Условия задач

Номер задачи	Максимальный размер плавающей частицы d, м	Плотность твердого rт, кг/м3	Краевой угол смачивания Q
1.26	Вычислить	7,5 × 103	60°
1.27	2 × 10-3	3 × 103	Вычислить
1.28	Вычислить	4,5 × 103	15°
1.29	4,4 × 10-3	Вычислить	45°
1.30	5 × 10-3	Вычислить	20°
Окончание табл.1.2
Номер задачи	Максимальный размер плавающей частицы d, м	Плотность твердого rт, кг/м3	Краевой угол смачивания Q
1.31	Вычислить	6,2 × 103	15°
1.32	Вычислить	5,5 × 103	30°
1.33	2 × 10-3	Вычислить	45°

1.34. Частично гидрофильное твердое тело кубической формы плавает на поверхности вода – воздух в положении мокрой флотации (см. пример 1.3, рис.1.3). Поверхностное натяжение s_гж = 73 × 10^-3 н/м, а работа адгезии на границе твердое – вода W_a = 124,1 × 10^-3 Дж/м².

Определить максимальный размер плавающей частицы (длину ребра куба), если плотность твердого r_т = 3,2 × 10³ кг/м³, плотность воды r_ж = 1 × 10³ кг/м³, а гидростатическим давлением слоя воды толщиной h (см. рис.1.3) на нижнюю грань твердого можно пренебречь.

1.35. Максимальный размер частично гидрофильного твердого тела кубической формы (длина ребра куба), плавающей на поверхности вода – воздух в положении мокрой флотации (см. пример 1.3, рис.1.3) составляет 2,5 мм. Плотность твердого r_т = 5,1 × 10³ кг/м³, а плотность воды r_ж = 1 × 10³ кг/м³. Гидростатическим давлением слоя воды толщиной h (см. рис.1.3) на нижнюю грань твердого можно пренебречь.

Определить работу адгезии на границе твердое – вода, если поверхностное натяжение s_гж = 73 × 10^-3 Н/м.

1.36. В воду вертикально погружена капиллярная трубка, выполненная из частично гидрофильного твердого материала.

Определить высоту поднятия воды в капилляре, если плотность воды равна 10^-3 кг/м³, работа когезии воды – 147 Дж/м², а радиус кривизны мениска в капилляре равен 0,5 мм. (Плотностью воздуха пренебречь.)

1.37. В воду вертикально погружена капиллярная трубка, выполненная из частично гидрофильного твердого материала. Работа адгезии на границе вода – материал капилляра равна 9,75 × 10^-3 Дж/м². Поверхностное натяжение воды s_гж = 72,75 × 10^-3 н/м, плотность воды равна 1 × 10^-3 кг/м³, а радиус капилляра 0,1 мм.

определить высоту поднятия воды в капилляре, пренебрегая плотностью воздуха.

1.38. В воду вертикально погружена капиллярная трубка, выполненная из материала, краевой угол смачивания которого Q = 20°, а работа адгезии на границе с водой W_a = 4,365 × 10^-3 Дж/м². Плотность воды равна 1 × 10^-3 кг/м³, а радиус капилляра 1 мкм.

определить высоту поднятия воды в капилляре, пренебрегая плотностью воздуха.

1.39. В воду вертикально погружена часть капиллярной трубки, выполненной из частично гидрофильного твердого материала. Радиус кривизны мениска в капилляре отвечает капиллярному давлению, равному 1 × 10^-3 Па.

Определить высоту поднятия воды в капилляре, если плотность воды равна 10^-3 кг/м³, а плотностью воздуха можно пренебречь.

1.40. На какую высоту поднимется вода между двумя параллельными стеклянными пластинами, частично погруженными в воду перпендикулярно ее поверхности, если расстояние между пластинами d = 0,5 мм, s_гж = 72,75 × 10^-3 Н/м, плотность воды равна 1 × 10^-3 кг/м³, а Q = 0°? (Плотностью воздуха пренебречь.)

1.41. На какую глубину опустится вода между двумя параллельными пластинами из парафина, частично погруженными в воду перпендикулярно ее поверхности, если расстояние между пластинами d = 0,1 мм, s_гж = 73 × 10^-3 Н/м, плотность воды равна 1 × 10^-3 кг/м³, а Q = 112°? (Плотностью воздуха пренебречь.)

1.42. Вертикально установленная капиллярная трубка нижним концом погружена в воду на глубину h = 1 см, а верхним соединена с сосудом, в котором поддерживается избыточное давление. При избыточном давлении в этом сосуде, равном 10³ Па, происходит формирование и отрыв пузырька воздуха от нижнего конца капилляра. Радиус кривизны поверхности пузырька в момент отрыва равен радиусу капилляра.

Вычислить радиус капилляра, если работа когезии воды на воздухе W_c = 144 × 10^-3 кг/м³, плотность воды равна 1 × 10^-3 кг/м³, а плотностью воздуха можно пренебречь.

1.43. На какую высоту поднимется вода в капилляре, выполненном из частично гидрофильного твердого материала, если поверхностное натяжение s_гж = 73 × 10^-3 Н/м, радиус капилляра 0,3 мм, плотность воды 1 × 10^-3 кг/м³, а работа адгезии материала капилляра на границе с водой равна 0,1387 Дж/м²? (Плотностью воздуха по сравнению с плотностью воды можно пренебречь.)

1.44. Вода в капилляре радиусом 0,1 мм поднимается на 85 см. Поверхностное натяжение воды s_гж = 73 × 10^-3 Н/м, плотность воды 1 × 10^-3 кг/м³, а плотностью воздуха по сравнению с плотностью воды можно пренебречь.

Определить работу адгезии материала капилляра на границе с водой.

1.45. Удельная поверхностная энергия на границе вода – хлорбензол при 30 °С равна 37,93 × 10^-3 Дж/м². При этой температуре поверхностное натяжение воды равно 71,15 × 10^-3 н/м, а работа когезии хлорбензола на воздухе 64,6 × 10^-3 Дж/м².

Определить работу адгезии на границе вода – хлорбензол.

1.46. Удельная поверхностная энергия на границе вода – хлороформ при 30 °С равна 31,39 × 10^-3 Дж/м². При этой температуре работы когезии воды и хлороформа равны соответственно 142,3 × 10^-3 и 51,78 × 10^-3 Дж/м².

Определить работу адгезии на границе вода – хлороформ.

1.47. Работа когезии воды W_c = 145,5 × 10^-3 Дж/м². Краевой угол смачивания тефлона, граничащего одновременно с воздухом и водой, Q = 120°.

Чему равна работа адгезии на границе тефлон – вода?

1.48. Чему равен краевой угол смачивания парафина, граничащего одновременно с воздухом и водой, если работа когезии воды W_c = 145,5 × 10^-3 Дж/м², а работа адгезии на границе парафин – вода W_а = 58,76 × 10^-3 Дж/м²?

1.49. Если твердое тело частично гидрофильно, то на границе твердое – вода какая величина будет больше: работа адгезии W_а или половина работы когезии воды (W_c /2)? Ответ обосновать.

1.50. Удельная поверхностная энергия на границе вода – гексан при 10 °С равна 51,25 × 10^-3 Дж/м². При этой температуре поверхностное натяжение воды s_гж1 = 74,22 × 10^-3 Н/м, а поверхностное натяжение гексана - s_гж2 = 19,51 × 10^-3 Н/м.

Определить работу адгезии на границе вода – гексан и работу когезии гексана.

Ответы к задачам

1.26. d = 2,14 мм. 1.27. Q = 15,7°.

1.28. d = 1,48 мм. 1.29. 2,08 × 10³ кг/м³. 1.30. 1,36 × 10³ кг/м³.

1.31. d = 1,22 мм. 1.32. d = 1,74 мм. 1.33. 6,21 × 10³ кг/м³.

1.34. 3,07 мм. 1.35. W_a = 0,111 Дж/м². 1.36. h = 3 см.

1.37. h = 12,84 см. 1.38. h = 13,94 м. 1.39. h = 10,19 см.

1.40. h = 5,95 см. 1.41. h = -0,11 м. 1.42. r = 0,16 мм.

1.43. h = 44,69 см. 1.44. W_a = 0,155 Дж/м².

1.45. W_а = 65,52 × 10^-3 Дж/м². 1.46. W_а = 65,65 × 10^-3 Дж/м².

1.47. W_а = 37,4 × 10^-3 Дж/м². 1.48. Q = 112°.

1.50. W_а = 42,48 × 10^-3 Дж/м², W_с = 39,02 × 10^-3 Дж/м².