30. Властивості рідкого стану. Поверхневий шар рідини. Поверхневий натяг (формула Лапласа). Змочування. Капілярні явища

Властивості: 1. Спільне та відмінне між рідинами та тв. тілами і газами. У твердому агрегатному стані речовини молекули (атоми) розміщуються, як відомо, впритул одна до одної. Потенціальна енергія взаємодії молекул значно більша від їх кінетичної енергії. 2. Поверхневий натяг рідин. Коефіцієнтом поверхневого натягу називатимемо відношення сили поверхневого натягу Fпов до довжини лінії L, що обмежує поверхню розділу:

σ = F_пов/L . 3. Поверхнева енергія рідини. Якщо під дією сил поверхневого натягу зменшується площа поверхневого шару рідини, енергія цього шару теж зменшується. При цьому сили поверхневого натягу виконують роботу, що дорівнює за модулем і протилежна за знаком зміні енергії поверхневого шару ΔE: A = - ΔE = - σΔS,

де ΔS - зміна площі поверхневого шару рідини; σ- коефіцієнт поверхневого натягу. З останнього рівняння знаходимо: σ = А/ΔS. [σ] = Дж/м² = Н/м. 4. Явище змочування та незмочування рідини.Коли поверхневий шар рідини межує з твердим тілом, то взаємодію молекул рідини і твердого тіла слід враховувати. Якщо взаємодія молекул рідини менша, ніж їх взаємодія з молекулами контактного твердого тіла, то маємо випадок змочування і навпаки, коли ця взаємодія більша - незмочування. Інтенсивність змочування характеризується кутом змочування Θ, який утворюється між дотичною до поверхні рідини і поверхнею твердого тіла. Відлік кута виконують у бік рідини. Якщо 0≤Θ<π/2 - поверхня тіла змочувана, а якщо π/2<Θ≤π - незмочувана. 5. Капілярні явища. Явище змочування і незмочування виявляється у піднятті і спусканні рідини в тонких трубках (капілярах). Розглянемо капілярні явища. Опустимо в рідину густиною ρ капіляр радіусом r. Нехай рідина змочує стінки капіляра вздовж поверхні розділу "рідина - стінки - пара". По дотичній в кожній її точці будуть діяти сили поверхневого натягу. Рівнодійна цих сил напрямлена вгору і буде піднімати рідину в капілярі. Підняття рідини в капілярі припиниться тоді, коли сила тяжіння піднятого стовпа рідини зрівноважить силу поверхневого натягу: F_пов = F_тяж. Підставляючи значення поверхневої сили та сили тяжіння отримаємо наступне співвідношення: 2πRσ∙cosΘ = ρgh∙πR². З останньої рівності знаходимо висоту підняття рідини в циліндричному капілярі: h = (2σ∙cosΘ)/ρgR, де h - висота підняття рідини в циліндричному капілярі; σ - коефіцієнт поверхневого натягу рідини; ρ - густина рідини; R - радіус капіляра; g - прискорення вільного падіння. Саме в капілярах відбуваються основні процеси, пов'язані з диханням і живленням організмів. Часто капілярні явища використовують і в побуті. Застосування рушників, серветок, гігроскопічної вати, марлі, промокального паперу можливе завдяки наявності в них капілярів.

31. Загальна характеристика твердого стану. Аморфні і кристалічні тіла. Дальній порядок в кристалах. Класифікація кристалів за типом кристалічної ґратки. Анізотропія кристалів. Дефекти кристалів

Аморфні речовини — твердотільні речовини, які не мають далекого порядку в розташуванні атомів. Прикладами аморфних речовин є скло, пластик. Аморфність твердих тіл ковалентної природи (наприклад, полімерів) пояснюється великою ентропією ланцюгів. Аморфні речовини тз часом кристалізуються, проте процес кристалізації при кімнатних температурах може тривати багато років, століть чи навіть тисячоліть. Аморфні речовини не мають чітко визначеної температури плавлення. При нагріванні вони розм'якають. Температура, яка характеризує цей процес називається температурою склування. Криста́л — тверде тіло з упорядкованою внутрішньою будовою, що має вигляд багатогранника з природними плоскими гранями: впорядкованість будови полягає у певній повторюваності у просторі елементів кристала (атомів, молекул, йонів), що зумовлює виникнення т.зв. кристалічної ґратки. Завдяки подібній будові кристалічні речовини мають характерні властивості, як: стала температура плавлення,спайність,анізотропія, пружністьРечовини, що не мають кристалічної ґратки, називають аморфними речовинами. Дальній порядок - упорядкованість у взаємному розташуванні атомів або молекул в речовині (у рідкому або твердому стані), яка (на відміну від ближнього порядку) повторюється на необмежено великих відстанях.Далеким порядком в розташуванні атомів або молекул володіють, наприклад, кристали (квазікристали). Класифікація ґраток за симетрією :Сингонії: 1.триклінна сингонія — найменша симетрія, немає однакових кутів, немає вісей однакової довжини; 2.моноклінна сингонія — два прямих кути, немає вісей однакової довжини; 3.ромбічна сингонія — три прямих кута (тому ортогонально), немає вісей однакової довжини; 4.гексагональна сингонія — дві вісі однакової довжини в одній площині під кутом 120°, третя вісь під прямим кутом; 5.Тетрагональна сингонія — дві вісі однакової довжини, три прямих кута; 6.тригональна сингонія — три вісі однакової довжини і три рівних непрямі кути; 7.кубічна сингонія — найвища ступінь симетрії, три вісі однакової довжини під прямим кутом. Анізотропі́я— відмінність властивостей середовища у різних напрямках (на відміну від ізотропії). Щодо одних властивостей середовище може бути ізотропним, щодо інших — анізотропним. Може різнитися також ступінь анізотропії. Це явище характерне для показника заломлення світла, діелектричної сталої, теплопровідності, магнітних властивостей кристалів, проникності порід і т. і. Виявляється в кристалах низької симетрії та рідких кристалах. Дефекти у кристалах - підрозділяються на мікродефекти (порушення періодичності в розташуванні атомів, йонів та молекул у кристалічній структурі) і макродефекти (тріщини). Підрозділяються на точкові, лінійні, площинні (двомірні) та об’ємні. Дефекти суттєво впливають на фізичні властивості кристалів, зокрема їхню пластичність, в’язкість, пружність та міцність.