Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
21
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
73.73 Кб
Скачать

Заняття 8

Освоєння навичок рішення задач по темі «Властивості газів, рідин м твердих тел. Взаємні перетворення»

Ціль: перевірка і закріплення одержаних знань по темі; розвиток логіки і здатності використовування одержаних знань при рішенні задач

Ключові слова: випаровування, конденсація, кипіння, насичена і ненасичена пара, вологість, психрометр, гігрометр, точка роси, коефіцієнт поверхневого натягу, тиск Лапласа, повне змочування і повне незмочування, підняття рідини по капіляру, механічна напруга, абсолютне і відносне подовження, модуль Юнга, межа міцності.

Теоретичні відомості

Критична температура - температура, при якій зникають відмінності у фізичних властивостях між рідиною і її насиченою парою. При температурах вище за критичну ні при якому тиску газ не можна перевести в рідину.

Відносною вологістю повітря  називають відношення парціального тиску р водяної пари, що міститься в повітрі при даній температурі, до тиску ро насиченої пари при тій же температурі, виражене в % .

або, де о - густина насиченої пари при тій же температурі.

Температура, при якій водяна пара, що знаходиться в повітрі, стає насиченою, називається точкою роси.

Сили поверхні рідини, яка прагне до скорочення поверхні рідини, називається силою поверхневого натягу . Сила спрямована по дотичній до поверхні рідини. Сила поверхневого натягу, що приходить на одиницю довжини контура, називається коефіцієнтом поверхневого натягу  (часто позначають ). [] = . При розчиненні NaCl у воді  підвищується, при додаванні мила - знижується.

F = l, де l - довжина контура.

Додатковий тиск, викликаний викривленням поверхні рідини - тиск Лапласа: .

Між рідиною в капілярі і в широкому посуді встановлюється така різниця рівнів h, щоб гідростатичний тиск дорівнює тиску Лапласа, де R - радіус кривизни меніска. R = rCos, де r - радіус капіляра. Тоді , причому  відповідає ж,г.

Відлічуваний усередині рідини краєвий кут  між дотичними до поверхні твердого тіла і до поверхні рідини можна визначити .

Краєвий кут визначається, якщо дріб не більше одиниці. Якщо ця умова не здійснена, то в системі не може встановитися рівновага. Це має місце в двох випадках:

  1. коли 0, тобто рідина необмежено розтікається по поверхні твердого тіла - явище повного змочування;

  2. коли , тобто поверхня, по якій рідина межує з твердим тілом, стягується в крапку, рідина відділяється від твердої поверхні - має місце повне незмочування.

Механічною напругою називають відношення модуля сили пружності F до площі поперечного перетину: ,

де F - сила, S - площа перетину, на який діє (по якому розподілена) сила. В СІ

Енергія пружно деформованого тіла , де F - деформуюча сила, l - подовження тіла.

Закон Гука: механічна напруга деформації пружно деформованого тіла () прямо пропорційна модулю Юнга (Е) і відносній деформації ():  = Е

Відносну деформацію можна визначити ,

де l - довжина деформованого тіла, lo - початкова довжина тіла.

Приклади рішення задач

Приклад 1. При пониженні температури від 16 до 10оС з одиниці об'єму повітря виділилося 1,5 г води. Яка відносна вологість повітря при 16 оС?

Рішення. За умовою при температурі 283 К повітря насичено водяною парою. Знаходимо по таблиці густину 1 пари насищаючого повітря при 10 оС;

t1 = 16oC додавши до цього числа кількість вологи, що виділилася

t2 = 10 oC з кожного кубічного метра, одержимо густину пари, що

= 1,5 г = 0,0015 кг знаходився в повітрі при 16 оС, тобто абсолютну

 - ? вологість повітря а = 1 + . Знайшовши в таблиці

густину пари, що насищає повітря при при 16 оС, вирахуємо відносну вологість повітря .

Підставив в формулу числові значення, одержуємо

.

Відповідь: відносна вологість повітря при 16 оС дорівнює 80%.

Якісні задачі

  1. Чому при дощі стає холодніше?

  2. Чим пояснити, що в гумовому одязі важко переносити спеку?

  3. Що швидше згасить полум'я - кип'яток або холодна вода?

  4. Чому алюміній не можна паяти олов'яним припоєм?

  5. Поверхневий натяг мильної води майже в два рази менше ніж у води чистої. Чому ж мильна вода утворює такі міцні бульбашки і плівки, які з чистої води одержати не вдається?

  6. Кулеподібний скляний сосуд, на ¾ заповнений водою, приведений в стан невагомості. Що відбудеться з водою?

  7. Як пояснити дію фітілю, бинта з марлі, промокального паперу?

  8. Під час засухи на поверхні ґрунту утворюється тверда кромка. Чи слід зберігати її, щоб запобігти висиханню нижніх прошарків ґрунту?

Задачі для закріплення матеріалу

  1. При температурі 22 оС відносна вологість повітря рівна 60 %. Чи з'явиться роса при пониженні температури до 16 оС? До 11 оС? Скільки вологи виділиться з одиниці об'єму повітря?

  2. При 15 оС в приміщенні з розмірами 6х4х3 м відносна вологість повітря складала 80% Скільки вологи виділиться з повітря при пониженні температури до 10 оС? На скільки потрібно нагрівати повітря, щоб відносна вологість його стала рівна 60%?

  3. Температура повітря рівна 27 оС, відносна вологість 54%. На скільки зміниться атмосферний тиск, якщо при незмінній температурі відносна вологість збільшиться до 70%? Зменшиться до 45%?

  4. Гас по краплях витікає з бюретки через отвір діаметром 2 мм, причому краплі падають одна за одною з інтервалом 1 с. За скільки часу витече 25 см3 керосину?

  5. Обчислити діаметри каналів трьох капілярних трубок, якщо відомо, що вода при 293 К підіймається в них відповідно на висоту 2,5, 5 і 8 см.

  6. На скільки підніметься ефір в капілярній трубці з діаметром каналу 0,66 мм, якщо краєвий кут на межі стику скла, ефір і повітря рівний 20 о? На скільки опуститься в цьому ж капілярі ртуть? Краєвий кут для ртуті прийняти рівним 155 о.

  7. Яку площу поперечного перетину повинен мати мідний стрижень завдовжки 5 м, щоб під дією сили 480 Н він подовжився не більше ніж на 1 мм? Чи витримає стрижень таку напругу, якщо межа міцності міді при розтягуванні рівна 0,22 ГПа? Масу стрижня не враховувати.

  8. На скільки подовжиться сталевий дріт завдовжки 1,8 м і діаметром 0,5 мм під дією вантажу, вага яких 15 Н? Чи витримає дріт вантаж вагою 100 Н, якщо її межа міцності на розрив складає 1,2 ГПа?

  9. При якому абсолютному подовженні сталевий стрижень завдовжки 2 м і площею поперечного перетину 10 мм2 володіє потенційній енергія 44 мДж?

  10. Визначити відносне подовження мідного стрижня, якщо при його розтягуванні робота пружної сили рівна 0,24 Дж. Довжина стрижня рівна 2 м, а площа його поперечного перетину - 2 мм2.

Соседние файлы в папке молекулярна фізика