Взаимные превращения жидкостей и газов

1. Опрос по теме: «Взаимные превращения жидкостей и газов»

1. Какое состояние вещества называется паром?
2. Какая температура называется критической?
3. Какой процесс называется конденсацией?
4. Сформулируйте определение процесса испарения.
5. Сформулируйте определение удельной теплоты
испарения.
6. Что называется удельной теплотой парообразования?
7. Дайте определение парциального давления водяного
пара.

2. Опрос по теме: «Взаимные превращения жидкостей и газов»

8. Что называется точкой росы?
9. Какой пар называется насыщенным?
10. Какое давление называют давлением насыщенного
пара?
11. Сформулируйте определение относительной
влажности воздуха.
12. По какой формуле рассчитывается относительная
влажность воздуха?
13. Сформулируйте определение процесса кипения.
14. Какая температура называется температурой кипения?
15. Какая жидкость называется перегретой?

3.

4.

С жидкостями можно провести большое количество опытов:
Опыт №1
Опыт №2
Опыт №3
• явления протекают на поверхности жидкости;
• на тела, находящиеся на поверхности жидкости, действуют
с её стороны некоторые силы.

5. Основные положения молекулярно-кинетической теории

• Вещество состоит из частиц;
• Частицы хаотически движутся;
• Частицы взаимодействуют друг с другом.

6. Строение жидких тел

Вещество находится в жидком состоянии, если средняя
кинетическая энергия молекул соизмерима со средней
потенциальной энергией их притяжения.
В жидкостях молекулы расположены почти вплотную друг к
другу. Молекула жидкости, зажатая, как в клетке, другими
молекулами,
колеблется
около
положения
равновесия,
сталкиваясь с соседними молекулами. Время от времени она
совершает «прыжок», вырываясь из «клетки», но тут же попадает
в новую «клетку», образованную новыми соседями.
При попытке изменить объем жидкости начинается деформация
самих молекул, а для этого нужны большие силы. Этим
объясняется малая сжимаемость жидкостей. Жидкость сохраняет
объем. Жидкости текучи, т.е. не сохраняют формы.

7. Механизм поверхностных эффектов

Молекулы на поверхности жидкости находятся в особых
условиях по сравнению с молекулами ее внутренних слоев.
Внутри жидкости результирующая сила
притяжения, действующая на молекулу со
стороны соседних молекул, равна нулю.
Молекулы поверхностного слоя жидкости
притягиваются
только
молекулами
внутренних слоев, и под действием
результирующей
силы
притяжения
втягиваются внутрь жидкости.
Молекулы поверхностного слоя оказывают молекулярное давление
на жидкость, стягивая ее поверхность к минимуму.
Этот эффект называется поверхностным натяжением.
Поверхностное натяжение – явление молекулярного давления
на жидкость, вызванное притяжением молекул поверхностного
слоя к молекулам внутри жидкости.

8. Сила поверхностного натяжения

Сила поверхностного натяжения – сила, которая действует
вдоль поверхности жидкости перпендикулярно к линии,
ограничивающей эту поверхность, и стремится сократить ее до
минимума.
Опыт №4
Сила поверхностного натяжения прямо пропорциональна длине
линии, разделяющей поверхность жидкости и соприкасающегося
с ней тела:
F l
коэффициент поверхностного
натяжения

9. Коэффициент поверхностного натяжения

Коэффициент поверхностного натяжения – физическая
величина, равная отношению силы поверхностного натяжения к
длине контура свободной поверхности жидкости.
Н
[ ]
м
Коэффициент поверхностного натяжения зависит:
от температуры жидкости: чем выше
температура жидкости, тем ниже коэффициент
поверхностного натяжения жидкости;
от наличия примесей;
от плотности жидкости: чем меньше
плотность жидкости, тем меньше коэффициент
поверхностного натяжения жидкости.
Опыт №5
Опыт №6
Опыт №7

10. Характер сил поверхностного натяжения

Образование капли: пока капля
мала, она не отрывается - ее
удерживают силы поверхностного
натяжения. Чем больше капля, тем
большую роль играет потенциальная
энергия
силы
тяжести.
Капля
постепенно
растет,
образуется
сужение
–
шейка,
и
капля
отрывается.
Отрыв капли происходит в тот
момент, когда ее вес становится
равным
равнодействующей
сил
поверхностного
натяжения,
действующих
вдоль
окружности
шейки капли.

11. Форма жидкости

Под действием сил, направленных
внутрь жидкости, число молекул на
поверхности стремится уменьшиться.
На поверхности остается такое число
молекул,
при
котором
площадь
поверхности жидкости оказывается
минимальной при данном ее объеме.
Для объемных тел минимальной
площадью поверхности обладает шар.
«Выдуйте мыльный пузырь
и смотрите на него:
вы можете заниматься
всю жизнь его изучением,
не переставая извлекать
из него уроки физики»
лорд Кельвин
Опыт №8
Жидкость в отсутствии силы тяжести,
или когда она уравновешена силой
Архимеда,
под
действием
сил
поверхностного натяжения принимает
сферическую
форму,
имеющую
минимальную поверхность при одном и
том же объеме.

12. Роль поверхностного натяжения

13. Смачивание

Смачивание – искривление поверхности жидкости у поверхности
твердого тела в результате взаимодействия молекул жидкости с
молекулами твердого тела.
Опыт №9
Когда жидкость не смачивает твердое тело, она не растекается
по его поверхности тонкой пленкой, а собирается в круглые
капельки. Это явление называют несмачиванием.
Опыт №10
Несмачиваемость объясняется тем, что молекулы жидкости
сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам твердого
тела.

14.

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 < 90°).
Для несмачивающей жидкости угол смачивания
тупой (θ > 90°).

15. Использование явлений смачивания и несмачивания:

16. Капиллярные явления

Капиллярность – подъем или опускание жидкости под
действием молекулярных сил по узким трубкам – капиллярам.
Жидкости, которые поднимаются по капиллярам,
смачивают их поверхность и образуют вогнутый
мениск.
Жидкости, которые опускаются по капиллярам,
не смачивают их поверхность и образуют
выпуклый мениск.

17. От чего зависит высота поднятия жидкости в капилляре?

2
Опыт №11
h
r g
от радиуса капилляра: чем меньше радиус
капилляра, тем больше высота подъема жидкости в
капилляре.
от плотности жидкости: чем меньше плотность
жидкости, тем больше высота подъема жидкости в
капилляре.
от коэффициента поверхностного натяжения
жидкости: чем больше коэффициент поверхностного
натяжения жидкости, тем больше высота подъема
жидкости в капилляре.

18. Роль капиллярных явлений

19.

Почему капельки росы на
листьях некоторых растений
не растекаются, а лежат
аккуратными шариками?
Можно ли
носить
воду в
решете?
Перья гуся
покрыты тонким
слоем жира,
вследствие чего не
смачиваются водой.
Почему мокрые
руки плохо
вытираются
шелковой тканью?
Вода не
смачивает
поверхность
этих листьев.
Да, пока сила поверхностного
натяжения больше или равна
силе тяжести, действующей
на воду.
Почему гусь
выходит сухим
из воды?
Шелковая ткань не
содержит капилляров,
поэтому вода в нее не
впитывается.

20.

Почему жучкиводомерки, бегая
по поверхности
воды, не тонут?
Чем меньше
поверхностное натяжение,
тем легче жидкость
проникает в ткань. С
увеличением температуры
жидкости поверхностное
натяжение уменьшается.
Высокая проникающая
способность мыльного
раствора объясняется его
малым поверхностным
натяжением.
Лапки жучка-водомерки
покрыты
водоотталкивающим
налетом. Поверхностный
слой воды прогибается
под давлением лапки, но
за счет силы
поверхностного
натяжения водомерка
остается на поверхности.
Почему вещи легче
отстирываются в
мыльной горячей
воде?

21.

Если кусочек сухого мела
положить на мокрую губку, то мел
намокает. А если сухую губку
положить на мокрый мел, то губка
останется сухой. Почему?
Под искривленной
поверхностью жидкости
создается избыточное
давление, создаваемое
силами поверхностного
натяжения. Чем больше
площадь соприкосновения,
тем больше действует на
человека сила
поверхностного натяжения.
В более тонкие
капилляры мела вода
втягивается быстрее,
чем в крупные
капилляры губки.
Почему
нельзя
прыгать в
воду
плашмя?

22.

Почему растекаются
чернила при письме
на бумаге плохого
качества?
И ткань, и бумага
пронизаны
капиллярами,
которые
смачиваются жиром.
При нагревании жир
становится жидким и
втягивается в
капилляры тем
сильнее, чем меньше
их диаметр. Диаметр
капилляров в бумаге
меньше, чем в ткани.
Бумага пронизана
капиллярами. У
бумаги плохого
качества капилляры
более крупные,
чернила втягиваются
слабо.
Для удаления жирных пятен
ткань проглаживают горячим
утюгом, подложив под него
лист бумаги. Почему при этом
жир впитывается в бумагу, а
не расходится по ткани?

23.

Чем объяснить, что
соломенная кровля на
крыше, состоящая из
отдельных стебельков,
между которыми имеется
множество пустот, надежно
защищает от дождя?
Чтобы закрыть
капилляры в
штукатурке, так как
иначе масло будет
впитываться в
капилляры, а
красящий порошок
оставаться на
поверхности и легко
осыпаться.
Солома не
смачивается
водой, поэтому
капли дождя
скатываются вниз
по внешним и
внутренним
соломинкам.
Почему, прежде чем
покрыть штукатурку
масляной краской,
производят грунтовку
олифой?

24. Дополнительное задание

Решите В стебле пшеницы вода по капиллярам
задачу: поднимается на высоту 1м. Определить
средний диаметр капилляров.
Дано:
вода
Решение:
2
h g r
h 1м
2
h
g r
d ?
По таблице «Плотность жидкостей»:
d 2 r
r
м
g 9,8 2
с
1 103
По таблице «Коэффициент поверхностного
натяжения жидкостей»:
Н
2 73 10 3
м
r
r 0,146 10 4 м
кг
м
1м 1 1 103 3 9,8 2
м
с
d 2 0,146 10 4 м
d 0,3 10 4 м
Ответ: средний диаметр капилляров 0,3∙10-4м
кг
м3
73 10 3
Н
м

25. Дополнительное задание

Решите
задачу:
Дано:
СИ:
мыльный
раствор
d 10см
A ?
0,1м
Какую работу надо совершить, чтобы выдуть
мыльный пузырь диаметром 10см?
Решение:
A 2 S
S 4 r 2
S d 2
S 3,14 0,1м
r
2
d
2
S 0,0314 м
По таблице «Коэффициент поверхностного
натяжения жидкостей»:
A 4 10 2
4 10
2
Н
м
Н
2 0,0314 м
м
A 2,5 10 3 Дж
Ответ: чтобы выдуть мыльный пузырь диаметром 10см, нужно совершить
работу 2,5∙10-3м

26. Домашнее задание

•Учебник §§ 64, 65 стр.301-309 читать;
•Выучить основные определения, формулы.