Что может капля воды
Капля воды – казалось бы, разве может что-то быть проще? А ведь это действительно удивительное творение природы, изменяющееся в зависимости от внешних условий, собственных размеров, состава и ряда других параметров. Даже её форма, оказывается, может сильно отличаться от привычной. Постараемся, опираясь на науку и современнейшие данные, рассказать о ней побольше.
Самое интересное кратко
Какова форма капли?
Это зависит от объема – от идеальной сферы до формы, напоминающей купол парашюта.
Какой размер имеет дождевая капля?
Этот показатель серьезно различается – от 0,1 до 7 миллиметров.
Где выпал дождь из самых крупных капель?
В 2004 году в Бразилии и на Маршалловых островах прошел дождь, капли в котором имели диаметр до 10 миллиметров!
С какой скоростью падают капли дождя?
Она зависит от размера и может колебаться от 2 до 30 метров в секунду.
Сколько весит капля воды?
Масса одной капли воды примерно 0,03-0,05 грамма, но надо понимать, что значение может отличаться от состава и размера. Фармацевтической мерой считается капля массой 0,05 г.
Какова форма капли?
Конечно, большинство не задумываясь ответят – каплевидная, то есть, округлая внизу и вытянутая сверху. А ведь это серьезное заблуждение! На самом деле все зависит от размера капли и, соответственно, её массы.
К примеру, если брать небольшую каплю воды, около 2 миллиметров или меньше, то её размер в полете будет практически идеальной сферой. Ведь здесь действует притяжение молекул, которое направлено в центр капли. Однако форма остается такой лишь до тех пор, пока капля достаточно мала, чтобы скорость падения была небольшой и, соответственно, сопротивление воздуха сохранялось минимальным.
А вот если её диаметр увеличивается больше 2 миллиметров, то все изменяется. Силы притяжения молекул уже недостаточно, чтобы стягивать их к центру, а скорость падения и сопротивление воздуха увеличиваются. Из-за этого в нижней части создается область повышенного давления, в то время как над каплей формируется область низкого давления. Поэтому больше всего в этот момент капля похожа на купол парашюта – слегка изогнутая в центре и округлая сверху. Причем чем больше масса, тем сильнее изогнута капля в центре. 
Поверхностное натяжение воды
Ещё интереснее обстоит дело, если капля увеличивается в полете – к примеру, из-за присоединения других, более мелких. При достижении размера в 7 миллиметров и больше, форма оказывается настолько изогнутой, что капля просто разрывается на две части – молекулярного притяжения уже недостаточно, чтобы удержать её целой. Поэтому обычно даже при самом сильном ливне нельзя увидеть или зафиксировать капли дождя больше 6-7 миллиметров в диаметре. Конечно, даже это бывает довольно редко. Чаще всего причиной столь крупных капель является не прошедший град. В жарком воздухе градины быстро тают и падают на землю уже не в виде льдинок, а как крупные капли воды.
Другой разговор, если речь идет о каплях, падающих не с неба, а, например, капающих из крана. Вот здесь вполне может идти разговор о той самой форме, какая привычна всем с детства «слезинка» – внизу практически идеальный шар, а вот сверху резко утончающийся хвостик. Но такой форма остается считанные мгновения – под своим весом вода оттягивается вниз, «хвостик» удерживающий её, просто рвется, и она падает вниз, в полете уже принимая форму сферы – однако все происходит настолько быстро, что человеческий глаз не успевает этого заметить.
Скорость капель в дожде
Из предыдущего вопроса вытекает новый – какой максимальной скорости может достигнуть капля во время дождя? Этот показатель зависит в первую очередь от двух факторов – размера капли и высоты, с которой она падает. При увеличении любого из них, скорость возрастает.
К примеру, если взять идеальные условия – полное отсутствие ветра и высоту на уровне моря, то капля диаметром в 0,5 миллиметра будет иметь скорость от 2 до 6,6 метров в секунду – в зависимости от высоты, с которой она падает. Если же увеличить диаметр капли в 10 раз, до 5 миллиметров, оставив прочие факторы без изменений, то скорость возрастет уже до 9-30 метров в секунду! А ведь 30 метров в секунду это уже 108 километров в час – весьма серьезная скорость! Если бы капля имела большую плотность, то легко смогла бы доставить множество проблем.
Самые крупные известные капли
Как говорилось выше, обычно максимальный диаметр капель составляет около 6-7 миллиметров – более крупные просто распадаются в воздухе. Однако природа часто создает законы только для того, чтобы их иногда нарушать. Так же обстоит дело и с каплями дождя.
Оказывается, сравнительно недавно, в 2004 году на Маршалловых островах и в Бразилии лил дождь, в котором капли имели размер до 10 миллиметров! Как это возможно и почему они не разорвались в полете, как это бывает обычно? Все дело в плотности. Шел настолько сильный дождь, что стоило только каплям разорваться на более мелкие, как они в свою очередь объединялись с другими, снова достигая невероятного размера.
Вода и капля в невесомости
Но, стоит отметить, что здесь и выше речь идет исключительно о нормальных условиях. А какой может быть размер капли в невесомости? Оказывается – практически любой! Ведь здесь нет никакого давления, ничто не пытается расплющить каплю или разорвать на части. Зато поверхностное натяжение никуда не денется – оно по-прежнему будет удерживать форму воды. Так что, если вылить в невесомости литр воды, не позволяя ему прикоснуться к какой-либо поверхности, он замрет в воздухе, сохраняя форму сферы. Но стоит только задеть её пальцем, как капля распределится по всей ладони, руке или даже телу, пытаясь минимизировать площадь поверхности.
А как же свинец?
Однако здесь стоит учитывать, что свинец и вода имеют совершенно разную плотность – 11,3 г/см3 против 1 г/см3 соответственно. Поэтому и молекулярные связи в металле значительно сильнее. Как результат – с большой высоты могут падать капли расплавленного свинца диаметром около 5 миллиметров, и при этом они будут сохранять форму шара. Неслучайно для изготовления дроби использовались специальные дроболитейные башни высотой в несколько десятков метров – падая капли принимали нужную форму и в таком виде падали в жидкость (это не вода, как думают некоторые, а мыльный раствор с примесью керосина), моментально охлаждаясь и сохраняя форму.
Капля в фармацевтике
Мало кто задумывается, а ведь капля – это не просто небольшая частица воды или другой жидкости. Это ещё и довольно точная измерительная единица. По крайней мере, фармацевты успешно используют её для проведения расчетов. Когда речь идет о водных растворах, то одна капля равняется 0,05 миллилитра. А если говорить про спиртовые капли, то её объем значительно уменьшается – до 0,025 миллилитра. Чаще всего единица измерения используется в случаях, когда идет речь про жидкие лекарственные препараты, например, капли для носа.
Почему образуются капли воды и какие формы они могут иметь?
Наверняка вы когда-нибудь смотрели на дождь, недоумевая и удивляясь тому, как капли дождя падают на него. Капли, которые всегда имеют форму круглой или овальной формы, и вы лично видите, как они падают, как иглы. Какие загадки скрываются за образованием капель воды? Что скрывается под поверхностью крошечных капелек воды и почему они образуются?
Если хотите разгадать все эти загадки и сомнения, продолжайте читать 🙂
Капля воды
Почему образуются капли воды?
Указывая на молекулы, из которых состоит вода, мы делаем ее круглой, похожей на шары, которые удерживаются вместе за счет вибрации и вращения. Если это было так, то почему, когда пролитая вода не растекается до толщины одной молекулы? Это происходит из-за того, что называется поверхностное натяжение. Благодаря поверхностному натяжению, которое существует между молекулами, мы можем заставить иглу плавать по поверхности стакана, а насекомые-сапожники могут ходить по воде.
Чтобы понять это, нужно знать, что происходит внутри жидкости. Вода состоит из молекул, а они, в свою очередь, являются атомами. Каждый атом имеет положительные заряды (протоны) и отрицательные заряды (электроны), и они имеют ту или иную форму, в зависимости от типа молекулы, которую они образуют. Иногда электронная оболочка больше притягивается друг к другу, а иногда протоны и электроны. Следовательно, мы знаем, что существуют силы притяжения и отталкивания.
Когда мы смотрим на молекулу внутри жидкости, мы можем видеть, как она полностью окружена большим количеством молекул и где все существующие межмолекулярные силы нейтрализуют друг друга. Если бы один выстрелил влево, другой выстрелил бы вправо с такой же интенсивностью, поэтому они компенсировали бы друг друга. Это заставляет молекулы меньше энергии и более стабильны. Всегда ищут состояние, требующее наименьших затрат энергии на поддержание, что горячее остывает, что очень высокое падает и т. Д.
По всем этим причинам капли воды образуются, когда вода наливается в форму круга или шара. Это также причина того, что предметы, которые имеют небольшую массу и плотнее воды (например, насекомые-сапожники), могут плавать, поскольку поверхность воды имеет тенденцию не ломаться, чтобы внутрь попало инородное тело.
Поверхностное натяжение в воде выше, чем в других жидкостях, поскольку геометрия ее молекул угловатая и вызывает большее количество сил.
Почему капли дождя имеют форму слезы?
После объяснения причины, по которой образуются капли воды, пора объяснить, почему эти капли принимают форму слезы, когда падают с неба во время дождя.
Обычно изображается капля воды в форме капли. Однако, если эти капли не падают на окно, оно не имеет подобной формы. Маленькие капли дождя имеют радиусом менее миллиметра и имеют сферическую форму. Самые большие из них приобретают форму булочек для гамбургеров, когда достигают значений радиуса более 4,5 мм. Когда это происходит, капли деформируются в парашют с трубкой с водой вокруг основания и распределяются на более мелкие капли.
Когда радиус капли превышает 4 мм, углубление в центре капли увеличивается так, что образует сумка с водным кольцом сверху и из этой большой капли образуется несколько маленьких.
Обладая этой информацией, вы сможете узнать немного больше о каплях воды и о том, почему они имеют такую форму, когда находятся в разных местах. Теперь вы можете заглянуть в окно с большим знанием элемента, который дает нам жизнь.
Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
Полный путь к статье: Сетевая метеорология » Метеорология » Наука » Почему образуются капли воды и какие формы они могут иметь?
Капля
Из Википедии — свободной энциклопедии
Ка́пля — небольшой объём жидкости, ограниченный поверхностью, определяемой преимущественно действием сил поверхностного натяжения, а не внешних сил.
Форма капли определяется совокупным действием поверхностного натяжения и внешних сил силы тяжести и аэродинамическими силами. В естественных условиях для капель небольшого размера (1 мм и менее) преобладающей является сила поверхностного натяжения, придающая такой капле форму тем более близкую к сферической, чем меньше капля. С увеличением размера капли влияние силы поверхностного натяжения слабеет в силу понятных геометрических причин, а сила тяжести растёт кубически, соответственно чему увеличивается установившаяся скорость падения и действующие аэродинамические силы. У нижней стороны падающей дождевой капли размером 2—3 мм образуется область повышенного давления воздуха, у верхней стороны — менее выраженная область пониженного давления. Такая капля принимает форму уплощённую снизу. Капли размером 3—4 мм в нижней части плоские либо вогнутые, капли бо́льшего размера разрушаются.
Форма и размер капли, отрывающихся от конца капиллярной трубки, зависят от диаметра трубки, поверхностного натяжения и плотности жидкости. Эта зависимость лежит в основе методов определения поверхностного натяжения жидкостей по массе капель, отрывающейся от вертикальной цилиндрической трубки, и по форме капли, висящей на конце трубки.
Капля
Ка́пля — небольшой объём жидкости, ограниченный поверхностью вращения или близкой к ней.
Форма капли определяется действием сил поверхностного натяжения и внешних сил.
Роса образуется при конденсации водяного пара на поверхностях, туманы и облака — при конденсации водяного пара на пылинках воздуха.
Форма капли определяется совокупным действием поверхностного натяжения и других внешних сил (в первую очередь силы тяжести, а при высоких скоростях — аэродинамическими силами). Микроскопические капли, для которых сила тяжести не играет определяющей роли, имеют форму шара — тела с минимальной для данного объёма поверхностью. Крупные капли в земных условиях имеют шарообразную форму только при равенстве плотностей жидкости капли и окружающей её среды.
Падающие дождевые капли под действием силы тяжести, давления встречного потока воздуха и поверхностного натяжения принимают вытянутую форму. На несмачиваемых поверхностях капли приобретают форму приплюснутого шара.
Форма и размер капли, отрывающихся от конца капиллярной трубки, зависят от диаметра трубки, поверхностного натяжения и плотности жидкости. Эта зависимость лежит в основе методов определения поверхностного натяжения жидкостей по массе капель, отрывающейся от вертикальной цилиндрической трубки, и по форме капли, висящей на конце трубки.
Форма капли является аэродинамически оптимальной.
Содержание
Единица измерения объёма
Используется в качестве единицы измерения объёма для лекарственных средств в форме капель. Например, капли в нос [1]
Объём капли в среднем составляет:
Фармацевтической мерой капли принято считать — 0,05 мл, то есть в 1 мл содержится 20 капель.
Физика
Зачастую предполагается, что изменения числа молекул зародыша новой фазы (жидкость) происходит путём поглощения или испускания одиночной молекулы пара. Капля характеризуется 
химическим потенциалом молекул, 
— химическим потенциалом молекул конденсата в макроскопической жидкой фазе (в капле) 
радиуса.
Примечания
См. также
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Капля» в других словарях:
капля — См. малый, немного как две капли воды, ни капли. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. капля малый, немного; крупинка, не ахти сколько, кот наплакал, один два и обчелся, не… … Словарь синонимов
КАПЛЯ — КАПЛЯ, капли, род. мн. капель, жен. 1. Минимальное количество жидкости, принимающее округленную форму вследствие сцепления ее частиц. 2. только мн. Жидкое лекарство, принимаемое по счету капель (мед.). Иноземцевы капли. Гофманские капли. Капли… … Толковый словарь Ушакова
КАПЛЯ — небольшой объём жидкости, ограниченный в состоянии равновесия поверхностью вращения. К. образуются при медленном истечении жидкости из небольшого отверстия или стекании её с края поверхности, при распылении жидкости и эмульгировании, а также при… … Физическая энциклопедия
Капля — (чего нибудь, малость) Капелька очень немного. Ср. Капли (вина) въ ротъ не беретъ (иноск.) совсѣмъ не пьетъ. Ср. Но вы, къ моей несчастной долѣ Хоть каплю жалости храня, Вы не оставите меня. А. С. Пушкинъ. Евг. Онѣгинъ. 3, 31. Письмо Татьяны. Ср … Большой толково-фразеологический словарь Михельсона (оригинальная орфография)
КАПЛЯ — небольшой объем жидкости, ограниченный в состоянии равновесия поверхностью вращения. Форма капли определяется действием поверхностного натяжения и внешних сил (гравитационных сил, электрического поля, сопротивления воздуха и др.) … Большой Энциклопедический словарь
КАПЛЯ — КАПЛЯ, и, род. мн. пель, жен. 1. Маленькая округлая частица жидкости. К. за каплей (также перен.: постепенно, понемногу). Как две капли воды похожи (о полном сходстве). Как в капле воды отражается что н. в ком чём н. (ясно видно, с очевидностью… … Толковый словарь Ожегова
капля — 1. Шарик металла, остающегося в тигле после завершения плавки. 2. Часть сварного металла удаляемая при испытаниях сварных образцов на разрушение (стыки, выступы). [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN button … Справочник технического переводчика
Капля — в сновидении может присутствовать, к примеру, в виде капающей воды. Итак, если в вашем сновидении присутствовала капающая вода, то вы выкладываетесь не там, где нужно. Видимо,, вы слишком много времени посвящаете работе, детям, пора бы уже… … Cонник Фрейда
капля — сущ., ж., употр. часто Морфология: (нет) чего? капли, чему? капле, (вижу) что? каплю, чем? каплей, о чём? о капле; мн. что? капли, (нет) чего? капель, чему? каплям, (вижу) что? капли, чем? каплями, о чём? о каплях 1. Капля это маленькое… … Толковый словарь Дмитриева
Важна каждая капля: вода — ценный ресурс, который необходимо сохранить
Вода — удивительный природный ресурс. Из нее состоит 57 — 60% тела взрослого человека, и она настолько важна для его жизни, что человек может прожить без воды только около трех дней. Ее также называют «универсальным растворителем», поскольку в ней растворяется больше веществ, чем в какой-либо другой жидкости. Современная жизнь почти полностью зависит от наличия воды.
Электроэнергия и вода неразделимо связаны: при практически любом способе производства электроэнергии требуется огромное количество воды для охлаждения, выработки пара, движения материалов. В свою очередь, производство/распределение питьевой воды и сбор/очистка сточных вод требуют большого количества электроэнергии. Так называемую цепь энергии и воды можно расширить, включив в нее продукты питания, поскольку на сельское хозяйство приходится более 80% потребления пресной воды в развивающихся странах.
Таким образом, обеспечение водой на соответствующем уровне — с точки зрения количества и качества — необходимое условие для благополучия населения, а также для здорового состояния экономики. Однако очевидно, что мир испытывает все больше проблем со снабжением водой из-за стареющей и изнашивающейся инфраструктуры, аварий и сбоев при эксплуатации, засух и нехватки воды, ухудшения качества воды и изменения климата.
Жители и правительства стран сталкиваются с проблемами растущей стоимости воды, здравоохранения и безопасности.
Могут ли информационные технологии помочь решить эти проблемы?
Использование информационных и коммуникационных технологий может стать прекрасным дополнением к традиционным подходам по решению растущего числа проблем водоснабжения. Вот несколько доводов в пользу этого:
Однако, даже если эти информационные технологии имеют серьезные перспективы в ключе снижения затрат и повышения операционной эффективности, трудности с обеспечением их разрозненными и внутрисистемными данными могут помешать внедрению таких «разумных» систем, ориентированных на обработку данных.