Sirt tarangligi suyuqlikning haroratiga bog'liq. Sirt zo'riqishi
1-ta'rif.
Sirtning keskinligi - suyuq sirz o'z erkin sirtini, ya'ni gazsimon davr bilan ajratilgan energiya miqdorini kamaytirish, gazsimon fazali eksklyuziv energiyani kamaytirish.
Nafaqat qattiq jismoniy jismlar elastik xususiyatlar bilan jihozlangan, balki suyuqlikning yuzasi ham jihozlangan. Sovun filmining har biri qandaydir xiralashgan pufakchalar bilan qanday cho'zilganini ko'rdi. Sovun filmida yuzaga keladigan sirt kuchlanishlari ma'lum bir davrda kauchuk cho'zilgan kamera futbolni qanday qilib futbol to'pini tejashiga o'xshaydi.
Asosiy bosqichlardan ajratish chegarasida sirt tarqalishi, masalan, gazsimon va suyuq yoki suyuq va qattiq. Bu to'g'ridan-to'g'ri suyuqlik sirt qatlamining elementar zarralari har doim ichkaridan va tashqarisidagi diqqatga sazovor joylarni boshdan kechirish.
Ushbu jismoniy jarayon tomchi tomchi suvning misolini ko'rib chiqish mumkin, bu erda suyuqlik elastik qobig'ida bo'lgani kabi harakatlanadi. Bu erda suyuq moddaning sirt qatlamining atomlari havoning tashqi qo'shinilariga qaraganda, havoning tashqi qo'shinilariga kuchliroq qo'shnilar jalb qilinadi.
Umuman olganda, sirtning umumiy maydoni $ sigarelining umumiy maydonini cheksiz kichik qiymatga ega bo'lganligi uchun cheksiz kichik yoki elementar ish sifatida tushuntirish mumkin. Harorat $ DT $.
Sirsizlikning pasayishi mexanizmi suyuqliklarda
Rasm 2. Tarozi ijobiy qiymati. Muallif24 - talabalar internet-almashuvi
Suyuq, farqli o'laroq qattiq tel Va gazlar, u joylashtirilgan idishning butun hajmini to'ldira olmaydi. Bo'limning ma'lum bir chegarasi parom va suyuq modda o'rtasida shakllanadi, bu esa suyuqlikning boshqa massasi bilan solishtirganda qo'llaniladi. Bundan tashqari, vizual misolni, ikki dollar $ va $ B $ molekulalarni ko'rib chiqing. $ $ Zar zarrachining ichkarisida, $ b $ molekula to'g'ridan-to'g'ri uning yuzasida. Birinchi element boshqa suyuq atomlar bilan o'ralgan, shuning uchun aralashtirilgan zarrachalar ichidagi molekulada ishlaydigan kuchlar har doim qoplanadi yoki boshqacha qilib aytganda, ularning teng kuchi nolga teng.
Bir qo'lda $ B $ molekulasi suyuqlik molekulalari va gaz atomlarining boshqa tomonida, ularning umumiy kontsentratsiyasi suyuqlikning boshlang'ich zarralarining kombinatsiyasidan past. B $ B suyuqligidagi suyuqlik eng yaxshi molekulalardan bo'lgani uchun eng yaxshi molekuladan foydalanadi, bu unutilmas hammasi mutlaqo nolga teng bo'lishi mumkin, chunki bu parametr moddaning hajmiga yo'naltirilgan. Shunday qilib, sirt qatlamidagi suyuqlik chuqurligidan molekulasi uchun teng bo'lmagan kuchlarga qarshi ishlash kerak. Bu shuni anglatadiki, yaqin sirtning atomlari suyuqlik ichidagi zarralar bilan taqqoslaganda, sirt energetikasi deb ataladigan ortiqcha energiya bilan jihozlangan.
Sirt kuchlanish koeffitsienti
3-rasm. Sirt kuchlanishi. Muallif24 - talabalar internet-almashuvi
2-ta'rif.
Sirtning kuchlanish koeffitsienti ma'lum bir suyuqlikni tavsiflovchi jismoniy ko'rsatkich va sirt energiyasi energiyasining umumiy maydoniga nisbati.
Fizikada C kontseptsiyasining o'zgaruvchan koeffitsientini o'lchash birligi (n) / (m).
Belgilangan qiymat to'g'ridan-to'g'ri bog'liq:
- suyuqlikning tabiati (alkogol, efir, benzin kabi o'zgaruvchan elementlarda, sirt kuchlanish koeffitsienti etilmaydigan - simob, suv) dan sezilarli darajada kam.
- suyuq moddaning harorati (harorat qanchalik yuqori bo'lsa, sirt tubida kamroq);
- ushbu suyuqlik bilan chegaradosh, ideal gazning xususiyatlari;
- yuvib chiqadigan kuchlanishni kamaytirishi mumkin bo'lgan yuvish kukuni yoki sovuni kabi barqaror surish elementlari mavjudligi.
1-eslatma.
Shuni ham ta'kidlash kerakki, sirt tongi parametri suyuqlik suyuqligining boshlang'ich qismiga bog'liq emas.
Bu mexanikadan ham ma'lum, degani, uning ichki energiyasining minimal qiymati doimo tizimning o'zgarishsiz holatlariga to'g'ri keladi. Bunday jismoniy jarayon tufayli suyuq tanasi ko'pincha minimal yuzasi bilan shakllanadi. Agar tashqi kuchlar suyuqlikka yoki ularning ta'siri juda kichik bo'lsa, uning bir tomchi suv yoki sovun pufagi shaklida soha shaklida bo'lgan elementlar juda kichik bo'lsa, uning ta'siri juda kichik. Shunga o'xshab, suv og'irlik bilan o'zini tuta boshlaydi. Suyuqlik, go'yo, uning asosiy yuzasi, bu chorshanba harakatini kamaytiradigan omillar kabi harakat qiladi. Ushbu kuchlar yuzaki keskinlik deb ataladi.
Binobarin, sirt kuchlanish koeffitsienti, aslida suyuqlikning erkin vositasini cheklaydigan dastlabki davlagichning uzunligini cheklaydigan sirt kuchlanish kuchining asosiy modulini aniqlash mumkin. Ushbu parametrlarning mavjudligi cheklangan elastik plyonka o'xshash, faqat o'zgarmagan kuchlar uning tizimiga bevosita bog'liqligini va sirt kuchlanish kuchlari o'zlari qobiliyatli bo'lgan. mustaqil ravishda ishlash. Agar siz suvning yuzasiga kichik tikish ignasini qo'ysangiz, silliq keladi va uning cho'kishiga yo'l qo'ymaydi.
Harakat tashqi omil Siz suv metrlari kabi engil hasharotlarning slaydlarini, suv omborlarining yuzi bo'ylab tasvirlashingiz mumkin. Ushbu artropodlarning eshigi suv yuzasini deformatsiya qiladi, shu bilan uning hududini ko'paytiradi. Natijada, er yuzidagi bunday o'zgarishlarni kamaytirishga intilayotgan sirt taranglikning kuchi paydo bo'ladi. Yengillik kuchlari har doim gravitatsiya ta'sirini qoplash bilan yo'naltiriladi.
Sirtning kuchlanish natijasi
Sirt tarangligi ta'siri ostida oz miqdordagi suyuq ommaviy axborot vositalari eng kam qiymatga mos keladigan sharsimon shaklni olishni istaydilar. atrof. To'p konfiguratsiyasiga yondashuv ko'proq narsalarga erishadi, og'irlikning dastlabki kuchi qanchalik zaif bo'lsa, shundan ko'ra, sirt kuchlanish kuchining mayda pasayishi tortish kuchi ta'siridan ancha yuqori.
Sirtning tarqalishi fazaning yuzalarining eng muhim xususiyatlaridan biri hisoblanadi. Bu jismoniy jismlar va suyuqliklarning ajralmas qismlarini ajratish paytida, shuningdek, elektr yoki pufakchalar, shuningdek, tumanlar, emulsiyalar, ko'piklar, pufakchalar, yopishtiruv jarayonlarida nozik zarralarning nozik zarralarini shakllantirishga bevosita ta'sir qiladi.
Izoh 2.
Sirt keskinligi kelajak biologik hujayralar va ularning asosiy qismlarini belgilaydi.
Ushbu jismoniy jarayon kuchlarining o'zgarishi faagotsitozga va alveolyar nafas yo'llariga ta'sir qiladi. Ushbu hodisa tufayli gözenekli moddalar ko'p miqdorda suyuqlik, hatto havo bug'ini, kapillyar hodisalardan ham, kapillyarlar sonidagi suyuqlik darajasida suyuqlik darajasi yuqori bo'lgan o'zgarishlarni kuchaytiradi. juda keng tarqalgan. Ushbu jarayonlar orqali tuproqda suv ko'tarilishi o'simliklarning ildiz tizimi, kichik naychalar va tomirlar tizimidagi biologik suyuqliklarning harakati tufayli.
Kap, kepka ... Bu kranda yana bir tomchi to'plangan, shishib ketgan va yiqilib tushgan. Shunga o'xshash rasm hech kimga tanish. Yoki er yuzidagi quruqlikdagi iliq yomg'ir suvlari - yana tomchilar. Nega aynan tomchilar? Buning sababi nimada? Hammasi juda oddiy: Buning sababi suvning sirt tarqalishi.
Bu suvning xususiyatlaridan biri yoki umuman olganda, barcha suyuqliklarning xususiyatlaridan biridir. Ma'lumki, gaz butun tovushni yiqilmaydigan to'ldiradi, ammo buni amalga oshira olmaydi. Suv hajmidagi molekulalar har tomondan bir xil molekulalar bilan o'ralgan. Ammo sirt ustidagi suyuqlik va gaz chegarasida har tomondan ta'sir qilmaydi, faqat hajmda joylashgan molekulalar tomonidan faqat ta'sir ko'rsatmaydi.
Shu bilan birga, suyuqlik yuzasida kuch ustaning sirtining yuzasiga perpendikulyar ravishda harakat qiladi. Ushbu kuch ta'siri natijasida va sirt tarangligi paydo bo'ladi. Tashqi ko'rinishi bo'lim chegarasida ko'rinmas, elastik plyonka o'xshashligini shakllantirish bo'ladi. Sirtning tarqalishining ta'siri tufayli suv quyish korpus shaklida ushbu hajmdagi eng kichik maydonga ega bo'lgan organ shaklida bo'ladi.
Endi siz suyuqlik yuzasini o'zgartirish uchun sirt zo'riqishi ishlashini aniqlay olasiz. Boshqa tomondan, uni sirt birligini buzish uchun zarur bo'lgan energiya sifatida aniqlash mumkin. Sirlik va gaz chegarasida sirt tarqalishi mumkin. Bu molekulalar o'rtasida harakat qiladigan kuch bilan belgilanadi va u o'zgaruvchanlik (bug'lanish) uchun javobgardir. Sirt tarangligining kattaligi, shundan ko'ra ko'proq yaralar suyuq bo'ladi.
Uning hisoblash formulasiga teng bo'lgan narsani aniqlash mumkin, bu er yuzasi er yuzini o'z ichiga oladi va yuqorida aytib o'tilganligi shakli va sirtning hajmiga bog'liq emas, ammo interfolizar shovqin kuchi bilan belgilanadi, i.e. Suyuq turi. Turli xil suyuqliklar uchun uning qiymati boshqacha bo'ladi.
Suvning sirt tarqalishi o'zgarishi mumkin. Bunga isitish, sovun, kukun, paste kabi biologik faol moddalarni qo'shib erishiladi. Uning qiymati suvning tozaligiga bog'liq. Tozalangan suv, sirt tarqalishi miqdori kattaroq va bu faqat simobdan o'z ma'noda pastdir.
Suyuq suyuqlik bilan aloqa qilganda qiziquvchan ta'sir kuzatiladi qattiq moddagaz va gaz. Agar biz kerosinning yuzasiga bir tomchi suvni ursak, u to'pning shaklini oladi. Buning sababi, kerosin va tomchi o'rtasida ishlaydigan kuchlar, to'pning paydo bo'lishi natijasida o'zlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirdan kamroq. Er yuzasi orasidagi kuchlar va tomchilar oralig'idagi kuchlar kuchlanish kuchlaridan katta bo'lganida, suv yuzasiga bir tekis tarqaladi. Ushbu hodisani ho'llash deyiladi.
Biror darajada namozlikning ta'siri sirtning tozaligi darajasini tavsiflashi mumkin. Nominaning sof yuzasida bir xil rangda, va agar sirt ifloslangan bo'lsa yoki suv bilan qoplangan bo'lsa, suvni ushlab tursa, u holda ular to'plarga ketmoqda.
Sohadagi sirt tarqalishidan foydalanishning misoli sifatida, masalan, qurol uchun fraktsiyalar quyish mumkin. Eritilgan metall tomchilari shunchaki sharsimon shaklni olib, pashsha bilan muzlatilgan.
Suvning sirt tarqalishi, boshqa har qanday suyuqlik kabi, uning muhim parametrlaridan biridir. Bu suyuqlikning ayrim xususiyatlarini (bug'lanish) va harom bo'lishi kabi aniqlaydi. Uning ahamiyati faqat intermollik o'zaro ta'sir parametrlariga bog'liq.
Uni gazdan ajratib turadigan suyuqlikning eng xarakterli xususiyati, suyuqlik chekka, suyuqlik erkin sirt hosil qiladi, uning mavjudligi yuzaki, yuzaki hodisalar paydo bo'lishiga olib keladi. Ular tashqi ko'rinishi bilan talab qilinadi jismoniy holatunda bepul sirt yaqinida molekulalar mavjud.
Har bir suyuqlik molekulasi uchun, undan 10 -9 m (molekulyar radius) masofada joylashgan atrofdagi molekulalardan ajratishning kuchli tomonlari. Molekulada M. 1, suyuqlik ichida joylashgan (1-rasm), xuddi shu molekulalarning yonida kuchlar mavjud va bu kuchlarning bo'shashishi nolga yaqin.
Molekulalar uchun M. 2 Amaldagi kuchlar noldan farq qiladi va uning yuzasiga perpendikulyar ravishda suyuqlikka yo'naltiriladi. Shunday qilib, sirt qatlamidagi barcha suyuq molekulalar suyuqlikka tortiladi. Ammo suyuqlik ichidagi bo'shliq boshqa molekulalar tomonidan banddir, shuning uchun sirt qatlami suyuqlikka bosimni yaratadi (molekulyar bosim).
Molekulani siljitish M. 3, to'g'ridan-to'g'ri sirt qatlamida joylashgan, er yuzasiga, molekulyar bosimli kuchlarga qarshi harakat qilish kerak. Binobarin, suyuqlikning sirt qatlamidagi molekulalar suyuqlik ichidagi molekulalarga nisbatan qo'shimcha kuchga ega. Ushbu energiya deb nomlanadi er usti energiyasi.
Shubhasiz, er usti energiyasining o'lchami katta, erkin sirtning maydoni kattaroqdir. Erkin sirt maydoni d ga o'zgarsin S.Shu bilan birga, er usti energiyasi o'zgardi \\ (~ \\ deelta w_p \u003d \\ sigma \\ cdot \\ delta s \\), u erda sir bosqichi koeffitsientidir. Buning uchun o'zgarish qilish kerak
\\ (~ A \u003d \\ delta w_p, \\) bu \\ (~ a \u003d \\ sdot \\ delta s. \\)
Demak, \\ (~ \\ Sigma \u003d \\ dfak (a) (\\ delta s) \\).
C yuznal koeffitsientining birligi uchun C kvadrat metr (j / m 2).
- Qiymat suyuqlik kuchlari tomonidan suyuqlikning bo'sh yuzasini 1 m 2 da doimiy ravishda haroratda o'zgartirganda amalga oshiriladi.
O'zini o'zi taqdim etgan har qanday tizim o'zining potentsial energiyasi eng kichigi, suyuqlik bepul yuzani kamaytirish istagini ochib beradi. Suyuqlikning sirt qatlamini cho'zilgan kauchuk plyonka, i.e. Barcha vaqt ushbu hajmda hosil bo'lgan eng kam sonli maydonni kamaytirishga intiladi.
Masalan, og'ir ahvolda bir tomchi suyuqlik sharsimon shaklga ega.
Sirt zo'riqishi
Suyuq yuzaning mulki bu sirtni kamaytirishga intilgan kuchlarning mavjudligi sifatida talqin qilishdan bosh tortilishi mumkin. Molekula M. Suyuqlik yuzasida joylashgan 1 (2-rasm), nafaqat suyuqlik ichidagi suyuqlik bilan ishlaydi, balki molekulyar harakatlar sohasida joylashgan suyuqlik yuzasidagi molekulalar bilan harakat qiladi. Molekula uchun M. 1 - bu suyuqliksiz suyuqlikning erkin yuzasi bo'ylab yo'naltirilgan molekulyar kuchlar nol va molekula uchun oqilovchi \\ (~ \\ vc \\). M. 2, suyuqlik yuzasi chegarasida joylashgan, \\ (~ \\ vec r \\ n 0 \\) va \\ (~ \\ vec r \\) oddiy yuzaning chegaralari va suyuqlik yuzasining chegaralariga qarab yo'naltirilgan.
Barcha molekulalarda erkin sirtning chegarasida harakat qiladigan oqim kuchlari va kuch mavjud sirt zo'riqishi. Umuman olganda, u suyuqlik yuzasini kamaytirishga intiladi.
Bunga taxmin qilish mumkin, bu sirt keskinligining kuchi \\ (~ \\ vc f \\) uzunlik bilan to'g'ridan-to'g'ri mutanosibdir l. Suyuqlik yuzasining chegaralari, chunki suyuqlik sirt qatlamining barcha qismlarida molekula bir xil sharoitda:
\\ (~ F \\ sim l. \\)
Darhaqiqat, vertikal to'rtburchaklar ramkani ko'rib chiqing (A, b), bu mutanosib harakatchan tomoni. Sovunli filmning eritmasidan ramkani olib tashlanganidan so'ng, harakatlanadigan qismi pozitsiyadan ko'chib o'tadi 1 Nizomda 2 . Film nozik suyuqlikning nozik qatlamiga ega va ikkita bepul yuza borligini hisobga olsak, masofa bo'ylab harakatlanayotganda bajarilgan ishni topamiz h. = a. 1 ⋅ a. 2: A. = 2Fjh.qayerda F. - har bir sirt qatlamidan ramkada harakat qilish. Boshqa tomondan, \\ (~ a \u003d \\ sigot \\ delta s \u003d \\ sigma \\ cdot \\ cdot h \\).
Shuning uchun, \\ (~ 2f \\ cdot h \u003d \\ sligot h \\ sdot h \\ sigotw f \u003d \\ sigma \\ cdot l \\ bu qaerdan (\\ \\ dfrak fl \\).
Ushbu formulaga muvofiq, C da sirt kuchlanish koeffitsienti birligi metrga (n / m)
Sirt kuchlanish koeffitsienti S suyuqlikning erkin yuzasi chegarasi chegarasining birligi uchun faoliyatni kuchaytirish kuchiga raqamli ravishda tengdir. Sirtning kuchlanish koeffitsienti suyuqlikning tabiati, harorat va nopokliklar mavjudligiga bog'liq. Harorat ortib borishi bilan u pasayadi.
- Suyuq va bug 'orasidagi farq yo'qolganda, tanqidiy haroratda, S \u003d 0.
Nopokliklar asosan sirt tarangligi koeffitsienti (ba'zi o'sishiga) kamayadi.
Shunday qilib, suyuqlikning sirt qatlami butun suyuqlikni qamrab olgan va uni bitta "tomchiga" yig'ishga intilishdir. Bunday model (elastik cho'zilgan film) sizga sirt kuchlanish kuchlarining yo'nalishini belgilashga imkon beradi. Masalan, agar filmni tashqi kuchlar ta'sirida cho'zilsa, sirtning kuchi cho'zilishga qarshi suyuqlik yuzasi bo'ylab yo'naltiriladi. Biroq, ushbu holat elastik kauchuk plyonkaning keskinligidan ancha farq qiladi. Elastik plyonka zarralar orasidagi masofa oshishi tufayli cho'zilganligi sababli cho'zilib ketadi, zarrachalar orasidagi masofa o'zgarmaydi va natijada sirt o'sishi natijasida yuzaga keladi suyuqlikning qalinligi qalinligidan sirt qatlamiga o'tish. Shuning uchun, suyuqlik yuzasida o'sish bilan, sirt keskinligining kuchi o'zgarmaydi (bu sirt maydoniga bog'liq emas).
Shuningdek qarang
- Kikoin A.K. Sirt tozati kuchlari haqida // chorak. - 1983 yil. - 27-28 p.
Ho'llash
Qattiq tana molekulalari bilan qattiq tana molekulalari bilan mahkamlangan suyuq molekulalarning qattiq tanasi bilan aloqa qilganda muhim rol. Suyuqlikning xatti-harakati ko'proq narsaga bog'liq bo'ladi: suyuq molekulalar yoki qattiq molekulalar bilan suyuqlik molekulalari orasidagi ushlash.
Ho'llash - suyuq molekulalarning qattiq molekulalari bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadigan hodisa. Agar suyuq va qattiq molekulalar o'rtasidagi diqqatga sazovor kuchlar suyuq molekulalar orasidagi diqqatga sazovor kuchga ega bo'lsa, unda suyuqlik deyiladi ho'llash; Agar suyuqlik va qattiq tanani jalb qilish kuchlari suyuqlik molekulalari o'rtasidagi diqqatga sazovor kuchlardan kam bo'lsa, suyuqlik deyiladi parrandalik Bu tana.
Xuddi shu suyuqlik turli idoralar bilan aloqada bo'lish va to'sqinlik qilishi mumkin. Shunday qilib, suv stakanni veteret solsa, yog 'sirtini namlamaydi, simob stakanni namlamaydi va misni reterlaydi.
U joylashgan kema devorlari bilan namlash yoki o'stirish, kemada suyuqlikning erkin sirti shakliga ta'sir qiladi. Agar a katta miqdorda Suyuq suyuqlik tomchi ichiga quyiladi, uning yuzasi tekis va gorizontal yuzani ta'minlaydigan og'irlik kuchi bilan belgilanadi. Biroq, ho'llash va yig'lay olmaydigan fenomen devorlar suyuqlik yuzasining egriligiga olib keladi, deb nomlanadi mintaqaviy effektlar.
Effekt effektlarining miqdoriy tavsifi mintaqaviy burchak th - bu suyuqlik yuzasiga va qattiq tananing yuzasiga burilish orasidagi burchak. Chegara burchagida har doim suyuqlik (4-rasm, a-rasm). Uni ushlab turganda, u o'tkir bo'ladi (4, a) va ilhomlanmagan bo'lsa - Blunt (4, b). Maktab kursida fiziklar faqat to'liq heteretlashni (dh \u003d 0º) yoki to'liq zaryadlanmaydigan (th \u003d 180º) deb bilishadi.
Sirtning keskinligi mavjudligi bilan bog'liq kuchlar, konveks sirtida suyuqlik yuzasiga yo'naltirilgan kuchlar, ular suyuqlikka yo'naltirilgan natijani beradi (5-rasm). Konkav yuzasi bo'lsa, hosil bo'lgan kuch yo'nalishda, aksincha, suyuqlik bilan gaz chegarasi tomon yo'naltirilgan (5, b).
Agar hetkazish suyuqligi qattiqning ochiq yuzasida bo'lsa (6-rasm), bu uning yuzasiga tarqalishi ro'y beradi. Agar ochiq suyuqlik qattiq tananing ochiq yuzasida bo'lsa, u to'pga yaqin shaklga ega (6, b).
Har xil hayotda va sanoatda namoz qilish juda muhimdir. Fotosuratli materiallarni bo'yash, yuvish, yuvish, bo'yash materiallarini qo'llashda, bo'yoq materiallarini qo'llashda, bo'yoq materiallarini qo'llashda, bo'yoq materiallarini qo'llashda yaxshi namlash kerak bo'ladi (orzariy tog 'jinslarini boyitish). Aksincha, suv o'tkazmaydigan qurilmalarni qurishda suv bilan namlangan materiallar zarur.
Kapillyar fenomena
Suyuqlik yuzasining egriligi tor naychalarda ayniqsa tor naychalarda aniq ko'rinadi, bu erda suyuqlikning butun bo'sh yuzasi egilib qoladi. Tor bir qismli naychalarda, bu sirt sohaning bir qismidir, deyiladi menskiy. Metering suyuqligi konkav meniskus (7, a-rasm) va normallanmasdan - konveksda (7, b). Meniskusning sirt maydoni bo'lganidan beri naychaning kesishadigan joyidan kattaroq, keyin molekulyar kuchlar ta'sirida suyuqlikning egri yuzasi to'g'rilashishga intilmoqda.
Sirt kuchlanish kuchlari yaratildi qo'shimcha (laplasovo) Suyuqlikning egri yuzasi ostida bosim.
Agar suyuqlik yuzasi bo'lsa konkav, Sirt keskinligining kuchi suyuqlikdan (a, a) yo'nalishga yo'naltirilgan va suyuqlikning konkav yuzasi ostida bosim kvartira ostidan kam, \\ (~ p \u003d \\ dfak (2 \\ sigma) (R) \\). Agar suyuqlik yuzasi bo'lsa konveks, Sirt tarqalishining kuchi suyuqlikka yo'naltirilgan (8, b) va suyuqlik konveks yuzasida bosim kvartira ostiga, bir xil qiymatdagi kvartiradan katta.
Anjir. sakkiz - Ushbu formula - paplas formulasi - bu ikki tomonlama egilish suyuqligining o'zboshimchalik yuzasiga ortiqcha bosimni belgilaydigan eng past bosimni aniqlaydigan.
qayerda R. 1 I I. R. 2 - Ikki har qanday o'zaro perpendikulyar kesma uchastkasining suyuqlikdagi radiotining egri kursi. Agar mos keladigan bo'limning egriligi markazi suyuqlikning ichiga kirsa, suyuqlikning egri suvi bo'lsa va salbiy suyuq bo'lsa, suyuq bo'ladi. Silindrsimon yuza uchun ( R. 1 = l.; R. 2 \u003d ‡) haddan tashqari ortiqcha narsalar \\ (~ p \u003d \\ dfak (\\ Sigma) (r) \\).
Agar siz tor naychani qo'ysangiz ( kapillyar) bir chetida suyuqlikka quyiladi, u holda kapillyar ko'tarilgan suyuqlik (suyuqlik hetkazib ketsa), kapillyar rozsida suyuqlik (suyuqlik namlanayotgan bo'lsa) (agar suyuq bo'lsa, 9-rasm) , A, b), chunki suyuqlikning tekis yuzasi ostida ortiqcha bosimli kema yo'q.
Kapillyarlarda suyuqlikning suyuqligi darajasidagi suyuqlik darajasidagi suyuqlik darajasidagi o'zgarishlar hodisalari keng kemalardagi suyuqlik darajasiga nisbatan deyiladi kapillyar fenomena.
Kapillyar ko'tarilgan yoki bunday balandlikka tushadigan suyuqlik h.Suyuqlik ustunining gidrostatik bosimining kuchi ortiqcha haddan tashqari kuch bilan tenglashtiriladi, i.e.
\\ (~ \\ dfrac (2 \\ sigma) (R) \u003d \\ rohot g \\ cdot h. \\)
Qayerda \\ (~ h \u003d dfrak (2 \\ sdot g \\ cdot r) \\). Agar hiyla-nayrang tugamasa θ ≠ 0 (θ 180 °), keyin hisob-kitoblar, \\ (~ h \u003d dfrak (\\ cdot r) \\ cdot \\ cos \\A \\).
Kapillyar fenomena juda keng tarqalgan. Tuproqda suvni ko'tarish, o'pkadagi qon tomirlari, o'simliklar tizimidagi qon tomirlari, poliz tizimi, tayoqcha va soat qog'oz - kapillyar tizimlar.
Adabiyot
- Oqsenovich L. A. o'rta maktabdagi fizika: nazariya. Vazifalar. Sinovlar: tadqiqotlar. Umumiy ishlab chiqarishni ta'minlaydigan institutlar uchun qo'llanma. Media, ta'lim / L. A.Aksinovich, N.N.Rakina, K. S. Farino; Ed. K. Fyino. - MN: ADukatsya i Vixavann, 2004 yil. - 148-184.
Suyuqlik yuzasidagi molekulalar orasidagi kuchlanish kuchlari ularni chegaradan tashqarida ushlab turadi.
Suyuq molekulalar o'zaro diqqatga sazovor kuchlarni boshdan kechirishadi - aslida suyuqlik darhol yo'qolmaydi. Suyuq ichidagi molekulalarda boshqa molekulalarni jalb qilish kuchi har tomondan harakat qiladi va shuning uchun bir-birlarini o'zaro muvozanatlashadi. Suyuqlik yuzasida molekulalar tashqarida qo'shnilar yo'q va diqqatga sazovor kuch sarflash suyuqlik ichiga yo'naltiriladi. Natijada, suvning butun yuzasi ushbu kuchlarning ta'siri ostida shivirlashga intilmoqda. Umumiy hisobida bu ta'sir suyuqlik yuzasini yuzaga keltiradigan va ko'rinmas, nozik va elastik plyonkalarning o'xshashligini shakllantirishga olib keladi.
Sirt muammosi oqibatlarining oqibatlaridan biri shundaki, suyuqlikning sirt maydonini ko'paytirish - uning cho'zilishi - sirt keskinlik kuchlarini engish uchun mexanik ish qilish kerak. Shunday qilib, agar suyuqlik yolg'iz qolgan bo'lsa, u shaklni uning yuzasi minimal bo'lishini istaydi. Tabiiyki, bu soha, tabiiyki, bu soha hisoblanadi - bu deyarli yomg'ir tomchilari deyarli sharsimon tutadi, chunki parvoz tomchilari havo qarshiliklari tufayli biroz tortib olinadi. Xuddi shu sababga ko'ra, yangi mumi mitti bilan qoplangan tanadagi suv boncuklar bilan shug'ullanadi.
Sirlik kuchlanish kuchlari sanoatda - xususan, miltiq qismi kabi sharsimon shakllarni quyishda qo'llaniladi. Er tomir tomchilari bu bo'yning etarlicha yiqilib tushganda, ular bu balandlikka etarlicha yiqilib tushganda, ular Qabul qilingan idishga tushishdan oldin muzlash uchun muzlashadi.
Sizda kundalik hayotimizdan yuzaga keladigan kuchlanish kuchlarining ko'plab misollarini amalga oshirishingiz mumkin. Okeanlar, dengizlar va ko'llar yuzasida shamol ta'siri ostida to'lqin izlari hosil bo'ladi va bu to'lqin sirt kuchlanish kuchini susaytiradigan to'lqin. Ushbu kuchlarning ikkitasi alternativa va to'lqin izlari suvda hosil bo'ladi, xuddi alternativ cho'zish va siqishni natijasida hosil bo'lgan.
Suyuqlik "boncuklar" yoki qattiq sirtga silliq qatlamga yig'ilib, sirt kuchlanishiga va suyuq molekulalar va qattiq yuzadagi diqqatga sazovor kuchlar kuchlanishiga bog'liq bo'ladi. Suyuq suvda, masalan, sirt keskinligining kuchi molekulalar o'rtasidagi vodorod aloqalar tufayli ( sm. Kimyoviy obligatsiyalar). Suv bilan shisha yuzasi namlanadi, chunki shisha tarkibida bir nechta kislorod atomlari va suvni nafaqat boshqa suv molekulalari, balki kislorod atomlari bilan osongina hosil qiladi. Agar siz shisha yuzasini yog 'bilan moylasangiz, vodorod bog'lari shakllanmaydi va ichki vodorod zonziqalarining ta'siri ostida tomchilarni yig'adi.
Suvdagi kimyo sanoatida maxsus sessiya reagents ko'pincha qo'shiladi - surma- Suvni har qanday sirtda yig'masdan yig'masdan. Ular, masalan, suyuq yuvish vositalarida qo'shiladi idish yuvish mashinalar. Suvning sirt qatlamiga topilib, bunday reakententlarning molekulalari sirtining keskin kuchlari sezilarli darajada zaiflashadi, suv tomchilarga yig'ilmaydi va iflos dog'lar sirtida quritilgandan keyin chiqmaydi ( sm.
Suyuqlik– Suyuq korpusda joylashgan moddalar qattiq va gazsimon shtatlar. Uni boshqa umumiy davlatlardagi moddalardan ajratib turadigan suyuqlikning asosiy xususiyati - bu mayda, deyarli hajmni saqlab turgan tanang mexanik stresslar ta'siri ostida shaklni cheksiz o'zgartirish qobiliyatidir.
umumiy ma'lumot Suyuq holat haqida
Suyuq holat odatda qattiq tana va gaz o'rtasida oraliq deb hisoblanadi: gaz na tovushni yoki shaklni saqlamaydi va qattiq tanani ham saqlab qoladi.
Suyuq jismlarning shakli to'liq yoki qisman ularning sirtlari elastik membrana kabi harakat qilayotgani bilan aniqlanishi mumkin. Shunday qilib, suv tomchilarda yig'ilishi mumkin. Ammo suyuqlik hatto uning sobiq sirtida ham oqishga qodir va bu shuningdek shaklni (suyuq tananing ichki qismlarini) anglatadi.
Suyuq molekulalar ma'lum bir pozitsiyani yo'q, ammo shu bilan birga, almashinishlarning to'liq erkinligi mavjud emas. Ular orasida ularni yaqin masofada saqlash uchun etarli darajada jalb qilish bor.
Suyuq holatdagi modda quyida qattiq holatga kiradigan ma'lum bir harorat oralig'ida mavjud (kristallanish yoki qattiq moddalar siyosati bilan konversiya), yuqorida gazsimon (bug'lanish). Ushbu oraliq chegaralari bosimga bog'liq.
Qoida tariqasida, suyuq holatdagi modda faqat bitta modifikatsiyaga ega. (Eng muhim istisnolar - bu kvant suyuqliklari va suyuq kristallar. Shuning uchun suyuqlik nafaqat agregat, balki termodinamik bosqichdir.
Barcha suyuqliklar toza suyuqlik va aralashmalarda mos keladi. Ba'zi suyuqliklar hayot uchun katta ahamiyatga ega: qon, dengiz suvi va boshqa suyuqliklar hal qiluvchi funktsiyani amalga oshirishlari mumkin.
Suyuqliklarning fizik xususiyatlari
1 ).Suyuqlik
Suyuqlikning asosiy xususiyati - bu oqqis. Agar muvozanatning suyuqligi sug'oradigan tashqi kuch bo'lsa, unda bu kuch qo'llaniladigan yo'nalishda suyuqlik zarralari oqimi: suyuq oqimlar. Shunday qilib, muvozanatsiz tashqi kuchlar ta'siri ostida suyuqlik qismlarning shaklini va nisbiy joyini saqlab qolmaydi va shuning uchun u joylashgan kemaning shaklini oladi.
Plastmassaning qattiq jismidan farqli o'laroq, suyuqlik kuchga ega emas: suyuqlik oqilona oqimini o'tkazish uchun o'zboshimchalik bilan kichik kuchni qo'shish kifoya.
2).O'lchov ovozi
Suyuqlikning o'ziga xos xususiyatlaridan biri bu ma'lum miqdorda (o'zgarmas tashqi sharoitlar bilan). Suyuqlik mexanik jihatdan siqish juda qiyin, chunki gazdan farqli o'laroq, molekulalar o'rtasida juda oz bo'sh joy mavjud. Kemada tuzilgan suyuqlikda ishlab chiqarilgan bosim ushbu suyuqlik hajmining har bir nuqtasiga (Paskal qonuni, shuningdek gazlar uchun) o'zgarmaydi. Ushbu xususiyat juda past siqilish bilan bir qatorda gidravlik mashinalarida qo'llaniladi.
Suyuqliklar odatda sovutish paytida qiziydi va qisqartirilgan hajmda (siqilgan) hajmini (siqilgan) hajmini oshiradi. Biroq, istisnolar, masalan, isitilganda, normal bosim va taxminan haroratda isitilganda suv siqilganligi aniqlandi.
3).Yopishqoqlik
Bundan tashqari, suyuqliklar (shuningdek gazlar) yopishqoqlik bilan tavsiflanadi. U boshqalarning boshqasiga nisbatan, ya'ni ichki ishqalanish kabi qismlarning harakatiga qarshi turish qobiliyati sifatida belgilanadi.
Suyuqlikning qo'shni qatlamlari bir-biriga nisbatan harakatlansa, molekulalar to'qnashuv tufayli to'qnashadi. Buyurtmalangan harakatni tormozlash uchun kuchlar mavjud. Bunday holda, buyurtma qilingan harakatning kinetik energiyasi molekulalarning tartibsiz harakatining issiqlik energiyasiga o'tadi.
Ko'chilgan va o'zini o'zi xohlagan kemada suyuqlik asta-sekin to'xtaydi, ammo harorat oshadi.
4).Aralashlik
Suyuqliklarning aralashligi bir-birida eritiladi. Aralashtirilgan suyuqliklarga misol: suv va etil spirti, notinchlik bo'lmagan: suv va suyuq neft.
5).Erkin sirt va sirt tarangligini shakllantirish
Ovozni saqlab qolish tufayli suyuqlik bepul sirtni shakllantirishga qodir. Bunday sirt bu moddaning fazali qismining yuzasi: bir tomonda, boshqa va boshqa gazlarga ko'ra, masalan, boshqa gazlar, masalan, havo.
Agar bir xil moddaning suyuq va gazli bosqichi kontaktlarning suyuq va gazli bosqichi bo'lsa, kuchlar yuzaga kelishini kamaytirishga intilayotgan kuchlar paydo bo'ladi. Bo'lim yuzasi italik membrana kabi harakat qiladi, bu esa itarishga intiladi.
6).Zichlik to'lqinlari
Garchi suyuqlik juda qiyin bo'lsa-da, bosim o'zgarganda uning hajmi va zichligi hali ham o'zgarib turadi. Bu darhol sodir bo'lmaydi; Shunday qilib, agar bitta fitna siqilgan bo'lsa, unda bunday siqishni boshqa qismlarga uzatiladi. Bu shuni anglatadiki, elastik to'lqinlar suyuqlik ichkariga, xususan, zichlik to'lqinlariga olib kelishi mumkin. Zichlik bilan bir qatorda boshqa jismoniy miqdorlar, masalan, harorat o'zgaradi.
Agar to'lqinning tarqalishi paytida zichlik etarlicha o'zgaradi, bunday to'lqin tovush to'lqini yoki tovush deb ataladi.
Agar zichlik etarlicha kuchli bo'lsa, unda bunday to'lqin zarba to'lqin deb ataladi. Shok to'lqinining boshqa tenglamalar tomonidan tasvirlangan.
Suyuqlikdagi zichlik to'lqinlari bo'ylama, ya'ni to'lqinni ko'paytirish yo'nalishi bo'yicha zichlik o'zgaradi. Suyuqlikdagi ko'ndalang elastik to'lqinlar shaklning ishdan chiqilmaganligi sababli yo'q.
Elastik to'lqinlar Suyuqlikda, ular vaqt o'tishi bilan to'xtaydilar, energiya asta-sekin issiqlik energiyasiga kiradi. Zotning sabablari - yopishqoqlik, "klassik singdirish", molekulyar dam olish va boshqalar. Bunday holda, ikkinchi yoki hajmli yopishqoqlik zichligini o'zgartirishda ichki ishqalanishni anglatadi. Biroz vaqt o'tgach, urinish natijasida zarba to'lqini eshitiladi.
Suyuqlikdagi elastik to'lqinlar, shuningdek, molekulalarning tartibsiz issiqlik harakatidan kelib chiqadigan turli xil hollarda.
Suyuq tuzilma
Eksperimental tadqiqotlar suyuq holat Rentgen diffrakti va neytron oqimlarini suyuq muhit orqali o'tayotganda, ular suyuqlik mavjudligini topdilar o'rta tartib. Zarralar joylashgan joyda ba'zi buyurtmalarning mavjudligi faqat har qanday maxsus holatdan kichik masofada (140-rasm).
Suyuqlikdagi qo'shni zarrachalarning o'zaro kelishuvi kristallardagi qo'shni zarralar tartibiga o'xshashdir. Biroq, suyuqlikdagi bu buyurtma faqat kichik hajmlarda kuzatiladi. Masofatlarda: ba'zi tanlangan "markaziy" molekulalardan, tartibli ravishda buzilgan (molekulaning diametri). Suyuqlikdagi zarralar joylashgan joyda shunga o'xshash tartib va \u200b\u200bunga yaqinlashishga chaqiriladi .
Uzoq masofali suyuqlikning etishmasligi tufayli, bir nechta istisnolar uchun, bilinkalarning anisotropi tavsifi aniqlanmaydi. Shuning uchun suyuqlikning tuzilishi ba'zan kvazikrystall yoki kristall deb ataladi .
Birinchi marta suyuqliklarning ba'zi xususiyatlari (ayniqsa metall eritmalar) va kristalli qattiq moddalar, keyin Sovet Fizika fizikasi salohot fizikasi asarlarida ya.i.fenkel 1930-1940 yillarda ishlab chiqilgan. Endi universal tan olish, atomlar va molekulalarning issiqlik harakati, atomlarning issiqlik harakati, atomlarning tebranishlarning o'rtacha chastotasi kristalli jismlarda yaqin chastota bilan bog'liq. Oscantant Center qo'shni zarrachalar kuchlari sohasi va ushbu zarralarning shikastlanishlari bilan bir vaqtda belgilanadi.
Bu issiqlik harakati bilan bir qismli zarralarning bir tomonining bir qismidan sakrash orasidagi intervallar orasidagi vaqt oralig'ida boshqa va termal tebranishlarga mos keladigan issiqlik harakati bilan soddalashtiriladi. "Tartibga solgan" ning o'rtacha vaqti, suyuqlik molekulasidan ba'zi muvozanat holatida qoladi dam olish vaqti.Vaqt o'tgandan so'ng, molekula muvozanat o'rnini o'zgartiradi, sakrash o'rnini avvalgi pozitsiyasiga aylanib, avvalgi molekulalarning o'lchamlari masofasi uchun joylashgan. Shunday qilib, molekula asta suyuqlik ichida sekin harakat qiladi. Harorat ortib borishi bilan vaqt pasayadi, molekulalarning molekulalari ko'payadi, bu esa suyuqlikning yopishqoqligini o'zgartiradi (erkinlikni oshiradi). Ya.i.fenkel, sirli ma'noga ko'ra, molekulalar suyuqlik hajmini olib, ko'chma muddatli hayotning uzoq vaqt davomida almashtiriladi.
Amorfli qattiq jismlar (shisha, qatron, bitum, bitum, bitumli va boshqalar) yuqori darajada yopishqoqlik tufayli zarralari cheklangan harakatchanlikka ega bo'lgan superkoulped suyuqliklari sifatida ko'rib chiqilishi mumkin.
Suyuq holatning kichik tartibi tufayli suyuqlik nazariyasi gazlar va kristalli qattiq moddalar nazaridan kam rivojlangan. To'liq suyuqlik nazariyasi yo'q.
Bir oz suyuqlikning maxsus turi organik birikmalarcho'zilgan yoki disk shaklidagi molekulalardan yoki suyuq kristallardan iborat. Bunday suyuqliklardagi molekulalar o'rtasidagi o'zaro ta'sir ma'lum bir boltalarni ma'lum bir tartibda qurishga qaratilgan. Yuqori haroratlarda issiqlik harakati bunga to'sqinlik qiladi va modda an'anaviy suyuqlik hisoblanadi. Tanqidiy suyuqlikning asosiy qismidan past haroratda yo'naltirilgan yo'nalishda yo'naltirilgan yo'nalishda yo'naltirilgan tartib keladi. Suyuqlikning asosiy xususiyatlarini, masalan, ravon kristallar qattiq kristallarning xarakteristik xususiyatlariga ega - magnit, elektr va optik xususiyatlarning aniisotropi. Ushbu xususiyatlar (ravonligi bilan birga) ko'p sonli toping texnik dasturlarMasalan, elektron kuzatuvchilar, hisoblashlar, uyali telefonlar, shuningdek, shaxsiy kompyuterlar, televizorlar, raqamli, xat va analog ma'lumotlarini namoyish qilish uchun ko'rsatkichlar, sklboard va ekranlar kuzatgichlarida.
Sirt zo'riqishi
Suyuqlikning eng qiziq xususiyati - bu mavjud bepul sirt. Ulangan suyuqlik yuzasi bilan bepul energiyaSuyuqlikning erkin sirtining maydoni bilan mutanosib:. Izolyatsiya tizimining erkin energiyasi minimal darajada, suyuqlik (tashqi sohil bo'lmaganda) minimal sirt maydoniga ega bo'lgan shaklga ega bo'lishga intiladi. Shunday qilib, suyuqlik shakli muammosi ko'rsatilgan qo'shimcha shartlar bo'yicha o'rtacha hisoblatish muammosi (boshlang'ich taqsimlash, uning hajmi). Bo'sh tomchi to'pning shaklini oladi, ammo yanada murakkab sharoitlarga ega, suyuqlik yuzasi shakli muammosi juda murakkab bo'ladi.
Suyuq, gazlardan farqli o'laroq, nanit bo'lgan idishning barcha hajmini to'ldirmaydi. Suyuq va gaz (yoki parom) orasida qismning chegarasi suyuqlikning qolgan qismiga nisbatan maxsus sharoitlarda shakllanadi. Suyuqlik chegarasida molekulalar uning chuqurligidagi molekulalardan farqli o'laroq, har tomondan emas, balki suyuqlikning boshqa molekulalari bilan o'ralgan. Qo'shni molekulalardan suyuqlik ichidagi suyuqlikdagi suyuqlik kuchlari, o'rtada o'rtacha kompensatsiyalangan (141-rasm).
Ammo barcha molekulalar, shu jumladan chegara qatlami molekulalari muvozanat holatida bo'lishi kerak. Ushbu muvozanatga er yuzasi sirt qatlam molekulalari va suyuqlik ichidagi eng yaqin qo'shnilari orasidagi masofada kamayish tufayli erishiladi. Molekulalar orasidagi masofada pasayishi bilan, shovqinli kuch paydo bo'ladi. Sirt qatlam molekulalari biroz qattiq qadoqlanadi, shuning uchun ular ichki molekulalarga nisbatan potentsial energiya zaxirasiga ega. Shunday qilib, suyuqlikning sirt qatlamining molekulalari suyuq potentsial energiya ichidagi molekulalarga nisbatan ortiqcha bo'ladi erkin energiyaga teng. Suyuqlik yuzasining potentsial energiyasi uning hududiga mutanosibdir:.Mexanikadan ma'lumki, tizimning muvozanat holati potentsial energiyasining minimal qiymatiga mos keladi, i.e. Suyuqlikning erkin yuzasi uning hududini qisqartirishga intiladi. Suyuqlikni tutadi, bu yuzasi yuzaga kelganda, bu sirtni kamaytiradigan (siqishni) kamaytiradigan kuchlar mavjud. Bu kuchlar chaqiriladi sirt zo'riqish kuchlari .
Biz suyuqlik yuzasida yopiq aylanishni tanlaymiz. Ushbu kontur ichidagi barcha molekulalar uchun barcha kuchlar o'zaro muvozanatlashgan. Biroq, kontur bo'ylab joylashgan molekulalar uchun kuchlar tashqi kuchlardir; Ular perimetri va tangentantlarga suyuqlik yuzasiga perpendikulyar. Ushbu kuchlar filmni cho'zadigan va sirt tarangligi (143-rasm).
 Anjir. 143. |
Sirtdagi elastik kuchning siri sirtining sirtini (ya'ni film deformatsiyaga kiritishiga bog'liq) va sirtning qanday ko'rinishi bo'yicha kuchlanish kuchlari bog'liq emas Suyuqlik yuzasidan.
