4. Вимірювання вологості

В

С

иміряти абсолютну вологість, пропустивши пару через певну речовину, що її поглинає, – складно, тому вимірюють, відносну вологість гігрометрами та психрометрами.

1. У

   

   Волосяний Конденсаційний Психрометр

   гігрометр гігрометр Августа

   волосяному гігрометрі використовується властивість знежиреної людської волосини збільшувати довжину зі збільшенням вологості повітря. Волосина закріплена на стояку, а іншим кінцем закріплена з механізмом стрілки, яка показує на градуйованій шкалі φ.

2. Конденсаційний гігрометр, який складається з металевого резервуара Р з відполірованою передньою стінкою С і термометра Т, дає змогу виміряти точку роси, а за нею – відносну вологість. У резервуар наливають невелику кількість ефіру, через який за допомогою груші Г продувають повітря. При випаровуванні ефіру температура знижується до точки роси, і на стінці з’являється роса внаслідок конденсації пари, що є у повітрі.

3. Психрометр складається із сухого та вологого термометрів (який опущено у резервуар з водою). Температура вологого термометра t_в нижча, ніж сухого t_с, внаслідок його охолодження під час випаровування. Знаючи різницю температур за допомогою спеціальних психрометричних таблиць визначають відносну вологість.

Тема 2. Рідкий стан речовини

1. Характеристика рідкого стану речовини

Рідина – агрегатний стан речовини, що займає проміжне положення між твердим і газоподібним, чим пояснюється те, що рідина має деякі властивості, характерні і для твердого тіла, і для газу. Але рідина має ряд притаманних лише їй властивостей.

Властивості рідини:

1. Займає певний об’єм, бо<(обумовлено міжмолекулярною взаємодією, у мікрооб’ємі молекули розміщені у певному порядку, у макрооб’ємі такого порядку немає, кажуть, що у рідин існує ближній порядок у розміщенні молекул; таку будову називають квазікристалічною).

2. Текучість (рідина не зберігає форму, бо молекули „перескакують” з одного місця на інше; час між двома послідовними „перескоками” – час осілого життя – залежить від роду рідини і температури: τ ~ 10^-12 ÷ 10^-10 C).

3. Нестисливі (бо великий молекулярний тиск).

4. Спричиняють поверхневий натяг (пов’язано з відмінністю взаємодії молекул рідини на поверхні і всередині рідини).

5. В’язкість (пов’язано з різною швидкістю різних шарів рідини).

6. Пружність, крихкість (коли t_дії < τ, бо час взаємодії дуже малий).

7. К

   

   авітація – утворення розривів (порожнин) всередині рідини, в якій немає сторонніх речовин, при інтенсивній дії на неї (наприклад, при обертанні гребних гвинтів, поширенні в рідині ультразвукових хвиль). Такі порожнини всередині рідини довго існувати не можуть і з силою закриваються, мають великий енергетичний запас.

2. Поверхневий шар рідини

1. Молекулярний тиск

Властивості поверхневого шару рідини відрізняються від властивостей інших шарів рідини, тому що молекули на поверхні рідини перебувають в інших умовах, ніж молекули всередині рідини.

Кожна молекула, розміщена всередині рідини (типу молекули М₁), рівномірно оточена сусідніми молекулами і взаємодіє з ними, а рівнодійна цих сил дорівнює нулю. На молекули у поверхневому шарі рідини (типу М₂) діють її „сусіди” результуючими силами , які прагнуть втягти молекули всередину рідини, оскільки кількість молекул, що її оточують з усіх сторін неоднакова. Але простір все-редині рідини зайнятий іншими молекулами, томуповерхневий шар створює тиск на рідину, який називають молекулярним тиском.

На практиці виміряти цей тиск майже неможливо (при внесенні тіла у рідину виникає шар молекул рідини, в якому молекулярні сили напрямлені від тіла всередину рідини, тобто стискають рідину, а на тіло не діють). Теоретичні розрахунки показують: р_м ~ 10⁸ Па =100 МПа = 1000 атм .

2. Енергія поверхневого шару рідини

Молекули, що знаходяться на поверхні рідини, взаємодіють зі значно меншою кількістю молекул, ніж ті, що знаходяться всередині рідини. Тому у них існує надлишок потенціальної енергії ΔЕ_п. Її називають вільною (або поверхневою). За рахунок вільної енергії виконується робота молекулярних сил А по скороченню площі вільної поверхні рідини:

∆Е_п = А = σ∆S (10)

П

Пояснення сил поверхневого натягу

ри виконанні цієї роботи механічна енергія переходить у внутрішню.

Явище скорочення площі вільної поверхні рідини внаслідок взаємодії молекул рідини називається явищем поверхневого натягу.

Будь-яка система прагне перейти у стан з мінімальною потенціальною енергією. Цим і пояс-нюється скорочення поверхні рідини у вільному стані і виникнення сил поверхневого натягу. Отже, „природна” форма рідини – сфера (бо при даному об’ємі мінімальну площу із усіх тіл має сфера).

3. Сили поверхневого натягу

Коли сили молекулярної взаємодії „втягують” молекулу з поверхневого шару всередину рідини, то виникають сили, які намагаються „закрити вільне місце”, тим самим „стягуючи” вільну поверхню рідини. Такі сили F_н, зумовлені взаємодією молекул рідини, які спричиняють скорочення площі її вільної

поверхні і напрямлені по дотичній до цієї поверхні (тобто перпендикулярно до лінії, що окреслює поверхню рідини), називаютьсясилами поверхневого натягу

F_н = σl (11)

де σ – коефіцієнт поверхневого натягу, l – довжина лінії, що охоплює вільну поверхню рідини по периметру. В залежності від форми тіла, поміщеного у рідину довжина лінії визначається так:

Прямокутник	Пластинка	Циліндр	Кільце
b a	b	D	D d
l = a + b	l = 2b	l = πD	l = π (D + d)

4. Коефіцієнт поверхневого натягу

І робота молекулярних сил по скороченню площі вільної поверхні рідини, і сили поверхневого натягу залежать від роду рідини і зовнішніх умов. Цю залежність виражає коефіцієнт поверхневого натягу σ. Із формули (10) і (11) його можна виразити так:

(12)

або (13)

Звідки маємо дві одиниці вимірювання: σ

Коефіцієнт поверхневого натягу залежить від:

1. роду рідини вода

2. температури ефір

3. д

   0 Т_кре Т_крв Т

   Залежність поверхневого

   натягу від температури

   омішок