Заняття №1 Тема: Властивості рідин. Поверхневий натяг

- виявити властивості води які

є передумовою утворення поверхневого натягу.

1. Значення води в житті людини.


2. Будова рідини, її загальні властивості.



3. Поверхневий натяг, умови його виникнення та прояв.

План заняття:

на Землі.
Вода всюди.
Вона і навколо нас,

і в нас самих.
Вода займає ¾ поверхні Землі.

вода біля екватора потоками морських течій переносить тепло до полярних

областей.
Нагрітий Сонцем пар віддає в атмосферу Землі велику кількість тепла (за рахунок цієї енергії дують вітри, йдуть дощі, виникають бурі, шторми, урагани).
Вода прискорює обмін речовин (входить у склад живої клітини, організм людини на 2/3 складається з води, без води можна прожити не більше 5 днів).
Вода – основне середовище для протікання біохімічних реакцій ( у воді розчиняються гази: кисень, вуглекислий газ тощо).
Вода забезпечує терморегуляцію живого організму (за рахунок високих теплоємності і теплопровідності захищає від різких перепадів температури).
Вода забезпечує нормальне мислення і фізичну активність організму (організація правильного питного режиму допомагає зберегти здоров’я і є запорукою довголіття).

відносне розміщення сусідніх молекул, які здійснюють коливальний рух навколо певних

положень рівноваги (час осілого життя молекул
t ≈ 10-12 – 10-10 с).

має щільну упаковку молекул;
- ближній порядок у розташування молекул;
- зберігає об’єм, але не зберігає форму (тече);
легко переходить у твердий і газоподібний стани;
- на межі з газом утворює вільну поверхню.

БУДОВА РІДИНИ, ЇЇ ВЛАСТИВОСТІ

теплота пароутворення: r = 300 000 Дж/кг;
- замерзаючи, вода розширюється

на 9% по відношенню до колишнього об’єму;
- у твердому стані легша, ніж у рідкому;
- максимальну щільність має при t=+4°C;
- молекула води складається з двох атомів водню і одного атома кисню, між якими виникають водневі зв’язки (зв’язують молекули і в рідкому, і в твердому станах)

Порівняємо молекулу, яка знаходиться в об’ємі

рідини, з молекулою поверхневого шару.












Сили, які діють у горизонтальній площині, стягуючи поверхню рідини, називаються силами поверхневого натягу.

володіють надлишковою потенційною енергією у порівнянні з молекулами всередині рідини.

Тому із цього шару прагне піти всередину рідини якомога більше молекул. В результаті цього рідина завжди приймає таку форму, при якій її вільна поверхня стає найменшою в даних умовах.

які зв'язані між собою тонкими ниточками 2 і утворюють каркас.

Знизу до каркасу підноситься кювета із мильним розчином З і встановлюється так, щоб весь каркас занурився у розчин.













ІІ. Після цього кювета повільно опускається вниз, а каркас затягується
суцільною мильною плівкою.

нитки набули дугоподібної форми. Якщо легенько потягнути за нижню ниточку,

то форма каркаса знову стане прямокутною, а якщо нитку відпустити, то плівка, скорочуючись, повернеться у вихідний стан.











внаслідок тенденції рідини до скорочення своєї поверхні,
мильна плівка набуває форми, відмінної від прямокутної

заданому об’ємі найменшу поверхню має куля, тому мильні бульбашки, краплі

води приймають кулеподібну форму.

Чому мильні бульбашки, роса на листях рослин,
крапельки дощу мають кулеподібну форму?

і спирту і помістити в неї краплю рідкого масла, то

в якийсь момент сила тяжіння урівноважиться силою Архімеда і утворюється масляний шар, що буде перебувати всередині суміші у зваженому стані. Цю кулю від розльоту на молекули утримує сила поверхневого натягу.

відношенням роботи W сил поверхневого натягу до зміни площі вільної

поверхні ΔA.






Коефіцієнт поверхневого натягу чисельно дорівнює силі поверхневого натягу F, котра діє по дотичній до поверхні рідини й припадає на одиницю довжини границі рідини l.

Чим характеризується поверхневий натяг рідини?

робота є мірою зміни енергії, в даному випадку – поверхневої

енергії, тобто

- питома поверхнева енергія рідини

З рівнянь (1.1), (1.2) випливає, що
Коефіцієнт поверхневого натягу
Фізична величина, яка характеризує поверхневі властивості рідини і вимірюється роботою, яку необхідно здійснити для ізотермічного збільшення площі вільної поверхні рідини на одиницю площі.
або
Фізична величина, яка характеризує поверхневі властивості рідини і вимірюється силою поверхневого натягу, яка діє на одиницю довжини межі поверхневого шару рідини.

рідини, а залежить від сил молекулярної взаємодії (природи рідини) і

тому має різні значення для різних рідин.

Наприклад, у рідин, що легко випаровуються (ефір, спирт, бензин) молекулярні сили і, відповідно, поверхневий натяг значно менші, ніж у ртуті та інших рідких металів.

проведений у 1860р.) –
з підвищенням температури поверхневий

натяг води зменшується.
- наявності домішок у рідині: присутність мила у воді зменшує її поверхневий натяг, а цукор збільшує натяг води.

порядком у розташування молекул; зберігає об’єм, але не зберігає форму

(тече), легко переходить у твердий і газоподібний стани, на межі з газом утворює вільну поверхню.

- Поверхневі властивості рідини обумовлюються дією сил поверхневого натягу у горизонтальній площині її поверхні.

- Рідина завжди приймає таку форму, при якій її вільна поверхня стає найменшою в даних умовах.

- σ залежить від: роду рідини, температури, наявності домішок у рідині.

- Коефіцієнт поверхневого натягу не залежний від величини та форми поверхні рідини, а залежить від сил молекулярної взаємодії (природи рідини) і тому має різні значення для різних рідин.

таке рідина і чим вона характеризується?
1.2. В чому різниця

рідин від газоподібного стану речовини?
1.3. Чому рідина завжди приймає форму кулі? Який дослід це підтверджує? Дати пояснення з різних точок зору.
1.4. Який фізичний зміст коефіцієнта поверхневого натягу, як він визначається і в яких одиницях вимірюється в системі СІ?
1.5. Чому коефіцієнт поверхневого натягу ще називають питомою поверхневою енергією? (Дати визначення, вказати формулу, одиниці вимірювання).
1.6. Від чого і як залежить коефіцієнт поверхневого натягу?
 
ІІ. Розв’язати у зошиті задачі:
 2.1. Рамка, що охоплює поверхню площею 40 см2, затягнута мильною плівкою. На скільки зменшиться питома поверхнева енергії плівки при скорочення її площі у два рази? Температура незмінна.
 
2.2.Підрахувати поверхневу потенційну енергію плівки мильної бульбашки, діаметр якої 50 мм.