В отсутствии внешней силы вдоль поверхности жидкости действует сила поверхностного натяжения, которая сокращает к минимуму площадь поверхности пленки. Подвижная перемычка смещается влево.

При равномерном растяжении пленки внешней силой F0, она совершает работу:

A = F0Δx

Вдоль поверхности пленки действуют равные силы поверхностного натяжения F1 и F2 (от двух половинок рамки).

F1 = F2 = Fпов/2

При равновесии перемычки:

F0 = F1 + F2 = Fпов

В процессе растяжения поверхности жидкости ( в отличии от растяжения резины) среднее расстояние между молекулами не изменяется. Увеличиваясь, поверхность жидкости заполняется молекулами внутренних слоев. Число молекул и соответственно энергия поверхностного слоя жидкости увеличиваются:

 ΔEпов = σΔS

В соответствии с законом сохранения энергии (учитывая, что ΔS = 2l Δx):

2FповΔx = σΔS = σ 2l Δx

Сила поверхностного натяжения прямо пропорциональна длине l границы поверхностного слоя:

Fпов = σ l

σ - поверхностное натяжение, характеризующее силу поверхностного натяжения, действующую на единицу длины поверхности (Н*м)

Чем меньше поверхностное натяжение, тем легче жидкость проникает в ткань.

(Например, высокая проникающая способность мыльного раствора объясняется его малым поверхностным натяжением)

СМАЧИВАНИЕ И КАППИЛЯРНОСТЬ (уч.10кл.стр.303-306)

Примеры и физика процесса смачивания.

Определение смачивания

Условия смачивания

Мениск

Угол смачивания

Капиллярность

Поведение жидкости в капилляре

Формула высоты подъема жидкости в каппиляре

Сферическая форма капли жидкости при соприкосновении с поверхностью твердого тела не сохраняется. Изменение формы зависит от свойств жидкости и твердого тела.

Если сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела Fж-т больше, чем силы притяжения между молекулами жидкости Fж, то жидкость смачивает поверхность.

Если сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела Fж-т меньше, чем силы притяжения между молекулами жидкости Fж, то жидкость не смачивает поверхность.

Примеры:

вода смачивает стекло Fжт > Fж

вода не смачивает парафин Fжт < Fж

Смачивание – искривление поверхности жидкости у поверхности твердого тела в результате взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела.

Смачивание твердых поверхностей жидкостью характеризуется мениском и углом смачивания.

Мениск – форма поверхности жидкости вблизи стенки сосуда.

Мениск зависит от того, смачивает или не смачивает жидкость стенки сосуда.

Угол смачивания θ – угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой.

Для смачивающей жидкости угол смачивания острый θ < 90o

Для несмачивающей жидкости угол смачивания тупой θ < 90o

В широких сосудах силы притяжения между молекулами твердого тела и жидкости удерживают в виде мениска лишь незначительную часть жидкости. Основная поверхность – горизонтальная. В узких сосудах (капиллярах) масса жидкости невелика и наблюдается явление капиллярности.

Капиллярность – явление подъема или опускания жидкости в капиллярах.

Смачивающая жидкость поднимается в каппиляре. Fжт > Fж

Несмачивающая жидкость опускается в капилляре. Fжт < Fж

Подъем жидкости в капилляре происходит пока результирующая сила, действующая на жидкость вверх, не уравновесится силой тяжести столба жидкости высотой h:

Fв = mg

Жидкость, не смачивающая стенки капилляра, опускается в нем на расстояние h.

Согласно третьему закону Ньютона сила Fв, действующая на жидкость, равна силе поверхностного натяжения Fпов, действующей на стенку по линии соприкосновения ее с жидкостью:

Fв = Fпов

Fв = mg (вес столба жидкости в капилляре)

Fпов = σ 2πr

2πr - длина контура окружности капилляра

σ – поверхностное натяжение жидкости (См.выше «Поверхностное натяжение»)

Масса жидкости m = ρV = ρ πr2h

ρ – плотность жидкости

Высота подъема жидкости в капилляре( учитывая что σ 2πr = ρ πr2h g) :

h =

Высота подъема жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости (ее поверхностного натяжения σ и плотности ρ)

Чем меньше радиус капилляра, тем выше высота подъема жидкости в капилляре.

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ И АМОРФНЫЕ ТЕЛА (уч.10кл.стр.312-317)

Деление тел по характеру относительного расположения частиц

Определение кристаллической решетки

Определение монокристалла и поликристалла. Примеры

Типы кристаллических решеток

Полиморфизм

Анизотропия

Изотропия

Физические свойства веществ различной кристаллической структуры

Определение аморфных тел. Примеры

Композиты

По характеру взаимного расположения частиц твердые тела делятся на три вида:

- кристаллические

- аморфные

- композиты

Принадлежность к тому или иному виду определяется химическим составом.

Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве.

Кристаллическая решетка – пространственная структура с регулярным, периодически повторяющимся расположением частиц.

Положения равновесия, относительно которых происходят тепловые колебания частиц, являются узлами кристаллической решетки.

Различаются четыре типа кристаллической решетки:

1) Ионные кристаллы – большинство неорганических соединений, например соли, окиси металлов;

2) Атомные кристаллы – кристаллические решетки полупроводников, многие органические твердые тела;

3) Молекулярные кристаллы – бром, метан, нафталин, парафин, многие твердые органические соединения;

4) Металлические кристаллы – металлы.

Монокристалл – твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.

Поликристалл – твердое тело, состоящее из беспорядочно ориентированных монокристаллов.

Полиморфизм – существование различных кристаллических структур у одного и того же вещества.

Пример – алмаз, графит, фурелен – три разновидности углерода.

Кристаллы по разному проводят теплоту и ток в различных направлениях. От направления зависят и оптические свойства кристаллов.

Физические свойства кристаллических тел неодинаковы в различных направлениях.

Это свойство кристаллов называется анизотропностью или анизотропией..

(греческое «анизос» – неравный, «тропос» – направление)

Анизотропия – зависимость физических свойств от направления внутри кристалла.

Изотропия – независимость физических свойств вещества от направления.

Анизотропия объясняется неодинаковой плотностью расположения частиц в кристаллической решетке в разных направлениях. Практически все кристаллические тела анизотропны.

Анизотропия механических, тепловых, электрических и оптических свойств кристаллов объясняется тем, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям.

Каждый маленький монокристалл поликристаллического тела анизотропен, но поликристаллическое тело изотропно.

Не все твердые тела – кристаллы.

Аморфные тела - твердые тела, для которых характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве.

Аморфные тела не имеют определенной формы в своей структуре строения атома или молекулы, не имеют кристаллической решетки, обладают свойством изотропии.

Все аморфные тела изотропны.

В отличие от жидкостей подвижность частиц в аморфных телах мала. Перескоки из одного положения в другое редки. С ростом температуры перескоки частиц учащаются.

В отличие от кристаллических тел определенной температуры плавления у аморфных тел нет.

Аморфные тела при низких температурах по своим свойствам напоминают твердые тела.

При кратковременных внешних воздействиях аморфные тела ведут себя как твердые, при продолжительном воздействии – текут.

Они занимают промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами.

Атомы и молекулы аморфных тел, как и в жидкости, имеют определенное время «оседлой» жизни – время колебаний около положения равновесия, но по сравнению с жидкостью это время велико.

Аморфные тела являются изотропными – у них нет строгого порядка в расположении атомов. Их, физические свойства одинаковы по всем направлениям.

Примерами аморфных тел могут служить куски затвердевшей смолы, янтарь, стекло, резина, пластмассы.

Одно и тоже вещество может находится как в кристаллической, так и в аморфной формах. Например, SiO2 – кристаллическая форма – кварц, аморфная - кремнезем.

В композитах атомы располагаются трехмерно упорядоченно в определенной области пространства, но этот порядок не повторяется с регулярной периодичностью.

Композиты – (дерево, бетон, кость, фибергласс) состоят из различных, связанных друг с другом материалов.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИЯХ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА(уч.10кл.стр.218-224, 309-312,уч.8кл.стр.48-50)

Виды агрегатного состояния вещества

Агрегатные переходы

Твердое тело. Определение и свойства

Жидкое тело. Определение и свойства

Газообразное тело. Определение и свойства. Кинетическая энергия молекул (уч.10кл.стр.223)

Плазма. Определение и свойства (уч.10кл.стр.224)

(ДОБАВИТЬ ПРО ЭНЕРГИЮ)

Физика процесса кристаллизации (уч.10кл.стр.309)

Определение процесса кристаллизации

Условия процесса кристаллизации

Физика процесса плавления

Определение плавления

Удельная теплота плавления. Обозначение. Формула. Единицы измерения

Удельная теплота кристаллизации. Обозначение. Формула. Единицы измерения

Удельная теплота парообразования и конденсации.(уч.8кл.стр.48-50)

Виды и характеристики агрегатных состояний вещества см.выше.

Рассмотрим фазовый переход жидкость-твердое тело

При охлаждении из-за уменьшения кинетической энергии молекулы начинают задерживаться около положений устойчивого равновесия.

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией.

Температуру, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.

Кристаллизация (затвердевание) – фазовый переход вещества из жидкого состояния в кристаллическое (твердое)

Кристаллизация возникает при охлаждении жидкости. Сжатия жидкости при кристаллизации не происходит, так как молекулы в жидкости упакованы так же плотно, как и в твердом теле.

При кристаллизации жидкости происходит резкий, скачкообразный переход от неупорядоченного расположения частиц к упорядоченному.

При отвердевании средняя кинетическая энергия и скорость молекул в охлажденном расплавленном веществе уменьшаются. Силы притяжения могут удерживать медленно движущиеся молекулы друг относительно друга. Вследствие этого расположение частиц становится упорядоченным – образуется кристалл.

Выделяющаяся при кристаллизации энергия расходуется на поддержание постоянной температуры (участок EF на графике) Внутренняя энергия вещества при этом уменьшается.

Кристаллизация облегчается, если в жидкости присутствуют какие-либо частички, например пылинки. Они становятся центрами кристаллизации.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением.

Температура, при которой вещество плавится, называют температурой плавления.

Плавление – фазовый переход вещества из кристаллического (твердого) состояния в жидкое.

Плавление – процесс обратный кристаллизации.

При повышении температуры твердого тела возрастает кинетическая энергия колебания его молекул и амплитуда их колебаний. При определенной температуре, называемой температурой плавления, кинетическая энергия частиц становится достаточной для их перескакивания в соседнее положение. Твердое тело переходит в жидкое состояние.

Плавление твердого тела происходит при той же температуре, при которой это же вещество отвердевает.

При плавлении кристаллическая решетка разрушается.

Подводимое количество тепла идет на разрушение кристаллической решетки, т.е. на увеличение потенциальной энергии молекул.

Средняя кинетическая энергия молекул при плавлении не изменяется.

Количество теплоты, требуемое для расплавления тела, пропорционально его массе:

Qпл = λm

λ – удельная теплота плавления

Удельная теплота плавления λ – количество теплоты, необходимое для плавления 1 кг вещества при температуре плавления (и нормальном атмосферном давлении)

Единица измерения – Дж/кг

При температуре плавление внутренняя энергия вещества в жидком состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в твердом состоянии.

При отвердевании(кристаллизации) кристаллического вещества выделяется точно такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении.

Qкр = - λm

Поэтому λ называется еще удельной теплотой кристаллизации.

В течении всего времени плавления и отвердевания температура не меняется.

Лишь после полного плавления льда или полного превращения воды в лед температура начинает меняться.

Удельная теплота парообразования

Разные жидкости одной и той же массы требуют разное количество теплоты для обращения в пар при температуре кипения.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо для обращения 1 кг жидкости в пар без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования.

Единица измерения – Дж/кг Обозначение – L

Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар при температуре кипения:

Q = L m

Следовательно, при температуре кипения внутренняя энергия вещества в парообразном состоянии больше внутренней энергии такой же массы вещества в жидком состоянии.

Конденсируясь, пар отдает такое же количество энергии, которое пошло на его образование:

Qконд = L m

ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА, ТЕМПЕРАТУРЫ, ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВА

ДОБАВИТЬ ИЗ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА

Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара. Каждый из газов вносит свой вклад в суммарное давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела.

Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением водяного пара.

В атмосфере всегда содержится некоторое количество водяных паров. Степень влажности является одной из существенных характеристик погоды и климата и имеет во многих случаях практическое значение.

Для характеристики влажности используется ряд величин.

Абсолют­ной влажностью р называется масса водяного пара, содержащегося в единице объёма воздуха.

Обычно она измеряется в г/м3.

Абсолютная влажность связана с парциальным давлением Р водяного пара уравнением Менделеева – Клайперона

pV = RT

Отсюда p = = ρ, так как ρ = - плотность водяного пара.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64