Властивості пари, рідини і твердих тіл

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

▷ Похожие статьи

1. Пароутворення - процес перетворення речовини з рідкого стану в газоподібний.

2. Види пароутворення: випаровування і кипіння.

3. Випаровування – процес пароутворення, що відбувається з поверхні речовини.

4. Механізм випаровування: відбувається при будь-якій температурі; під час випаровування поверхню рідини покидають найбільш швидкі молекули, які мають кінетичну енергіюдостатню для подолання сил молекулярної взаємодії; оскільки поверхню рідини покидають найбільш швидкі молекули, то середня кінетична енергія молекул рідини зменшується, а отже зменшується і температура рідини.

5. Чинники, що впливають на швидкість випаровування:

a) Температура: чим вища температура, тим швидше випаровується рідина.

b) Наявність вітру: вітер відносить молекули від поверхні рідини і не дає їм повернутись назад в рідину.

c) Площа поверхні: чим більша площа поверхні, тим більше швидких молекул виявиться біля поверхні речовини.

d) Рід роду речовини: чим сильніше притягуються молекули в рідині, тим повільніше вона випаровується.

6. Кипіння – інтенсивний процес пароутворення, що відбувається з середини рідини.

7. Температура кипіння – температура при якій рідина починає кипіти; це температура при якій тиск пари рідини, що є в повітряних бульбашках всередині рідини стає рівним атмосферному.

Змінюючи атмосферний тиск можна відповідно змінювати і температуру кипіння.

8. Механізм кипіння: якщопри нагрівання рідини її температура в нижніх шарах досягає температури кипіння, то бульбашки повітря, що є всередині рідини, розширюються до таких розмірів, що під впливом архімедової сили починають підніматись вгору. Якщо верхні шари рідини не прогріті до температури кипіння, то бульбашки охолоджуються і «захлопуються», тому перед закипанням чутний своєрідний шум. Коли вся рідина прогріється до температури кипіння, бульбашки підніматимуться до поверхні рідини, відкриватимуться і випускатимуть пару рідини в повітря. Під час кипіння температура рідини не змінюється, оскільки вся енергія яку отримує рідина йде на руйнування зв’язків між молекулами.

9. Конденсація -процес переходу речовини з газоподібного стану в рідкий.

Конденсація є зворотний процес в порівнянні з пароутворенням. Скільки тепла отримує речовина під час пароутворення, стільки ж само тепла віддає речовина внаслідок конденсації.

10. Динамічна рівновага пари і її рідини -це стан при якому кількість молекул, що покидають поверхню рідини, дорівнює кількості молекул, що в неї повертаються.

11. Насичена пара – пара, що перебуває в динамічній рівновазі зі своєю рідиною.

Насичена пара за даної температури має найбільшу можливу густину і чинить найбільший тиск.

12. Ненасичена пара – пара, що не перебуває в динамічній рівновазі зі своєю рідиною, тобто в такому випадку процес випаровування з поверхні рідини переважає процес конденсації.

13. Залежність тиску насиченої пари від температури: при зростанні температури тиск насиченої пари зростає більш інтенсивно ніж тиск ненасиченої пари (тобто у звичайного газу, відповідно до закону Шарля) ( ділянка АВ на графіку ). Це пояснюється тим, що при збільшенні температури пари тиск зростає не тільки за рахунок збільшення середньої квадратичної швидкості руху атомів і молекул речовини, але й за рахунок збільшення густини (а відповідно і концентрації) пари. Як тільки рідина, що є в посудині випарується і пара стане ненасиченою, то залежність тиску від температури матиме лінійний характер (ділянка ВС на графіку), відповідно до закону 0 Т

Шарля при ізохорному процесу.

14. Залежність тиску насиченої пари від об’єму: тиск насиченої пари не залежить від її об’єму, якщо змінюється об’єм пари, то на певний інтервал часу між рідиною та її парою порушується динамічна рівновага, але з часом система знову повертається в стан динамічної рівноваги.

15. Абсолютна вологість повітря -це фізична величина, що дорівнює масі водяної пари, що міститься в повітря за даної температури; це густина водяної пари, що є в повітрі

16. Парціальний тиск -це тиск, який чинить водяна пара, що є в повітрі, за відсутності інших газів.

17. Відносна вологість повітря -це фізична величина, що показує на скільки відсотків водяна пара, що є в повітрі близька до насичення і визначається відношенням парціального тиску водяної пари до тиску насиченої пари за тієї ж самої температури:

,

або відношенням абсолютної вологості до густини насиченої пари за даної

температури

18. Точка роси – це температура при якій водяна пара, що є в повітрі стає насиченою.

За точкою роси, скориставшись таблицею залежності можна визначити парціальний тиск або абсолютну вологість повітря.

19. Прилади для вимірювання відносної вологості:

a) Конденсаційний гігрометр

b) Волосяний гігрометр

c) Психрометр.

20. Способи збільшення відносної вологості повітря:

a) Випарувати додаткову певну масу води;

b) Знизити температуру

21. Особливості поверхневого шару рідини. На молекулу В, яка знаходиться всередині рідини і з усіх боків оточена іншими молекулами, рівнодійна сил міжмолекулярної взаємодії рівна нулю, оскільки притягання з боку інших молекул рівномірно розподілене по всіх напрямках. Якщо молекула знаходиться на поверхні рідини (молекула А), то знизу від неї знаходяться молекули рідини, а зверху молекули пари цієї рідини, яких значно менше, тому рівнодійна сил міжмолекулярної взаємодії, що діють на цю молекулу вже не буде рівною нулю, а буде спрямована в середину рідини. Внаслідок такої взаємодії на поверхні рідини завжди знаходиться мінімально можлива кількість молекул, тобто рідина завжди намагається скоротити площу своєї поверхні до мінімуму.

22. Поверхневий натяг – фізична величина, що є кількісною характеристикою властивостей поверхневого шару рідини і показує, яка сила поверхнвого натягу діє на одиницю довжини межі поверхневого шару рідини.

Поверхневий натяг – фізична величина, що є кількісною характеристикою властивостей поверхневого шару рідини і показує, яку потенціальну енергію має одиниця площі поверхневого шару рідини.

23. Чинники, що впливають на значення поверхневого натягу рідини:

a) Температура (при збільшенні температури рідини збільшується середня відстань між її частинками, а, отже, сили молекулярного притягання зменшуються, а значить зменшується і значення поверхневого натягу).

b) Від домішок (речовини, які послаблюють поверхневий натяг рідини називають поверхнево-активними).

24. Сила поверхневого натягу - це сила, що діє вздовж поверхні рідини, перпендикулярно до лінії, що обмежує її поверхню і намагається скоротити поверхню рідини до мінімуму.

- поверхневий натяг рідини

- довжина лінії, що обмежує поверхню рідини.

25. Потенціальна енергія молекул поверхневого шару рідини – це енергія, яку мають молекули поверхні рідини внаслідок наявності відмінної від нуля рівнодійної сили міжмолекулярної взаємодії.

- поверхневий натяг рідини

- площа поверхні рідини

26. Методи визначення поверхневого натягу

a) Метод крапель

b) Метод відриву кільця

c) По підняттю рідини по капіляру

27. Причини виникнення явищ змочування і незмочування рідиною поверхні твердого тіла: пояснюються взаємодією молекул поверхні рідини з молекулами твердого тіла на межі їх дотику.

28. Змочування рідиною поверхні твердого тіла пояснюється тим, що зчеплення між молекулами рідини і твердого тіла сильніше за притягання між частинками рідини.

В цьому випадку рідина розтікається по поверхні

твердого тіла і кут між поверхнею рідини і

поверхнею твердого тіла буде гострим

29. Незмочування рідиною поверхні твердого тіла пояснюється тим, що зчеплення між молекулами рідини і твердого тіла слабше за притягання між частинками рідини. В цьому випадку рідина «збирається» в

Краплинку і кут між поверхнею рідини і

поверхнею твердого тіла буде тупим

30. Практичне значення явищ змочування і незмочування рідиною поверхні твердого тіла: враховується при склеюванні, паянні, фарбуванні, змащення тертьових поверхонь, флотації (збагачення руд цінною породою).

31. Меніск – викривлена поверхня рідини внаслідок змочування чи незмочування рідиною поверхні твердого тіла.

Якщо рідина не змочує поверхню твердого тіла, то меніск

такої рідини має опуклу форму (див. рис. а), а якщо рідина

змочує поверхню твердого тіла, то меніск такої рідини а) б)

навпаки має увігнуту форму (див. рис. б)

32. Капіляр – трубка, що має дуже малий поперечний переріз.

33. Капілярні явища – явища підняття (опускання) рідини по капіляру, спричинене дією лапласівського тиску.

34. Лапласівський тиск – тиск, який виникає внаслідок дії сил поверхневого натягу і спрямований на вирівнювання поверхні рідини (зведення поверхні рідини до мінімального значення)

Якщо розглянути притягання двох півкуль рідини внаслідок

поверхневого натягу, то додатковий (лапласівський) тиск можна

обчислити за формулою

35. Пояснення капілярних явищ. Рідина буде підніматись по капіляру до тих пір, поки дія лапласівського тиску не буде скомпенсована ваговим тиском рідини, тобто поки дія сил поверхневого натягу рідини (які намагаються зробити поверхню рідини рівною і горизонтальною – тобто найменшої площі) не буде скомпенсована дією сили тяжіння, тобто

36. Висота підняття рідини по капіляру :

-поверхневий натяг

- густина рідини

- радіус капіляра

- прискорення вільного падіння

З формули видно, що чим більша густина речовини і радіус капіляра, тим

меншою буде висота підняття рідини по капіляру (оскільки в такому випадку

збільшується маса рідини, що припадає на одиницю висоти капіляра), і чим

більший поверхневий натяг рідини, тим більшою буде висота підняття рідини по

капіляру (оскільки в даному випадку збільшується сила поверхневого натягу)

37. Явища капілярності в природі і техніці: надходження поживних речовин з грунту в стебла, підняття вологи з глибин шарів грунту, застосування промокального паперу, серветок.

38. Кристалічні тіла – тіла, молекули яких розташовуються в певному строгому порядку, утворюють періодично повторювану внутрішню структуру і взаємодіють зі значними силами міжмолекулярної взаємодії Можна виділити маленький об'єм (елементарну комірку), завдяки якій можна побудувати весь кристал, як будинок із цегли. Елементарна комірка може мати форму куба, паралелепіпеда, призми тощо. Кристали зберігають сталими не лише об’єм але й форму, мають певну температуру плавлення незмінну при сталому тиску. Кристалічні тіла можуть бути монокристалами і полікристалами.

39. Монокристал – кристалічне тіло, яке складається з одного суцільного кристалу. Монокристали за зовнішнім виглядом відрізняються від інших тіл правильною геометричною формою (візерунки на вікнах під час морозу, правильні форми сніжинок, кристалів кухонної солі, гірського кришталю тощо)... Основна властивість монокристалів – анізотропія їх властивостей.

40. Анізотропія властивостей – неоднаковість фізичних

властивостей (механічних, теплових, електричних,

магнітних, оптичних) у різних напрямках.

Анізотропія властивостей кристалів пояснюється тим,

що по різних напрямках відстань між молекулами

кристалу різна, а отже і швидкість поширення а в с

ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ

1. Статистичний підхід до вивчення теплових явищ: завдання статистичної фізики полягає у вивченні зв’язку між мікро- і макроскопічними станами системи, тобто встановлення зв’язку між мікро- та макроскопічними параметрами.

2. Мікроскопічні величини – фізичні величини, що характеризують світ молекул (мікросвіт), тобто є характеристиками окремо взятої молекули (маса молекули, її швидкість. енергія). Числові значення таких величин не можна безпосередньо виміряти, вони визначаються лише за допомогою обчислень.

3. Макроскопічні параметри – фізичні величини, які характеризують тіло загалом, незалежно від його молекулярної будови (маса, об’єм, густина, тиск, температура).

4. Термодинаміка – розділ фізики, який вивчає властивості макроскопічних тіл без врахування їх внутрішньої будови (тобто на основі макроскопічних параметрів системи).

5. Термодинамічна система – тіло або група тіл, які взаємодіють з навколишнім середовищем обмінюючись енергією внаслідок виконання роботи або теплопередачі.

6. Термодинамічний процес – процес переходу термодинамічної системи з одного стану в інший, який супроводжується зміною макропараметрів системи.

7. Теплові явища – явища які відбуваються внаслідок зміни температури системи.

8. Теплова (термодинамічна) рівновага – стан при якому всі тіла термодинамічної системи мають однакову температуру й теплообмін між ними припиняється. З часом всі тіла системи приходять в стан теплової рівноваги.

9. Внутрішня енергія – це енергія руху і взаємодії частинок з яких складається речовина; це сума кінетичної і потенціальної енергій всіх частинок з яких складається термодинамічна система.

- внутрішня енергія

10. Внутрішня енергія ідеального газу - це сумарна кінетична енергія всіх частинок з яких складається газ (оскільки взаємодією між молекулами ідеального газу нехтують, то потенціальну енергію взаємодії атомів і молекул не враховують)

- маса газу, - молярна маса, - термодинамічна температура, - тиск, - об’єм

- універсальна газова стала, - кількість степенем свободи ( - для

одноатомного газу, - для двохатомного, - для багатоатомного)

11. Температура – фізична величина, що є мірою середньої кінетичної енергії поступального руху атомів і молекул речовини, тобто є мірою внутрішньої енергії ідеального одноатомного газу

12. Способи зміни внутрішньої енергії: теплообмін та виконання роботи.

13. Теплообмін – процес передачі енергії тілу без виконання роботи.

14. Кількість теплоти - це енергія, яку отримує чи віддає тіло внаслідок теплообміну.

15. Розрахунок кількості теплоти , яку необхідно передати тілу при його нагріванні або яка виділяється при його охолодженні

- питома теплоємність речовини, - маса речовини, - кінцева і початкова

температури речовини, - зміна температури речовини.

16. Питома теплоємність речовини – це фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба передати 1кг речовини для зміни її температури на 1⁰С.

17. Теплоємність тіла -це фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба надати даному тілу для зміни його температури на 1⁰С.

18. Зв’язок між питомою теплоємністю речовини і теплоємністю тіла

19. Розрахунок кількості теплоти , яка необхідна для плавлення тіла або яка виділяється під час тверднення

-маса речовини, - питома теплота плавлення.

20. Питома теплота плавлення -фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба надати 1 кг речовини, взятої при температурі плавлення, для повного переходу її в рідкий стан.

21. Розрахунок кількості теплоти , яка необхідна для пароутворення або яка виділяється під час конденсації

-маса речовини, - питома теплота пароутворення.

22. Питома теплота пароутворення -фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба надати 1 кг речовини, взятої при температурі кипіння, для повного переходу її в газоподібний стан.

23. Розрахунок кількості теплоти , яка виділяється під час згоряння палива

-маса речовини, - питома теплота згоряння палива.

24. Питома теплота згоряння палива -фізична величина, що показує, яка кількість теплоти виділяється внаслідок повного згоряння 1 кг палива.

25. Робота газу при ізобарному процесі

-тиск газу, - початкове і кінцеве значення об’єму газу відповідно.

Якщо врахувати рівняння Менделєєва – Клапейрона, то формулу для роботи газу

можна записати наступним чином

- маса газу, - молярна маса, - початкове і кінцеве значення термодинамічної

температури газу, - універсальна газова стала.

26. Робота газу при його розширення і стисканні: у випадку, коли газ розширюється, то напрямок дії сили тиску газу співпадає з напрямком переміщення поршня (тіла), тобто вектори сили і переміщення паралельні і кут між ними , тоді , а робота газу є додатною ; у випадку, коли газ стискається, то напрямок дії сили тиску газу протилежний до напрямку переміщення поршня (тіла), тобто вектори сили і переміщення протилежні і кут між ними , тоді , а робота газу є від’ємною ;

27. Геометричний зміст роботи: роботу газу при будь-якому р

процесі можна знайти як площу фігури під графіком р(),

яка обмежена двома асимптотами що проходять через

початкове та кінцеве значення об’єму газу (наприклад, на А

наведеному графіку робота газу визначається як площа

прямокутної трапеції)

28. Макроскопічні параметри, якими визначається робота газу: основний параметр, який характеризує виконання роботи газу є його об’єм: якщо об’єм газу зменшується, то він виконує від’ємну роботу, якщо об’єм газу збільшується, то він виконує додатну роботу, і якщо об’єм газу не змінюється, то газ не виконує роботи.

29. Перший закон термодинаміки: зміна внутрішньої енергії газу дорівнює роботі , виконаній над газом, та кількості теплоти , наданої системі:

Перший закон термодинаміки: кількість теплоти , надана термодинамічній

системі, спричиняє зміну її внутрішньої енергії та виконання системою

роботи :

Обидва формулювання є абсолютно рівноправними і одне рівняння отримується з

Іншого, якщо врахувати, що

30. «Вічний» двигун першого роду – машина, яка б нескінченно довго виконувала роботу, не дістаючи теплоти ззовні.

Для такої машини , тоді можна записати наступним чином або , тобто робота може виконуватись лише за рахунок зменшення внутрішньої енергії. Отже можна зробити висновок: не можна нескінченно довго виконувати роботу за рахунок скінченного значення внутрішньої енергії машини.

31. Перший закон термодинаміки для ізотермічного процесу: при ізотермічному процесі вся підведена до газу кількість теплоти йде на виконання газом роботи

.

(Під час ізотермічного процесу температура газу не змінюється , тобто , а це означає, що внутрішня енергія системи не змінюється )

32. Перший закон термодинаміки для ізохорного процесу: при ізохорній зміні стану газу вся підведена до нього кількість теплоти йде на зміну внутрішньої енергії газу

(Під час ізохорного процесу об’єм газу не змінюється , тобто , а це означає, що газ не буде виконувати роботи )

33. Перший закон термодинаміки для ізобарного процесу: при ізобарному розширенні кількість підведеної до газу теплоти більша за виконану ним роботу на величину, що дорівнює зростанню її внутрішньої енергії

34. Адіабатний процес – процес зміни стану газу, який відбувається без теплообміну з навколишніми тілами ().

Адіабатними можна вважати процеси, які відбуваються дуже швидко, так що теплообмін «не встигає» відбутись або процеси, які відбуваються в дуже великих об’ємах газу

35. Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу: при стисканні газу без теплообміну з навколишнім середовищем його внутрішня енергія збільшується, при розширенні – зменшується.

Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу: при адіабатному процесі робота газу здійснюється за рахунок його внутрішньої енергії

Отже можна стверджувати, що при адіабатному стисканні температура газу різко збільшується, а при розширенні – зменшується. р

36. Графік адіабатного процесу називають адіабатою.

При адіабатному розширені тиск газу зменшується

швидше ніж при ізотермічному (за одних і тих самих ізотермічний

умов), оскільки зниження тиску обумовлене не лише

збільшенням об’єму (як при ізотермічному), а й адіабатний зниженням температури. V

37. Оборотний процес – процес, при якому можливе повернення системи до початкового стану без будь-яких змін у навколишньому середовищі (тобто це процес, який може довільно протікати як в одному так і в іншому напрямку)

38. Необоротний процес -процес, при якому неможливе повернення системи до початкового стану без будь-яких змін у навколишньому середовищі (тобто це процес, який може протікати тільки в одному напрямку, в зворотному напрямку він можливий лише як ланка більш складного процесу при якому над системою виконується робота).

39. Другий закон термодинаміки: неможливо передати тепло від менш нагрітого тіла до більш нагрітого тіла, якщо при цьому не виконується робота.

Другий закон термодинаміки: неможливий періодичний процес, єдиним результатом якого є перетворення теплоти, отриманої від нагрівника на еквівалентну їй роботу.

40. «Вічний» двигун другого роду – машина, яка перетворювала б всю отриману теплову енергію на механічну роботу.

Неможливість створення такої машини пояснює другий закон термодинаміки, відповідно до якого неможливо перетворити на механічну роботу всю отриману системою кількість теплоти.

41. Теплові машини – машини, в яких відбувається перетворення внутрішньої енергії палива на механічну енергію (виконується робота).

42. Принцип дії теплової машини: якщо газ в циліндрі під поршнем, який може рухатись, нагріти, то тиск газу збільшиться і він почне розширюватись, штовхаючи поршень вгору. Внаслідок теплового розширення газ виконає роботу по підніманню поршня, але його температура буде ще досить висока, тому для того щоб газ зміг знову виконати таку саму роботу його треба охолодити до початкової температури (тоді поршень опуститься на початкову висоту).

43. Круговий або замкнений цикл – термодинамічний процес, в результаті якого робоче тіло (газ) повертається в початковий стан.

44. Основні елементи теплової машини: робочим тілом теплової машини є газ, який отримує певну кількість теплоти від нагрівника, і за рахунок отриманої енергії виконує роботу . Оскільки вся внутрішня енергія не може повністю перетворитись на механічну, то після виконання роботи температура газу досить висока, тому для наступного виконання роботи газ потрібно попередньо охолодити за допомогою холодильника, забравши в нього не використану енергію

45. Цикл Карно – цикл роботитеплової машини, який складається з двох ізотермічних і двох адіабатних процесів і є найбільш вигідним. В результаті такого циклу газ виконує роботу під час ізотермічного (1-2) та адіабатного (2-3) розширення, отримуючи певну кількість теплоти , а робота над газом по його стисканню виконується під час ізотермічного (3-4) і адіабатного (4-1) стискання газу, при цьому газ віддає певну кількість теплоти оточуючому середовищу. Тому робота газу за один цикл Карно визначається як площа фігури 1234.

46. ККД теплової машини – фізична величина, що є характеристикою ефективності теплової машини і дорівнює відношенню роботи , виконаної машиною, до отриманої нею від нагрівника кількості теплоти

Якщо врахувати, що роботу газу , відповідно до закону збереження енергії, можна визначити як різницю між кількістю теплоти , яку отримав газ від нагрівника, і кількістю теплоти , яку газ віддав холодильнику, то формулу для ККД теплової машини

⇐ Предыдущая123456

Поделиться:

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману