Всем известно, что бумага при намокании становится сырой, она поглощает, или абсорбирует, воду. Но вы, как настоящий ученый-исследователь, должны задать вопросы «почему?» и «как?». Что же происходит, когда встречаются бумага и вода?

Как воду заставить идти в гору

Реки текут с возвышенностей вниз в озера и океаны. Водопады всегда летят вниз. Вода из крана тоже капает вниз, в раковину. Если бы я спросил вас, куда течет вода, вы, не задумываясь, ответили бы: «Вниз». И все-таки существуют примеры движения воды вверх. Можете придумать хоть один?

Скажем… дерево! Ничего удивительного: дерево, как и большинство растений, корнями  добывает воду из почвы. Она должна подняться ко всем жизненно важным частям растения. Как же вода может течь вверх?

И действительно, эта тайна долгое время не давала ученым покоя… и они все же не могли полностью разобраться в ней. Вероятно, вода поднимается по высоким стволам в результате нескольких одновременных процессов. Часть из них очень сложна, но некоторые можно исследовать на примере кусочка обычного бумажного полотенца или салфетки.

Водяная лестница из бумаги впитывающей

Загните кончик бумажной полоски шириной около 15 см. Повесьте полоску на край стакана так, чтобы бумага слегка касалась воды. Понаблюдайте, что будет происходить. Заметили, как вода начала ползти по полоске вверх? Через некоторое время вода вскарабкается прямо по краю стакана и может даже капнуть на стол.

Этот подъем воды называется капиллярным эффектом. Именно таким образом вода питает высокие деревья. Как это происходит?

Для начала забудьте о том, что лист бумаги сплошной, потому что это неправда. На самом деле (и вам теперь это хорошо известно) это паутинка из мельчайших волокон, спрессованных вместе. Между ними остается некоторое пространство, которое вода может легко заполнить.    

Теперь внимательно взгляните на стакан с водой. На первый взгляд поверхность воды кажется плоской, как стол… но это тоже неправда.

Если вы посмотрите на стакан сбоку, то увидите, что на самом деле по краям, там, где вода касается стенок, она как будто «загибается» кверху. Опустите в воду карандаш, и вы увидите, что поверхность воды слегка «взбирается» по его граням вверх. Середина же водной поверхности, которая ни с чем не соприкасается, заметно ниже, чем ее края. Поверхность воды похожа на чашу!

Когда в вашем исследовании полоска бумажного полотенца касается воды, жидкость начинает заполнять пустое пространство между волокнами. Каждое волокно, касающееся воды, заставляет ее поверхность искривляться вокруг себя, так же как стенки стакана или карандаш. Поднявшись, кромка воды пытается втянуть за собой и остальную воду. В стакане середина поверхности слишком широка, воде тяжело подняться, и в конце концов между поднимающимися краями и удерживающей их серединой устанавливается равновесие. В результате получается искривленная поверхность, что вы и наблюдали. Но представим, что середина достаточно мала и не слишком тяжела. Вам не приходит в голову мысль, что в этом случае края смогут поднять ее за собой вверх? Именно это и происходит между волокнами в полоске бумажного полотенца.

Вода притягивается к твердым предметам, например стакану, карандашу, бумажным волокнам. Если пустоты в них или между ними достаточно малы, это притяжение становится причиной того, что вода стремится к ним, а затем – по ним вверх. Вот это и есть капиллярный эффект.

Но если вы опустите в воду стальной нож или кусочек стекла, подниматься по ним она не будет. В стали и стекле нет пустот, в которых вода могла бы задержаться. Теперь вам понятно, что такие пространства важны и необходимы для того, чтобы вода взбиралась вверх. Их размер и форма могут усиливать капиллярный эффект или, напротив, делать его менее заметным. Чтобы доказать это, давайте сравним капиллярные свойства бумаги разных видов.

Впитывающая бумага – капиллярное соревнование

Загните на 2,5 см кончики каждой из испытываемых полосок (из бумажного полотенца, картона, кальки, туалетной бумаги, салфеток для лица… и любой другой бумаги, которую вы достанете). Как и в предыдущем эксперименте, повесьте полоски на стенки стакана, наполненного на четверть водой, в которую добавлена капля пищевого красителя. Следите за тем, как вода взбирается по каждой из полосок.

По какой из них вода поднялась быстрее всего? А какая позволила капле перебраться через кромку стакана? Перед началом эксперимента вы можете сделать свои предположения и проверить их. Капиллярный эффект проявляется лучше всего в опытах с бумагой с наибольшими, правильной формы и зачастую длинными ячейками (впитывающей бумаге). Чаще всего на той бумаге, на которой лучше всего писать, капиллярный эффект проявляется хуже, и наоборот.

                                            Изучаем бумагу