Вариант 8

1. Чтобы стряхнуть ртуть в медицинском термометре, нужно создать ускорение, равное 10g. Рассчитайте диаметр перетяжки в капилляре термометра, если поверхностное натяжение ртути 0,475 Дж/м², длина столбика ртути выше перетяжки 5 см, плотность ртути 13,54 г/см³.

2. С какой силой притягиваются две вертикальные и параллельные стеклянные пластинки, частично погруженные в воду, если расстояние между ними равно 1 мм? Ширина пластинок 15 см, поверхностное натяжение воды 71,96 мДж/м², угол смачивания 0°. Высота пластинок такова, что поднявшаяся вода не доходит до их верхних краев. Плотность воды примите равной 0,997 г/см³.

3. Определите поверхностную активность уксусноэтилового эфира по приведенным ниже значениям поверхностного натяжения водных растворов его при 298 К:

C, ммоль/л	7,8	15,6	31,2	62,5	125	250	500
, мДж/м2	69,6	68,0	65,1	61,5	56,2	49,7	41,5

Постройте изотерму гиббсовской адсорбции. Поверхностное натяжение воды 71,96 мДж/м².

4. При обработке данных по адсорбции азота на графитированной саже при 77 К с помощью графика, соответствующего линейному уравнению БЭТ, найдено, что тангенс угла наклона прямой составляет 1,510³, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, равен 5 единицам (адсорбция выражена в м³ азота на 1 кг адсорбента при нормальных условиях). Рассчитайте удельную поверхность адсорбента, предполагая, что площадь, занимаемая одной молекулой азота, равна 0,16 нм².

5. Рассчитайте и постройте характеристические кривые для бензола и гексана, а также изотерму адсорбции гексана при 323 К по данным адсорбции бензола на активном угле при 323 К:

p, Па	0,042	0,30	1,87	14,7	49,5	102,9	272,5	721,4
A, моль/кг	0,41	0,68	1,36	2,38	3,26	3,80	4,61	5,09

Коэффициент аффинности для гексана равен 1,46 (стандартное вещество – бензол). Давление насыщенного пара бензола и гексана при этой температуре соответственно равно 35,4810³ и 70,7510³ Па, а плотность жидких бензола и гексана 0,846 и 0,631 г/см³ соответственно.

6. Зная поверхностное давление н-гексилового спирта при 285 К в зависимости от его концентрации в водном растворе:

C104, моль/л	6,2	8,1	12,5	17,2	25	34,3	49	68,6	98
103, Н/м	2,3	2,5	3,9	5,7	7,9	9,4	13,4	16,3	19

рассчитайте величину адсорбции, площадь, приходящуюся на 1 моль, s_M и площадь, занимаемую одной молекулой спирта в плотном монослое s₀, используя уравнение Гиббса.

7. Полная обменная емкость анионита АВ-17-8 в С1^– – форме равна 4,2 моль-экв/кг. Рассчитайте предельно возможное количество (в г) кобальта(II) и золота(III), которое может сорбировать 1 кг исходного ионита из растворов хлороводородной кислоты, если указанные элементы находятся в виде комплексных анионов [CoCl₄]^2– и [AuCl₄]^–.

8. Для гидрозоля Al₂O₃ рассчитайте высоту, на которой концентрация частиц уменьшается в 2,7 раза. Форма частиц сферическая, удельная поверхность дисперсной фазы гидрозоля: а) 10⁹ м^–1; б) 0,510⁹ м^–1, в) 10⁸ м^–1. Плотность Al₂O₃ 4 г/см³, плотность дисперсионной среды 1 г/см³, температура 293 К.

9. Граница между гидрозолем золота и дисперсионной средой в центробежном поле ультрацентрифуги через 1 ч после начала опыта находилась на расстоянии 3,70 см от оси вращения, а через 1,5 ч – на расстоянии 3,78 см. Определите размер и удельную поверхность (в расчете на единицу массы) сферических частиц гидрозоля, если скорость вращения ротора центрифуги 8700 об/мин, плотность золота 19,3 г/см³, плотность воды 1 г/см³, вязкость воды 110^–3 Пас.

10. Рассчитайте объем раствора, перенесенный через мембрану из корунда за 1 ч в результате электроосмоса слабого раствора электролита под действием э.д.с. 100 В. Электрокинетический потенциал поверхности корунда 0,08 В, относительная диэлектрическая проницаемость среды 80,1, вязкость 110^–3 Пас, электрическое сопротивление мембраны с этим раствором R₁ = 3900 Ом.

Для определения удельной электропроводности раствора, включающей поправку на поверхностную проводимость, было измерено электрическое сопротивление мембраны в 0,1 н. растворе KCl, которое оказалось равным R₂ = 41,0 Ом. Удельная электропроводность 0,1 н. раствора KCl равна 1,167 Смм^–1. Рассчитайте расход электроэнергии, необходимый для переноса 1 м³ раствора.

11. Рассчитайте потенциал течения, возникающий при продавливании этилового спирта через мембрану из карбоната бария под давлением 9,8110³ Па, если – потенциал равен 5410^–3 В, удельная электропроводность среды 1,110^–4 Смм^–1, вязкость 1,210^–3 Пас, относительная диэлектрическая проницаемость 25.

12. Свет с длиной волны 540 нм и начальной интенсивностью I₀ проходит через слой эмульсии тетралина в воде толщиной: а) 5 см; б) 10 см; в) 15 см; г) 20 см. Рассчитайте долю прошедшего света I_n/I₀ и постройте график зависимости ее от радиуса частиц дисперсной фазы, изменяющегося в результате коалесценции от 10 до 50 нм. Содержание дисперсной фазы 0,05 % (масс.),, показатель преломления тетралина и воды n₁ – 1,540, n₀ = 1,333.

13. Постройте кинетическую кривую набухания каучука в четыреххлористом углероде по следующим экспериментальным данным:

Время набухания , мин	6	30	90	150	210	240	270	330
Степень набухания 	0,33	1,15	2,33	2,91	3,25	3,41	3,58	3,58

Определите графическим способом константу скорости набухания K.

14. При изучении оптическим методом кинетики электролитной коагуляции гидрозоля AgI, стабилизированного ПАВ, получено значение константы скорости быстрой коагуляции, равное 3,210^–18 м³/с (при 293 К). Вязкость среды 110^–3 Пас. Сравните эту константу с константой, даваемой теорией Смолуховского. Объясните влияние ПАВ на характер коагуляции.

15. Пользуясь уравнением Смолуховского, рассчитайте и постройте кривую изменения общего числа частиц при коагуляции гидрозоля серы. Дисперсность исходного золя 0,05 нм^–1, концентрация 6,5 мг/л, плотность серы 0,9 г/см³. Вязкость дисперсионной среды при 295 К составляет 10^–3 Пас. Интервалы времени возьмите равными 1, 2, 4, 10 и 20 с.

16. Рассчитайте суммарную энергию взаимодействия (U = U_э + U_M) двух пластин, находящихся в водном растворе NaCl концентрации 4 ммоль/л, при расстояниях между их поверхностями 5, 10, 15, 30 и 60 нм. Используйте следующие данные: _ = 0,03 В, константа Гамакера A* = 3,510^–20 Дж, температура 300 К, диэлектрическая проницаемость 77,8. По полученным данным постройте график зависимости U = f(h).

17. По экспериментальным данным, полученным при помощи капиллярного вискозиметра:

P, Н/м2	10	15	20	25
Скорость деформации 103, с–1	1,18	1,76	2,36	2,90

Постройте кривую течения для исследуемой жидкости и рассчитайте её вязкость.

18. При измерении вязкости растворов полистирола в толуоле с помощью капиллярного вискозиметра получены следующие данные:

C, г/л	0	1,70	2,12	2,52	2,95	3,40
Время истечения раствора , с	97,6	115,1	120,2	124,5	129,9	134,9

Рассчитайте значения относительной, удельной, приведенной вязкости растворов полимеров и постройте график зависимости _уд/C =f(C). Определите характеристическую вязкость [] и вискозиметрическую константу Хаггинса K'.