Основи молекулярно-кінетичної теорії-іі

Випаровування і кипіння; вологість повітря; поверхневий натяг та капілярні явища; кристалічні та аморфні тіла

Рідина – агрегатний стан речовини, проміжний між твердим і газоподібним (див. рис. 4.1).

Пароутворення відбувається двома способами – випаровуванням і кипінням.

Процеси випаровування і конденсації відбуваються безперервно.

Рисунок 5.1 - Висота підняття (спуску) рідини по капіляру

h

h

Тиск: Тиск на глибині h: p = ρgh.

Густина:

Сила Архімеда: .

Сила поверхневого натягу: F_п.н. = σ l.

Енергія поверхневого натягу: Е _п.н. = σS.

Висота підняття (спуску) рідини по капіляру (див. рис. 5.1): .

Абсолютна вологість повітря ρ – густина водяної пари (кількість грамів водяної пари в 1 м³)

Відносна вологість повітря дорівнює відношенню абсолютної вологості повітря до кількості пари, необхідної для насичення 1 м³ повітря при тій же температурі: ,;

або відносна вологість повітря дорівнює відношенню парціального тиску водяної пари, яка є в повітрі при даної температурі, до тиску насиченої пари при тій же температурі: :,

де р - парціальний тиск;

Точка роси – температура, при якій пара стає насиченою.

Вимірювання вологості за допомогою: волосяного гігрометра, конденсаційного гігрометра, психрометра.

Таблиця 5.1 – Основні фізичні величини з теми «Основи молекулярно-кінетичної теорії - ІІ»

Позначення	Одиниці вимірювання	Фізична величина
p	Па	Тиск
V	м3	Об׳єм
m	кг	Маса
σ	Н/м	Коефіцієнт поверхневого натягу
r	м	Радіус капіляра
g	м/с2	Прискорення вільного падіння
ρ	кг/м3	Густина
S	м2	Площа
h	м	Висота стовпчика рідини
φ	%	Відносна вологість

Чи знаєте ви, що…

Найсприятливіша для людини відносна вологість при кімнатній температурі 60 – 70%.

За зміною вологості в метеорології передбачають зміну погоди: якщо відносна вологість зменшується, то можна сподіватись на антициклон, певний час стійкої погоди без опадів, часто без хмар; якщо ж збільшується та наближується до 100 %, то різко зростає ймовірність опадів, що може свідчити про наближення циклону.

Пара води – «пальне» атмосферних процесів. При випаровуванні енергія поглинається, при конденсації – виділяється.

Підтримання сталого рівня вологості необхідне при перевезенні вантажу морем.

Завдання для розв’язування на занятті

5.1. На яку висоту підніметься вода в капілярній трубці радіусом 0,2 мм? (7,3 см)

5.2. В капілярній трубці радіусом 0,5 мм рідина піднялася на 11 мм. Знайти густину рідини, якщо коефіцієнт поверхневого натягу 22 мН/м. (82 кг/м³)

5.3. Коефіцієнт поверхневого натягу гасу 0,024 Н/м. Знайти силу поверхневого натягу гасу, що діє на поверхневий шар довжиною 50 см.

5.4. Як зміниться висота рівня води в капілярі, якщо:

а) знизити температуру води;

б) зменшити радіус капіляру у 2 рази;

в) перенести дослід на Місяць;

г) використати замість води гас?

5.5. Спирт піднявся по капіляру на 55 мм, а вода – на висоту 146 мм. Визначити густину спирту.

5.6. Знайти за допомогою досліду, як змінюється поверхневий натяг води у раз рас творення в неї цукру, солі, мила.

5.7. Чому у холодну погоду запотіває тільки тій бік віконних рам, які знаходяться всередині кімнати?

5.8. Як пояснити, що вода, яка знаходиться у слабкообожженому глиняному сосуді з мілкими порами, має температуру нижче, ніж та, яка знаходиться ззовні сосуда? При яких умовах температури цих рідин будуть рівними?

5.9. Чому тяжко розв’язати вологий канат, а той, який висох - ще тяжче?

5.10. Чому зірки та планети мають кулевидну форму?

5.11. Соломинка плаває на поверхні води. Ліворуч від неї капають мильну рідину. Чому почне рухатись соломинка? У який бік?

5.12. Розплавлене олово змочує мідь, срібло, латунь і не змочує нержавіючу сталь, алюміній, хром. Які метали можна паяти оловом? Чому?

5.13. Сухий термометр психрометра показує 17 ºС, а вологий 13 ºС. Які абсолютна та відносна вологості повітря?

Завдання для самостійного розв’язування

5.13. Чому взимку видно виділення пари при диханні, влітку ж ні?

5.14. Температура повітря 20 ºС, точка роси 12 ºС. Яка абсолютна та відносна вологість повітря?

5.15. Чому у лахматої собаки шерсть після купання злипається?

5.16. Як буде змінюватися температура кипіння води, якщо:

а) спустити її у глибоку шахту;

б) підняти її на високу гору?

5.17. За бортом судна йде холодний дощ. Треба просушити змокле зерно у трюмі. Коли зерно висохне швидше: якщо відкрити кришку трюму або навпаки?

5.19. Ввечері на березі моря при температурі 18 ºС відносна вологість повітря дорівнювала 75 %. При який температурі зранку можна чекати на туман?

5.20. Чому хлор можна перевести у рідкий стан при кімнатній температурі, а водень - ні?

5.21. Чи можна закип’ятити рідину, якщо не нагрівати сосуд, а охолоджувати його?

5.22. Вода легша за пісок. Чому вітер може підняти хмари піску, але дуже мало водяних бризок?

Домашня контрольна робота №5

Перший рівень

1. Завдяки дії якої сили краплі туману мають форму кулі?

А) архімедової;

Б) тяжіння;

В) поверхневого натягу;

Г) тертя.

2. Від чого залежить тиск насиченої пари?

А) від температури та об’єму;

Б) від об’єму;

В) від температури.

3. Чому дорівнює відносна вологість повітря, якщо покази сухого і вологого термометрів психрометра однакові?

А) 50%;

Б) 100%;

В) 0;

Г) інша відповідь.

Другий рівень

1. Яку температуру показує вологий термометр психрометра, якщо температура повітря 18°С, а його відносна вологість 73%?

А) 17°С;

Б) 15°С;

В) 16°С;

Г) 19°С.

2. Пір’я водоплавних птахів вкрите тонким шаром жиру. Яку роль відіграє цей захисний шар у житті птахів?

А) шар жиру слабо проводить тепло;	В) пір’я не змочується водою;
Б) забезпечує міцність пір я;	Г) іншу роль.

3. При температурі 18°С відносна вологість повітря в кімнаті становить 60%. Який тиск водяної пари?

А) 120 Па;

Б) 76 мм рт. ст.;

В) 143 Па;

Г) 9,3 мм рт. ст..

4. Порівняти висоти підняття води й гасу в капілярах однакового радіуса.

А) вода вище в 2,43 рази;	В) висоти однакові;
Б) гас вище в 2,43 рази;	Г) інша відповідь.

Третій рівень

1. Визначити масу водяної пари у приміщенні об’ємом 200 м³, якщо точка роси 14°С.

2. Знайдіть масу води, яка підніметься по капілярній трубці діаметром 0,5 мм при 18°С.

3. Змішали 4 м³ повітря з відносною вологістю 20% і 8 м³ з відносною вологістю 30% при однаковій температурі. Суміш займає об’єм 12 м³. Визначити відносну вологість повітря в кінцевому стані.