1.4. Жидкость в капиллярах.

Капиллярные явления. Капиллярами называют сосуды с маленьким поперечным сечением (внутренний диаметр меньше 1мм). Важная особенность капилляров заключается в том, что поверхность жидкости в них искривлена за счет смачивания и несмачивания.

Искривленная форма поверхности жидкости в капиллярной трубке носит название мениска.

Мениск в зависимости от смачивания и несмачивания бывает соответственно:

вогнутым и выпуклым

Изогнутость поверхности жидкости в капилляре обусловлена поверхностным натяжением.

смачивание несмачивание

Рисунок 20.

Под искривленной поверхностью жидкости в капилляре действует добавочное давление, обусловленное поверхностным натяжением. Добавочное давление стремится сделать изогнутую поверхность жидкости плоской.

Кроме того, действует гидравлическое или нормальное давление – давление жидкости на дно сосуда. Нормальное давление направлено всегда вниз, к дну сосуда. А дополнительное давление при смачивании направлено вверх. Поэтому в капиллярной трубке при смачивании гидравлическое давление меньше на величину . И, чтобы скомпенсировать действие дополнительного давления, жидкость в капилляре поднимается на определенную высоту (рис.20). При несмачивании дополнительное давление направлено вниз и совпадает с гидравлическим. Поэтому это давление больше на величину. Не смачиваемая жидкость опускается в капилляре на некоторую высоту, чтобы скомпенсировать действие добавочного давления. Высота поднятия смачивающей жидкости в капилляре определяется по формуле:

Борелли-Жюрена

Высота зависит от поверхности натяжения, от рода жидкости, от радиуса капилляра.

Добавочное давление под искривленной поверхностью жидкости определяется по формуле Лапласса.

и - радиусы кривизны двух взаимно перпендикулярных сечений поверхности жидкости.

Если поверхность жидкости имеет сферическую форму, то формула Лапласа принимает вид:

Дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости прямо пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения жидкости и обратно пропорционально радиусу кривизны поверхности жидкости.

Вопросы для самоконтроля

1.Что называется поверхностным натяжением?

2.В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения?

3.Что называется силой поверхностного натяжения?

4.Какие сосуды называются капиллярами?

5.Чем обусловлено дополнительное давление под поверхностью жидкостью в капилляре

6.В чем заключаются капиллярные явления?

7.Что называется смачиванием и несмачиванием?

8.В чём заключается закон Паскаля?

9.Назвать основные понятия гидродинамики.

10.Какое движение жидкости называется ламинарным?

11.Какая величина характеризует переход от ламинарного движения к турбулентному?

12.В чём заключается закон Пуазейля?

13.Для какого трубопровода получено уравнение неразрывности струи?

14.Сформулировать закон Стокса.

Список литературы

Основная

1. Грабовский, Р.И. Курс физики. / Р.И. Грабовский. – 6-е изд – СПБ. : Издательство «Лань», 2002.- 608 с

2. Пронин, В.П. Краткий курс физики / В.П. Пронин. – Саратов. ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2007 г. – 200 с

Лекция 3

Основы молекулярно-кинетической теории строения вещества

1.1. Основные положения МКТ:

1.все вещества состоят из мельчайших частиц – молекул. Размер молекулы порядка м.

2.между молекулами действуют силы взаимного притяжения и взаимного отталкивания, которые убывают с расстоянием, при этом силы отталкивания убывают быстрее.

Силы взаимодействия действуют на расстоянии соизмеримом с размерами молекул.

Рисунок 21.

Межмолекулярные силы взаимодействия обратно пропорциональны n-ой степени расстояния между молекулами f ~ r^-n

Для сил притяжения n=7, а для сил отталкивания n = 9-15 то есть силы межмолекулярного взаимодействия проявляются на расстояниях порядка размеров самих молекул.

График зависимости сил притяжения и отталкивания от расстояния между молекулами представлен на рисунке 21, где результирующая кривая показана жирной линией. На результирующем графике можно видеть потенциальную яму, соответствующую расстоянию между молекулами. Это подтверждает, что силы взаимодействия между молекулами удерживают их на расстоянии, соизмеримом с размерами самих молекул.

3. молекулы находятся в постоянном хаотическом движении.

Молекулы в твердых телах совершают колебательное движение, в жидкостях – колебательное и поступательное движение, в газообразном – поступательное и вращательное.

Закон Авогадро. В одном моле любого вещества содержится одинаковое число молекул, это число называется постоянной Авогадро

Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве один моль.