Наличие у молекул поверхностного слоя жидкости избыточной потенциальной энергии

Сокращение поверхности жидкости и появление сил поверхностного натяжения, направленных по касательной к поверхности жидкости в каждой точке, перпендикулярно к границе поверхностного слоя.

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости – физическая величина, равная отношению изменения потенциальной энергии DE_р поверхностного слоя жидкости к изотермическому изменению площади DS ее поверхности: σ = DE_р /DS.

Единица измерения коэффициента поверхностного натяжения: 1Дж/м² или 1Н/м.

Смачивание –явление,состоящее в искривлениях свободной поверхности жидкости около твердой стенки сосуда.

Смачивание жидкостью твердого тела будет наблюдаться в случае, если сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше силы притяжения между молекулами жидкости. В противном случае жидкость не смачивает твердое тело.

Мениск – поверхность жидкости, искривленная на границе с твердым телом.

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости численно равен силе, действующей на единицу длины периметра смачивания и направленной перпендикулярно к этому периметру: σ =F/ℓ, где F – сила поверхностного натяжения, действующая на длине ℓ периметра смачивания.

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости с повышением температуры линейно убывает и при критической температуре становится равным нулю.

Краевой угол – угол Q между поверхностью твердого тела и мениском в точках их пересечения, т.е. в точках периметра смачивания.

Смачиванию жидкостью твердого тела соответствует острый краевой угол (0 ≤ Q ≤ ≤ p/2)

При несмачивании краевой угол тупой (π/2 ≤ Θ ≤ π).

Идеальному смачиванию соответствует краевой угол Q = 0, идеальному несмачиванию соответствует краевой угол Q = p.

Искривленная поверхность жидкости создает дополнительное (избыточное) давление на жидкость по сравнению с давлением под плоской поверхностью.

Формула для расчета дополнительного (избыточного) давления, созданного сферической поверхностью жидкости при идеальном смачивании и идеальном несмачивании (Q = 0 и Q = p): где σ – коэффициент поверхностного натяжения жидкости, R – радиус мениска. Для выпуклого мениска p_м > 0, для вогнутого p_м < 0.

Формула для расчета дополнительного (избыточного) давления внутри сферического пузыря: (у пузыря две сферические поверхности).

Капилляры – узкие цилиндрические трубки с диаметром около миллиметра и менее.

Уровень идеально смачивающей (несмачивающей) жидкости в капилляре радиуса r выше (ниже), чем в сообщающемся с ним широком сосуде, на высоту h, равную , где σ – коэффициент поверхностного натяжения, g = 9,8 м/с² – ускорение свободного падения, ρ – плотность жидкости.

Капиллярные явления – изменения высоты уровня в капиллярах.

2.3.3. Кристаллические тела. Монокристаллы и поликристаллы. Аморфные тела. Свойства кристаллических и аморфных тел. Механические свойства твердых тел: упругость, пластичность, хрупкость, твердость. Абсолютное и относительное удлинение при деформации растяжения – сжатия. Механическое напряжение. Закон Гука для деформации растяжения – сжатия и область его действия. Модуль Юнга. Предел пропорциональности, предел упругости, предел прочности. Коэффициент запаса прочности

Кристаллы – твердые тела с упорядоченной в пространстве молекулярной структурой.

Монокристалл – одиночный кристалл.

Поликристаллическое тело – тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов.

Аморфные тела – тела, у которых отсутствует строгий порядок в расположении молекул.

Свойства кристаллов: 1) анизотропия физических свойств (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических и т.д.); 2) определенная температура плавления.

У поликристаллов анизотропияотсутствует.

Свойства аморфных тел: 1) изотропия физических свойств; 2) отсутствие определенной температуры плавления.

Анизотропия – зависимость физических свойств кристалла от выбранного внутри него направления.

Изотропия – одинаковость свойств тела по всем направлениям.

Упругость – свойство тел восстанавливать свои размеры и форму после снятия нагрузки.

Пластичность – свойство тел сохранять форму и размеры, приобретенные в результате действия деформирующей силы, после снятия нагрузки.

Хрупкость – свойство тел разрушаться при малых нагрузках.

Твердость – характеристика тела, отражающая его прочность и пластичность.

Абсолютное удлинение – разность конечной и начальной длины образца (∆ℓ = ℓ – ℓ_о), где ℓ₀ – начальная длина, ℓ – конечная длина образа.

Относительное удлинение – отношение абсолютного удлинения образца к его начальной длине: (при деформации растяжения , при деформации сжатия ).

Механическое напряжение – скалярная физическая величина, равная отношению модуля силы упругости к площади поперечного сечения образца: σ =F/S.

Единица механического напряжения в СИ: 1 Па (как и для давления).

Закон Гука для деформации растяжения-сжатия: механическое напряжение в образце прямо пропорционально относительному удлинению.

Формула закона Гука: , где Е – коэффициент пропорциональности (модуль Юнга, или модуль упругости), –модуль относительного удлинения образца.

Модуль Юнга (модуль упругости) численно равен механическому напряжению в образце, при котором его длина увеличивается в два раза (носит чисто теоретический характер).

Закон Гука справедлив лишь при небольших деформациях.

Предел пропорциональности σ_пр – максимальное механическое напряжение, при котором еще справедлив закон Гука.

Предел упругости σ_упр –максимальное механическое напряжение, при котором в образце еще не возникают остаточные деформации. Предел упругости превосходит предел пропорциональности на сотые доли процента.

Предел прочности σ_пч – максимальное механическое напряжение в образце, при котором образец еще не разрушается.

Запас прочности – коэффициент, показывающий, во сколько раз предел прочности больше механического напряжения в образце .