- •Передмова
- •МЕХАНІКА
- •1. КІНЕМАТИКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
- •1.1. Основні поняття
- •1.4. Прямолінійний рух
- •1.5. Криволінійний рух. Рівномірний рух по колу
- •2. ДИНАМІКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
- •2.1. Основні закони динаміки. Сила. Рівнодійна сила
- •2.2. Сили в механіці
- •2.4. Алгоритм розв’язання кількісних задач із фізики
- •2.5. Методичні рекомендації щодо розв’язання задач з динаміки
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ В МЕХАНІЦІ
- •3.1. Імпульс тіла. Імпульс сили
- •3.2. Закон збереження імпульсу
- •3.3. Реактивний рух
- •3.4. Енергія. Закон збереження енергії. Види енергії
- •3.5. Види механічної енергії та їх зв’язок з роботою
- •3.6. Механічна робота і потужність
- •3.7. Механічний удар
- •3.8. Прості механізми
- •4. МЕХАНІКА ТВЕРДОГО ТІЛА
- •4.1. Основні поняття
- •4.2. Умови і види рівноваги твердого тіла
- •4.3. Момент імпульсу. Закон збереження моменту імпульсу
- •4.4. Зіставлення рівнянь механіки поступального й обертального рухів (табл. 2)
- •4.5. Приклади розв’язання задач
- •5. ГІДРОСТАТИКА І АЕРОСТАТИКА
- •5.1. Тиск
- •5.2. Закон Паскаля
- •5.3. Гідростатичний тиск
- •5.4. Сполучені посудини
- •5.5. Гідростатичний парадокс
- •5.6. Гідравлічна машина
- •5.7. Закон Архімеда
- •5.8. Умови плавання тіл (табл. 3)
- •5.9. Атмосферний тиск, його вимірювання
- •5.10. Приклади розв’язання задач
- •6. ГІДРОДИНАМІКА І АЕРОДИНАМІКА
- •6.1. Струминна течія рідин і газів
- •6.2. Рівняння Бернуллі
- •6.3. Підйомна сила крила літака
- •6.4. Коефіцієнт лобового опору для тіл різної форми (табл. 4)
- •1. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ БУДОВИ РЕЧОВИНИ
- •1.1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та їх дослідне обґрунтування
- •2. ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ (ГАЗОВІ ЗАКОНИ)
- •2.2. Газові закони
- •2.3. Закон Дальтона
- •2.5. Середня довжина вільного пробігу молекул
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. ВЛАСТИВОСТІ ПАРИ
- •3.1. Пара. Випаровування і конденсація
- •3.2. Насичена і ненасичена пара
- •3.3. Вологість повітря (відносна й абсолютна). Точка роси
- •3.4. Кипіння. Перегріта рідина
- •3.5. Приклади розв’язання задач
- •4.2. Поверхнева енергія. Поверхневий натяг
- •4.3. Явище змочування. Капілярні явища
- •4.4. Формула Лапласа
- •4.5. Приклади розв’язання задач
- •5. ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ
- •5.1. Кристалічні та аморфні тіла. Їхні властивості
- •5.2. Типи твердих кристалів
- •5.3. Рідкі кристали
- •5.4. Дефекти кристалічних ґраток
- •5.5. Механічні властивості твердих тіл
- •5.6. Приклади розв’язання задач
- •6. ТЕПЛОВЕ РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ І РІДКИХ ТІЛ
- •6.1. Графік залежності потенціальної енергії взаємодії найпростіших молекул від відстані між ними (потенціальна яма)
- •6.2. Лінійне й об’ємне розширення твердих і рідких тіл
- •6.3. Особливості теплового розширення води
- •6.4. Приклади розв’язання задач
- •1.1. Внутрішня енергія ідеального газу
- •1.2. Робота ідеального газу. Її геометричне тлумачення
- •1.5. Питома теплоємність речовини
- •1.6. Питома теплота згоряння палива. ККД нагрівача
- •1.7. Змінювання агрегатного стану речовини
- •2. ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. АДІАБАТИЧНИЙ ПРОЦЕС
- •3. ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. ЕНТРОПІЯ
- •4. ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ
- •ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
- •1. ЕЛЕКТРОСТАТИКА
- •1.1. Електричний заряд. Закон збереження заряду
- •1.7. Електризація тіл
- •2. ПОСТІЙНИЙ СТРУМ
- •2.1. Електричний струм. Сила струму. Густина струму
- •2.3. Послідовне і паралельне з’єднання провідників
- •2.4. ЕРС. Закон Ома для повного кола. З’єднання елементів
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. СТРУМИ ПРОВІДНОСТІ
- •3.2. Струм в електролітах
- •3.4. Струм у напівпровідниках
- •3.5. Струм у вакуумі (струм переносу)
- •3.6. Приклади розв’язання задач
- •4. МАГНЕТИЗМ
- •4.1. Магнітне поле. Магнітна індукція поля
- •4.2. Магнітне поле струму
- •4.3. Дія магнітного поля на рухомий заряд (сила Лоренца) і провідник зі струмом (сила Ампера). Правило лівої руки
- •4.4. Дія магнітного поля на рамку зі струмом. Магнітний потік
- •4.5. Закон взаємодії паралельних струмів
- •4.6. Магнітне поле у речовині
- •4.7. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
- •5.1. Явище електромагнітної індукції. Вихрове електричне поле
- •5.3. Індукційні струми в суцільних провідниках
- •5.4. Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля
- •5.5. Електромагнітне поле. Теорія Максвелла в якісному вигляді
- •5.6. Приклади розв’язання задач
- •ФІЗИКА КОЛИВАНЬ
- •1. КОЛИВАЛЬНИЙ РУХ
- •1.1. Основні поняття
- •1.2. Гармонічні коливання
- •2. ЗМІННИЙ СТРУМ
- •2.1. Одержання змінного синусоїдного струму. Закономірності змінного струму
- •2.2. Діюче значення змінного струму
- •2.3. Опір змінному струму. Закон Ома для змінного струму
- •2.4. Електричний резонанс. Резонанс напруг. Резонанс струмів
- •2.5. Випрямлення змінного струму
- •2.6. Трансформація змінного струму
- •2.7. Змінний струм високої частоти
- •2.8. Приклади розв’язання задач
- •3. ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ КОЛИВАННЯ
- •3.2. Закономірності вільних електромагнітних коливань. Згасаючі коливання
- •3.3. Отримання незгасаючих електромагнітних коливань
- •3.4. Приклади розв’язання задач
- •4. МЕХАНІЧНІ ХВИЛІ. ЗВУК
- •4.1. Поздовжні і поперечні хвилі. Промінь. Довжина хвилі. Фронт хвилі
- •4.2. Принцип Гюйгенса
- •4.3. Інтерференція хвиль
- •4.4. Дифракція хвиль
- •4.5. Звук. Звукові хвилі. Інтенсивність, висота і тембр звуку
- •4.6. Луна. Звуковий резонанс
- •4.7. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ
- •5.1. Випромінювання електромагнітних хвиль відкритим коливальним контуром
- •5.3. Принцип радіозв’язку. Модуляція і детектування (демодуляція)
- •5.4. Класифікація радіохвиль і особливості їх поширення
- •5.5. Приклади розв’язання задач
- •ОПТИКА
- •1. ХВИЛЬОВА ОПТИКА
- •1.1. Монохроматичне світло. Заломлення світла
- •1.2. Дисперсія світла
- •1.4. Інтерференція білого світла за Френелем
- •1.5. Інтерференція білого світла за Ньютоном. Кільця Ньютона
- •1.6. Дифракція білого світла
- •1.7. Поляризація світла
- •2. ГЕОМЕТРИЧНА ОПТИКА
- •2.2. Закони відбивання світла
- •2.3. Закони заломлення світла. Повне відбивання світла
- •2.4. Хід променів через плоскопаралельну пластинку, призму
- •2.5. Сферичні лінзи
- •2.6. Око як оптична система
- •2.8. Сферичні дзеркала
- •2.9. Приклади розв’язання задач
- •3. ВИПРОМІНЮВАННЯ ТА СПЕКТРИ
- •3.1. Люмінесценція
- •3.2. Інфрачервоні та ультрафіолетові промені
- •3.3. Рентгенівські промені
- •3.4. Спектри випромінювання. Спектри поглинання
- •3.5. Спектральний аналіз
- •1.1. Поняття про простір і час
- •1.2. Постулати СТВ. Перетворення Лоренца
- •1.4. Приклади розв’язання задач
- •2. КВАНТОВА ОПТИКА
- •2.1. Теорія Планка. Імпульс фотона
- •2.2. Фотоефект
- •2.3. Фотоелементи та їх застосування
- •2.4. Світловий тиск
- •2.5. Корпускулярно-хвильовий дуалізм
- •2.6. Хімічний вплив світла. Чорно-біла фотографія. Фотосинтез. Ланцюгові реакції
- •2.7. Приклади розв’язання задач
- •3. ФІЗИКА АТОМА
- •3.1. Планетарна модель атома Резерфорда
- •3.2. Постулати Бора. Борівські орбіти
- •3.3. Атом Гідрогену за Н. Бором
- •3.4. Приклади розв’язання задач
- •4. ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА
- •4.1. Відкриття протона і нейтрона
- •4.2. Теорія будови ядра
- •4.3. Енергія зв’язку ядра. Дефект маси
- •4.4. Природна радіоактивність
- •4.6. Часткове звільнення внутрішньоядерної енергії при екзотермічних ядерних реакціях
- •4.7. Закон радіоактивного розпаду
- •4.8. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕМЕНТАРНІ ЧАСТИНКИ
- •5.1. Фізика елементарних частинок
- •5.2. Приклади розв’язання задач
- •Предметний покажчик
|
3. Властивості пари |
3.4. Кипіння. Перегріта рідина |
|
Кипінням |
називається процес швидкого утворення |
і збільшення |
бульбашок насиченої пари, які прориваються |
крізь вільну поверхню. |
|
Або: |
|
Кипіння — пароутворення, яке відбувається як у всьому |
об’ємі рідини, так і з її поверхні при сталій температурі, на-
званій температурою кипіння .
Умова кипіння:
— Рідина кипить, коли тиск насиченої пари дорівнює зовнішньому тиску на рідину. Температура кипіння води дорівнює 100 °С при нормальному атмосферному тиску:
pнасич100 = pатм ≈ 105 Па,
pн. п = pзовнішн, pн. п = pатм.
— Температура кипіння рідини залежить від виду рідини, наявності домішок, зовнішнього тиску на рідину.
— При зменшенні зовнішнього тиску температура кипіння знижується, і навпаки. Якщо з рідини видалити розчинене повітря (багатократним кип’ятінням) і можливі центри пароутворення (пилинки, іони тощо), то можна під-
няти температуру рідини дещо вище від температури кипіння. Такий стан називається перегрітою рідиною. Перегріту
рідину також можна одержати за умови, якщо зовнішній тиск стане меншим порівняно з тиском насиченої пари при даній температурі.
3.5. Приклади розв’язання задач
Задача 1.
На вулиці цілий день мрячить холодний осінній дощ. У теплій кімнаті розвішана випрана білизна. Чи висохне швидше білизна, якщо відкрити кватирку?
Аналіз і розв’язання:
У кімнаті й на вулиці водяна пара є насиченою. Тиск насиченої пари збільшується зі збільшенням температури. За умовою задачі температура вища в кімнаті, отже, насичена пара в ній перебуває під вищим тиском, ніж на вулиці.
161
Молекулярна фізика
Отже, при відкритій кватирці водяна пара виходитиме на вулицю, оскільки там її тиск менший.
Відповідь: білизна висохне скоріше, якщо кватирка відчинена.
Задача 2.
Відносна вологість повітря ввечері при 14 °С дорівнює 80 %. Уночі температура повітря знизилась до 6 °С і випала роса. Скільки водяної пари сконденсувалося з 1 м3 повітря?
Дано:
V =1 м3
t1 =14 °C |
|||||||
ϕ1 =80% |
|||||||
t2 =6°C |
|||||||
ρ |
|
=12,1 10−3 |
кг |
|
|||
H14 |
м3 |
||||||
|
|
|
|||||
ρ |
|
=7,3 10−3 |
кг |
|
|||
H6 |
м3 |
||||||
|
|
||||||
mв |
— ? |
Розв’язання:
При конденсації водяної пари маса води визначається як різниця маси пари на початку процесу ости-
гання і під кінець:
mв = mn1 −mn2 .
Масу пари можна знайти через
густину й об’єм:
mn1 =ρn1 V , mn2 =ρn2 V .
Оскільки пара стала насиченою, то ρn2 =ρН6 . Таким чи-
ном, mn2 =ρН6V .
Тоді маса води дорівнює:
mв = V (ρn1 −ρН6 ).
Визначимо ρn1 за формулою відносної вологості повітря:
ϕ1 |
= |
ρn1 |
100%, ρn = |
ϕ1ρН14 |
. |
|
ρН14 |
100% |
|||||
|
|
1 |
|
Тоді масу води можна розрахувати за такою формулою:
|
|
ϕ1ρН14 |
|
|
|
mв |
= V |
|
−ρН6 |
. |
|
100% |
|||||
|
|
|
|
Обчислення: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
= м3 |
|
% кг |
− |
кг |
= кг , |
|||||
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|||||
|
в |
|
м |
% |
|
м |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
162
3. Властивості пари
|
|
80 12,1 10 |
−3 |
|
|
|
{m |
} = 1 |
|
−7,3 10−3 |
|
= 2,38 10−3 . |
|
|
|
|||||
в |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Відповідь: mв =2,38 г .
Задача 3.
На рис. 134, а показані циліндри а і б, у яких ізотермічно стискують повітря і насичену пару води. Накресліть і поясніть графіки залежності тиску повітря і насиченої пари від об’єму.
Розв’язання:
Для повітря графік являє собою гіперболу (1), а для насиченої пари — пряму, паралельну осі V. Тиск насиченої пари не залежить від об’єму (рис. 134, б).
|
|
0 |
|
|
|
а |
|
б |
|
Рис. 134 |
|
Задача 4.
Яка густина насиченої пари води при температурі
100 °С?
Дано: |
|
СІ: |
|
|
|
|
|
||
M(H2O) = 18 10−3 кг/моль |
M(H2O) = 18 10−3 кг/моль |
|||
t =100 °C |
T =373K |
|
||
p = p = 105 Па |
|
|||
pH100 |
5 |
Па |
||
H100 |
атм |
= 10 |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ρH100 |
— ? |
|
|
|
163
Молекулярна фізика
Розв’язання:
pV = |
m |
|
RT , |
|
pH100 = |
|
ρH100 |
RT , |
ρH100 = |
|
pH100M |
. |
||||||||
M |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
RT |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Обчислення: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
ρH100 |
|
= |
|
Па кг К моль |
|
= |
кг |
, |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
Дж К моль |
|
|
м3 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
{ρH100 |
} |
= |
|
105 18 10−3 |
=0,581. |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
8,31 373 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Відповідь: ρH100 |
=0,581 |
кг |
. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
4.Властивості рідин
—Рідини зберігають об’єм, але не зберігають форму (набувають форми посудини, у яку їх поміщають).
—Основна властивість рідини — плинність.
Характер молекулярного руху: молекули коливаються відносно положення рівноваги і «перестрибують» в інші позиції (рис. 135). Час «осідлого» життя більший за час переміщень. Молекули розташовані на
|
порівняно невеликих відстанях, тому |
|
|
властивості |
рідини зумовлюються |
|
силами взаємодії молекул. |
|
|
Під дією сил поверхневого на- |
|
|
тягу рідина в стані невагомості чи |
|
|
в малій кількості (крапля) набуває |
|
|
форми кулі, |
оскільки при цьому |
|
є мінімальною площа вільної по- |
|
|
верхні, а отже, і поверхневої енер- |
|
|
гії — адже будь-яка система прагне |
|
|
до стану з мінімальною потенціаль- |
|
Рис. 135 |
ною енергією. |
164