошо известно, как быстро впитывается вода в пляжный песок. Впитывается и тут же, как сквозь сито, просачивается вглубь. А вот глина почти не пропускает воду. Недаром из неё делают посуду, причем в глубокой древности вылепленные из глины сосуды и котлы даже не обжигали на огне.

Практически ни одна почва не состоит целиком из песка или целиком из глины. В каждой из почв они присутствуют вместе, но в разных соотношениях, например, 35 % песка и 65 % глины. По этим соотношениям судят о механическом составе почвы. Механический состав и капиллярность почвы сильно влияют на ее плодородие. Чем больше в почве глины, тем сильнее удерживается драгоценная влага, но хуже поступает воздух.

Капиллярные явления играют существенную роль в водоснабжении растений и передвижении влаги в почве. По тонким капиллярным сосудам происходит водоснабжение растений и передвижение влаги в почве. Влага из глубины перемещается к поверхности почвы. Если хотят уменьшить испарение влаги, то почву рыхлят, разрушая капилляры. Ранняя весенняя вспашка земли разрушает капилляры, то есть сохраняет подпочвенную влагу и увеличивает урожай. Способность почвы удерживать воду называется влагоемкостью. С целью увеличения притока влаги из глубины почву укатывают, увеличивая количество капиллярных каналов. В технике капиллярные явления имеют большое значения в процессах сушки, в строительстве.

В бумажной промышленности приходится учитывать капиллярность при изготовлении различных сортов бумаги. Важным свойством бумаги является впитываемость. Бумага – капиллярно-пористое тело, состоящее из твёрдых частиц или агрегатов частиц, пространство между которыми представляет собой капилляры. Так как бумага – продукт промышленной переработки целлюлозы, то невозможно обеспечить строгое постоянство диаметра капилляров. Поэтому говорят об эффективном (среднем) диаметре капилляров. Многие виды бумаги отличаются повышенной впитывающей способностью к различным жидкостям. Жидкость впитывается в толщу листа, расходится и проходит на её обратную сторону. Такая бумага обладает яркими гидрофильными свойствами. В первую очередь это относится к классу промокательных и фильтровальных бумаг различного назначения, такие как образцы под номерами 1,2,6. Эта бумага имеет самые тонкие капилляры и впитывает воду лучше всего. Придание бумаги ограниченных впитывающих свойств по отношению к жидкостям (вода, чернила) называют проклейкой.

В своей жизни мы часто сталкиваемся с привычными и обыкновенными вещами. Кто из нас не пользовался бумажными салфетками, бумажными платочками и полотенцами, не рисовал красками в альбоме, не склеивал бумагу и картон? Почему они впитывают влагу и делают это по-разному? От чего это зависит? Эти вопросы меня очень заинтересовали. Это всё связано с явлениями смачиваемости и несмачиваемости, с капиллярными явлениями.

Стро­и­те­лям при­хо­дит­ся учи­ты­вать подъ­ем влаги из почвы по порам стро­и­тель­ных ма­те­ри­а­лов. Если этого не учесть, то стены зда­ний от­сы­ре­ют. Для за­щи­ты фун­да­мен­та и стен от таких вод ис­поль­зу­ют гид­ро­изо­ля­цию. По капиллярам фитиля поднимаются горючие и смазочные вещества. Топ­ли­во по­сту­па­ет по фи­ти­лю за счет дви­же­ния по во­лок­нам фи­ти­ля, как по ка­пил­ляр­ным труб­кам. Промокание одежды во время дождя, к примеру, брюк до самых колен от ходьбы по лужам также обязано капиллярным явлениям. Вокруг нас множество примеров этого природного феномена.

При исследовании данного вопроса, мы выяснили, как можно в быту применить данные знания. Мы с мамой даже посадили цветок по этому методу. Мы сделали – фитиль для комнатного растения. По нему, благодаря капиллярным явлениям, вода поднимается из резервуара вверх в горшок к корням. В дно горшка продели шнур, примерно половина должна остаться снаружи. На дно горшка уложили слой дренажа - кусочки пенопласта, сверху слой влажного мха. На мхе кольцом или спиралью раскладываем фитиль и дальше посадили растение, грунт сверху не примяли. Мы изготовили фитиль для полива цветов.

А еще я заметил, что флористы используют явление капиллярности для окраски цветов в нужный им колер.

1. Проведение ряда опытов

1 опыт «Разглядывание среза ствола цветка хризантемы под микроскопом»

Для эксперимента нам необходимо взять: кусочек ствола цветка хризантемы, электронный микроскоп, ноутбук.

2 опыт «Цветочное волшебство»

 Для эксперимента нам необходимо взять: Три веточки белой хризантемы;

пищевой краситель синего, красного и желтого цвета; три банки или вазочки, ножик и фотоаппарат, чтобы запечатлеть потом итоги домашнего опыта и оставить на память фото цветка неземной красоты.

Ход эксперимента: превращаем белый цветок в синий, красный и желтый.

1. Взять небольшую банку или стеклянную вазочку, налить воду комнатной температуры, развести пищевой краситель.

2. Ровно отрезать кончик стебля острым ножом. Поставить цветок в окрашенную воду.

3. Примерно через 3 часа лепестки хризантемы начинают окрашиваться.

4. Через день цветок уже заметно окрасится. Иногда ярче прокрашиваются лепестки по краям, иногда – серединка. Но через двое суток цветок точно станет цветным.

Объяснение опыта для детей

Цветок раньше рос в земле, у него была корневая система. По специальным сосудам – капиллярам – вода из почвы поступала ко всем частям растения. Если у него срезать корень, оно не теряет способности «пить» воду при помощи капилляров. По ним, как по трубочкам, вода поднимается вверх. В нашем случае она была окрашенной. Поэтому и цветок, пронизанный капиллярами, тоже изменил цвет.

3 опыт «Цветок лотоса»

Для эксперимента нам необходимо взять: листы бумаги, карандаш, ножницы.

Нарисуйте и вырежьте «цветок лотоса» и закрутите его лепестки при помощи карандаша кверху. Получится бутон «цветка лотоса»

Ход эксперимента:

1. Опустите  цветок на воду, налитую в таз. 
2. Буквально на ваших глазах лепестки цветков начнут распускаться.

Объяснение опыта для детей

Это происходит потому, что бумага намокает и становится тяжелее.

4 опыт «Волшебные спички»

Для эксперимента нам необходимо взять: воду, спички, блюдце, пипетка.

Ход эксперимента:

Для эксперимента необходимо взять пять спичек.  Надламываем их посредине, сгибаем под прямым углом и кладём на блюдце.

Теперь необходимо с помощью пипетки капнуть несколько капель воды на сгибы спичек и наблюдать, что происходит со спичками. Постепенно спички расправляются и образуют звезду.

Объяснение опыта для детей

Причина этого явления, которое называется капиллярность, в том, что волокна дерева впитывают воду. Она ползет все дальше по капиллярам. Дерево от этого набухает, а его уцелевшие волокна «толстеют», они уже не могут сильно сгибаться и начинают расправляться. Так и появляется звезда.

5 опыт «Гуляющая вода»

Для эксперимента нам необходимо взять:

- 6 стаканов

- вода

- бумажное полотенце

- краски,

Ход эксперимента

Берём 6 пластиковых прозрачных стаканов и в три из них набираем воду. В воду добавляем красители. Можно использовать чернила красного, синего, жёлтого цвета. Стаканы ставим в одну линию. Берём бумажное полотенце отрываем часть от него и помещаем в стаканы с водой, один конец должен лежать в одном стакане, а другой в другом и ждём. Через некоторое время мы заметим как вода перетекает из одного стакана в другой через полотенце.

6 опыт «Капиллярность разных видов бумаги»

Для эксперимента нам необходимо взять:

• Платочек бумажный однослойный,

Ход эксперимента: Взять разные виды бумаги, капнуть на них одинаковое количество краски и определить какая бумага имеет большую смачиваемость и несмачиваемость.

Заключение.

Составив план работы, последовательно отвечая на все поставленные вопросы, мы не только узнали, что такое «капиллярность» и много интересного связанного с этим явлением, но и смогли рассказать и показать об этом сверстникам.

Изучив природу капиллярных явлений мы пришли к выводу, что мы встречаемся с данным явлением практически во всех сферах нашей повседневной жизни. Будь то природа или наука, а также в быту.

Наша работа мне понравилась, я доволен своим результатом. Мои исследования могут быть использованы мной в будущем в школе на уроках физики при изучении темы «Капиллярные явления», на занятиях по биологии в вопросах о капиллярных явлениях в организме человека, а также в усовершенствовании знаний по химии.

Учебно-исследовательская работа может быть использована как дополнительный материал на НОД по опытно-экспериментальной деятельности и отличным пособием тем, кто решил познакомиться с капиллярными явлениями.

Приложение. Презентация

Список литературы

1. Бумага, её структура, состав, классификация, области применения и свойства (http://material.osngrad.info)

2. Капиллярные эффекты (http://www.studopedia.ru)

3. Капиллярные явления (http://www.booksite.ru)

4. Смачивание и капиллярность (http://phscs.ru)