Слайд 2Пове́рхностное 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.
Поверхностное натяжение имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). Энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. Силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости[
Монета, лежащая на воде в силу поверхностного натяжения
Слайд 14 σ – коэффициент поверхностного натяжения, измеряется в Н/м,
F
– сила поверхностного натяжения, измеряется в Ньютонах,
l - длина
свободной поверхности жидкости, измеряется в метрах.
Слайд 15тензиометр
Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых
тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на
границе «жидкость — газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.
В общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр
Слайд 16
Проявления
Подъем смачивающей жидкости в капилляре
Высота подъёма жидкости - h в
капилляре.
σ – коэффициент поверхностного натяжения, измеряется в Н/м,
ρ –
плотность жидкости, измеряется в КГ/м3 ,
g = 9,8 М/с2 – ускорение свободного падения,
r – радиус капилляра, измеряется в метрах.
Слайд 19выводы
I. Жидкость может смачивать и не смачивать твёрдое
тело.
II. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости.
III. Коэффициент поверхностного
натяжения зависит от температуры .T ↑σ ↓
IV. Высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра. d ↑ h ↓
V. Сила поверхностного натяжения зависит от длины свободной поверхности жидкости. l ↑ F ↑
Слайд 20
Проявления
Так как появление поверхности жидкости требует совершения работы, каждая среда
«стремится» уменьшить площадь своей поверхности:
Слайд 21
Проявления
некоторые насекомые (например, Водомерки) способны передвигаться по воде, удерживаясь на
её поверхности за счёт сил поверхностного натяжения.
Слайд 22
Проявления
Так как появление поверхности жидкости требует совершения работы, каждая среда
«стремится» уменьшить площадь своей поверхности:
в невесомости капля принимает сферическую форму
(сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех тел одинакового объёма).
Слайд 23
Проявления
На многих поверхностях, именуемых несмачиваемыми, вода (или другая жидкость) собирается
в капли.
Слайд 24Решение задач
Какой чертёж соответствует следующей ситуации?
1. В стеклянный сосуд с
несмачивающей его жидкостью опущена стеклянная трубка?
Ответ рисунок №2.
2. В
стеклянный сосуд с ртутью опущена стальная трубка?
Ответ рисунок№4.
Слайд 25Решение задач
Какую массу имеет капля воды, вытекающая из стеклянной трубки
диаметром 10-3 м, если считать, что диаметр шейки капли равен
диаметру трубки.
Вычислите коэффициент поверхностного натяжения масла, если при пропускании через пипетку 3,6*10-3 кг масла получено 304 капли. Диаметр шейки пипетки 1,2*10-3м.
С помощью пипетки отмерили 152 капли минерального масла. Их масса оказалась равной 1,82 г. определите диаметр шейки пипетки, если коэффициент поверхностного натяжения минерального масла 3*10-2 Н/м.
В спирт опущена трубка. Диаметр её внутреннего канала равен 5*10-4 м. на какую высоту поднимется спирт в трубке? Плотность спирта 800 КГ/м3.
Керосин поднялся по капиллярной трубке на высоту 15*10-3 м. определите радиус трубки, если коэффициент поверхностного натяжения керосина 24*10 Н/м, а его плотность 800 КГ/м3.
Слайд 26Решение задач
В капиллярной трубке радиусом 0,5*10-3 м жидкость поднялась на
11*10-3 м. определите плотность данной жидкости, если её коэффициент поверхностного
натяжения 0,022 Н/м.
Тонкое металлическое кольцо диаметром 15 см соприкасается с водой. Какую силу нужно приложить к кольцу, чтобы оторвать его от воды? Масса кольца 10 г, коэффициент поверхностного натяжения воды принять равным 0,07 Н/м.
Рамка с подвижной перекладиной длиной 10 см затянута мыльной плёнкой. Какую работу надо совершить против сил поверхностного натяжения, чтобы переместить перекладину на 2 см.
К проволочке АВ длиной 3 см прикреплена нить, при помощи которой можно перемещать проволочку, растягивая мыльную плёнку. Каково поверхностное натяжение мыльной воды, если при перемещении проволочки на 2 см была совершена работа 0,5*10-4Дж.
Слайд 27выводы
I. Жидкость может смачивать и не смачивать твёрдое
тело.
II. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости.
III. Коэффициент поверхностного
натяжения зависит от температуры .T ↑σ ↓
IV. Высота подъёма жидкости в капилляре зависит от его диаметра. d ↑ h ↓
V. Сила поверхностного натяжения зависит от длины свободной поверхности жидкости. l ↑ F ↑
Слайд 29«Преступление» без наказания
На 600-верстной Николаевской железной дороге Петроград – Москва
ежегодно в летнее время кем-то неизвестным прибавляется несколько сот саженей
дорогой телефонной проволоки, а зимой то же количество проволоки бесследно похищается.
На вопрос: “Какой длины Октябрьская (Николаевская) железная дорога?” — кто-то ответил:
— Шестьсот сорок километров в среднем; летом метров на триста длиннее, чем зимой.
?
Слайд 30измене
Изменение провисания провода летом и зимой
Слайд 31С
0
Для чего между рельсами оставляют зазоры?
Все предметы при их нагревании
раздаются во все стороны. Удлиняется и стальной рельс летом, когда
его нагревает солнце.
.Зимой, когда от холода рельсы сожмутся, станут короче, зазоры могут еще больше увеличиться.
Слайд 32Тепловое расширение тел
Δl = αloΔt
Слайд 33Линейный коэффициент расширения
Линейный коэффициент расширения показывает
на сколько увеличивается
каждый
метр длины
при изменении температуры
на один градус.
Слайд 34Биметаллическая пластина
При нагревании биметаллическая пластина изгибается
Слайд 37Тепловое расширение воды
«Аномалия» воды
Плотность воды максимальна при +4 градусах
Слайд 38Распределение температуры воды в пруду с глубиной
Слайд 39Вопросы на закрепление
1. Как изменится объем
воздушного шарика, если мы
перенесем его из
холодного помещения в теплое? Почему?
2. Что происходит с расстояниями между частичками жидкости в термометре в случае похолодания?
3. Вспомните опыт с медным шариком. Вследствие нагревания он застревал в кольце.
Как изменились вследствие нагревания:
объем шара; его масса; плотность?
Слайд 40Зачем в автомобилях ставят расширительные бачки?
Где еще вы встречали такие
устройства?
Что случилось с рельсами?
Почему так «не экономно» укладывают трубы?
Можно ли
заменить железо в железобетонных конструкциях другим металлом?
Слайд 41Вычислительные задачи
1. После того как пар кипящей воды пропустили через
латунную трубку, длина трубки увеличилась на 1,62 мм. Чему равен
коэффициент линейного расширения латуни, если при температуре
15 °С длина трубки равна 1м?
Напоминаем, что температура кипящей воды равна 100 °С.
2. Платиновый провод длиной 1,5 м находился при температуре 0 °С. Вследствие пропускания электрического тока провод раскалился и удлинился на 15 мм. До какой температуры он был нагрет?
3. Медный лист прямоугольной формы, размеры которого при температуры 20 °С составляют 60 см х 50 см, нагрели до 600 °С. Как изменилась площадь листа?