19. Поверхностное натяжение жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения. Силы поверхностного натяжения. Внутреннее дополнительное давление в жидкости. Явление смачивания.
Пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объем системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.
Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине Коэффициентом поверхностного натяжения σ называют физическую величину, численно равную силе поверхностного натяжения, действующей на единичный контур (цепочку молекул единичной длины), находящийся на свободной поверхности жидкости.этого участка.
Коэффициент поверхностного натяжения: - уменьшается с повышением температуры; - равен нулю в критической точке; - зависит от наличия примесей в жидкости.
Сма́чивание — это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание бывает двух видов:
Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью)
Контактное (состоит из трёх фаз — твердая, жидкая, газообразная)
Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами смачиваемого тела и силами взаимного сцепления молекул жидкости.
Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания-это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз. Измеряется методом лежащей капли.
Внутреннее давление вызывает сближение глубинных частиц до тех пор, пока появляющиеся между ними силы отталкивания не уравновесят силы сжатия. Внутреннее давление в жидкостях представляет собой величину порядка десятков тысяч атмосфер; этим объясняется малая сжимаемость жидкостей.
20. Строение твердых тел. Аморфное и кристаллическое состояния. Монокристаллы и поликристаллы. Теплоемкость твердых тел. Внутренняя энергия твердого тела, закон Дюлонга-Пти. Тепловое расширение твердых тел.
Твёрдое тело состоит из миллиарда частиц, которые взаимодействуют между собой.
В твердом состоянии частицы занимают определенное положение относительно друг друга. Вещество обладает низкой сжимаемостью, механической прочностью, поскольку молекулы не имеют свободы движения, а только колебания. Молекулы, атомы или ионы, образующие твердое вещество, называют структурными единицами.
Это обусловливает появление определённого порядка в системе и особых свойств всего количества микрочастиц. Так, коллективные свойства электронов определяют электропроводность твёрдых тел, а способность тела поглощать тепло - теплоёмкость - зависит от характера коллективных колебаний атомов при тепловом движении. Коллективные свойства объясняют все основные закономерности поведения твёрдых тел.
Структура твёрдых тел многообразна. Тем не менее, их можно разделить на два больших класса: кристаллы и аморфные тела.
Кристаллические вещества плавятся при строго определенной температуре Тпл, аморфные – не имеют резко выраженной температуры плавления; при нагревании они размягчаются (характеризуются интервалом размягчения) и переходят в жидкое или вязкотекучее состояние.
Твёрдое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют монокристаллами.
К поликристаллам относятся не только металлы. Кусок сахара, например, также имеет поликристаллическую структуру.
Большинство кристаллических тел - поликристаллы, так как они состоят из множества сросшихся кристаллов. Одиночные кристаллы - монокристаллы имеют правильную геометрическую форму, и их свойства различны по разным направлениям (анизотропия).
Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твёрдыми телами и жидкостями. Их атомы или молекулы располагаются в относительном порядке.
Внутренняя энергия тела — это суммарная кинетическая энергия теплового движения его частиц Закон Дюлонга-Пти (Закон постоянства теплоёмкости) — эмпирический закон, согласно которому молярная теплоёмкость твёрдых тел при комнатной температуре близка к 3R:плюс потенциальная энергия их взаимодействия друг с другом.
Закон выводится в предположении, что кристаллическая решетка тела состоит из атомов, каждый из которых совершает гармонические колебания в трех направлениях, определяемыми структурой решетки, причем колебания по различным направлениям абсолютно независимы друг от друга.
Тепловое расширение — изменение линейных размеров и формы тела при изменении его температуры
Основной закон теплового расширения гласит, что тело с линейным размером L в соответствующем измерении при увеличении его температуры на ΔT расширяется на величину ΔL, равную:
,
α —
так называемый коэффициент
линейного теплового расширения.