Смачивание и каппилярность (уч.10кл.Стр.303-306)

Примеры и физика процесса смачивания.

Определение смачивания

Условия смачивания

Мениск

Угол смачивания

Капиллярность

Поведение жидкости в капилляре

Формула высоты подъема жидкости в каппиляре

Сферическая форма капли жидкости при соприкосновении с поверхностью твердого тела не сохраняется. Изменение формы зависит от свойств жидкости и твердого тела.

Если сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела F_ж-т больше, чем силы притяжения между молекулами жидкости F_ж, то жидкость смачивает поверхность.

Если сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела F_ж-т меньше, чем силы притяжения между молекулами жидкости F_ж, то жидкость не смачивает поверхность.

Примеры:

вода смачивает стекло F_жт > F_ж

вода не смачивает парафин F_жт < F_ж

Смачивание – искривление поверхности жидкости у поверхности твердого тела в результате взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела.

Смачивание твердых поверхностей жидкостью характеризуется мениском и углом смачивания.

Мениск – форма поверхности жидкости вблизи стенки сосуда.

Мениск зависит от того, смачивает или не смачивает жидкость стенки сосуда.

Угол смачивания θ – угол между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стенкой.

Для смачивающей жидкости угол смачивания острый θ < 90^o

Для несмачивающей жидкости угол смачивания тупой θ < 90^o

В широких сосудах силы притяжения между молекулами твердого тела и жидкости удерживают в виде мениска лишь незначительную часть жидкости. Основная поверхность – горизонтальная. В узких сосудах (капиллярах) масса жидкости невелика и наблюдается явление капиллярности.

Капиллярность – явление подъема или опускания жидкости в капиллярах.

Смачивающая жидкость поднимается в каппиляре. F_жт > F_ж

Несмачивающая жидкость опускается в капилляре. F_жт < F_ж

Подъем жидкости в капилляре происходит пока результирующая сила, действующая на жидкость вверх, не уравновесится силой тяжести столба жидкости высотой h:

F_в = mg

Жидкость, не смачивающая стенки капилляра, опускается в нем на расстояние h.

Согласно третьему закону Ньютона сила F_в, действующая на жидкость, равна силе поверхностного натяжения F_пов, действующей на стенку по линии соприкосновения ее с жидкостью:

F_в = F_пов

F_в = mg (вес столба жидкости в капилляре)

F_пов = σ 2πr

2πr - длина контура окружности капилляра

σ – поверхностное натяжение жидкости (См.выше «Поверхностное натяжение»)

Масса жидкости m = ρV = ρ πr²h

ρ – плотность жидкости

Высота подъема жидкости в капилляре( учитывая что σ 2πr = ρ πr²h g) :

h =

Высота подъема жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости (ее поверхностного натяжения σ и плотности ρ)

Чем меньше радиус капилляра, тем выше высота подъема жидкости в капилляре.

Кристаллические и аморфные тела (уч.10кл.Стр.312-317)

Деление тел по характеру относительного расположения частиц

Определение кристаллической решетки

Определение монокристалла и поликристалла. Примеры

Типы кристаллических решеток

Полиморфизм

Анизотропия

Изотропия

Физические свойства веществ различной кристаллической структуры

Определение аморфных тел. Примеры

Композиты

По характеру взаимного расположения частиц твердые тела делятся на три вида:

- кристаллические

- аморфные

- композиты

Принадлежность к тому или иному виду определяется химическим составом.

Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве.

Кристаллическая решетка – пространственная структура с регулярным, периодически повторяющимся расположением частиц.

Положения равновесия, относительно которых происходят тепловые колебания частиц, являются узлами кристаллической решетки.

Различаются четыре типа кристаллической решетки:

1) Ионные кристаллы – большинство неорганических соединений, например соли, окиси металлов;

2) Атомные кристаллы – кристаллические решетки полупроводников, многие органические твердые тела;

3) Молекулярные кристаллы – бром, метан, нафталин, парафин, многие твердые органические соединения;

4) Металлические кристаллы – металлы.

Монокристалл – твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.

Поликристалл – твердое тело, состоящее из беспорядочно ориентированных монокристаллов.

Полиморфизм – существование различных кристаллических структур у одного и того же вещества.

Пример – алмаз, графит, фурелен – три разновидности углерода.

Кристаллы по разному проводят теплоту и ток в различных направлениях. От направления зависят и оптические свойства кристаллов.

Физические свойства кристаллических тел неодинаковы в различных направлениях.

Это свойство кристаллов называется анизотропностью или анизотропией..

(греческое «анизос» – неравный, «тропос» – направление)

Анизотропия – зависимость физических свойств от направления внутри кристалла.

Изотропия – независимость физических свойств вещества от направления.

Анизотропия объясняется неодинаковой плотностью расположения частиц в кристаллической решетке в разных направлениях. Практически все кристаллические тела анизотропны.

Анизотропия механических, тепловых, электрических и оптических свойств кристаллов объясняется тем, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям.

Каждый маленький монокристалл поликристаллического тела анизотропен, но поликристаллическое тело изотропно.

Не все твердые тела – кристаллы.

Аморфные тела - твердые тела, для которых характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве.

Аморфные тела не имеют определенной формы в своей структуре строения атома или молекулы, не имеют кристаллической решетки, обладают свойством изотропии.

Все аморфные тела изотропны.

В отличие от жидкостей подвижность частиц в аморфных телах мала. Перескоки из одного положения в другое редки. С ростом температуры перескоки частиц учащаются.

В отличие от кристаллических тел определенной температуры плавления у аморфных тел нет.

Аморфные тела при низких температурах по своим свойствам напоминают твердые тела.

При кратковременных внешних воздействиях аморфные тела ведут себя как твердые, при продолжительном воздействии – текут.

Они занимают промежуточное положение между жидкостями и твердыми телами.

Атомы и молекулы аморфных тел, как и в жидкости, имеют определенное время «оседлой» жизни – время колебаний около положения равновесия, но по сравнению с жидкостью это время велико.

Аморфные тела являются изотропными – у них нет строгого порядка в расположении атомов. Их, физические свойства одинаковы по всем направлениям.

Примерами аморфных тел могут служить куски затвердевшей смолы, янтарь, стекло, резина, пластмассы.

Одно и тоже вещество может находится как в кристаллической, так и в аморфной формах. Например, SiO₂ – кристаллическая форма – кварц, аморфная - кремнезем.

В композитах атомы располагаются трехмерно упорядоченно в определенной области пространства, но этот порядок не повторяется с регулярной периодичностью.

Композиты – (дерево, бетон, кость, фибергласс) состоят из различных, связанных друг с другом материалов.