Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления

Результирующая сила всех молекул внешнего слоя оказывает на жидкость давление, называемое молекулярным или внутренним. Также молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избыточной потенциальной энергией – поверхностной энергией.

Коэффициент поверхностного натяжения .

Сила поверхностного натяжения F= . Она перпендикулярна линии, ограничивающей поверхность жидкости и направлена по касательной к поверхности.

Угол - краевый угол, образованный поверхностью твердого тела и касательной к поверхности жидкости. Если ,

То жидкость смачиваемая, если >90, то не смачиваемая, если =0, то полное смачивание.

Изменение уровня воды в трубках – капиллярность. Поднятие(опускание) воды связано со смачиванием или не смачиванием жидкости. Жидкость в капиллярах поднимается(опускается) на такую высоту, при которой гидростатическое давление столба жидкости уравновешивается избыточным давлением жидкости.

а- смачивающая, б- не смачивающая

50.Сжижение газов. Первыми были сжижены газы с критической температурой значительно выше комнатной (аммиак, сернистый газ, углекислый газ и пр.), при этом было достаточно одного повышения давления. Уравнение состояния идеальных газов Ван-дер-Ваальса показывает, что всякий газ может быть переведен в жидкое состояние, но необходимым условием для этого является предварительное охлаждение газа до температуры ниже критической. Газы сжижаются в специальных конденсаторах, которые выделяют теплоту парообразования, и переводятся в газообразное состояние в испарителях, где теплота парообразования поглощается.

Сжижение газов — сложный процесс, который включает в себя множество сжатий и расширений газа для достижения высокого давления и низких температур, используя, например, детандеры.

Жидкий кислород применяется в больницах.

Жидкий водород используется в качестве ракетного топлива.

25. Вязкость. Ламинарный и турбулентный режимы течения. Вязкостью называется появление сил трения между слоями жидкости или газа, движущимися относительно друг друга параллельно и с разными скоростями.

Существует два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоистым), если вдоль потока каждый выделенный тонкий слой скользит относительно соседних, не перемешиваясь с ними, и турбулентным (вихревым), если вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости (газа).
Ламинарное течение жидкости как правило наблюдается при небольших скоростях ее движения. Внешний слой жидкости, примыкающий к поверхности трубы, в которой она течет, из-за сил молекулярного сцепления прилипает к ней и остается неподвижным. Скорости последующих слоев тем больше, чем больше их расстояние до поверхности трубы, при этом наибольшей скоростью обладает слой, который движется вдоль оси трубы.
При турбулентном течении частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, которые перпендикулярны течению, и они могут двигаться из одного слоя в другой. Скорость частиц жидкости быстро возрастает по мере удаления от поверхности трубы, затем изменяется незначительно. Так как частицы жидкости могут перейти из одного слоя в другой, то их скорости в различных слоях мало отличаются. Из-за большого градиента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.