STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

Transkript

1 I N V E S T I C E D O O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í STUKTUA A VLASTNOSTI KAPALIN. Povrchové napětí a) yzikání jev Povrch kapain se chová jako napjatá pružná membrána (důkaz vodoměrka, maé kapičky koue) Vysvětení: r Sféra moekuového působení r nm, okoo 3 moeku Výsedná sía působící na moekuu není nuová když koue není vypněna stejnými moekuami moekuy bízko povrchu jsou přitahovány dovnitř kapainy (výsednice má odišnou veikost pro různou vzdáenost od povrchu). b) yzikání veičina ( σ, v AJγ ) drátěný rámeček mýdová bána pohybivá příčka σ [ σ ] N m konst. druh kapainy vastnost materiáu v tabukách, veká hodnota pro rtuť (- vzduch) ovivněna tepotou (proč jak?) přidáním saponátu do vody se sníží povrchové napětí použití. Vysvěti. TENTO POJEKT JE SPOLUINANCOVÁN EVOPSKÝM SOCIÁLNÍM ONDEM A STÁTNÍM OZPOČTEM ČESKÉ EPUBLIKY - - STUKTUA A VLASTNOSTI KAPALIN

2 I N V E S T I C E D O O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. Zakřivení povrchu kapainy v bízkosti stěny nádoby Hadina kapainy je komá k výsednici si působící na jednotivé moekuy (proč?)... přitaživá sía způsobená částicemi stěny nádoby... přitaživá sía způsobená částicemi kapainy v nádobě přitaživá sía moeku vzduchu a tíhová sía jsou zanedbatené vzhedem k dvěma předchozím (jaké by byy jejich směry?) Načrtni tvar povrchu kapainy bízko stěny nádoby pode uvedené teorie ϑ... stykový úhe mezi... a) b) c) ϑ ϑ ϑ ϑ 9 voda ve ske rtuť v měděné nádobě ϑ 9 rtuť ve ske 9 ϑ 8 Dokonči obrázky dopň hadinu kapainy! TENTO POJEKT JE SPOLUINANCOVÁN EVOPSKÝM SOCIÁLNÍM ONDEM A STÁTNÍM OZPOČTEM ČESKÉ EPUBLIKY - - STUKTUA A VLASTNOSTI KAPALIN

3 I N V E S T I C E D O O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 3. Kapiární jevy Povrchové napětí + odišný stykový úhe + úzká kapiára (reativně více moeku v kontaktu s nádobou) kapaina uvnitř vystoupá (kapiární eevace) / kesne (kapiární deprese). a) c) rovnice h hρg σ σ 4σ... pooměr kapiáry, kapky, bubiny Experiment: Odhadni, která z bubin na koncích trubičky zanikne. Srovnej s experimentem. Proveď diskusi. TENTO POJEKT JE SPOLUINANCOVÁN EVOPSKÝM SOCIÁLNÍM ONDEM A STÁTNÍM OZPOČTEM ČESKÉ EPUBLIKY STUKTUA A VLASTNOSTI KAPALIN

4 4. Měření povrchového napětí I N V E S T I C E D O O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í pomocí zvýšení hadiny v kapiáře při kapiární eevaci h hρg σ hρg σ kapková metoda kapka odpadne, právě když její tíha ehce překročí povrchovou síu držící ji pohromadě. mg σ mg σ π mg σ π Tato metoda může být vyepšena použitím dvou kapain jedné o známém povrchovém napětí a téže kapiáry. Co je výhodou této metody? g σ π m g σ π m vyděíme-i rovnice: m m přesnější pro např. 5 kapek každé kapainy σ σ 5m 5m M M σ σ Měření:... voda, σ 7mN m, 5... etano, σ?, 5 m m TENTO POJEKT JE SPOLUINANCOVÁN EVOPSKÝM SOCIÁLNÍM ONDEM A STÁTNÍM OZPOČTEM ČESKÉ EPUBLIKY STUKTUA A VLASTNOSTI KAPALIN

5 I N V E S T I C E D O O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 5. Povrchová energie Povrchové vrstvě přiřazujeme energii, kterou nazýváme povrchová energie. Je jednou ze sožek vnitřní energie kapainy. energie potřebná k vytvoření jednotkové pochy nového povrchu (zvětšení povrchu o m ) S Pošná hustota povrchové energie W S x x σ x x σ ( ) [ σ ] J m N m m N m [ σ ] x Povrchové napětí se shoduje s pošnou hustotou povrchové energie nejen rozměrem jednotky, ae i číseně. Označuje se také jako kapiární konstanta. L3/33-35a, b, c, 38, 4-5 Příkady:. Zápaka déky 4,4 cm pave na hadině vody. Naijeme-i opatrně trochu mýdového roztoku na jednu stranu hadiny rozděené zápakou, začne se zápaka pohybovat směrem od roztoku k čisté vodě. Určete síu (včetně směru) působící na zápaku. σ voda 73 mn m - σ mýdo 4 mn m -. Kapaina vytéká z nádoby úzkou kapiárou o pooměru,8 mm. Za jednu sekundu odpadne jedna kapka. Jak douho bude trvat, než z nádoby vyteče kapaina o hmotnosti 5 g? σ -3 N m - g 9.8 m s - 3. Určete tak vzduchu v kuové bubině o průměru -3 mm v houbce 8 cm pod hadinou vody. Atmosférický tak vzduchu je hpa. σ 73 mn m - ρ voda 3 kg m -3 g m s - 4. Určete hmotnost vody, která vystoupí v kapiáře o vnitřním průměru,7 mm v důsedku kapiární eevace. Předpokádejte, že voda dokonae smáčí stěny kapiáry. Stykový úhe ϑ º. σ 73 mn m - g 9,8 m s - 5. Kapiára o průměru mm bya svise ponořena do nádoby s kapainou. Kapaina vystoupia do výšky, cm nad voný povrch kapainy v nádobě. Do jaké výšky vystoupí stejná kapaina, jestiže do ní ponoříme kapiáru o průměru,5 mm? Předpokádejte, že kapaina dokonae smáčí stěny kapiáry. TENTO POJEKT JE SPOLUINANCOVÁN EVOPSKÝM SOCIÁLNÍM ONDEM A STÁTNÍM OZPOČTEM ČESKÉ EPUBLIKY STUKTUA A VLASTNOSTI KAPALIN

6 I N V E S T I C E D O O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 6. Dvě skeněné kapiáry o pooměrech mm a,5 mm ponoříme svise do etanou. Vypočtěte σ, jestiže rozdí výšek hadin je v důsedku kapiární eevace,9 mm. ρ 789 kg m -3 g 9,8 m s - 6. Objemová roztažnost β... součinite objemové roztažnosti β V V t { } { V} V m 3 t K [ β ] K β voda etano gycero β 5 K 8 5 L3/47-49, 5-53 Výsedky:.,45 mn. 36 min 58 s 3. 4 kpa 4. 6 mg 5.,73 cm 6. mn m - TENTO POJEKT JE SPOLUINANCOVÁN EVOPSKÝM SOCIÁLNÍM ONDEM A STÁTNÍM OZPOČTEM ČESKÉ EPUBLIKY STUKTUA A VLASTNOSTI KAPALIN