6. Смачивание. Капиллярные явления.

Если в широкий сосуд налито большое количество жидкости, то форма ее поверхности определяется силой тяжести, которая обеспечивает плоскую и горизонтальную поверхность. У самых стенок сосуда поверхность жидкости искривлена так, что образует мениск. Линия, по которой мениск пересекается с твердым слоем стенки, называется периметром, а угол θ – между смоченной поверхностью стенки и мениском – краевым углом.

Если θ < , то жидкость смачивает стенку, если θ > – не смачивает, если θ = 0 – смачивание идеальное.

Если расстояние между поверхностями, ограничивающими жидкость, сравнимы с радиусом кривизны поверхности жидкости, то такие сосуды называются капиллярными. Явления, происходящие в таких сосудах, называются капиллярными явлениями. Изменение высоты уровня жидкости в капиллярах называется капиллярностью.

У ровень жидкости в капилляре выше (ниже), чем в сосуде на величину h, если жидкость смачивает (не смачивает) стенки сосуда.

Высота подъема жидкости в капилляре определяется формулой Жюрена: ,

где θ – краевой угол, ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, r – радиус капилляра.

7. Кристаллические и аморфные тела.

Кристаллические тела имеют дальний порядок расположения молекул, имеют определенную температуру плавления, неизменную при постоянном давлении. Кристаллы характеризуются значительными силами межмолекулярного взаимодействия и сохраняют постоянными объем и форму.

Монокристалл – твердое тело, представляющее собой один кристалл (кусочки сахара в сахарном песку, кусочки соли, горного хрусталя и т.д.).

Анизотропия свойств монокристаллов – неодинаковость физических (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) свойств в разных направлениях.

Поликристаллы – тела, состоящие из множества сросшихся между собой монокристаллов (металлы).

Изотропия свойств – одинаковость физических свойств по всем направлениям; присуща поликристаллам и аморфным телам.

Аморфные тела – твердые тела, имеют ближний порядок расположения молекул ("переохлажденные жидкости"), не имеют определенной температуры плавления, пластичны, изотропны.

Жидкие кристаллы – вещества с двойной природой – и жидкости, и твердого тела. Имеют дальний порядок расположения молекул в одном направлении (в отличие от любых трех взаимно перпендикулярных направлений в твердых телах) – одноосный дальний порядок.

Жидкие кристаллы текучие и образуют капли, имеющие не сферическую, а удлиненную форму. По механическим свойствам напоминают жидкости, вязкость которых колеблется от жидкого клея до твердого стекла.

8. Механические свойства твердых тел. Виды деформаций. Модуль Юнга.

Деформация – явление изменения формы или объема твердого тела под действием внешних сил.

Механическое напряжение (σ) – скалярная физическая величина, характеризующая состояние деформированного тела, численно равная отношению модуля силы упругости F к площади поперечного сечения тела S:

В системе SI за единицу механического напряжения принимают 1 Па, как и для давления: .

Предел пропорциональности ( ) – точка А на диаграмме растяжений; напряжение, при котором еще выполняется закон Гука.

Упругость – свойство твердых тел восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия силы.

Остаточная деформация остается в теле после прекращения действия силы.

Пластичность – свойство твердых тел приобретать остаточную деформацию.

Предел упругости ( ) – точка В на диаграмме растяжений; напряжение, при котором в теле начинает возникать остаточная деформация.

Прочность – способность материала сопротивляться разрушению и остаточной деформации, возникающим вследствие внешних влияний.

Предел прочности ( ) – точка Е на диаграмме растяжений.

Запас прочности (коэффициент безопасности) – число, показывающее, во сколько раз предел прочности превышает допустимое значение.

Абсолютное удлинение: .

Относительное удлинение .

Модуль Юнга Е (модуль упругости) – скалярная физическая величина, характеризующая способность вещества к упругой деформации, численно равен такому механическому напряжению, при котором длина образца увеличилась бы в два раза.

В системе SI: .

Виды деформаций:

1. Растяжение (сжатие – отрицательное растяжение). Для случая упругих деформаций растяжения сформулирован закон Гука: при малых деформациях механическое напряжение прямо пропорционально механическому напряжению: .

Деформации растяжения подвергаются тросы при поднятии грузов, буксировке, балки строительных ферм и т.д.; деформации сжатия – колонны и фундаменты зданий, стены домов и т.д.

2. Сдвиг – возникает под действием сил, приложенных к двум противоположным граням тела. Закон Гука для деформации сдвига: угол сдвига α прямо пропорционален силе, приходящейся на единицу площади тела: , k – коэффициент сдвига.

3. Кручение – возникает в стержне, один коней которого закреплен, а к другому приложены две равные, но противоположно направленные силы. Закон Гука: угол закручивания φ прямо пропорционален моменту силы М и длине стержня l: , μ – коэффициент кручения.

4. Изгиб – деформация под действием силы F, характеризующаяся стрелой прогиба h.

7