§ 1 Қаныққан және қанықпаған булар



жүктеу 166.68 Kb.
Дата25.04.2016
өлшемі166.68 Kb.

www.testent.ru

Газ тектес, сұйық және қатты денелердiң қасиеттерi

§ 2.1 Қаныққан және қанықпаған булар


Жылулық қозғалыс әсерiнен пайда болатын кинетикалық энергияның артықтығынан қашанда молекуланың жеке бөлшектерiнiң сұйық бетiнен бөлiнiп шыға алады. Заттың сұйық күйден газ күйiне өту процесiн буға айналу деп атайды. Неғұрлым сұйықтың температурасы жоғары болса, соғұрлым сұйық тезiрек буға айналады.

Буға айналудың екi түрi бар: булану және қайнау. Кез келген температурада және тек сұйық бетiнен шығып бу күйiне айналуды – булану деп атайды. Бу – буланудың әсерiнен пайда болатын газ. Булану барысында сұйық салқындайды.

Буланған молекулалардың белгiлi бiр бөлiгi хаостық (ретсiз) қозғалыс жасай отырып қайтадан сұйық бетiне түсуi және оның молекулаларына айналуы керек. Соныменен, булану процессiмен қатар бiрмезгiлде конденсация деп аталатын керi процесс те жүредi.



Конденсация – бұл заттың салқындау немесе сығылуының салдарынан газ тектес күйден сұйық күйге айналу процессi. Сұйық бетiндегi будың қысымы неғұрлым жоғары болса, сол температурада конденсацияға ұшырайтын молекулалар саны да соғұрлым көп болады.

Бетi ашық ыдыстағы сұйықтың булану процесi конденсация процесiнен басым болып келедi. Ал бетi жабық ыдыста сұйық пен будың арасында, булану процесi мен конденсация процесстерi бiрiн-бiрi толықтыратындай, динамикалық тепе-теңдiк орнайды. Өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдiкте болатын буды қаныққан бу деп атайды.

Температура тұрақты болған жағдайда қаныққан будың қысымы оның алатын көлемiне байланысты болмайды.

Егер сұйықтың булануы конденсациядан басым болса немесе сұйық толық буланып кетсе, онда оның устiндегi буды қанықпаған бу деп атайды. Буларға, тек бу қанықпай тұрған жағдайда ғана, идеалды газдар үшiн орныққан заңдарды қолдануға болады.


§ 2.2 Ауаның салыстырмалы және абсолюттi ылғалдылығы.Шық нүктесi


Жер атмосферасындағы су буының бар екендiгiн сипаттайтын шама ылғалдылық деп аталады.



2.1-сурет

Берiлген жағдайдағы 1м3 ауа құрамындағы су буларының массасы ауаның абсолюттiк ылғалдылығы f деп аталады (2.1,2.2 - суреттер). Әдетте оны CИ өлшем бiрлiк жүйесiнде емес г/м3 бiрлiгiмен өрнектейдi:

f = ρбу(г/м3)P(мм. сынап бағанасы бойынша).



2.2-сурет

Бұл жерде су буының қысымы деп оның үлестiк қысымын айтады, яғни атмосфераны құрайтын – азот, оттегi және т.б. компоненттерi жоқ , болғандығы су буының жасайтын қысымы.

Ауаның салыстырмалы ылғалдылығы φ деп ауадағы су буының қысымы p-ның атмосфералық температурадағы судың қаныққан буының қысымы pk – ға қатынасына тең шаманы айтады.



φ = (p/pk)· 100 % (2.1)

pk шамасының мәндерi белгiлi сәйкес кестелерден анықталады. Ауаның температурасы төмендеген сайын оның салыстырмалы ылғалдылығы артады, себебi неғұрлым ауаның температурасы төмен болса, соғұрлым су буы қанығуға жақындай түседi.

Салыстырмалы ылғалдықты өлшеу үшiн арнайы психрометр деп аталатын прибор қолданылады.

Салқындату барысында (процесiнде) бұрын қанықпаған бу қаныққан буға айналатын температура шық нүктесi деп аталады. Шық нүктесiне тең температурада атмосферадағы су буы конденсациялана бастайды. Тұман пайда болып, шық түседi, қатты дене беттерi терлей бастайды.

§ 2.3 Қаныққан бу қысымының температураға тәуелдiлiгi.Қайнау


Көлем тұрақты болған жағдайда қаныққан будың қысымы температураға өте қатты тәуелдi болады, сондықтан Шарль заңын қаныққан буға қолдануға болмайды. Температура жоғарлаған сайын, будың конденсациялануына қарағанда, сұйық тезiрек буланады. Қысымның күрт өсуiне негiзiнен будың тығыздығының ұлғаюы тiкелей әсерiн тигiзедi.

Қайнау – бұл тек қана ашық беттегi сұйықтың интенсивтi булануы емес, сонымен қатар бу көпiршiктерiн түзетiн қуыс көлемiндегi сұйықтың да интенсивтi булануы.

Егер сұйық бiрқалыпты қыздырылмаған болса, онда су көпiршiктерi қалқып шыққан кезде олардың iшiндегi қысым бу конденсациясының есебiнен азаяды да, көпiршiктер жарылып кетедi. Ал сұйық жеткiлiктi қыздырылған болса, онда көпiршiктер жарылуын тоқтатады да, сұйық бетiне еркiн қалқып шығады. Сұйық қайнайды (2.3 - сурет).



Көпiршiк iшiндегi қысым үш қосылғыш арқылы анықталады: p = p0 + ρgh + 2σ/r , мұндағы p0 - сыртқы қысым, ρgh - биiктiгi h болатын сұйықтың жоғарғы қабаттарының гидростатикалық қысымы, 2σ/r – радиусы r болатын көпiршiк бетiнiң майысуына(қисаюына) байланысты өзгеретiн қысым (§2.4 - қараңыз), ρ және σ - сұйықтың тығыздығы және беттiк керiлу коэффициентi (§ 2.4 - қараңыз). Мына төмендегi шарт орындалған кезде сұйық қайнай бастайды.

pkp0+ρgh+2σ/r (2.2)




2.3-сурет
мұндағы pk - қаныққан будың қысымы. Әдетте 2σ/r<<p0 және ρgh<<p0. Бұдан, былай болатындығы шығады:

pkp0 .

Сонымен, барлық сұйықтың температурасы бiрдей, ал қаныққан будың қысымы әдетте оның бетiне түсiрiлген сыртқы қысымға тең немесе сол қысымнан сәл артық болған жағдайда сұйық қайнай бастайды.

Сұйықтың қаныққан буының қысымы сыртқы қысымға тең болғандағы сұйықтың температурасы қайнау температурасы деп аталады. Атмосфералық қысымның қалыпты жағдайындағы сұйықтың қайнау температурасы қайнау нүктесi деп аталады.

Су бетiне түсiрiлген сыртқы қысымның өсуiмен бiрге қайнау температурасы жоғарлайды да, қысымның азаюына байланысты температурасы төмендейдi. Барлық басқа шарттары бiрдей болған жағдайда да, әр түрлi сұйықтардың қайнау температуралары әртүрлi болып келедi (2.3 - сурет).


§ 2.4 Беттiк керiлу.Беттiк қабаттың молекулалық картинасы


«Сұйық - газ» деп бөлiнетiн шекаралық қабаты бар болғанда, ашық беттегi молекулалар, сұйықтың iшiндегi молекулалар тарапынан, өте күштi төменге қарай тартылыс күшiне ұшырайды және де газдың молекулалары тарапынан аз ғана жоғары тартылысқа ұшырайды. Сол себептен шекаралық қабаттағы молекулалар сұйықтың iшкi жағына қарай тартылады. Олардың ашық беттегi саны азаяды да, беттiң ауданы да барынша кiшiрейедi. Осының әсерiнен қисайған беттiк қабат, жазық қабатқа қарағанда, сұйыққа молекулалық қысым деп аталатын қосымша қысым түсiредi.

Сұйықтың бетiн изотермалық түрде үлкейту үшiн, артық молекулалық қысымға төтеп берердей белгiлi бiр жұмыс жасау керек. Бұл жұмыс таңба жағынан терiс және жүйенiң потенциалдық энергиясының өзгеруiне тең:



A = - (Ws-Wv) = ΔW . (2.3)

Мұндағы Ws және Wv дегенiмiз сәйкес беттiк қабаттың молекулаларының және де сұйық iшiндегi молекулалардың потенциалдық энергиялары. A < 0, болғандықтан, ΔW > 0 болады және Ws> Wv . Бұдан, сұйық бетiн түзейтiн молекулалардың, сұйық көлемi iшiндегi басқа молекулаларға қарағанда потенциалдық энергиясының артық екендiгi шығады.






2.4-сурет
Сұйықтың ашық бетiндегi молекулалардың артық потенциалдық энергиясы беттiк энергия деп аталады. Егер денеге сыртқы күштер әсер етпейтiн болса, онда беттiк энергияның мәнi өте аз болады және сонымен бiрге сол беттiң ауданы да өте кiшкентай болады (2.4-сурет).

Бiрлiк ауданның беттiк энергиясы σ - меншiктi беттiк энергия деп аталады:

σ = W/S ,

мұндағы WS ауданға жинақталған беттiк энергия. СИ өлшем бiрлiк жүйесiнде меншiктi беттiк энергия Дж/м2 – пен өлшенедi.

Беттiк қабаттың бөлшектерi, сұйық бетiне жанама жазықтықта жатқан және сұйық бетiнiң ауданын мейлiнше кiшiрейтуге бағытталған, (негiзделген) күштiң әсерiне ұшырайды. Бұл күштер – беттiк керiлу күштерi F деп аталады.

Оларды сандық жағынан бағалау үшiн беттiк керiлу коэффициентi деген ұғым енгiзiледi. Бұл коэффициент сұйықтың бос бетiнiң ауданын бiрлiкке изотермалық түрде арттыру үшiн жасалатын жұмыс ретiнде анықталады.

Жоғарыдағы айтылғанарды ескерсек: ΔW = -A =σΔS . Бұдан

σ = - A/ΔS (A<0) екендiгi шығады. (2.4)

Егер сұйықтың ашық бетi тұйық сызықпен шектелген болса, онда бұл сызық - жұғылу периметрi деп аталады. Ондай беттер үшiн σ = F / L, СИ өлшем бiрлiк жүйесiнде σ шамасының өлшем бiрлiгi Н/м.

Беттiк керiлу коэффициентi меншiктi беттiк энергияның мағынасын бередi: 1 Н/м = 1 Дж/м2 . Беттiк күштi серпiмдiлiк күшiмен шатастыруға болмайды.

§ 2.5 Қыл түтiктiк құбылыстар.Қыл түтiктегi сұйықтың көтерiлу деңгейi


Қатты дене бетiмен үлдiр секiлдi ағып-жайылатын сұйық жұғатын сұйық деп аталады, ал тамшыға айналып, жиылып тұратын сұйық жұқпайтын сұйық деп аталады. Жұғу және жұқпау эффектерi қатты қабырға маңындағы ашық беттердiң қисаюымен бiрлесiп (қатар) жүредi. Өте тар түтiкшелер – капиллярлар қарастырылған жағдайда, ондай қисайған беттер мениск деп аталады.




2.5-сурет



2.6-сурет
Жұғу құбылысы, қатты дене бетiне және менискке олардың қиылысу нүктелерiнде жүргiзiлген жанамалар арасындағы шектiк бұрыш δ арқылы сипатталады. Ол сұйықтың iшiнен бастап өлшенедi. Жұғатын сұйықтар үшiн шектiк бұрыш сүйiр болып келедi: 0 ≤δ<π/2 (2.5 - сурет), ал жұқпайтын сұйықтар үшiн – ол доғал: π/2 <δπ (2.6 - сурет). δ = 0 жағдайы идеалды жұғуға, ал δ = π жағдайы идеалды жұқпауға сәйкес.

Ойыс бетпен шектелген сұйықтың қысымы қоршаған орта қысымынан аз болып келедi. Сол себептен қыл түтiктегi жұғатын сұйықтың бiр бөлiгi, көтерiлген сұйық деңгейiнiң гидростатикалық қысымы осы қысымдардың айырымын компенсациялағанға шейiн, сырттан сорыла беретiн болады. Керiсiнше, дөңес бет астындағы сұйықтың қысымы, оның үстiндегi қоршаған орта қысымынан әлде қайда үлкен. Егер қыл түтiктердi жұқпайтын сұйығы бар кең ыдысқа салып қойса, онда оның (сұйықтың) қыл түтiктегi деңгейi ыдыстағы деңгейiнен төмен болып орналасады.

2.1.- суретте келтiрiлгендей, қыл түтiктегi сұйықтың көтерiлу (түсу) деңгейiн h – ты анықтайық. Идеалды жұғу (жұқпау) кезiнде қыл түтiкше iшiндегi менисктiң пiшiнi дұрыс жартылай сфера тәрiздес және олардың түсiретiн қосымша қысымы pм мынаған тең:

pм = 2σ/r , (2.5)

σ - сұйықтың беттiк керiлу коэффициентi, r - қыл түтiк радиусы, pм>0 болса мениск дөңес болады, pм<0 -мениск ойыс болады.

pa – қоршаған ортаның қысымы болсын. Сонда мениск астындағы сұйықтың қысымы мынаған тең болады: pa - 2σ/r . Кең ыдыстың ашық бетi деңгейiнде бұл қысымға, тығыздығы ρ сұйықтың көтерiлу деңгейiнiң FA салмағы әсерiнен түсiрiлетiн гидростатикалық қысымы pст қосылады:

pст =FA/S = mg /πr2 = π r2h·ρg/ π r2 = ρgh.

Тепе-теңдiк жағдайы орныққандықтан, астыңғы жағынан да, үстiңгi жағынан да сол деңгейге бiрдей қысым әсер етедi. Соның салдарынан



pa - 2σ/r + ρgh = pa.

Бұдан


(2.6)

екендiгi шығады.


§ 2.6 Кристалдық және аморфтық денелердiң құрылысы. Анизотропия





2.7-сурет
Атомдары немесе молекулалары реттелiп орналасқан және периодты түрде қайталанып тұратын iшкi структурасын түзетiн қатты денелер кристаллдар деп аталады. Кристалдардың қырлары әрқашан жазық және дұрыс геометриялық пiшiндi болып келедi (2.7, 2.8 - суреттер). Бөлшектердiң орналасуының салыстырмалы түрде орныққан скелетi кристалдық торлар деп аталады, ал сол торлардың орналасқан орындары түйiндер деп аталады (2.9 - сурет).




2.8-сурет
Кристалдардың сыртқы пiшiнiнiң дұрыстығы - олардың реттелген құрылысының бiр ғана салдары емес. Олардың ең басты ерекшелiгi кристалдың физикалық қасиеттерiнiң ондағы таңдалған бағытына байланыстылығында. Кристалдардың бұл қасиетi анизотропия деп аталады.

Барлық кристалды денелер анизотропты болып келедi. Анизотропияның бiр себебi - кристалдық тор түйiндерiнiң тығыздығы әр түрлi бағытта әр түрлi болған жағдайдағы, бөлшектердiң дұрыс ретпен орналасуы. Осы бағыттардағы бөлшектердiң өзара әсерi де бiрдей болмайды. Бұдан, әр түрлi бағыттардағы кисталдардың механикалық берiктiгi әр түрлi екендiгi шығады.

Көптеген кристалдар жылу мен электр тогын әр бағытта әр-түрлi өткiзедi. Кристаллдың оптикалық қасиеттерi де оның бағытына байланысты болуы мүмкiн.






2.9-сурет
Белгiлi бiр температураға дейiн қыздырғанда (әр заттың өз температурасы бар ) зат қатты кристалдық күйден сұйық күйге өтедi. Осы процесс балқу деп аталады, ал балқуға ұшырататын температура балқу температурасы деп аталады.

Монокристалдар мен поликристалдар. Қатты денелердiң негiзгi түрiне металдар жатады. Олардың да кристалдық структурасы бар. Бiрақ , бiр қарағанда, олардың кристалдық құрылымы не сырт пiшiнiнен, не физикалық қасиеттерiнен байқалмайды. Металдар кәдiмгi күйде анизотропияны анықтай алмайды. Себебi металл көптеген өзара бiтiсiп кеткен кiшкентай кристаликтерден тұрады. Олардың әр қайсысының қасиеттерi бағытына байланысты, бiрақ олар бiр-бiрiне қарағанда ретсiз бағытталған. Сондықтан, көлемi жекелеген кристаликтердiң көлемiнен анағұрлым үлкен металл iшiндегi барлық бағыттар тең және оның қасиеттерi барлық бағытта бiрдей болады.

Көптеген кiшкентай кристаликтерден тұратын қатты дене поликристалдық дене деп аталады, ал монокристалдар деп аталады.



Аморфтық денелер. Кристалдық структурасы бар денелермен қатар табиғатта аморфтық денелер деп аталатын көптеген әртүрлi денелер бар. Олар қатты денелер қатарына жатады, бiрақ оларда кристалдарға тән, стуктураның сол фрагментiндегi барлық бағыттар бойынша қайталанушылық жоқ. Тек көршi атомдар ғана белгiлi бiр тәртiппен орналасқан.

Сұйықтар секiлдi, аморфтық денелер үшiн бөлшектердiң жақынырақ орналасу тәртiбi тән, бiрақ олардың қимылдары (қозғалуы) өте жәй. Аморфтық денелерге шыны, пластмасса, шайыр, смола және т.б. жатады. Барлық аморфты денелер изотропты болып келедi, яғни олардың физикалық қасиеттерi барлық бағытта бiрдей деген сөз.

Сыртқы әсерлердiң нәтижесiнде, аморфтық денелер бiр мезгiлде, қатты денелер секiлдi, серпiмдiлiк қасиетiн және, сұйықтар тәрiздi, аққыштық қасиетiн анықтайды. Бұның мысалы ретiнде әр түрлi смолалардың қасиеттерiн қарастыруға болады. Төменгi температураларда аморфтық денелер өз қасиеттерi жағынан қатты денелердi еске түсiредi. Олардың аққыштық қасиеттерi жоқ дерлiк. Бiрақ , температураның ұлғаю шамасына қарай аморфтық денелер де жұмсарады және олардың қасиеттерi барынша сұйықтың қасиеттерiне жақындай түседi. Бұл мынаған байланысты. Аморфтық денелердiң атомдары немесе молекулалары, сұйық молекулалары секiлдi,өзiнiң тепе-теңдiк күйiнiң маңында тербелiс уақытына ие. Бiрақ , бұл уақыт, сұйықтарға қарағанда, өте көп. Тек температураның өсуiмен ғана, бiр тепе-теңдiк күйден келесi күйге атомдардың секiрiсi бiртiндеп жиiлейдi де, дене аға бастайды. Аморфтық денелердiң кристалдық денелерге қарағандағы бiр ерекшелiгi сонда, олардың белгiлi бiр балқу температурасы болмайды.

§ 2.7 Қатты денелер деформацияларының түрлерi. Механикалық кернеу. Гук заңы. Юнг модулi


Қатты денелер әрқашанда өздерiнiң сыртқы пiшiндерiн сақтап тұра алмайды. Сыртқы күштердiң әсерiнен олардың геометриясы мен көлемi өзгеруi мүмкiн.

Сыртқы күштердiң әсер етуiнiң нәтижесiнде дененiң сыртқы пiшiнi мен көлемiнiң өзгеруi деформация деп аталады

Дененiң әртүрлi бөлшектерi сыртқы күштердiң әсерiнен әртүрлi орын ауыстыру жасайтын болса, онда ол жағдайда қашанда деформация пайда болады. Сыртқы күштердiң әсерi тоқтатылғаннан кейiн жоғалып кететiн деформациялар – серпiмдi деформациялар деп, ал жоғалмайтын деформациялар- пластикалық деформациялар деп аталады.



Сығылу және созылу деформациясы. Егер бiртектi металл стерженнiң екi ұшына шамасы жағынан тең, бағыттары жағынан қарама – қарсы күштермен әсер етсек, онда стерженнiң деформациясы созылу деформациясы деп аталады

Созылу деформациясы мынадай екi шамамен сипатталады:



абсолюттi

Δl = l – l0

және салыстырмалы



ε = Δl / l0

ұзарулары, мұндағы l0 - стерженнiң бастапқы ұзындығы, ал l - соңғы ұзындығы.

Егер осы стерженге бiр – бiрiне бетпе-бет бағытталған күштермен әсер етсек, онда стержень сығылу деформациясына ұшырайды Бұл жағдайда абсолюттiк және салыстырмалы ұзарулар терiс таңбалы болады.

Көптеген қатты денелердiң деформациялары аз ғана созылуға және сығылуға ұшырағанда (Δl<<l0) серпiмдi болып келедi.

Жылжу деформациясы. Деформацияның бұл түрi, тiк қабаттар белгiлi бiр бұрышқа бұрылғанда, жазық қабаттардың өзара бiр-бiрiмен параллель күйде жылжуымен сипатталады.

Дене қабаттарының бiр-бiрiмен салыстырмалы түрде ығысуына әкелiп соғатын деформацияны жылжу деформациясы деп атаймыз.

Үлкен бұрыштарға жылжуы дененiң сынуына – сызаттың пайда болуына әкелiп соғады. Ол қайшымен, қашаумен және т.б. жұмыс iстеген кезде пайда болады.

Иiлу және бұралу. Бұлар деформацияның күрделi түрлерiне жатады. Әлбетте, иiлу және бұралу бiртектi емес созылу (сығылу) және бiртектi емес жылжу деформацияларына келтiрiледi. Мысалы, жүктелiнген бөрене(балка) иiлу деформациясына ұшырайды. Бұранданы бұрағанда, машина бiлiгiн, бұрғыны және т.б. айналдырғанда бұралу деформациясына ұшырайды.

Механикалық кернеу, кез-келген қимасына серпiмдiлiк күштер әсер ететiн, деформацияланатын дененiң кернеулiк күйiн сипаттайды. Бұл, деформация кезiнде дене бөлшектерiнiң орын ауыстыруына қарсылық жасайтын молекулалардың артық тартылыс және тебiлiс күштерi

Механикалық кернеу деп Fсер серпiмдiлiк күшi шамасының дененiң көлденең қимасының S ауданына қатынасын атайды:

(2.7)



СИ жүйесiнде кернеудiң өлшем бiрлiгi ретiнде, қысымдағыдай 1 Па = 1 Н/м2 – ты қабылдайды.

Гук заңы. Стерженнiң созылуы кернеу σ - ның салыстырмалы ұзару ε - ға тәуелдiлiгiн сипаттайды. Бұндай тәуелдiлiктiң графигi созылу диаграммасы деп аталады. Деформация аз болғанда, кернеу салыстырмалы ұзаруға тура пропорционал болады. Бұл Гук заңы деп аталады. Оны мына түрде жазып көрсетуге болады.

(2.8)

Гук заңына енетiн пропорционалдық коэффициентi Е серпiмдiлiк модулi немесе Юнг модулi деп аталады. Көптеген материалдар үшiн Юнг модулi тәжiрибе жүзiнде анықталған. Басқа шарттары бiрдей бола тұрғанымен, неғұрлым Юнг модулi үлкен болса, соғұрлым стержень аз деформцияланады.

Гук заңын басқаша, мына түрде көрсетуге болады. (2.8) қатынасына (2.7)-шi өрнектi және ε = Δl / l0 - ды қоя отырып мынаны аламыз:

Fсер / S = Е·Δl / l0

Бұдан


Fсер = (S · E/ l0)·Δl

немесе


Fсер = k· Δl (2.9)

Мұнда мынадай енгiзу жасалған



k = E·S / l0. (2.10)

Бұл физикалық шама материалдың қатаңдығы деп аталады.



Есеп шығару үлгiлерi
Eсеп 1.

Бөлмедегi ауаның температурасы 20oС, ауаның салыстырмалы ылғалдылығы 60%. Терезе сыртындағы ауаның температурасы қандай болғанда, терезе әйнектерi терлей бастайды?



Шешуi.

Өздерiңiз бiлетiндей, салыстырмалы ылғалдылық мына формула бойынша есептеледi:



,

мұндағы p – ауаның құрамында болатын су буының қысымы, рн – берiлген температурада кеңiстiктi қанықтырушы су буының қысымы.

Температурасы 20oС болғанда қанықтырушы будың қысымы рн = 17,5 мм сынап бағаны (таблица бойынша). Қысым р = рн·φ, немесе р = 17,5·0,6 = 10,5 мм сынап бағаны.

р қысымы кеңiстiктi қанықтырушы будың қысымына сәйкес болған кездегi ауаның температурасында бу конденсациясы басталады. Таблицадан қысымның мына мәнiне р = 10,5 мм сынап бағаны бойынша, 12oС -температура сәйкес екендiгiн табамыз.

Жауабы: әйнек терезе сыртындағы ауаның температурасы 12oС болғанда терлей бастайды.

Есеп 2.

Капиллярдан сабынды су тамшылап ағып тұр. Тамшы үзiлер кезде оның мойынының диаметрi 1 мм–ге тең болды. Тамшының массасы – 0,0129 г. Сабынды судың беттiк керiлу коэффициентiн анықтаңыз.



Шешуi.

Тамшы капиллярдан мына шарт орындалғанда үзiледi Р>F, мұндағы Р = mg – ауырлық күшi, ал F – беттiк керiлу күшi.

Тепе-теңдiк шарты:

Р = F,

яғни σl = mg, мұндағы l – тамшы мойнының периметрi,



l = πd.

Бұдан мына өрнектi аламыз:



.

Сан мәндерiн қоямыз:



.

Жауабы: сабынды судың беттiк керiлу коэффициентi 4,03 Н/м.-қа тең.

Есеп 3.

Сұйыққа батырылған екi капилляр түтiкшелердiң iшiндегi сұйық деңгейiнiң айырымын тап. Сұйықтың тығыздығы 0,8 г/см3 –ге тең. Капиллярлардың iшкi диаметрлерi сәйкесiнше 0,04 см-ге және 0,1 см-ге тең. Сұйықтың беттiк керiлу коэффициентi- 22·10-3 Н/м-ге тең.



Шешуi.

Капиллярдағы сұйықтың деңгейiнiң көтерiлу биiктiгi мына формула бойынша анықталады:



,

мұндағы r –капиллярдың радиусы, ρ – сұйықтың тығыздығы. Онда:



және сұйықтардың деңгейлерiнiң айырымы мына өрнек арқылы анықталады:



.

Өлшем бiрлiгiн тексеремiз:



.

Сан мәндерiн қоямыз:



(м).

Жауабы:капиллярлық түтiкшелердегi сұйықтың деңгейлерiнiң айырымы 1,68?10-2м-дi құрайды.

Есеп 4.

Ұзындығы 3 м және диаметрi 0,8 мм сым вертикальды iлiнiп тұр. Сымның бос шетiне массасы 5 кг жүк iлiндi. Сымның ұзындығы 0,6 мм-ге ұзарды. Сымның кернеуiн, салыстырмалы ұзаруын және серпiмдiлiк модулiн анықта.



Шешуi.

Кернеу мына формула арқылы анықталады:



Жүк қозғалмай iлiнiп тұрғандықтан, серпiмдiлiк күшi модулi бойынша ауырлық күшiне тең болады, яғни F = mg; қимасының ауданы S =πd2/4. Соның салдарынан,



(Па).

Салыстырмалы ұзаруы:



.

Гук заңы бойынша серпiмдiлiк модулi немесе Юнг модулi мынаған тең:



(Па).

Жауабы: сым үшiн кернеу 97,53Мпа, салыстырмалы ұзаруы 2·10-4, серпiмдiлiк модулi 487,65 Гпа-ды құрады

Есеп 5.

Егер көтеретiн жүктiң ең үлкен массасы 10 т болса, көтергiш кранның болат тросының диаметрi қандай болмақ? Болат сымның берiктiк шегi 8,5·108 Па, берiктiк қоры 6-ға тең болуы керек.



Шешуi.

Берiктiк шегi максимальды серпiмдiлiк күшi модулiнiң көлденең қимасының ауданына қатынасы арқылы анықталады:



.

Берiктiк қоры 6-ға тең болғандықтан, трос 10 т жүктi көтерген кездегi жүктемеден 6 есе артық жүктемеге төзе бiлуi керек. Сондықтан,



.

Бұдан трос диаметрiнiң мынаған тең екендiгi шығады:



.

Өлшем бiрлiгiн тексеремiз:



.

Сан мәндерiн орнына қоямыз:



(м).

Жауабы: болат тростың диаметрi шамамен 3 см болуы керек.

Түсiнiктеме сөздiк
Газ тектес, сұйық және қатты денелердiң қасиеттерi  
Ауаның абсолюттiк ылғалдылығы - берiлген жағдайдағы 1 м3 ауа құрамындағы су буларының массасы.

Аморфтық денелер – стуктурасының сол фрагментiнде барлық бағыттар бойынша қайталанушылығы жоқ қатты денелер.

Анизатропия - кристалдардың физикалық қасиеттерiнiң ондағы таңдалған бағытына байланыстылығы.

Балқу - заттың қатты кристалдық күйден сұйық күйге өтуi.

Беттiк керiлу коэффициентi - беттiк керiлу күштерiн сандық жағынан бағалау.

Беттiк керiлу күштерi - сұйық бетiне жанама жазықтықта жатқан және сұйық бетiнiң ауданын мейлiнше кiшiрейтуге бағытталған (негiзделген) күш.

Беттiк энергия - сұйықтың ашық бетiндегi молекулалардың артық потенциалдық энергиясы

Бу – буланудың әсерiнен пайда болатын газ

Буға айналу - Заттың сұйық күйден газ күйiне өту процесi

Деформация - сыртқы күштердiң әсерiнiң нәтижесiнде дененiң сыртқы пiшiнi мен көлемiнiң өзгеруi

Динамикалық тепе-теңдiк - булану процесi мен конденсация процесi бiрiн-бiрi толықтыратын (компенсациялайтын) жағдай(күй).

Изотропия - заттардың физикалық қасиеттерiнiң барлық бағытта бiрдейлiгi.

Жұғатын сұйық - қатты дене бетiмен үлдiр(пленка) секiлдi ағып-жайылатын сұйық.

Жұғылу периметрi - сұйықтың ашық бетiн шектейтiн тұйық сызық.

Жұқпайтын сұйық - тамшыға айналып, жиылып тұратын сұйық.

Жылжу деформациясы - тiк қабаттар белгiлi бiр бұрышқа бұрылғанда, жазық қабаттардың өзара бiр-бiрiмен параллель күйде жылжуы.

Конденсация - бұл заттың салқындау немесе сығылуының салдарынан газ тектес күйден конденсацияланған күйге(сұйық немесе қатты) айналуы .

Кристалдар - атомдары немесе молекулалары реттелiп орналасқан және периодты түрде қайталанып тұратын iшкi структурасын түзетiн қатты денелер

Кристалдық тор - бөлшектердiң орналасуының салыстырмалы түрде орныққан скелетi.

Кристалдық торлардың түйiндерi - кристалдық торлардың орналасқан орындары.

Қанықпаған бу - сұйықтың булануы конденсациядан басым болған жағдайдағы немесе сұйық толық буланып кеткен жағдайдағы, сұйық бетiндегi бу.

Қаныққан бу - өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдiкте болатын бу.

Қайнау - ашық беттегi және бу көпiршiктерiн түзетiн қуыс көлемiндегi сұйықтың интенсивтi булануы.

Қайнау нүктесi - атмосфералық қысымның қалыпты жағдайындағы сұйықтың қайнау температурасы

Қайнау температурасы - сұйықтың қаныққан буының қысымы сыртқы қысымға тең болған кездегi сұйықтың темпреатурасы

Меншiктi беттiк энергия - бiрлiк ауданның беттiк энергиясы

Мениск - қыл түтiктердiң iшiндегi қисайған сұйық беттерi.

Молекулалық қысым – сұйықтың қисайған беттiк қабатының, сол сұйыққа түсiрген қосымша қысымы.

Монокристалдар - жекеленген кристалдар.

Пластикалық деформациялар - сыртқы күштердiң әсерi тоқтатылғаннан кейiн де жоғалмайтын деформациялар.

Поликристалдық денелер - көптеген кiшкентай кристаликтерден тұратын қатты дене.

Психрометр - салыстырмалы ылғалдылықты өлшеу үшiн қолданылатын арнайы аспап.

Серпiмдi деформациялар - сыртқы күштердiң әсерi тоқтатылғаннан кейiн жоғалып кететiн деформациялар.

Созылу деформациясы - шамасы жағынан тең, бағыттары жағынан қарама - қарсы күштердiң әсерiнен болатын деформация.

Сығылу деформациясы - бiр–бiрiне бетпе-бет бағытталған күштердiң әсерiнен болатын деформация.

Үлестiк қысым – құрамында атмосфераны құрайтын – азот, оттегi және т.б. компоненттер жоқ болғандағы су буының жасайтын қысымы.

Шық нүктесi - салқындату барысында бұрын қанықпаған бу қаныққан буға айналатын температура.

Ылғалдылық - жер атмосферасындағы су буының бар екендiгiн сипаттайтын шама.






©netref.ru 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет