ВКЛ / ВЫКЛ: ИЗОБРАЖЕНИЯ: ШРИФТ: A A A ФОН: Ц Ц Ц Ц

ИНФОФИЗ - мой мир...

Весь мир в твоих руках - все будет так, как ты захочешь

ИНФОФИЗ - мой мир...

Весь мир в твоих руках - все будет так, как ты захочешь

МЕНЮ

Как сказал...

Велик тот учитель, кто исполняет на деле, чему учит. Катон Старший

Вопросы к экзамену

Учебной дисциплины ФИЗИКА (смотреть)

Для групп АМ-11, СЗ-11, А-11 специальности:

190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»

270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

270101 «Архитектура»

Список лекций по физике за 1,2 семестр

ЖЕЛАЮ УДАЧИ!

Тестирование

Подготовка к восприятию нового материала.

  1. Каковы основные положения молекулярной теории строения вещества?
  2. Какая существует связь между скоростью движения молекул и температурой тела?
  3. Какой энергией обладают молекулы вследствие своего движения? Вследствие взаимодействия?
  4. Какую энергию называют внутренней?
  5. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?
  6. В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?
  7. Может ли вещество одновременно находиться в трех агрегатных состояниях?
  8. Изменяются ли молекулы при переходе вещества из одного состояния в другое?

Жидкость – это агрегатное состояние вещества, промежуточное между газообразным и твердым. 

 Это агрегатное состояние вещества, в котором молекулы (или атомы) связаны между собой настолько, что это позволяет ему сохранять свой объем, но недостаточно сильно, чтобы сохранять и форму.

Жидкости вследствие различного характера движения молекул существенно отличаются от газов и твердых тел.

Молекулы вещества в жидком состоянии расположены почти вплотную друг к другу. В отличие от твердых кристаллических тел, в которых молекулы образуют упорядоченные структуры во всем объеме кристалла и могут совершать тепловые колебания около фиксированных центров, молекулы жидкости обладают большей свободой. Каждая молекула жидкости, также как и в твердом теле, «зажата» со всех сторон соседними молекулами и совершает тепловые колебания около некоторого положения равновесия. Однако, время от времени любая молекула может переместиться в соседнее вакантное место. Такие перескоки в жидкостях происходят довольно часто; поэтому молекулы не привязаны к определенным центрам, как в кристаллах, и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей. Жидкость всегда приобретает форму того сосуда, в котором она находится.

Текучесть жидкости объясняется «прыжками» молекул из одного оседлого положения в другое по всем направлениям с одинаковой частотой.

Из-за сильного взаимодействия между близко расположенными молекулами они могут образовывать локальные (неустойчивые) упорядоченные группы, содержащие несколько молекул. Это явление называется ближним порядком:

 Пример ближнего порядка молекул жидкости и дальнего порядка молекул кристаллического вещества: 1 – вода; 2 – лед.

В жидкости существует ближний порядок в расположении молекул и отсутствует дальний порядок.

Ниже расположенный рисунок иллюстрирует отличие газообразного вещества от жидкости на примере воды. Молекула воды H2O состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, расположенных под углом 104°. Среднее расстояние между молекулами пара в десятки раз превышает среднее расстояние между молекулами воды.

Водяной пар (1) и вода (2). Молекулы воды увеличены примерно в 5·107 раз.

Вследствие плотной упаковки молекул сжимаемость жидкостей, то есть изменение объема при изменении давления, очень мала; она в десятки и сотни тысяч раз меньше, чем в газах.

Жидкость практически несжимаема.

Тепловое расширение жидкостей.

Жидкости, как и твердые тела, изменяют свой объем при изменении температуры. При нагревании жидкости возрастает средняя кинетическая энергия хаотического движения её молекул. Это приводит к увеличению расстояния между молекулами, а следовательно, и к увеличению объема. Тепловое расширение жидкостей характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения.

Для не очень больших интервалов температур относительное изменение объема ΔV / V0 пропорционально изменению температуры ΔT:

 

Коэффициент β называют температурным коэффициентом объемного расширения.

Этот коэффициент у жидкостей в десятки раз больше, чем у твердых тел.

У воды при температуре 20 °С βв ≈ 2·10–4 К–1у стали βст ≈ 3,6·10–5 К–1у кварцевого стекла βкв ≈ 9·10–6 К–1.

Объем жидкости при нагревании определяется по формуле V= V0 (1+ β Δ Т)

При увеличении объема тел уменьшается их плотность. Обозначая через ρ и ρ0 плотности при температурах Т и Т0 соответственно и учитывая, что ρ = m/V получаем ρ=ρ0 / (1+ βΔТ)

Любое вещество при определенных условиях может находиться в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.

Область, в которой вещество однородно по всем физическим и химическим свойствам, называется фазой состояния этого вещества.

Переход из одного состояния в другое называется фазовым переходом.

Фазовый переход происходит при изменении температуры тела, т.е. при фазовом переходе изменяется внутренняя энергия вещества.

Испарение и конденсация являются примерами фазовых переходов.

Все реальные газы (кислород, азот, водород и т. д.) при определенных условиях способны превращаться в жидкость.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием.

Парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости называется испарением.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, то есть к охлаждению жидкости (если нет подвода энергии от окружающих тел). Жидкость при испарении охлаждается (ощущение холода при выходе из воды).

Покинувшие жидкость молекулы составляют пар над её поверхностью. Некоторые молекулы пара при хаотическом движении над поверхностью жидкости залетают обратно в жидкость. Это означает, что наряду с испарением жидкости всегда происходит и конденсация её паров. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость.

Конденсация – это процесс превращения пара в жидкость.

Скорость испарения зависит:

  1. от рода жидкости (эфир и вода);
  2. от площади её свободной поверхности (чем больше площадь, тем быстрее испаряется жидкость – блюдце и стакан);
  3. от температуры (чем выше температура, тем быстрее испаряется жидкость – лужи зимой и летом);
  4. от наличия движения воздуха над поверхностью (в ветреную погоду и в безветренную).

На практике для превращения жидкости в пар в процессе теплообмена к ней подводится теплота.

Количество теплоты Qп, необходимое для превращения жидкости в пар при неизменной температуре называется теплотой парообразования.

Для того, чтобы превратить в пар при неизменной температуре жидкость массой m, ей необходимо сообщить количество теплоты, равное Qп = r·m

r – удельная теплота парообразования – количество теплоты, необходимое для превращения в пар 1 кг жидкости при неизменной температуре [Дж/кг]

При конденсации выделяется количество теплоты, равное         Qк = - r·m

Испарение может происходить не только с поверхности, но и в объеме жидкости.

В жидкости всегда имеются мельчайшие пузырьки газа. Если давление насыщенного пара жидкости равно внешнему давлению (то есть давлению газа в пузырьках) или превышает его, жидкость будет испаряться внутрь пузырьков. Пузырьки, наполненные паром, расширяются и всплывают на поверхность. Этот процесс называется кипением.

Кипением называют парообразование, которое происходит в объеме всей жидкости при постоянной температуре.

Кипение жидкости начинается при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению.

Каждая жидкость при нормальных условиях кипит при определенной температуре, которая называется температура кипения. Она остается постоянной при одном и том же давлении.

Если изменить давление жидкости или внешнее давление, то изменится и температура кипения. Чем меньше давление, тем меньше температура кипения.

В частности, при нормальном атмосферном давлении вода кипит при температуре 100 °С. Это значит, что при такой температуре давление насыщенных паров воды равно 1 атм. При подъеме в горы атмосферное давление уменьшается, и поэтому температура кипения воды понижается (приблизительно на 1 °С на каждые 300 метров высоты). На высоте 7 км давление составляет примерно 0,4 атм, и температура кипения понижается до 70 °С.

В автоклавах (прибор для стерилизации инструментов) создается повышенное давление и воде кипит при температуре больше 100ºС

Давление

600Па

2300Па

7200Па

31100Па

70100Па

101325Па

490000Па

1560000Па

t, ºС

20º

40º

70º

90º

100º

151º

200º

Критическое состояние вещества.

Плотность насыщенного пара с возрастанием температуры увеличивается, плотность же большинства жидкостей при нагревании уменьшается (из-за их расширения). С ростом температуры значения этих плотностей сближаются и при некоторой температуре, определенной для каждого вещества, становятся равными. При этой температуре исчезает разница между газообразным и жидким состоянием вещества. Такое состояние вещества называют критическим, а температуру, при которой оно наступает – критической температурой.

Критическая температура – это наивысшая температура, при которой газ может быть превращен в жидкость.

Переход газов в жидкое состояние называют сжижением газов.

Сжижение газов обычно производят сжимая газ, а затем охлаждая его до температуры ниже температуры кипения. Таким образом получают углекислоту (Тк=304К), хлор (Тк=417К), аммиак (Тк=405К). Для получения жидкого кислорода (Тк = 154К), азота (Тк=126К), водорода (Тк=33К) и гелия (Тк=5,25К) (они имеют очень низкую критическую температуру) используются специальные установки – детандеры. Это устройство, в котором сжатый газ, расширяясь, совершает работу против внешних сил и против сил молекулярного взаимодействия. При этом газ сильно охлаждается и конденсируется. Детандеры нашли широкое промышленное применение.

Жидкие газы широко применяют на практике. Из жидкого воздуха легко получить азот и кислород. Жидкий воздух способствует горению и им обогащают горючие смеси двигателя самолета при полете в стратосфере. При температуре жидких газов многие вещества переходят в твердое состояние (ртуть, спирт – погружают в сосуд с жидким газом и они затвердевают).

Яндекс.Метрика
© 2018. Dudko Elena | Infofiz.ru 2011-2018 All rights reserved Все права защищены. Дудко Елена. Все материалы взяты из открытых источников и представлены исключительно в ознакомительных целях, только на локальном компьютере. Все права на статьи, книги, видео и аудио материалы принадлежат их авторам и издательствам. Любое распространение и/или коммерческое использование без разрешения законных правообладателей не разрешается. .