Feladat: 165. fizika mérési feladat Korcsoport: 14-15 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Becker Johanna ,  Megyeri Szabolcs ,  Tóth Gábor Zsolt 
Füzet: 1995/március, 189 - 190. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Egyéb anyagszerkezet, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1994/november: 165. fizika mérési feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Egy szivacs ,,vízbefogadó'' képességét többféle módon is jellemezhetjük. A feladat szövege nem ad konkrét utasítást arra, hogy a vízfelszívó képességet, illetve a vízzel való telítettséget hogyan mérjük, ezért először azt gondoljuk meg, hogy ezeket a tulajdonságokat milyen mérési utasítással célszerű definiálni!
A szivacs vízfelszívó képességét kézenfekvő módon úgy jellemezhetjük, hogy egy nagyméretű lapos tálcába vékony rétegben vizet öntünk, ebbe belehelyezzük az eredetileg száraz szivacsot, majd néhány perc múlva meghatározzuk a szivacs által felszívott víz mennyiségét. (Erre következtethetünk vagy a nedves szivacs tömegnövekedéséből, vagy a tálban levő víz mennyiségének csökkenéséből.) A mérés eredménye várhatóan függ attól, hogy a szivacs mekkora felületen érintkezik a vízzel. Célszerű a felszívott víz térfogatát a szivacs vízzel érintkező felületével elosztani, és az így kapott vízfelszívási magassággal jellemezni a vízfelszívó képességet.
A szivacs vízzel való telíthetőségét azzal jellemezhetjük, hogy a szivacs víz alatt maximálisan mennyi vizet képes befogadni. Nyomjuk az eredetileg száraz szivacsot víz alá, jól nyomkodjuk ki belőle a levegőt, majd mérjük meg az így vízzel maximálisan telített szivacs vízkiszorítását. Ha ezt a térfogatot levonjuk a szivacs térfogatából, megkapjuk a szivacsban levő víz térfogatát. Az eredményt a szivacs térfogatához viszonyítva térfogatszázalékban célszerű megadni.
Mindennapos tapasztalat, hogy ha egy vízzel telített szivacsot kiemelünk a vízből, akkor a szivacsból a víz egy jelentős része kifolyik. A szivacsból ki nem folyt víz mennyisége is jellemző a szivacsra; nevezzük ezt a szivacs vízmegtartó képességének. (A szivacsban maradt víz mennyiségére most is a szivacs tömegnövekedéséből, vagy az edényben levő víz mennyiségének csökkenéséből következtethetünk.) Ez a mérés kicsit pontatlanabb az előző két eljárásnál, ugyanis a vizes szivacsból folyamatosan csöpög a víz, így az eredmény függ attól, hogy a szivacs kiemelése után mennyi ideig várunk. A mérés eredményét az is befolyásolja, hogy a vízből kiemelt szivacsot a függőlegeshez képest milyen helyzetben tartjuk.

 
Térfogat [cm3]Vízzel valóVízmegtartóVízfelszívótelíthetőség [%]képesség [%]képesség [mm]1. mosdószivacs99996±0,590,1±0,51,1±0,32. mosdószivacs114995,6±0,472,2±0,49,3±0,2Mosogatószivacs98,699±0,581,1±0,57,1±1
 

Becker Johanna (Budapest, Árpád Gimn., III. o.t.) három különböző szivacson (két nagyobb méretű mosdószivacson és egy mosogatószivacson) végezte el a fent leírt háromféle mérést. Eredményeit a táblázat tartalmazza. (Minden adat több mérés átlaga. A mosogatószivacs esetén a szivacs kis mérete miatt nagyobbak a relatív hibák.) Látható, hogy a mérési eredmények nagymértékben függnek a szivacs minőségétől. Az 1. mosdószivacs apró lyukú, tömör, kemény; vízmegtartó képessége jobb. A 2. mosdószivacs laza, nagyobb lyukú szivacs, ezért a víz könnyebben kicsorog belőle; vízmegtartó képessége rosszabb. Mindhárom szivacs vízzel való telíthetősége 95%-os.
Tóth Gábor Zsolt (Budapest, Árpád Gimn., III. o.t.) egy különlegesen nagy nedvszívó képességű szivacsot vizsgálva azt tapasztalta, hogy annak térfogata a benedvesítés hatására eredeti térfogatának több mint 30%-ával nő.
 

 
A vízmegtartó képesség függése a felületi feszültségtől
 

A szivacsok folyadék-felszívó, illetve -megtartó képessége a kapilláris jelenségen alapul, így várható, hogy ez a tulajdonság nagymértékben függ a méréshez hasznát folyadék felületi feszültségétől. Megyeri Szabolcs (Monor, József Attila Gimn., IV. o.t.) ezt a feltevést igen ötletes kísérlettel is ellenőrizte. Egy liter vízbe néhány csepp mosogatószert cseppentett, és a mosogatószer-cseppek számának függvényében mérte egy szivacs vízmegtartó képességét. (Közismert, hogy a mosogatószer csökkenti a víz felületi feszültségét.) Mérési eredményeit a grafikon mutatja. Látható, hogy várakozásunknak megfelelően a szivacs vízmegtartó képessége valóban csökken, ha csökkentjük a felhasznált folyadék felületi feszültségét.