Билет 7

Під увігнутою поверхнею рідини з'явиться негативний надмірний

тиск, у результаті рідина в капілярі піднімається, оскільки під плоскою

поверхнею рідини в широкій посудині надмірного тиску немає. Якщо

рідина не змочує стінки капіляра, то позитивний надмірний тиск приведе

до опускання рідини в капілярі. Явища зміни висоти рівня рідини в Явища зміни висоти рівня рідини в капілярах називають капілярними явищами.

Билет 8

1.

Графічно залежність теплоємності   водню від температури показано на рис. 16. При низьких температурах до температури    . Це означає, що молекули газу перебувають лише в поступальному русі, тобто мають три ступені вільності. З підвищенням температури до  , внаслідок обертання деяких молекул газу число ступенів вільності зростає, що відповідає зростанню теплоємності. При температурах від  , до   всі молекули обертаються і  . При вищих температурах від   до   до перших двох видів руху молекул додаються також коливання молекул. Спочатку коливається невелика частина молекул, і з підвищенням температури ця частина зростає і після   до коливального руху залучаються всі молекули і тому  .

2.

Билет 9

1. Окрім розглянутих вище ізопроцесів велике значення в науці й

техніці має адіабатний процес – процес, при якому відсутній теплообмін

між системою і навколишнім середовищем (δQ = 0).

Відсутність теплообміну з навколишнім середовищем можна

забезпечити, застосовуючи, наприклад, теплоізолюючу оболонку. Однак

якщо процес протікає настільки швидко, що теплообмін між системою і

навколишнім середовищем не встигає відбутися, то цей процес можна

(дещо ідеалізовано) вважати адіабатним. Приклади адіабатних процесів:

процеси стиснення повітря в двигунах внутрішнього згорання, стиснення

газу ударною хвилею, тощо.

З першого закону термодинаміки випливає, що в разі адіабатного

процесу зовнішня робота здійснюється за рахунок зміни внутрішньої

енергії системи:

2. Робота всіх теплових двигунів заснована на тому, що механічна

роботи здійснюється за рахунок теплової енергії. Теплота переходить з

області з вищою температурою в область з нижчою температурою, і

частина теплової енергії може бути перетворена в механічну роботу.

Принцип роботи теплового двигуна показаний на рис. 3.5, а. У

теплових двигунах використовується прямий цикл. Від термостата

(термодинамічна система, яка може обмінюватися теплотою з тілами без69

зміни температури) з більш високою температурою T1, названого

нагрівачем, за цикл віднімається кількість теплоти Q1, а термостату з більш

низькою температурою T2, названому холодильником, за цикл передається

кількість теплоти Q2, при цьому здійснюється робота А = Q1 – Q2.

Коефіцієнтом корисної дії (ККД) теплового двигуна називають відношення

роботи А, здійсненої двигуном за цикл, до кількості теплоти Q1 одержаної

від нагрівача:

З формули (3.13) виходить, що ККД теплового двигуна тим вище, чим

більше температура нагрівача і чим нижче температура холодильника.

Звідси, відповідно, випливає, що, підвищуючи температуру нагрівача і

знижуючи температуру холодильника (разом із зменшенням теплообміну з

навколишнім середовищем і сил тертя в тепловому двигуні), можна

збільшити ККД теплового двигуна.

Щоб ККД теплового двигуна дорівнював одиниці, необхідне

виконання рівності Q2 = 0, тобто тепловий двигун повинен мати одне

джерело теплоти, що неможливо. Французький фізик С. Карно показав, що

для роботи теплового двигуна необхідно не менше двох джерел теплоти з

різними температурами, інакше це суперечило б другому закону

термодинаміки.

Таким чином, без здійснення роботи не можна відбирати теплоту

від менш нагрітого тіла і віддавати її більш нагрітому. Це твердження є

не що інше, як другий закон термодинаміки у формулюванні Клаузіуса.

Другий закон термодинаміки не забороняє зовсім перехід теплоти від

менш нагрітого тіла до більш нагрітого. Саме такий перехід здійснюється в

холодильній машині. Але при цьому слід пам'ятати, що зовнішні сили

здійснюють роботу над системою, тобто цей перехід не є єдиним

результатом процесу.

билет 10

1. Осмоти́чний ти́ск (або дифу́зний ти́ск) — термодинамічний параметр, що характеризує прагнення розчину понизити свою концентрацію при зіткненні з чистим розчинником внаслідок зустрічної дифузії молекулрозчинника та розчиненої речовини.

Для дуже розбавлених розчинів недисоціюючих речовин знайдена закономірність, що досить точно описується рівнянням:

де  — число молей речовини в розчині об'єму V; R — універсальна газова стала; Т — абсолютна температура (в Кельвінах), p — величина осмотичного тиску.

P = CRT,

де P — осмотичний тиск, Па; С — концентрація розчиненої речовини моль/л (молярна концентрація може бути замінена на моляльну — моль/кг); R — газова стала; T — температура, ^°К.

Для розчинів електролітів осмотичний тиск більше розрахованого в і разів. У зв’язку з цим для розчинів електролітів закон Вант-Гоффа має таке значення:

P = і CRT,

де і — ізотонічний коефіцієнт (і>1), який показує, у скільки разів збільшується кількість часток при дисоціації порівняно з недисоційованою речовиною. 

Осмотичний тиск має велике значення для життєдіяльності рос­лин і тварин, оскільки тканини їхніх клітин – це ті самі напівпро­никні перегородки рослинного або тваринного походження, а клі­тини наповнені водними розчинами різних речовин. Осмотичний тиск клітинного соку дорівнює 0,4–2,0 МПа. Якщо клітини росли­ни занурити у воду (або поливати рослину водою), то вода проникає в клітини, створюючи в них гідростатичний тиск, внаслідок чого рослина стає міцною і пружною (явище тургору). Навпаки, якщо занурити клітину в розчин, концентрація розчинених речовин в якому більша, ніж у клітині, то вода з останньої переходить у зов­нішній розчин, а клітина зморщується (явище плазмолізу).