Свойства жидкости

Кадр 1

I.ПРИРОДА ЖИДКОГО СОСТОЯНИЯ

Кадр 2

Равнодействующая сил притяжения и отталкивания между молекулами в зависимости от расстояния между ними меняется по сложному закону. Практически каждая молекула взаимодействует лишь с первым окружающим её слоем. Простейшие опыты и наблюдения обнаруживают наличие сил притяжения и отталкивания между молекулами любого вещества.

Кадр 3

В газах молекулы удалены друг от друга. Их взаимодействие сводится, в основном, к упругому соударению. Слабые силы притяжения не в состоянии удержать молекулы друг возле друга, поэтому газ занимает весь предоставленный ему объём. Это свойство используется, например, в тепловых машинах.

Кадр 4

Атомы (или молекулы) в истинно твёрдых (кристаллических) телах расположены не хаотически, как в газах, а в определённом, характерном для данного вещества порядке. Такой порядок в расположении атомов наблюдается по всему объёму тела.

Кадр 5

Несжимаемость жидкости используется в гидропрессах и гидроподъёмниках. В жидкостях, как и в твёрдых телах, молекулы находятся на расстояниях, сравнимых с их собственными размерами. Молекулы совершают колебания, периодически «перескакивая» с одного места на другое. Значительная плотность в расположении молекул делает жидкости практически несжимаемыми.

Кадр 6

Ничтожная сжимаемость жидкости сделала возможным создание гидравлической системы торможения в автомобилях.

Кадр 7

Прибор, позволяющий испытать жидкость на разрыв (такая конструкция делает невозможным относительное скольжение слоёв) Прочность на разрыв Вода ~ 5·10⁵ н/м² Ртуть ~ 10⁷ н/м² При незначительных изменениях расстояния между молекулами силы молекулярного взаимодействия резко возрастают. Этим объясняется не только малая сжимаемость твёрдых тел и жидкостей, но и значительная сопротивляемость растяжению.

Кадр 8

Тепловое движение молекул жидкости вызывает непрерывные переходы их из одного «оседлого» положения в другое. Они происходят преимущественно в направлении действия внешних сил, например силы тяжести. Поэтому жидкость течёт и принимает форму сосуда.

Кадр 9

На число «перескоков» молекул в единицу времени, а следовательно, и на текучесть жидкости мало влияют внешние силы. Подвижность молекул в веществе в основном зависит от его температуры. Этот факт широко учитывается при литье и горячей обработке металлов и пластмасс.

Кадр 10

Определенное количество жидкости вытекает через калиброванное отверстие в единицу времени. С понижением температуры подвижность молекул уменьшается и, как следствие этого, увеличивается вязкость жидкости. Её измеряют вискозиметрами.

Кадр 11

Зависимость вязкости смазочных масел от температуры. Значительное изменение вязкости жидкостей при колебаниях температуры приходится учитывать в технике. Для смазки трущихся деталей машин подбирают масло, вязкость которого соответствует температурным условиям.

Кадр 12

При работе с пневматическими распылителями также нужно иметь в виду вязкость распыляемой жидкости (подбирать сопло определённого диаметра, подогревать жидкость или добавлять в неё растворители).

Кадр 13

Сопоставление различных характеристик жидкостей, газов и твёрдых тел даёт основание сделать вывод о близости жидкостей как к газам, так и к твёрдым кристаллическим телам.

Кадр 14

II. Поверхностное натяжение в жидкостях Наиболее характерным признаком, отличающим жидкое состояние от газообразного, является наличие у жидкостей поверхности, отделяющей её от другой среды. Эта поверхность находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости.

Кадр 15

В пограничном слое молекулы жидкости окружены молекулами того же вещества не со всех сторон. Поэтому молекулярные силы в поверхностном слое, граничащем с газом небольшой плотности, не уравновешены, и молекулы обладают избыточной энергией.

Кадр 16

Под действием некомпенсированных сил поверхностного слоя жидкость стремится принять такую форму, чтобы её поверхность была минимальной, т.е. форму шара. Однако обычно сила тяжести искажает форму жидкости, увеличивая её поверхность.

Кадр 17

Силы взаимодействия молекул в мыльной плёнке. При этом совершается работа против сил, затягивающих молекулу в глубь жидкости. Работа по увеличению поверхности жидкости на единицу площади при неизменной температуре называется поверхностным натяжением.

Кадр 18

Процесс образования капели связан с увеличением поверхности жидкости под действием силы тяжести. Один из методов определения коэффициента поверхностного натяжения основан на измерениях параметров капли в момент её отрыва.

Кадр 19

Коэффициент поверхностного натяжения (б) зависит от химического состава жидкости и её температуры. При нагревании жидкости б уменьшается и обращается в нуль при критической температуре.

Кадр 20

Поверхность жидкости может соприкасаться не только со своим паром или другим газом, но и с твёрдым телом или жидкостью иного химического состава.

Кадр 21

Контактирующие вещества 6 дж/м² Контактирующие вещества 6 дж/м² Вода—пар 73·10⁻³ Ртуть—воздух 49·10⁻² Вода—эфир 12,2·10⁻³ Ртуть—вода 42,7·10⁻² Вода—бензол 33,6·10⁻³ Ртуть—спирт 39,9·10⁻² Коэффициент поверхностного натяжения жидкости зависит от плотности граничащей среды. Это объясняется сильным взаимодействием молекул граничащих сред: жидкость—жидкость, жидкость—твёрдое тело.

Кадр 22

На поверхности воды находится капля масла. Граница раздела трёх веществ будет неподвижной, когда силы поверхностного натяжения контактирующих веществ уравновесят друг друга.

Кадр 23

Если сила F₁ оказывается больше равнодействующей сил F₂ и F₃, то капля растягивается по поверхности жидкости.

Кадр 24

Соотношение сил молекулярного взаимодействия в жидкости и между молекулами жидкости, и твёрдого тела характеризуется краевым углом (θ). Аналогичные явления наблюдаются и при контакте жидкости с твёрдым телом.

Кадр 25

Оловянный припой, используемый при пайке, хорошо смачивает некоторые металлы Если краевой угол острый, говорят, что жидкость смачивает твёрдое тело.

Кадр 26

Жидкость не смачивает или частично не смачивает твёрдое тело, когда краевой угол тупой.

Кадр 27

Взаимодействие частиц жидкости с частицами твёрдого тела влияет и на форму её поверхности в сосуде. Жидкости, смачивающие сосуд, образуют вогнутый мениск, а не смачивающие — выпуклый.

Кадр 28

Разность уровней жидкости в сообщающихся сосудах (h) объясняется выпуклой поверхностью жидкости в узком колене.

Кадр 29

Избыточное давление под плёнками жидкости создаётся сразу двумя искривлёнными поверхностями.

Кадр 30

Так как ΔP₁>ΔP₂, то воздух из малого пузыря перетекает в большой Величина избыточного давления под искривлённой поверхностью зависит от кривизны этой поверхности (при неизменной температуре данной жидкости).

Кадр 31

Эту зависимость можно наблюдать с помощью прибора, изображённого на рисунке. Регистрируя показания манометра и диаметр пузырька воздуха в жидкости, можно построить график.

Кадр 32

Возникающие при кавитации ударные импульсы разрушают поверхности гребных винтов и лопаток турбин Внутри жидкостей, подверженных знакопеременным нагрузкам (растяжение—сжатие), могут возникать микроразрывы (явление кавитации), куда устремляются растворенные газы и пар. При захлопывании таких микропузырьков развиваются давления в тысячи атмосфер.

Кадр 33

Возникновение ударных импульсов приводит к разрыву связей между молекулами. Этим пользуются при получении эмульсий, изготовлении медикаментов.

Кадр 34

Широко используется кавитация и для очистки готовых изделий в промышленности.

Кадр 35

Избыточное давление под искривлённой поверхностью жидкости приводит к явлению капиллярности: изменению уровня жидкости в узких трубочках (капиллярах) относительно уровня её вне капилляра.

Кадр 36

Для неполного смачивания или несмачивания ΔP= 2G cos θ / r где r—радиус капилляра. P=P₀±ΔP При полном смачивании (θ=0) или полном несмачивании (θ=180°) поверхность жидкости в капилляре образует полусферу, радиус которой равен радиусу капилляра. В этом случае давление под мениском отличается от внешнего (обычно атмосферного) давления на величинуΔP= 2G / R.

Кадр 37

Влага к растениям поступает благодаря капиллярному поднятию её в почве. Явление капиллярности можно наблюдать в природе, оно широко используется в быту и технике.

Кадр 38

Рыхление грунта приводит к разрушению почвенных капилляров и способствует удержанию влаги.

Кадр 39

Во всех авторучках чернила подаются к перу по тончайшим капиллярам, которые обеспечивают непрерывную циркуляцию жидкости и не дают чернилам засохнуть. Оси в подшипниках качения иногда смазывают с помощью фитилей, капилляры которых подают смазку к валу.

Кадр 40

КОНЕЦ Диафильм сделан по заказу Министерства просвещения РСФСР Автор Р. Бега Художник-оформитель Н. Дунаева Редактор В. Чернина Студия «Диафильм», 1972 г. Москва, 101000, Старосадский пер., д. № 7 Цветной 0-30 Д-252-72

Кадр 41

ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ Диафильм по химии для старших классов