Тема: Рідкий стан речовини. Властивості рідин

Поверхневий натяг. Сили поверхневого натягу. Коефіцієнт поверхневого натягу та його властивості. Способи визначення коефіцієнта поверхневого натягу. Використання поверхневого натягу в природі. Змочування та капілярність. Поняття про в'язкість середовища.

Основні положення та означення.

1.Рідина— агрегатний стан речовини, проміжний між твердим і газоподібним. Рідина має деякі властивості, характерні для твердого тіла (зберігає об'єм, утворює поверхню, характеризується певною міцністю на розрив) і газу (набуває форми посудини, в якій міститься), водночас має ряд притаманних лише рідині властивостей.

2. Рідини мають такі властивості:

· займають певний об'єм, бо Е_кін < Е_пот (обумовлено міжмоле­кулярною взаємодією);

· спричиняють поверхневий (молекулярний) тиск, бо молекули поверхневого шару стискають рідину ;

· нестисливі, бо великий молекулярний тиск.

· текучі, тобто набирають форми посудини,

· проявляють в'язкість,бо під час зсування шарів виникають сили внутрішнього тертя, що залежать від речовини, температури, тиску;

3. На поверхні поділу рідини і її пари виникає сила, зумовлена різною молекулярною взаємодією суміжних середовищ.

Кожна молекула розміщена всередині об'єму рідини, рівномірно оточена сусідніми молекулами і взаємодіє з ними, а рівнодійна цих сил дорівнює нулю. На молекули рідини у поверхневому шарі діють їх сусіди результуючими силами R, які прагнуть втягти молекули всередину рідини. Зазнаючи однобічної дії, напрямленої всередину рідини, молекули поверхневого шару стискають рідину, чинять на неї тиск, який називають молекулярним.Поверхня має надлишкову енергію і поводиться подібно до пружної плівки, яка намагається скоротитися так, щоб вільна поверхня рідини стала мінімальною. Це сприймається як поверхневий натяг.

Сили, які діють у дотичній до поверхні площині, перпендикулярно до межі, стягуючи поверхню, називають силами поверхневого натягу.

4. Коефіцієнт поверхневого натягу:

10. Викривлену поверхню рідини в капілярах або біля стінок посудини називають меніском. У рідини,щозмочуєменіскувігнутий,у рідини , що не змочує — опуклий.

11.Викривлення поверхні рідини спричинює додатковий молекулярний тиск, що визна­чається формулою Лапласа.Для сферичної поверхні - .

12.Тиск P_Л алгебраїчно додається до атмосферного. Якщо меніск опуклий, тосумарний тиск більший від атмосферного і рідина опускається капіляром. Якщо меніск увігнутий, то — менший від атмосферного і рідина піднімається.

13. Рідина піднімається (або опускається) доти, поки гідростатичний тиск стовпа рідини не компенсує додатковий(лапласівський) тиск P_Л : →

14. Прояви та використання капілярності

1. Вбирання корінцями рослин та підняття по стеблах поживних речовин і води. (Клітини рослин утворюють капілярні канали). 2. Процес кровообігу тварин і людини пов'язаний з капілярністю судин. 3. Рух води у грунті відбувається по капілярах. (Для зменшення випаровування — грунт розпушують, для збільшення — вкатують).

4. Намокання стін при відсутності гідроізоляції від фундаменту. 5. Використовується в сушінні, будівництві, у побуті (рушниках, сал­фетках, білизні, ґнотах, капілярних ручках, жіночих і дитячих засобах особистої гігієни).

Конспект.

Домашнє завдання.

1.Опрацювати по підручнику «Фізика» тему : Рідкий стан речовини. Властивості рідин.

2.Вивчити основні означення даної теми

3. Написати доповідь або реферат на тем: Використання сил поверхневого натягу в природі та техніці.

Заняття № 25 ____________2013р.

Тема: Сила поверхневого натягу. Коефіцієнт поверхневого натягу. Змочування та капілярність. Поняття про в'язкість середовища.

Блок – схема до розв’язування задач.

Модель № 1( капіляр, радіус капіляра менший радіусу краплини)

Довжина кола -

Об’єм кулі -

R F_натягу = F_{тяжіння}

1.Капілярна трубка має діаметр 0,2см. На нижньому кінці трубки повисла краплина води, що має форму кулі. Знайти діаметр цієї краплини.

Модель № 2( капіляр, радіус капіляра рівний радіусу краплини)

Довжина кола -

Об’єм кулі -

R F_натягу = F_{тяжіння}

2. Маса 100 краплин спирту, що витікають із капіляра, рівна 0,71г. Визначити коефіцієнт поверхневого натягу спирту, якщо в момент відриву діаметр капіляра рівний діаметру краплини і складає 1мм.

Модель № 3.( контур у вигляді правильної геометричної фігури відривають від поверхні рідини)

( товщиною контуру нехтуємо)

А

F_тяги = F_натягу + F_{тяжіння контуру}

=

3. Кільце з внутрішнім діаметром 25 мм і зовнішнім діаметром 26 мм підвішене на пружині з коефіцієнтом пружності 10³Н/мм і дотикається до рідини. При опусканні рідини вниз кільце відірвалось від неї при розтягу пружини на 5,3 мм. Чому дорівнює коефіцієнт поверхневого натягу рідини? Масою кільця знехтувати. g=10 м/с², Дано:

Модель № 4.( Злиття однакових кульок рідини)

V₁ + V₂ = V

+ →

S₁ + S_{2 ≠} S

E₁ + E₂ > E

Для двох кульок - A = ( E₁ + E₂ ) – E

ДляNкульок А = N·Е₁ - Е

4. Дві кульки ртуті радіусами по 1мм злились в одну. Яка кількість енергії виділилась при злитті ?

Модель № 5.( мильні кульки. товщиною кульки нехтуємо )

Мильна кулька має дві поверхні (внутрішню і зовнішню)!

Мильна кулька має дві енергії поверхневого шару!

Мильна кулька має дві сили поверхневого натягу!

→

Е₁ < Е → А= Е - Е₁

Тиск всередині кульки рівний сумі атмосферного тиску та двом тискам , що викликані силами поверхневого натягу !

Р= Р_Ат.+ 2·Р_натягу →

5. Яку роботу необхідно виконати, що б надуваючи мильну кульку збільшити її діаметр від 1см до 11см ?

6. На скільки тиск повітря всередині мильної бульбашки більший від атмосферного, якщо діаметр бульбашки 10 мм? Коефіцієнт поверхневого натягу мильного розчину - 40 мН/м а) 16 Па; б) 8 Па; в) 32 Па; г) 40 Па

Домашнє завдання.

Розв’язати задачі:

1.Капілярну, довгу відкриту з обох кінців трубку радіусом І мм наповнено водою і поставлено вертикально. Якою буде висота стовпа води, що залишилась в капілярі? Товщиною стінки капіляра знехтувати. Коефіцієнт поверхнею натягу води становить 72-10^-3Н/м. g=10 м/с², Густина води 1000 кг/м³. а) 4,22 см; б) 3,65см; в) 2,88см; г) 5,89см

2. Для визначення коефіцієнта поверхневого натягу води використали піпетку, діаметр вихідного отвору якої 2 мм. Маса 40 крапель, як виявилось, дорівнює 1,9 г Чому дорівнюватиме за дими даними коефіцієнт поверхневого натягу? g-10 м/с². а) 75, б мН/м; б) 40 мН/м; в) 42 мН/м; г) 78 мН/м; д) вірної відповіді тут немає.

3.Яку роботу проти сил поверхневого натягу треба виконати, щоб рухому перекладену П- подібної рамки, на якій утворилась мильна плівка перемістити на 4 см? Довжина перекладини 5 см. а)0,08мДж; б)0,16мДж; в) 0,22 мДж; г)0,24мДж; д) вірної відповіді тут немає.

Поиск по сайту: