Свойства жидкостей: физика

Свойства жидкостей: физика

Свойства жидкостей: физика

Все тела, которые окружают человека, состоят из различных веществ и имеют различные свойства и характеристики. Все объекты материального мира построены по единым правилам.

Они состоят из атомов, молекул и иных мелких образований на микроуровне. Все соединения не имеют общих показателей, так как они исчисляются миллионами. Поэтому и свойства у них также различны.

Все вещества имеют четыре основных агрегатных состояния:

  • газообразное;
  • твердое;
  • в виде жидкости;
  • в виде плазмы.

При рассмотрении жидкости необходимо понять, что они также обладают собственными свойствами, характеристиками, а также особенностями строения. При классификации различных жидкостей за основу взяты их основные свойства, структура и химическое строение. Также имеют принципиальное значение типы взаимодействия между различными частицами и их составляющими компонентами.

Рисунок 1. Главные свойства жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Выделяют ряд основных видов жидкостей. Среди них преобладают те, которые состоят из атомов, где основной сдерживающей силой является сила Ван-дер-Ваальса. Подобные жидкие газы можно разглядеть в метане, аргоне и некоторых других веществах.

Подобные жидкости состоят из пары одинаковых атомов. Также выделяют вещества, которые состоят из связанных между собой ковалентных связей, а также те, где присутствуют элементы водородной связи. Также есть интересные варианты особенных структур жидкости.

Они выражаются в виде:

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

  • жидких кристаллов;
  • неньютоновской жидкости.

Физические свойства жидкости

Рисунок 2. Физические свойства жидкостей. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Обычно выделяют физические свойства жидкости при рассмотрении характерных черт того или иного вещества. Они отличают их от определенного агрегатного состояния. В настоящее время выделяется достаточно большое количество основных характеристик. Они позволяют с большой степенью точности сделать описание рассматриваемых веществ.

Среди таких физических свойств жидкости выделяют:

  • маленькая возможность изменения собственного объема при изменении температуры и давления;
  • обладание свойством текучести.

Любая жидкость может легко менять свою форму и распределяться по определенному объему. Форма жидкости зависит от собственных характеристик и воздействия внешних факторов. Сила тяжести позволяет деформировать молекулы жидкости до определенного состояния.

Их форма становится неопределенной. При помещении жидкости в такие условия, где силы притяжения ограничены или почти полностью отсутствуют, она примет совершенно новые определенные формы. Жидкости принимает форму идеального шара.

Подобный эффект можно наблюдать на орбите Земли на борту Международной космической станции.

При рассмотрении объема жидкости общие признаки соответствия свойств можно разглядеть и у газов. Газы и жидкости могут занимать весь объем пространства, где они находятся в определенное время. Он может быть ограничен лишь стенками сосуда или помещения.

Вязкость

Рисунок 3. Вязкость жидкости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Одним из уникальных свойств жидкости является вязкость. При ее рассмотрении активно пользуются рядом основных параметров, которые заключаются в градиенте скорости движения и касательном напряжении.

У этих величин есть линейная зависимость, которая отображается в ряде формул и основополагающих правилах.

Вязкость подразумевает создание неограниченного движения вещества независимо от воздействия внешних факторов и сил.

Пример 1

В пример можно привести свойство воды при вытекании из сосуда. Жидкость будет продолжать осуществлять этот процесс, несмотря на все приложенные внешние воздействия, которые мешают так или иначе это сделать. К таким воздействиям относят обычно силу трения, силу тяжести и иные факторы.

Для неньютоновских жидкостей действуют иные параметры. Подобный тип жидкостей обладает большой степенью вязкости, поэтому оставляют за движением след. Этот показатель полностью зависит от приложенной температуры. При увеличении температуры вязкость некоторых веществ будет уменьшаться или увеличиваться. Эти действия зависят от химического строения жидкости.

Теплоемкость и поверхностное натяжение

Жидкости обладают способностями по поглощению веществами определенного количества тепла. Это им необходимо для того, чтобы повысить собственную температуру вещества. От веществ с разной степенью соединений и других показателей зависят способности по теплоемкости.

Некоторые могут обладать более мощной теплоемкостью по сравнению с другими жидкостями. Одними из самых успешных теплоемких веществ является вода. Она накапливает в своих молекулах определенное количество тепла и сохраняет его некоторое время.

Поэтому именно воду принято активно использовать в качестве элемента системы отопления, а также для приготовления пищи и иных нужд человека.

Поверхностное натяжение достигается в тот момент, когда жидкость занимает определенный объем. Она снаружи может граничить с другой средой, например, воздухом или другим веществом. В месте соприкосновения этих веществ создается так называемое разделение фаз.

Также это явление принято считать поверхностным натяжением. Молекулы жидкости стремятся в этом положении окружить себя такими же частицами и сжимают жидкость еще больше. Поэтому визуально поверхность жидкого тела словно натягивается.

Такое же явление начинает возникать при отсутствии признаков иных внешних факторов, так как идеальной формой жидкости является шар.

Текучесть и сжимаемость

Для твердых и жидких тел выделяют ряд общих свойств. Одним из них стала текучесть. Для жидкостей она носит неограниченный характер. Оно возникает при воздействии внешних усилий к исследуемому объекту.

В этом случае существует несколько вариантов развития событий. Жидкости в зависимости от степени и интенсивности воздействия может разделиться на два объекта или может начать перетекать.

Новые части точно также заполнят объем сосуда, поскольку каждая из них не теряет первоначальных свойств.

Также жидкости чутко реагируют на воздействие различной температуры. Самая большая метаморфоза происходит при изменении агрегатного состояния вещества. Это достигается в процессе нагрева, охлаждения или кипения.

Сжимаемость характерна больше для газообразной жидкости. Они могут поддаваться сжатию при возникновении определенных условий. Одной из особенностей этого свойства является скорость всего процесса, а также его равномерность.

Помимо этого, жидкости могут испаряться и вновь конденсироваться. При испарении процесс характеризуется постепенным переходом вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Конденсация обозначает обратный процесс по отношению к испарению.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/fizika_zhidkostey/svoystva_zhidkostey_fizika/

Презентация по физике для 10 класса «Свойства жидкостей»

Свойства жидкостей: физика

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация по физике для 10 класса «Свойства жидкостей»

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайдОписание слайда:

Свойства жидкостей

2 слайдОписание слайда:

План занятия: Механические свойства жидкостей. Явления на границе жидкости и газа: а) поверхностный слой жидкости; б) поверхностное натяжение. Явления на границе жидкости и твердого тела: а) смачивание; б) капиллярность.

3 слайдОписание слайда:

Домашнее задание: П.И. Самойленко, А.В. Сергеев ФИЗИКА Учебник для нетехнических специальностей п.7.3, стр.153 з. 7, 10, 11.

4 слайдОписание слайда:

Механические свойства жидкости

5 слайдОписание слайда:

Объем и форма

6 слайдОписание слайда:

Упругость

7 слайдОписание слайда:

Не сжимаемость

8 слайдОписание слайда:

Текучесть

9 слайдОписание слайда:

Вязкость

10 слайдОписание слайда:

Механические свойства жидкости: объем и форма; упругость; не сжимаемость; текучесть; вязкость.

11 слайдОписание слайда:

Практическая работа: «Изучение формы жидкости в естественных условиях»

12 слайдОписание слайда:

Вывод: Естественная форма всякой жидкости – шар.

13 слайдОписание слайда:

Явления на границе жидкости и газа 1 Fg F F 2 3

14 слайдОписание слайда:

Определение: 1.Способность жидкости сокращать свою поверхность называется поверхностным натяжением. 2. Силы, действующие вдоль поверхности жидкости, перпендикулярно линии, ограничивающей эту поверхность, называют силами поверхностного натяжения.

15 слайд 16 слайдОписание слайда:

Практическая работа: «Изучение зависимости силы поверхностного натяжения от длины проволоки».

17 слайдОписание слайда:

Вывод: Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине проволоки. F~L σ (сигма) – коэффициент поверхностного натяжения, величина равная отношению силы поверхностного натяжения к длине линии, ограничивающей поверхность жидкости. σ= F/L си: [σ]=[н/м]

18 слайдОписание слайда:

Практическая работа: «Определение коэффициента поверхностного натяжения»

19 слайдОписание слайда:

Вывод: Коэффициент поверхностного натяжения (σ) зависит от: природы жидкости; температуры жидкости; наличия примесей.

20 слайдОписание слайда:

Явления на границе жидкости и твердого тела:

21 слайдОписание слайда:

Практическая работа: «Изучение явлений смачивания и не смачивания твердого тела жидкостью».

22 слайдОписание слайда:

Вывод: 1. Жидкость, которая растекается тонкой пленкой по данному телу, смачивает поверхность. Ө90° Ө всегда отсчитывается так, чтобы во внутренней его области находилась жидкость.

24 слайдОписание слайда:

Смачивание в природе

25 слайд 26 слайд 27 слайд 28 слайд 29 слайдОписание слайда:

Капиллярные явления Капилляр – от лат. сapillaris – волос, волосной. Явление капиллярности – это подъем (смачивание) или опускание (несмачивание) жидкости в капиллярах.

30 слайдОписание слайда:

Капилляры Высота подъема (опускания) жидкости в капиллярах:

31 слайдОписание слайда:

Капиллярные явления в природе:

32 слайд 33 слайдОписание слайда:

Практическая работа: «Определение радиуса капилляров бумаги и ткани»

34 слайдОписание слайда:

Вывод: Чем выше поднимается жидкость в капилляре, тем меньше его радиус.

35 слайдОписание слайда:

Викторина 5$ 10$ 2$ 8$ 3$ 7$

36 слайдОписание слайда:

Вопрос 2$ Загадка: Из меня посуду тонкую, Нежно-белую и звонкую Обжигают с древних пор. Называюсь я … Для каких целей обжигают глиняную посуду?

37 слайдОписание слайда:

Вопрос 3$ Упадешь в воду – сухим не выйдешь (грузинская поговорка). Почему человек не выходит из реки сухим?

38 слайдОписание слайда:

Вопрос 5$ … мокрая кофта на лопатках влипла в тело, и это было тоже противно. Настена то и дело поводила спиной, отдирая ее и морщась. (В.Г. Распутин. Живи и помни.) Почему кофта «влипла в тело»?

39 слайдОписание слайда:

Вопрос 7$ Загадка: ускользает как живое, но не выпущу его я. Дело ясное вполне: пусть отмоет руки мне. Как объяснить моющее действие мыла?

40 слайдОписание слайда:

Вопрос 8$ Для удаления жирных пятен ткань проглаживают горячим утюгом, подложив под нее лист бумаги. Почему жир при этом впитывается в бумагу , а не расходится по ткани?

41 слайдОписание слайда:

Вопрос 10$ При смазывании лыжных ботинок их нагревают, чтобы мазь лучше впитывалась. Как нужно нагревать ботинки – снаружи или изнутри?

42 слайд

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

Краткое описание документа:

Общая информация

Источник: https://infourok.ru/material.html?mid=52238

Реферат: Свойства жидкостей

Свойства жидкостей: физика

Реферат составил: студент 1 курса Овсянников А. В.

Национальный университет Узбекистана

Физический факультет

Ташкент – 2004

Объемные свойства жидкостей

Сжимаемость жидкостей

Молекулы в жидкостях находятся близко друг к другу, примерно на расстояниях равных размерам самих молекул. Это является причиной высокого молекулярного ван-дер-ваальсового давления, которое равно .

Для воды, например, он равен около 11000 атм. Удельный объем жидкостей в тысячи раз меньше чем газов, следовательно, отношение в жидкостях в миллионы раз больше, чем в газах.

Поэтому можно пренебречь внешним давлением, и уравнение Ван-дер-Ваальса примет вид

Большой величиной молекулярного давления объясняется ничтожно малая сжимаемость жидкостей. Это сразу видно из уравнения кривой Ван-дер-Ваальса, на которой жидкому состоянию соответствует участок AB (см. рис. 1). Коэффициент сжимаемости c жидкости – относительное изменение объема dV при изменении давления на единицу т.е.

Опыт показывает, что коэффициент сжимаемости большинства жидкостей лежит в пределах от 10-4 до 10-5 .

Коэффициент сжимаемости жидкости зависит от давления. Он возрастает с повышением температуры. К этому результату можно прийти и опытным путем и исходя из уравнения Ван-дер-Ваальса.

Поскольку это уравнение связывает температуру, объем и давление, то из него можно вычислить величину . При расчете необходимо учитывать, что постоянные a и b на самом деле зависят от температуры.

Совокупность опытных данных позволила получить эмпирическую формулу для коэффициента сжимаемости жидкости:

где A – некоторая функция, возрастающая с температурой, p – внешнее давление и pT – давление, связанное с силами Ван-дер-Ваальса (a/V2 ) при температуре T. Эта формула показывает, что коэффициент сжимаемости растет с повышением температуры и уменьшается с ростом давления.

Среди всех жидкостей наибольшей сжимаемостью обладает жидкий гелий, у которого при давлении в несколько атмосфер коэффициент c равен . Коэффициент сжимаемости воды равен , а ртути –.

Тепловое расширение жидкости

Тепловое расширение вещества характеризуется коэффициентом объемного расширения

,

т.е. относительным изменением объема V при изменении температуры T на 1 К.

Числовые значения коэффициента a сильно зависят от температуры и давления. Для различных жидкостей значения a при одинаковых температурах могут меняться весьма значительно.

Так, например, для воды , для бензола , для жидкой углекислоты , глицерина и т.д. При повышении температуры a сильно возрастает.

Так для жидкой углекислоты при повышении температуры от 0° до 20° коэффициент теплового расширения возрастает вдвое. Увеличение давления несколько снижает значение a.

Вода обладает аномальным тепловым расширением. В интервале от 0° до 3,98° коэффициент a отрицателен: при нагревании объем воды уменьшается и наибольшей плотности вода достигает при 3,98° C. При этой температуре a = 0.

Причиной этого явления является то, что молекулы воды имеют различный состав: не только H2 O, но 2H2 O и 3H2 O. Относительные количества этих молекул меняются с температурой и давлением.

Теплоемкость жидкостей

Внутренняя энергия жидкостей определяется не только кинетической энергией тепловых движений частиц, но и их потенциальной энергией взаимодействия. Поэтому закономерности, полученные для теплоемкостей идеальных газов из уравнений кинетической теории, не могут быть справедливы для жидкостей.

Опыт показывает, что теплоемкость жидкостей зависит от температуры, причем вид зависимости у разных жидкостей различный. У большинства из них теплоемкость с повышением температуры увеличивается, но есть и такие у которых, наоборот, — уменьшается.

У некоторых жидкостей теплоемкость с повышением температуры сначала падает, а затем, пройдя через минимум, начинает расти. Такой ход теплоемкости наблюдается у воды. Жидкости с большим молекулярным весом обычно имеют большие значения теплоемкостей.

Особенно это проявляется у органических жидкостей.

У жидкостей, как и газов, следует различать теплоемкость при постоянном объеме и при постоянном давлении.

Разность молярных теплоемкостей равна Cp – CV равна работе расширения pdV ( p – молекулярное давление ) моля жидкости при его нагревании на один градус, поэтому численное значение этой разности зависит от значения коэффициента объемного теплового расширения жидкости.

В отличие от идеальных газов значение Cp — CV у жидкостей не равно постоянной R, а может быть и больше и меньше в зависимости от значения коэффициента объемного расширения и от величины внутренних сил взаимодействия частиц жидкости, против которых совершается работа расширения (давление p в выражении pdV связано именно с этими силами).

Так, у жидкого аргона при 140 К теплоемкость , а и, следовательно . У воды же при температуре около 0° C теплоемкость , а , так что .

Таким образом, численные значения теплоемкостей жидкостей могут быть самыми разнообразными. Исключение составляют жидкие металлы, у которых молярная теплоемкость обычно близка к значению .

Явления переноса в жидкостях

В жидкостях, как и в газах, наблюдаются явления диффузии, теплопроводности и вязкости. Но механизм этих процессов в жидкостях иной, чем в газах.

В отличие от газов, в жидкостях отсутствует понятие длины свободного пробега. Это связано с тем, что в жидкостях среднее расстояние между молекулами такого же порядка, как и размеры самих молекул. Молекулы жидкости могут совершать лишь малые колебания в пределах, ограниченных межмолекулярными расстояниями.

Такие колебания молекул время от времени сменяются скачками на некоторое расстояние d, происходящими из-за получения молекулой в результате флуктуации избыточной энергии от соседних молекул. Колебания, сменяющиеся скачками, – и есть тепловые движения молекул жидкости.

Диффузия

Для явления диффузии в жидкости справедлив закон Фика. Он гласит:

,

где I – диффузионный поток в направлении оси X, D – коэффициент диффузии, а — градиент концентрации по оси X.

Обозначим время между скачками молекул через t, тогда величина — скорости молекулы. Это дает возможность сравнить со средней длинной свободного пробега, а — со средней скоростью молекул. Тогда по аналогии с идеальными газами коэффициент диффузии (точнее самодиффузии) жидкости равен:

.

Коэффициент самодиффузии сильно зависит от температуры, т.е. с повышением температуры он увеличивается.

Выражение коэффициента диффузии можно переписать в виде

,

где , причем n — частота вышеописанных колебаний, а w – энергия, необходимая для скачка молекулы, называемая энергией активации молекулы.

Численное значение коэффициента диффузии у жидкостей много меньше чем у газов. Например коэффициент диффузии NaCl в воде равен 1,1·10-9 м2 /с, в то время как для диффузии аргона в гелий он равен 7·10-5 м2 /с.

Вязкость

Внутреннее трение жидкостей возникает при движении жидкости из-за переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения. Перенос импульса из одного слоя в другой осуществляется при скачках молекул, о которых говорилось выше.

Очевидно, что жидкость будет тем менее вязкой, чем меньше время t между скачками молекул, и значит, чем чаще происходят скачки. Исходя из этого, можно написать выражение для коэффициента вязкости, называемого уравнением Френкеля – Андраде:

.

Множитель C, входящий в это уравнение зависит от дальности скачка , частоты колебаний n и температуры. Однако температурный ход вязкости определяется множителем ew / kT . Как следует из этой формулы, с повышением температуры вязкость быстро уменьшается.

Теплопроводность

Теплопроводность в жидкостях имеет место при наличии градиента температуры. При этом энергия в жидкостях передается в процессе столкновения колеблющихся частиц.

Частицы с более высокой энергией совершают колебания с большей амплитудой, и при столкновениях с другими частицами как бы раскачивают их, передавая им энергию.

Такой механизм передачи энергии не обеспечивает ее быстрого переноса. Поэтому теплопроводность жидкостей очень мала.

Например, коэффициент теплопроводности этилового спирта составляет 1,76 Вт/м·К. Исключение составляют жидкие металлы, коэффициенты теплопроводности которых близки к значениям для твердых металлов.

Это объясняется тем, что тепло в жидких металлах переносится не только вместе с передачей колебаний от одних частиц к другим, но и при помощи электронов, которые есть в металлах, но отсутствуют в других жидкостях.

Парообразование и кипение

Испарение

В поверхностном слое и вблизи поверхности жидкости действуют силы, которые обеспечивают существование поверхности и не позволяют молекулам покидать объем жидкости.

Благодаря тепловому движению некоторая часть молекул имеет достаточно большие скорости, чтобы преодолеть силы, удерживающие молекулы в жидкости, и покинуть жидкость. Это явление называется испарением.

Оно наблюдается при любой температуре, но его интенсивность возрастает с увеличением температуры.

Если покинувшие жидкость молекулы удаляются из пространства вблизи поверхности жидкости, то, в конце концов, вся жидкость испарится. Если же молекулы, покинувшие жидкость не удаляются, то они образуют пар. Молекулы пара, попавшие в область вблизи поверхности жидкости, силами притяжения втягиваются в жидкость. Этот процесс называется конденсацией.

Таким образом, в случае неудаления молекул скорость испарения уменьшается со временем.

При дальнейшем увеличении плотности пара достигается такая ситуация, когда число молекул, покидающих жидкость за некоторое время, будет равно числу молекул, возвращающихся в жидкость за то же время.

Наступает состояние динамического равновесия. Пар в состоянии динамического равновесия с жидкостью называется насыщенным.

С повышением температуры плотность и давление насыщенного пара увеличиваются. Чем выше температура, тем большее число молекул жидкости обладает энергией, достаточной для испарения, и тем большей, должна быть плотность пара, чтобы конденсация могла сравняться с испарением.

Кипение

Когда при нагревании жидкости достигается температура, при которой давление насыщенных паров равно внешнему давлению, устанавливается равновесие между жидкостью и ее насыщенным паром. При сообщении жидкости дополнительного количества теплоты происходит немедленное превращение соответствующей массы жидкости в пар. Этот процесс называется кипением.

Температурой кипения является та температура, при которой давление насыщенных паров становится равным внешнему давлению. При увеличении давления температура кипения увеличивается, а при уменьшении — уменьшается.

По причине изменения давления в жидкости с высотой ее столба, кипение на различных уровнях в жидкости происходит, строго говоря, при различной температуре. Определенную температуру имеет лишь насыщенный пар над поверхностью кипящей жидкости. Его температура определяется только внешним давлением. Именно эта температура имеется в виду, когда говорят о температуре кипения.

Количество тепла, которое необходимо подвести, для того чтобы изотермически превратить в пар определенное количество жидкости, при внешнем давлении, равном давлению ее насыщенных паров, называется скрытой теплотой парообразования.

Обычно эту величину соотносят к одному грамму, или одному молю. Количество теплоты, необходимое для изотермического испарения моля жидкости называется молярной скрытой теплотой парообразования.

Если эту величину поделить на молекулярный вес, то получится удельная скрытая теплота парообразования.

Список литературы

А. К. Кикоин, И. К. Кикоин, Молекулярная физика, «Наука», 1976.

Телеснин Р. В., Молекулярная физика, «Высшая школа», 1973.

Матвеев А. Н., Молекулярная физика, «Высшая школа», 1987.

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-8930.html

Booksm
Добавить комментарий