Номер 7, страница 39 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

7. Продемонстрируйте на опыте, что сухие листы бумаги не прилипают друг к другу, а смоченные водой — прилипают. Объясните наблюдаемый в этом опыте эффект.

Решение

Для демонстрации данного эффекта проведем простой опыт. Если взять два сухих листа бумаги и приложить их друг к другу, они не будут прилипать. Однако, если смочить эти листы водой и снова сложить вместе, они прочно слипнутся, и для их разделения потребуется приложить усилие.

Наблюдаемый эффект объясняется действием межмолекулярных сил и поверхностного натяжения.

Поверхность сухого листа бумаги, даже если она кажется гладкой, на микроскопическом уровне является неровной и пористой. Когда мы прижимаем два сухих листа, площадь их фактического соприкосновения очень мала. Силы межмолекулярного притяжения между волокнами целлюлозы двух листов очень слабы, так как они эффективны только на очень малых расстояниях, а большая часть поверхностей разделена воздухом.

Когда между листами бумаги появляется тонкий слой воды, ситуация кардинально меняется по двум причинам:

1. Молекулярное притяжение. Вода заполняет все микронеровности, резко увеличивая площадь взаимодействия. Молекулы воды ($H_2O$) являются полярными и сильно притягиваются как к молекулам целлюлозы в бумаге (явление адгезии, или прилипания), так и друг к другу (явление когезии, или сцепления). В результате вода работает как молекулярный клей, сцепляя листы.

2. Поверхностное натяжение. Тонкая пленка воды между листами обладает поверхностным натяжением. Поверхность жидкости стремится сократить свою площадь до минимума. Это создает силы, стягивающие листы бумаги вместе. Давление внутри тонкой водной пленки становится меньше атмосферного давления снаружи, и эта разница давлений создает прижимающую силу.

Таким образом, именно сочетание сил адгезии, когезии и поверхностного натяжения заставляет смоченные листы бумаги прилипать друг к другу.

Ответ: Сухие листы бумаги не прилипают друг к другу из-за микроскопической шероховатости их поверхностей, что приводит к малой площади реального контакта и, как следствие, к слабым силам межмолекулярного притяжения. При смачивании водой пространство между листами заполняется жидкостью. Сильное сцепление возникает за счет сил притяжения между молекулами воды и бумаги (адгезия) и между самими молекулами воды (когезия). Дополнительно силы поверхностного натяжения водной плёнки создают силу, прижимающую листы друг к другу, что и вызывает их слипание.