Сыпать песок в воду

Песок — это материал, состоящий из смеси мелких зерен различных горных пород. Основной составляющей песка чаще всего являются кристаллы кварца. Поэтому песок не растворяется в воде — из любой емкости его можно извлечь и затем просушить, не потеряв ни грамма. Тем не менее песок не отталкивает воду, а намокает, изменяя под ее воздействием свои структурные свойства. В частности, влажные песчинки притягиваются друг к другу силами поверхностного натяжения воды и благодаря этим же силам прекрасно склеиваются, превращая песок из сыпучей субстанции в достаточно прочный строительный материал.

Для опыта мы приготовили песок четырех цветов — желтый, красный, зеленый и синий.

Незыбучие пески

Если бы мы бросили в воду обычный песок, он бы просто намок и опустился на дно. Мы же предварительно обработали песок устойчивой водоотталкивающей пропиткой, или, иначе говоря, веществом класса DWR (Durable Water Repellent). Как работают такие вещества? В идеальных условиях капля жидкости стремится принять самую энергетически выгодную форму — шара, то есть получить наименьшую площадь поверхности при данном объеме. При контакте капли и твердого вещества силы притяжения между молекулами твердого тела и воды обычно сильнее, чем между молекулами самой жидкости, — и жидкость притягивается к поверхности, смачивая ее. При обработке поверхности DWR — веществом со значительно более низким коэффициентом поверхностного натяжения — твердое тело притягивает молекулы жидкости гораздо слабее (а не отталкивает их, кстати, вопреки устоявшемуся русскому названию), поскольку его поверхность покрывается тончайшей пленкой из водоотталкивающей пропитки. Сила взаимного притяжения молекул воды и твердого тела снижается, и жидкость перестает смачивать поверхность.

Но фотографироваться «согласился» только последний, потому что он — единственный из всех — был мелкозернистым и «схватывался» водоотталкивающей жидкостью.

А что такое песок, как не совокупность поверхностей отдельных его составляющих? Пленка образуется вокруг песчинки либо группы песчинок, и когда мы насыпаем сухой на вид песок в воду, DWR образует гелеобразную преграду между водой и песком. Внутри этих своеобразных капсул песок остается сухим — его можно достать и высыпать на стол.

Остальные даже после обработки вели себя подобно обычному песку. ВАЖНО! С крупнодисперсным песком Scotchgard будет работать плохо. Чем мельче и однороднее песчинки, тем эффектнее будет опыт.

Как делать опыт

1) Рассыпьте песок по поверхности достаточной площади и пропитайте водоотталкивающим спреем. Мы использовали Scotchgard производства компании 3M (и потому можем гарантировать его работоспособность), но теоретически подходят и другие DWR-жидкости.

2) Тщательно просушите песок.

3) Насыпать песок следует довольно толстой струей, резко, чтобы он, несмотря на пропитанность спреем Scotchgard, пробился через поверхность воды и опустился на дно. Если сыпать тонкой струйкой, DWR будет образовывать водоплавающую пленку, не давая песку тонуть.

4) Если аккуратно извлечь «капсулы» DWR из воды, они «раскроются», и песок внутри них будет сухим.

Статья «Сухим из воды» опубликована в журнале «Популярная механика»
(№4, Апрель 2014).

Привет, муськовчане!

Я расскажу об очень эффектной и парадоксальной вещице, которая немного ломает мозг.

Осторожно, под катом гифок на 20 МБ трафика!

В начале обзора хочется сказать, что я лошара. Песок обошелся мне в $8.5, покупал я его на Алиэкспресс, но магазин там закрылся. Я начал искать альтернативный вариант и нашел этот же песок за $2.99 на Banggood’е. Не повторяйте моих ошибок и всегда сравнивайте цены перед покупкой.

Посылка доехала за 2 недели, всё содержимое было заботливо обернуто пупыркой. Песок находится в стеклянной ёмкости с завинчивающейся железной крышкой. Дополнительно в комплекте была пластиковая ложка, поставляют ли ее на Banggood’е, я не знаю.

Гидрофобный песок – это песок, который не смачивается водой, дословно в переводе с древнегреческого гидро – вода, фобос – страх. На ощупь песок абсолютно такой же, как самый обычный песок. На самом деле это и есть обычный песок, на который нанесли гидрофобный слой некоего вещества. Можно сделать гидрофобный песок и в домашних условиях, нанеся самостоятельно на песок гидрофобную пропитку для одежды или обуви.

Эффект гидрофобности я объяснить более понятным языком вряд ли смогу, а посему приведу цитату из Википедии:
Согласно термодинамике, материя стремится к состоянию с минимальной энергией, а связывание понижает химическую энергию. Молекулы воды поляризованы и способны образовывать между собой водородные связи. В то же время, гидрофобные молекулы не поляризованы и не способны образовывать водородные связи, поэтому вода отталкивает такие молекулы, предпочитая образовывать связи внутри себя.

Используется гидрофобный песок как реквизит для фокусов и уже, наверное, в большей степени как игрушка для детей.

Перейдем к развлечениям. Первое, что выглядит очень эффектно – это засыпание песка в воду. Первые песчинки остаются плавать на поверхности воды из-за воздуха, который их обволакивает. По мере засыпания песка набирается какая-то критическая масса и песок тонет, группируясь в воде в интересные структуры, которые тоже покрыты слоем воздуха.

Ведет себя песок под водой не совсем обычно – будто пластилин. И есть ложное ощущение, что песок всё-таки намочен, раз он так прекрасно держит свою форму. Такая иллюзия, как мне кажется, создается как раз из-за воздуха, который помогает держать форму.

Довольно популярный трюк – опускание пальца в воду, предварительно создав на поверхности воды слой песка. Палец и правда остается сухим, но песчинки прилипают к пальцу, поскольку песок ни разу не липофобный и прекрасно смачивается жиром.

Следующий эффектный прием популярен в иллюзиях фокусников – доставание песка руками, и демонстрация того, что он абсолютно сухой и преспокойно пересыпается. Выглядит это и правда волшебно.

И последнее, на что у меня хватило фантазии — это наблюдение за поведением воды на поверхности гидрофобного песка.

После всех экспериментов, песок был извлечен из воды и просушен на листе газеты, дабы все микрокапельки, которые затесались между песчинками (а их там много!), испарились.

В качестве заключения. Кто-то посчитает, что это абсолютно бесполезная трата денег и по-своему будет прав. Но одно дело всё это посмотреть на экране монитора, а другое – самому прочувствовать эту магию и получить кучу эмоций.
Я же обожаю всякие необычные вещи и этот песок не стал исключением. Даже с учетом того, что я переплатил 5.5 доллара, покупкой я доволен.

Видеоверсия обзора: