ближний порядок в расположении молекул- упорядоченное расположение сохраняется лишь среди ближайших сосед
Работа добавлена на сайт samzan.net:
БИЛЕТ 27. Строение и свойства жидкостей. Поверхностное натяжение.
1) Строение и свойства жидкостей
Физические свойства вещества в любом агрегатном состоянии определяются взаимным расположением молекул по отношению друг к другу и характером их движения.
В опытах по рассеиванию рентгеновских лучей в жидкостях установлен "ближний порядок" в расположении молекул: упорядоченное расположение сохраняется лишь среди ближайших соседей, т.е. на расстояниях порядка нескольких молекулярных диаметров. Однако в масштабе больших областей порядка в расположении молекул нет. Поэтому говорят, что в расположении молекул жидкости имеется ближний порядок и отсутствует дальний порядок (рис.1).
Рисунок 1
Ближний и дальний порядок расположения молекул жидкости и кристаллического вещества на примере воды: 1 – вода; 2 – лед.
Данный порядок расположения молекул жидкости и обеспечивает её следующие основные свойства:
а) не имеет собственной формы (обладают текучестью);
б) имеет постоянный объем (практически не сжимаема).
Между молекулами жидкости действуют значительные силы взаимодействия по сравнению с газами и в то же время, они несколько меньшие, чем у твердых тел. Поэтому по своим физическим свойствам жидкости занимают промежуточное положение между реальными газами и твердыми телами. Жидкости имеют достаточно плотную упаковку частиц и, поэтому, плотность вещества в жидком состоянии несущественно отличается от её плотности в твердом состоянии. Именно из-за близкого расположения молекул жидкости при её сжатии требуются огромные усилия для преодоления возникающих сил межмолекулярного отталкивания.
Каждая молекула в течение некоторого времени хаотически колеблется (среднее время одного колебания 10-12 – 10-13 с) около определенного положения равновесия («осёдлая» жизнь). Время от времени, т. н. время «осёдлой» жизнь, (при комнатной температуре оно в среднем составляет 10-11с) молекула меняет место равновесия, перемещаясь скачком в новое положение, отстоящее от предыдущего на расстояние порядка самих молекул. Жидкость не течёт, если перескоки молекул из одного «осёдлого» положения в другое происходят с одинаковой частотой по всем направлениям. При наличии внешней силы перескоки молекул из одного положения равновесия в другое происходят преимущественно в направлении её действия и тогда жидкость в этом направлении течёт.
Таким образом, молекулы жидкости совершают непрерывные беспорядочные движения самых различных типов: колебания молекул в поле соседних молекул, поступательное перемещение молекул, вращение молекул, колебания атомов внутри молекул.
Необходимо отметить, что по своим свойствам жидкости ближе к твердым телам, чем к газам. На это указывает количественная близость их плотностей, удельных теплоемкостей, коэффициентов объемного расширения. Удельная теплота плавления веществ существенно меньше их же удельной теплоты парообразования.
2) Поверхностное натяжение жидкостей
Наиболее характерным свойством жидкости, отличающим ее от газа, является то, что на границе с газом и своим паром жидкость образует свободную поверхность, наличие которой приводит к возникновению явлений особого рода, называемых поверхностными. Своим возникновением они обязаны особым физическим условиям, в которых находятся молекулы вблизи свободной поверхности.
Рисунок 2
На молекулу M1 внутри жидкости (рис. 2), со стороны таких же молекул, расположенных от нее на расстоянии порядка 10-9 м (радиус молекулярного действия) силы действуют равномерно и равнодействующая этих сил близка к нулю. Силы же, действующие на молекулы M2 , значительно сильнее со стороны окружающих её молекул жидкости, чем со стороны пара и газа, с которым граничит жидкость. В итоге, равнодействующая сил отлична от нуля и направлены внутрь жидкости, перпендикулярно к ее поверхности. Таким образом, все молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое, втягиваются внутрь жидкости.
Равнодействующая сил, действующих на все молекулы, находящиеся на границе свободной поверхности, и есть сила поверхностного натяжения. Этот эффект называют поверхностным натяжением.
Однако, пространство внутри жидкости занято другими молекулами, поэтому поверхностный слой создает давление на нижележащие слои жидкости (молекулярное давление). Следовательно, молекулы поверхностного слоя жидкости обладают дополнительной потенциальной энергией по сравнению с молекулами внутри жидкости. Эту энергию называют поверхностной энергией.
Следует отметить, что при увеличении поверхности жидкости сила поверхностного натяжения не изменяется (она не зависит от площади поверхности), а величина поверхностной энергии тем больше, чем больше площадь свободной поверхности.
3) Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей
с энергетической точки зрения
Чтобы вытащить молекулу M3 (рис.2), расположенную непосредственно под поверхностным слоем на поверхность, т. е. увеличить площадь поверхности жидкости на ΔS, внешним силам необходимо совершить работу Авн против сил поверхностного натяжения. В соответствии с законом сохранения энергии эта работа будет равна изменению потенциальной энергии ΔEp поверхностного слоя жидкости т. е.
(1),
где - коэффициент поверхностного натяжения жидкости.
Из равенства (1) следует, что
Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения σ численно равен работе, которую необходимо совершить внешним силам для увеличения площади свободной поверхности жидкости на 1 (т. е. на единицу площади) при постоянной температуре.
4) Связь сила поверхностного натяжения с
коэффициентом поверхностного натяжения
Рассмотрим прямоугольный каркас с подвижной стороной, которая позволяет изменять площадь поверхности мыльной пленки (рис. 3).
Рисунок 3
Для увеличения площади свободной поверхности мыльного раствора жидкости на необходимо под действием внешней силы Fвн подвижную сторону каркаса переместить на расстояние . Если движение равномерное, то внешняя сила равна двум силам поверхностного натяжения, т.к. мыльная пленка имеет две свободные поверхности
При этом внешняя сила совершит механическую работу:
(2)
Сравнивая выражения (1) и (2) и учитывая, что , имеем . Отсюда .
Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения σ численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости.
В СИ единицей измерения коэффициента поверхностного натяжения является 1 = 1 .
Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости, от температуры и от наличия примесей. При увеличении температуры он уменьшается.
5) Проявления поверхностного натяженияных условий.ируется рхности мыльной пленки
Вследствие поверхностного натяжения жидкость стремится сократить площадь своего поверхностного слоя (свободной поверхности), в результате чего его площадь становится минимальной для данных условий:
-
в невесомости капля принимает сферическую форму (сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех тел одинакового объёма). -
струя воды «слипается» в цилиндр. -
маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади жидкости.
Благодаря наличию сил поверхностного натяжения некоторые насекомые (например, Водомерки) способны передвигаться по воде, удерживаясь на её поверхности, также на многих поверхностях, именуемых несмачиваемыми, вода (или другая жидкость) собирается в капли.
2. д Задачи дисциплины- дать представление студентам о финансовой деятельности государства основах фин
3. В отчетном по сравн
4. 204 Рубрика Рецензии Место издания.html
5. МОЦДОД Лапландия ’ 426 от 20
6. тема обобщённых взглядов на мир на место в нем человека и его отношение к этому миру а также основанные на ни
7. Опыт экономически развитых стран по развитию и стимулированию малого и среднего бизнеса
8. Культура речи и деловое общение.
9. мини сборнике я постарался собрать лучшие свои стихотворения чтобы порадовать вас а где то даже натолкнут.
10. Область використання
11. На тему- Корпоративный налоговый менеджмент на примере ОАО РусАвиа I
12. ТЕМА ОЦІНЮВАННЯ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ Навчальна дисципліна Кримінальний процес оцінюється за модульнорейтин
13. Отрасль кролиководства в Татарстане
14. на тему- Столкновение ТС с внезапно остановившимся ТС перед светофором при заторе движения или изза техниче
15. хомосапіанс характеризує це поняття людина
16. Секрет моего успеха ~ любовь зрителей Новопавловска В последние дни уходящего 2013 года в нашем город
17. Тема 9 - Управління персоналом у проектах 1
18. Задания для самостоятельной работы по дисциплине Русский язык и культура речи
19. задание- представить каждого члена команды какимнибудь оригинальным способом
20. ru Все книги автора Эта же книга в других форматах Приятного чтения Дэниел Киз Множественные ум