Домашнє завдання.

Розв’язати задачі:

• 1. Капілярну, довгу відкриту з обох кінців трубку радіусом І мм наповнено водою і поставлено вертикально. Якою буде висота стовпа води, що залишилась в капілярі? Товщиною стінки капіляра знехтувати. Коефіцієнт поверхнею натягу води становить 72-10^-3Н/м. g=10 м/с², Густина води 1000 кг/м³. а) 4,22 см; б) 3,65см; в) 2,88см; г) 5,89см

• 2. Для визначення коефіцієнта поверхневого натягу води використали піпетку, діаметр вихідного отвору якої 2 мм. Маса 40 крапель, як виявилось, дорівнює 1,9 г Чому дорівнюватиме за дими даними коефіцієнт поверхневого натягу? g-10 м/с². а) 75, б мН/м; б) 40 мН/м; в) 42 мН/м; г) 78 мН/м; д) вірної відповіді тут немає.

• 3.Яку роботу проти сил поверхневого натягу треба виконати, щоб рухому перекладену П- подібної рамки, на якій утворилась мильна плівка (а=40х!0"³Н/м), перемістити на 4 см? Довжина перекладини 5 см. а)0,08мДж; б)0,16мДж; в) 0,22 мДж; г)0,24мДж; д) вірної відповіді тут немає.

Задачі на самостійну роботу.

1.Маса краплі, яка капає з піпетки, рівна 9,42 мг. Який діаметр отвору піпетки, якщо коефіцієнт поверхневого натягу мильної води 40·10 ^-3 Н/м? g=10 м/с², л=3,14? а) 2 мм; б) 2,5 мм; в) 0,5 мм; г) 0,75 мм; д) вірної відповіді тут немає

2.У скільки разів висота підняття нафти в капілярній трубці радіусом 0,25 мм більша, ніж висота підняття мильного розчину в трубці радіусом 1 мм? Коефіцієнт поверхневого натягу нафти 30·10 ^-3 Н/м, густина нафти 800 кг/м³, коефіцієнт поверхневого натягу мильного розчину 40 ·10^-3 Н/м, густину розчину вважати рівною 1000 кг/м³. а) в 3,75рази; б) в 4рази; в) 4,25рази; г) в 4,5рази; д) вірної відповіді тут немає.

3. Нижнім кінцем вертикально капілярної трубки радіусом 0,5 мм доторкнулись до поверхні мильного розчину для якого коефіцієнт поверхневого натягу 40·10^-3 Н/м. Вважати, що густина мильного розчину - 1000 кг/м³. Яка маса розчину увійшла в капіляр?π=3,14, g=10 м/с². а) 10,42 мг; б) 12,56 мг; в) 14,35 мг; г) 16,84 мг; д) вірної відповіді тут немає.

4.У дні чайника зробили круглий отвір, діаметр якого 0,1 мм. До якої висоти в чайник можна налити воду, щоб вона не виливалась крізь отвір? Коефіцієнт поверхневого натягу води 73 мН/м, р_води=1000 кг/м³, g=10 м/с². а) 32 см; б) 22 см; в) 22,2 см; г) 29,2 см; д) вірної відповіді тут немає.

5.Із крапельниці накапали одинакові маси води, спочатку холодної, а потім гарячої. Як і в скільки разів змінився коефіцієнт поверхневого натягу води, якщо в першому випадку утворилось 40, а в другому 48 крапель? Вважати, що густина холодної і гарячої води однакова. а) зменшився в 1,2 рази; б)збільшився в 1,2 рази; в) не змінився; г) зменшився в 2 рази; д) вірної відповіді тут немає.

Заняття № 22 ____________2010р.

Тема: Твердий стан речовини. Аморфні речовини. Кристали. Плавлення і кристалізація. Полікристали та монокристали. Анізотропія кристалів. Деформації. Механічна напруга. Закон Гука. Модуль пружності. Діаграма розтягу. Механічні властивості та їх застосування. Енергія пружно деформованого тіла.

Основні положення та означення.

1. Кристалічні та аморфні тіла — це дві групи твердих тіл в природі, які відрізняються своїми властивостями.

2. Кристалічні тіла мають певну температуру плавлення і кристалізації, розміщення молекул (атомів, іонів) упорядковане (розташування їх в певному напрямі повторюється). (Кристалічну природу мають більшість металів, мінералів, рослинні волокна, білкові речовини, сажа, лід, графіт тощо.)

3. Аморфні тіла (переохолоджені рідини) — пластичні, не мають певної температури плавлення (просто зменшується в'язкість), молекули їх не утворюють кристалічної решітки. (Аморфні тіла в твердому стані мають внутрішню будову, подібну до рідини (тобто існує близький порядок розміщення сусідніх частинок). Залежно від характеру впливу поводять себе або як тверді тіла, або як в'язкі рідини. Аморфними також є речовини, які можуть існувати в двох формах: кристалічній та аморфній. Це поліетилен, цукор, скло, каніфоль тощо.)

4. Аморфний стан — нестійкий. Через деякий час аморфна речовина переходить у кристалічну (скло — мутніє, леденець — зцукрюється).

5. Полікристали — тверді тіла, які складаються з безлічі безладно орієнтованих дрібних кристалічних зерен — кристалітів (дрібних монокристаликів).

6. Монокристали — великі поодинокі криста­ли, у яких в межах всього їх об'єму зберігається дальній порядок розташування частинок

7. Більшість твердих тіл, які зустрічаються в природі чи виробляються штучно (мінерали, метали, сплави, кераміка тощо), мають полікристалічну будову. (.Великі кристали в природі бувають дуже рідко. Потреба промисловості, науки і техніки в кристалах велика, їх широко застосовують у радіотехніці, оптиці та інших галузях народного господарства. Наприклад, кристали рубіну вико­ристовують у квантових генераторах — лазерах. За допомогою кристалів сегнетової солі добу­вають ультразвукові коливання. Штучно виготов­ляють монокристали кварцу, алмазу, корунду, рубі­ну тощо. Для їх росту потрібні особливі умови.)

8. Кристалічна решітка — умовне зображення порядку розміщення в монокристалі. Частинки, з яких складається кристал, при тепловому русі коливаються навколо положень рівноваги, які називають вузлами. (Якщо уявно з'єднати сусідні вузли — матимемо зображення кристала — решітку. Найменше утворення, багаторазовим повторенням якого можна одержати монокристал — елементарна комірка. Є 7 основних. типів комірок: кубічна (залізо, кухонна сіль), гексагональна (цинк, графіт), тетрагональна (алмаз), ромбічна та ін.)

9. Кристал називають ідеальним, якщо його можна утворити простим паралельним повторенням у просторі елементарної комірки ( як великий цегляний будинок будується з цеглин.) На жаль, реальні кристали завжди мають дефекти: домішкові атоми на місцях основних, порожні вузли, різні порушення впорядкованості тощо. Дефекти значно знижують міцність твердого тіла, але бувають і корисними (як у напівпровідників з домішками).

10. Анізотропія кристалів — це неоднаковість більшості фізичних властивостей речовини в різних напрямах (механічних, теплових, електричних, магнітних, оптичних). Причиною є впорядковане розміщення атомів.

11. Тіла, властивості яких однакові в усіх напрямах, називають ізотропними (гази, більшість рідин, аморфні тіла, полі кристалічні тіла).

12. Полікристали на відміну від монокристалів, ізотропні (кожен кристаліт анізотропний, але розташовуються кристаліти невпорядковано).

13. Залежно від характеру сил взаємодії і природи частинок у вузлах кристали поділяються на:

• 1. Атомні (Ge, C, Si) мають міцний ковалентний зв'язок, високу твердість, малу електропровідність.

• 2. Іонні (солі NaCl, AgBr, AgCl, KI, CaCO₃). Зв'язок між іонами у вузлах зумовлений кулонівськими силами притягання (мають проміжні характеристики).

• 3. Металеві (метали). Зв'язок забезпечують сили притягання між позитивними іонами і негативним електронним газом. Добрі провідники теплоти й електрики, пластичні, непрозорі.

• 4.Молекулярні (нафталін, парафін, лід Н₂О, сухий лід СО₂). Зв'язок зумовлений силами міжмолекулярної взаємодії. Із-за слабких зв'язків легко плавляться, мають низьку міцність.

Рідкі кристали — особливий стан органічних речовин (більше 3000, в т. ч. мозок людини), в якому вони мають властивість рідини — текучість, однак зберігають певний порядок у розташуванні молекул і анізотропію ряду фізичних властивостей, характерну для твердих кристалів. (Кожен рідкий кристал існує в певному інтервалі температур. При нижчих температурах речовина є твердим кристалом, при вищих — перетворюється в звичайну аморфну рідину. Застосування: цифрова індикація, перетворення інфрачервоного випромінювання у видиме, одержання плоских екранів моніторів, термоіндикація.)

Деформація — це зміна форми або об'єму тіла.

За характером поведінки після припинення дії зовнішніх сил деформації поділяються на: 1) пружні (зникають, тіло відновлює початкову форму), 2) пластичні або залишкові (деформоване тіло не відновлює початкової форми).

За зміною форми тіла деформації поділяють на п'ять видів, які зводяться до перших трьох:

1)розтяг (канати, троси, ланцюги, сухожилля);

2) стиск(колони, стовпи, стіни, хребти);

3) зсув (заклепки, шпонки, болти, м'язи);

4) кручення = розтяг + зсув(свердла, шурупи, вали, шкіра);

5) згин = розтяг + стиск(мости, панелі, балки, кістки).