Po pravilu, supstanca u tečnom stanju ima samo jednu modifikaciju. (Najvažniji izuzeci su kvantne tečnosti i tečni kristali.) Stoga, u većini slučajeva, tečnost nije samo stanje agregacije, ali i termodinamička faza (tečna faza).
Sve tečnosti se obično dele na čiste tečnosti i smeše. Neke tečne mješavine imaju veliki značaj za život: krv, morska voda, itd. Tečnosti mogu delovati kao rastvarači.
Fizička svojstva tečnosti
- Fluidnost
Glavno svojstvo tečnosti je tečnost. Ako se vanjska sila primjenjuje na dio tekućine koji je u ravnoteži, tada nastaje tok čestica tekućine u smjeru u kojem se primjenjuje ova sila: tečnost teče. Dakle, pod utjecajem neuravnoteženih vanjskih sila, tekućina ne zadržava svoj oblik i relativni raspored dijelova, te stoga poprima oblik posude u kojoj se nalazi.
Za razliku od plastičnih čvrstih materija, tečnost nema tačku tečenja: dovoljno je primeniti proizvoljno malu spoljnu silu da bi tečnost mogla da teče.
- Očuvanje zapremine
Jedno od karakterističnih svojstava tečnosti je da ima određenu zapreminu (pod stalnim spoljnim uslovima). Tečnost je izuzetno teško mehanički komprimirati jer, za razliku od plina, između molekula ima vrlo malo slobodnog prostora. Pritisak koji se vrši na tečnost zatvorenu u posudi prenosi se bez promene na svaku tačku zapremine te tečnosti (Paskalov zakon važi i za gasove). Ova karakteristika, zajedno sa vrlo niskom kompresibilnošću, koristi se u hidrauličnim mašinama.
Tečnosti generalno povećavaju zapreminu (šire se) kada se zagreju i smanjuju zapreminu (skupljaju) kada se ohlade. Međutim, postoje izuzeci, na primjer, voda se skuplja kada se zagrije, pri normalnom pritisku i temperaturi od 0°C do približno 4°C.
- Viskoznost
Pored toga, tečnosti (poput gasova) karakteriše viskoznost. Definiše se kao sposobnost odupiranja kretanju jednog dijela u odnosu na drugi – odnosno unutrašnjem trenju.
Kada se susjedni slojevi tekućine pomiču jedan u odnosu na drugi, neizbježno dolazi do sudara molekula pored onih uzrokovanih toplinskim kretanjem. Pojavljuju se sile koje koče pravilno kretanje. U ovom slučaju kinetička energija uređenog kretanja pretvara se u toplinsku energiju - energiju kaotičnog kretanja molekula.
Tečnost u posudi, pokrenuta i prepuštena sama sebi, postepeno će prestati, ali će se njena temperatura povećati.
- Slobodno formiranje površine i površinski napon
Zbog očuvanja zapremine, tečnost može da formira slobodnu površinu. Takva površina je međufaza između faza date supstance: s jedne strane je tečna faza, s druge je plinovita faza (para) i, eventualno, drugi plinovi, na primjer, zrak.
Ako tečna i gasovita faza iste supstance dođu u kontakt, nastaju sile koje teže da smanje površinu interfejsa - sile površinski napon. Interfejs se ponaša kao elastična membrana koja ima tendenciju kontrakcije.
Površinska napetost se može objasniti privlačenjem između tekućih molekula. Svaki molekul privlači druge molekule i teži da se “okruži” njima, što znači da napusti površinu. Shodno tome, površina ima tendenciju smanjenja.
Zbog toga balon a kada ključaju, mjehurići imaju tendenciju da poprime sferni oblik: za dati volumen, sfera ima minimalnu površinu. Ako na tekućinu djeluju samo sile površinskog napona, ona će nužno poprimiti sferni oblik - na primjer, voda pada u nultu gravitaciju.
Mali objekti gustoće veće od gustoće tečnosti mogu da „lebde” na površini tečnosti, jer je sila gravitacije manja od sile koja sprečava povećanje površine. (Pogledajte Površinski napon.)
- Isparavanje i kondenzacija
- Difuzija
Kada se u posudi nalaze dvije pomiješane tekućine, molekuli, kao rezultat termičkog kretanja, počinju postupno prolaziti kroz međupovršinu, te se tako tečnosti postepeno miješaju. Ova pojava se naziva difuzija (javlja se iu supstancama u drugim agregacijskim stanjima).
- Pregrijavanje i hipotermija
Tečnost se može zagrejati iznad tačke ključanja tako da ne dođe do ključanja. To zahtijeva ravnomjerno zagrijavanje, bez značajnih promjena temperature unutar zapremine i bez mehaničkim uticajima, kao što su vibracije. Ako nešto bacite u pregrijanu tečnost, odmah će proključati. Pregrijana voda se lako dobija u mikrotalasnoj pećnici.
Superhlađenje je hlađenje tečnosti ispod tačke smrzavanja bez prelaska u čvrsto agregatno stanje. Kao i kod pregrijavanja, superhlađenje zahtijeva odsustvo vibracija i značajne promjene temperature.
- Talasi gustine
Iako je tečnost izuzetno teško sabiti, njen volumen i gustina se i dalje mijenjaju kada se pritisak promijeni. Ovo se ne dešava odmah; Dakle, ako je jedno područje komprimirano, onda se takva kompresija prenosi na druga područja sa zakašnjenjem. To znači da su elastični talasi, tačnije talasi gustine, sposobni da se šire unutar tečnosti. Zajedno sa gustinom mijenjaju se i drugi faktori. fizičke veličine na primjer, temperatura.
Ako se gustoća prilično slabo mijenja kako se val širi, takav se val naziva zvučni talas, ili zvuk.
Ako se gustoća promijeni dovoljno snažno, tada se takav val naziva udarni val. Udarni val je opisan drugim jednadžbama.
Valovi gustoće u tekućini su uzdužni, odnosno gustoća se mijenja duž smjera prostiranja vala. U tečnosti nema poprečnih elastičnih talasa zbog neočuvanja oblika.
Elastični talasi u tečnosti vremenom blede, njihova energija se postepeno pretvara u toplotnu energiju. Razlozi slabljenja su viskoznost, „klasična apsorpcija“, molekularna relaksacija i drugi. U ovom slučaju radi takozvani drugi, odnosno volumetrijski viskozitet - unutrašnje trenje kada se gustoća mijenja. Udarni val, kao rezultat slabljenja, nakon nekog vremena prelazi u zvučni val.
Elastični talasi u tečnosti takođe su podložni rasejanju nehomogenostima koje su rezultat haotičnog toplotnog kretanja molekula.
- Talasi na površini
Ako pomjerite dio površine tekućine iz ravnotežnog položaja, tada se pod djelovanjem sila vraćanja površina počinje vraćati u ravnotežni položaj. Ovo kretanje, međutim, ne prestaje, već prelazi u oscilatorno kretanje blizu ravnotežnog položaja i širi se na druga područja. Ovako se pojavljuju valovi na površini tekućine.
Ako je obnavljajuća sila prvenstveno gravitacija, onda se takvi valovi nazivaju gravitacijskim valovima (ne brkati ih sa gravitacijskim valovima). Gravitacioni talasi na vodi mogu se videti svuda.
Ako je povratna sila pretežno sila površinske napetosti, tada se takvi valovi nazivaju kapilarni.
Ako su ove sile uporedive, takvi valovi se nazivaju kapilarno-gravitacijskim valovima.
Talasi na površini tečnosti opadaju pod uticajem viskoznosti i drugih faktora.
- Suživot sa drugim fazama
Formalno gledano, za ravnotežnu koegzistenciju tečne faze sa drugim fazama iste supstance - gasovitim ili kristalnim - potrebni su strogo definisani uslovi. Dakle, pri datom pritisku potrebna je strogo određena temperatura. Međutim, u prirodi i tehnologiji svuda, tečnost koegzistira sa parom, ili i sa čvrstim agregatnim stanjem - na primer, voda sa parom i često sa ledom (ako paru posmatramo kao zasebnu fazu koja je prisutna zajedno sa vazduhom). To je zbog sljedećih razloga.
Neravnotežno stanje. Potrebno je vrijeme da tekućina ispari; dok tekućina potpuno ne ispari, ona koegzistira s parom. U prirodi voda neprestano isparava, kao i obrnuti proces - kondenzacija.
Zatvoreni volumen. Tečnost u zatvorenoj posudi počinje da isparava, ali pošto je zapremina ograničena, pritisak pare raste, postaje zasićen i pre nego što je tečnost potpuno isparila, ako je njena količina bila dovoljno velika. Kada se dostigne stanje zasićenja, količina isparene tečnosti jednaka je količini kondenzovane tečnosti, sistem dolazi u ravnotežu. Tako se u ograničenoj zapremini mogu uspostaviti uslovi neophodni za ravnotežnu koegzistenciju tečnosti i pare.
Prisustvo atmosfere u uslovima Zemljine gravitacije. Na tečnost utiče atmosferski pritisak (vazduh i para), dok se kod pare mora uzeti u obzir skoro samo njen parcijalni pritisak. Dakle, tečnost i para iznad njene površine odgovaraju različitim tačkama na faznom dijagramu, u oblasti postojanja tečne faze, odnosno u oblasti postojanja gasovite faze. Ovo ne poništava isparavanje, ali isparavanje zahtijeva vrijeme tokom kojeg obje faze koegzistiraju. Bez ovog uslova, tečnosti bi ključale i isparile vrlo brzo.
Teorija
Mehanika
Odjeljak mehanike posvećen je proučavanju kretanja i mehaničke ravnoteže tekućina i plinova i njihove međusobne interakcije i čvrstih tijela - hidroaeromehanika (koja se često naziva i hidrodinamika). Aeromehanika fluida je dio općenitije grane mehanike, mehanike kontinuuma.
Mehanika fluida je grana hidroaeromehanike koja se bavi nestišljivim fluidima. Budući da je kompresibilnost tekućina vrlo mala, u mnogim slučajevima se može zanemariti. Dinamika plina je posvećena proučavanju kompresibilnih tekućina i plinova.
Mehanika fluida se deli na hidrostatiku, koja proučava ravnotežu nestišljivih fluida, i hidrodinamiku (u užem smislu), koja proučava njihovo kretanje.
U magnetohidrodinamici se proučava kretanje elektroprovodljivih i magnetnih fluida. Hidraulika se koristi za rješavanje primijenjenih problema.
Osnovni zakon hidrostatike je Pascalov zakon.
2. Tečnosti iz dvoatomskih molekula koje se sastoje od identičnih atoma (tečni vodonik, tečni azot). Takvi molekuli imaju kvadrupolni moment.
4. Tečnosti koje se sastoje od polarnih molekula povezanih dipol-dipol interakcijom (tečni vodonik bromid).
5. Povezane tečnosti, ili tečnosti sa vodoničnim vezom (voda, glicerin).
6. Tečnosti koje se sastoje od velikih molekula za koje su važni unutrašnji stepeni slobode.
Tečnosti prve dve grupe (ponekad tri) obično se nazivaju jednostavnim. Jednostavne tečnosti su proučavane bolje od drugih; voda je najbolje proučavana od složenih tečnosti. Ova klasifikacija ne uključuje kvantne tečnosti i tečne kristale, koji su posebni slučajevi i moraju se razmatrati odvojeno.
Statistička teorija
Struktura i termodinamička svojstva tekućina najuspješnije se proučavaju pomoću Percus-Yevikove jednačine.
Ako koristimo model tvrde kugle, odnosno smatramo da su tečni molekuli kuglice prečnika d, onda se Percus-Yevick jednačina može analitički riješiti i dobiti jednačina stanja tekućine:
Gdje n- broj čestica po jedinici zapremine, 
- bezdimenzionalna gustina. Pri malim gustoćama, ova jednačina se pretvara u jednadžbu stanja idealnog plina: 
. Za ekstremno velike gustine, , dobija se jednadžba stanja nestišljivog fluida: .
Model čvrste kugle ne uzima u obzir privlačnost između molekula, tako da nema oštrog prijelaza između tekućine i plina kada se vanjski uvjeti promijene.
Ako trebate dobiti preciznije rezultate, onda najbolji opis struktura i svojstva fluida se postižu upotrebom teorije perturbacije. U ovom slučaju, model tvrde lopte se smatra nultom aproksimacijom, a privlačne sile između molekula smatraju se poremećajem i daju korekcije.
Teorija klastera
Jedan od moderne teorije služi "teorija klastera". Zasniva se na ideji da se tečnost predstavlja kao kombinacija čvrste supstance i gasa. U ovom slučaju, čestice čvrste faze (kristali koji se kreću na kratkim udaljenostima) nalaze se u oblaku gasa, formirajući klaster struktura. Energija čestice odgovara Boltzmannovoj raspodjeli, dok prosječna energija sistema ostaje konstantna (pod uvjetom da je izoliran). Spore čestice sudaraju se s klasterima i postaju dio njih. Dakle, konfiguracija klastera se kontinuirano mijenja, sistem je u stanju dinamičke ravnoteže. Kada se stvori vanjski utjecaj, sistem će se ponašati prema Le Chatelierovom principu. Dakle, lako je objasniti faznu transformaciju:
- Kada se zagreje, sistem će se postepeno pretvarati u gas (ključanje)
- Kada se ohladi, sistem će se postepeno pretvoriti u čvrst (zamrznuti).
Eksperimentalne metode istraživanja
Struktura tekućina proučava se metodama rendgenske strukturne analize, difrakcije elektrona i neutronske difrakcije.
vidi takođe
- Karakteristike površinskog sloja tečnosti
Linkovi
| Termodinamička stanja materije | |
|---|---|
| Fizika: solidna Tečnost Gas Plasma | |
| Solid | |
| Tečnost | Tečnosti Elektroliti se tope |
| Gas | Gas Steam |
| Plazma | Kvark-gluonska plazma |
| Prelazne tačke | |
| Termodinamičke faze kvantna tečnost |
|
| Disperzovani sistemi | |
| vidi takođe | |
Wikimedia fondacija. 2010.
Pogledajte šta su "tečnosti" u drugim rječnicima:
TEČNOSTI- TEČNOSTI, C fizički. sa stanovišta, tečnost se može smatrati supstancom čiji se molekuli lako mogu pomerati jedni u odnosu na druge, a utrošak sile na ovo kretanje je beznačajan. Zh. igraju veliku ulogu u biol. pojave kada... Velika medicinska enciklopedija
Tijela karakterizirana, poput plinova, sposobnošću protoka (vidi Viskoznost), posebnom pokretljivošću čestica i istovremeno posjedovanjem određene zapremine ograničene vlastitom površinom tijela. Ovo poslednje svojstvo približava tečnosti čvrstim materijama. Volumen… enciklopedijski rječnik F. Brockhaus i I.A. Efron
U va u kondenzovanom agregatnom stanju, srednjem između čvrstog i gasovitog. B je u tečnom stanju pri pritiscima većim od pritiska u trostrukoj tački i na temp.pax, zaključno. u rasponu od temperature kristalizacije do temperature…… Veliki enciklopedijski politehnički rječnik
Tečnosti- supstance u kondenzovanom agregatnom stanju, srednje između čvrstih (očuvanje zapremine, vlačna čvrstoća) i gasovitih (varijabilnost oblika). Tečnosti karakteriše poredak kratkog dometa u rasporedu čestica (molekula, atoma), tj....... Počeci moderne prirodne nauke
TEČNOSTI- Supstance čiji je pritisak zasićene pare na temperaturi od 25°C i pritisku od 101,3 kPa manji od 101,3 kPa. Tečnosti također uključuju čvrste tvari topljenja čija je tačka topljenja ili kapanja manja od 50°C. GOST 12.1.044 89 ... Sveobuhvatno obezbjeđenje bezbjednosne i antiterorističke zaštite zgrada i objekata
U kojim metaboličkim reakcijama je voda polazni materijal za sintezu ugljikohidrata?
Odgovori
U reakcijama fotosinteze i hemosinteze.
U kojim metaboličkim reakcijama je voda krajnji proizvod?
Odgovori
U reakcijama oksidacije organska materija u procesu energetskog metabolizma.
Zašto telesne ćelije dehidriraju tokom suspendovane animacije na niskim temperaturama?
Odgovori
Na negativnim temperaturama voda se pretvara u led, a kristali leda oštećuju ćelije. Da se to ne bi dogodilo, ćelije se dehidriraju.
Zašto se crvena krvna zrnca uništavaju kada se stave u destilovanu vodu? Obrazložite svoj odgovor.
Odgovori
To je kretanje vode kroz membranu prema višoj koncentraciji tvari. Koncentracija supstanci u citoplazmi eritrocita veća je nego u destilovanoj vodi, pa će voda ući u eritrocit, uzrokujući bubrenje i pucanje eritrocita.
Zašto je crvena krvna zrnca svježa voda pukne, ali cilijate papuča i hlamidomonada ne?
Odgovori
To je kretanje vode kroz membranu prema višoj koncentraciji tvari. Koncentracija supstanci u citoplazmi žive ćelije veća je nego u slatkoj vodi, pa će voda ući u ćeliju. Crvena krvna zrnca će nabubriti, a zatim puknuti. Chlamydomonas će se naduvati vodom, ali neće dozvoliti da pukne ćelijski zid. Cilijat papuče će ispumpati vodu koristeći kontraktilne vakuole.
Za očuvanje ćelija epitelnog tkiva stavljeni su u sterilnu destilovanu vodu. Međutim, nakon nekog vremena, sve ćelije su uništene. Objasni zašto.
=
Šta se dešava sa ćelijama epitelnog tkiva ako se stave u vodu? Obrazložite svoj odgovor.
Odgovori
Koncentracija supstanci u citoplazmi ćelija epitelnog tkiva veća je nego u destilovanoj vodi, pa je voda osmozom ušla u ćelije, izazivajući bubrenje i pucanje ćelija.
Tanka kriška gomolja krompira stavljena je u destilovanu vodu. Koje promjene će se dogoditi u njegovim ćelijama nakon nekog vremena? Objasnite svoj odgovor.
Odgovori
Voda će zbog osmoze ući u ćelije, ćelije će nabubriti i biti u stanju turgora. Biljne ćelije ne pucaju u slatkoj vodi jer imaju tvrd ćelijski zid.
Kakve posljedice može proizvesti dodavanje viška mineralnih gnojiva u tlo?
Odgovori
1) Koncentracija zemljišne otopine će se povećati, što će korijenima biljaka otežati apsorpciju vode.
2) Biće inhibirana vitalna aktivnost zemljišnih mikroorganizama (u slanoj otopini neće se moći brzo razmnožavati).
3) Sa kišom, višak đubriva će se isprati u rezervoare, a rezervoari će „procvetati“.
Zimi se na putevima koristi so za sprečavanje poledice. Do kakvih promjena u vodnim tijelima i tlu to dovodi?
Odgovori
Slanost tla će otežati biljkama da uzimaju vodu iz tla. Zaslađivanje vodenih tijela dovodi do toga da vodeni organizmi dehidriraju i njihov metabolizam je poremećen.
Ubrizgavanje velikih doza u venu lijekovi praćeno njihovim razblaživanjem fiziološki rastvor(0,9% rastvor kuhinjska so). Objasni zašto.
Odgovori
Ako se lijekovi ne razblaže, koncentrirane supstance će se ubrizgati u venu. To će dovesti do lokalnog povećanja koncentracije u krvi, crvena krvna zrnca će se smanjiti, voda će preći iz stanica u krv i doći će do otoka. Koncentracija od 0,9% odgovara koncentraciji krvne plazme, nema negativnih efekata.
Tečnost je tvar koja je u agregacijskom stanju koje je srednje između čvrstog i plinovitog. Štaviše, njegovo stanje je, kao iu slučaju čvrstih materija, kondenzabilno, odnosno pretpostavlja vezu između čestica (atoma, molekula, jona). Tečnost ima svojstva koja je suštinski razlikuju od supstanci koje su u drugim agregacionim stanjima. Glavna je sposobnost višestruke promjene oblika pod utjecajem mehaničkog naprezanja bez gubitka volumena. Danas ćemo saznati koja svojstva imaju tečnosti i kakva su općenito.
opšte karakteristike
Gas ne zadržava zapreminu i oblik, čvrsta materija zadržava oboje, a tečnost zadržava samo zapreminu. Zbog toga se tečno agregatno stanje smatra srednjim. Površina tečnosti je poput elastične membrane i određuje njen oblik. Molekule takvih tijela, s jedne strane, nemaju određeni položaj, a s druge strane, ne mogu dobiti potpunu slobodu kretanja. Mogu formirati kapljice i teći ispod svoje površine. Između molekula tečnosti postoji privlačnost, što je dovoljno da ih drži na bliskoj udaljenosti.
Supstanca ostaje u tekućem stanju u određenom temperaturnom rasponu. Ako temperatura padne ispod nje, dolazi do prijelaza čvrsta forma(kristalizacija), a ako poraste više, u plinoviti oblik (isparavanje). Granice ovog intervala za istu tečnost mogu fluktuirati u zavisnosti od pritiska. Na primjer, u planinama, gdje je pritisak znatno niži nego u ravnicama, voda ključa na nižoj temperaturi.
Tipično, tekućina ima samo jednu modifikaciju, pa je stoga i agregatno stanje i termodinamička faza. Sve tečnosti se dele na čiste supstance i smeše. Neke od ovih mješavina su od odlučujućeg značaja u ljudskom životu: krv, morska voda i drugi.
Razmotrimo osnovna svojstva tečnosti.
Fluidnost
Tečnost se od ostalih supstanci razlikuje prvenstveno po svojoj tečnosti. Ako se na njega primjenjuje vanjska sila, pojavljuje se tok čestica u smjeru njegove primjene. Stoga, kada je izložena vanjskim neuravnoteženim silama, tekućina nije sposobna održati oblik i relativni položaj čestica. Iz istog razloga poprima oblik posude u koju pada. Za razliku od čvrstih plastičnih tijela, tekućine nemaju tačku tečenja, odnosno teku pri najmanjem izlasku iz ravnotežnog stanja.
Očuvanje zapremine
Jedno od karakterističnih fizičkih svojstava tekućina je sposobnost održavanja volumena pod mehaničkim stresom. Izuzetno ih je teško komprimirati zbog velike gustine molekula. Prema Pascalovom zakonu, pritisak koji se vrši na tečnost zatvorenu u posudi prenosi se bez promene na svaku tačku u njenoj zapremini. Uz minimalnu kompresibilnost, ova karakteristika se široko koristi u hidraulici. Većina tečnosti povećava zapreminu kada se zagreva i smanjuje kada se ohladi.
Viskoznost
Među glavnim svojstvima tečnosti, kao iu slučaju gasova, vredi napomenuti viskoznost. Viskoznost je sposobnost čestica da se odupru kretanju jedna u odnosu na drugu, odnosno unutrašnjem trenju. Kada se susjedni slojevi tekućine pomiču jedan u odnosu na drugi, dolazi do neizbježnog sudara molekula i nastaju sile koje inhibiraju pravilno kretanje. Kinetička energija uređenog kretanja pretvara se u toplotnu energiju haotičnog kretanja. Ako se tečnost stavljena u posudu pomeri, a zatim ostavi na miru, ona će se postepeno zaustaviti, ali će se njena temperatura povećati.
Slobodna površina i površinski napon
Ako pogledate kap vode koja leži na ravnoj površini, vidjet ćete da je zaobljena. To je zbog takvih svojstava tekućina kao što su stvaranje slobodne površine i površinska napetost. Sposobnost tečnosti da održe zapreminu određuje formiranje slobodne površine, koja nije ništa drugo do interfejs između faza: tečne i gasovite. Kada ove faze iste supstance dođu u kontakt, nastaju sile koje imaju za cilj smanjenje površine ravnine interfejsa. Zovu se površinski napon. Interfejs faza je elastična membrana koja ima tendenciju kontrakcije.
Površinska napetost se također objašnjava privlačenjem molekula tekućine jedni drugima. Svaki molekul teži da se „okruži“ drugim molekulima i udalji se od interfejsa. Zbog toga se površina brzo smanjuje. Ovo objašnjava činjenicu da mjehurići sapuna i mjehurići koji nastaju tokom ključanja imaju tendenciju da poprime sferni oblik. Ako na tekućinu djeluje samo sila površinske napetosti, ona će sigurno poprimiti ovaj oblik.
Mali objekti čija gustina prelazi gustinu tečnosti mogu ostati na njenoj površini zbog činjenice da je sila koja sprečava povećanje površine veća od sile gravitacije.
Isparavanje i kondenzacija
Isparavanje je postepeni prijelaz tvari iz tečno stanje u gasovito Tokom procesa termičkog kretanja, neki molekuli napuštaju tečnost, prolazeći kroz njenu površinu, i pretvaraju se u paru. Paralelno s tim, drugi dio molekula, naprotiv, prelazi iz pare u tekućinu. Kada je broj spojeva koji izlaze iz tečnosti veći od broja spojeva koji ulaze u nju, dolazi do procesa isparavanja.
Kondenzacija je proces obrnut od isparavanja. Tokom kondenzacije, tečnost prima više molekula iz pare nego što ih oslobađa.
Oba opisana procesa su neravnotežna i mogu se nastaviti dok se ne uspostavi lokalna ravnoteža. U tom slučaju tečnost može potpuno ispariti ili ući u ravnotežu sa svojom parom.
Kipuće
Vrenje je proces unutrašnjih transformacija tečnosti. Kada temperatura poraste do određene točke, tlak pare prelazi tlak unutar tvari i u njoj se počinju stvarati mjehurići. U uslovima gravitacije, plutaju prema gore.
Vlaženje
Vlaženje je pojava koja se javlja kada tečnost dođe u kontakt sa čvrstim materijalom u prisustvu pare. Dakle, on se javlja na granici između tri faze. Ovaj fenomen karakterizira “ljepljenje” tekuće tvari za čvrstu tvar i njeno širenje po površini čvrste tvari. Postoje tri vrste vlaženja: ograničeno, potpuno i nekvašenje.
Mišljivost
Karakterizira sposobnost tečnosti da se otapaju jedna u drugoj. Primjer tekućina koje se miješaju su voda i alkohol, a tekućine koje se ne miješaju su voda i ulje.
Difuzija
Kada se dvije pomiješane tekućine nalaze u istoj posudi, zbog termičko kretanje molekuli počinju da prelaze preko interfejsa, a tečnosti se postepeno mešaju. Ovaj proces nazvana difuzija. Može se pojaviti i u supstancama koje su u drugim agregacijskim stanjima.
Pregrijavanje i hipotermija
Među fascinantnim svojstvima tečnosti, vrijedi istaknuti pregrijavanje i hipotermiju. Ovi procesi često čine osnovu hemijskih trikova. Ujednačenim zagrevanjem, bez jakih temperaturnih promena i mehaničkih uticaja, tečnost se može zagrejati iznad tačke ključanja bez ključanja. Ovaj proces se naziva pregrijavanje. Ako bacite bilo koji predmet u pregrijanu tekućinu, on će odmah proključati.
Prehlađenje tečnosti odvija se na sličan način, odnosno hladi se na temperaturu ispod tačke smrzavanja, a da se sama ne smrzava. Uz blagi udar, prehlađena tekućina trenutno kristalizira i pretvara se u led.
Talasi na površini
Ako se poremeti ravnoteža dijela površine tekućine, tada će se, pod utjecajem obnavljajućih sila, vratiti u ravnotežu. Ovo kretanje nije ograničeno na jedan ciklus, već se pretvara u oscilacije i širi se na druga područja. Ovo proizvodi talase koji se mogu posmatrati na površini bilo koje tečnosti.
Kada je obnavljajuća sila pretežno gravitacija, talasi se nazivaju gravitacionim. Mogu se vidjeti svuda na vodi. Ako se povratna sila formira prvenstveno od sile površinske napetosti, tada se valovi nazivaju kapilarni. Sada znate koje svojstvo tečnosti izaziva poznato mućkanje vode.
Talasi gustine
Tečnost je izuzetno teško komprimirati, međutim, s promjenom temperature, njen volumen i gustina se i dalje mijenjaju. To se ne dešava odmah: kada je jedno područje komprimirano, druge se komprimiraju sa zakašnjenjem. Dakle, elastični talasi se šire unutar tečnosti, koji se nazivaju talasi gustine. Ako se gustoća neznatno mijenja kako se val širi, onda to nazivam zvukom, a ako je dovoljno snažno, zove se udar.
Sreli smo se sa vama opšta svojstva tečnosti. Sve glavne karakteristike zavise od vrste i sastava tečnosti.
Klasifikacija
Nakon što smo razmotrili osnovna fizička svojstva tečnosti, hajde da saznamo kako su klasifikovane. Struktura i svojstva tekućih tvari ovise o individualnosti čestica koje ih čine, kao i o prirodi i dubini interakcije između njih. Na osnovu toga razlikujemo:
- Atomske tečnosti. Sastoje se od atoma ili sfernih molekula koji su međusobno povezani centralnim van der Waalsovim silama. Upečatljiv primjer su tekući argon i tekući metan.
- Tečnosti koje se sastoje od dvoatomskih molekula sa identičnim atomima, čiji su ioni vezani Kulonovskim silama. Primeri uključuju: tečni vodonik, tečni natrijum i tečnu živu.
- Tečnosti koje se sastoje od polarnih molekula povezanih dipol-dipol interakcijom, na primer, tečni bromovodik.
- Povezane tečnosti. Imaju vodonične veze (voda, glicerol).
- Tečnosti koje se sastoje od velikih molekula. za ovo drugo, važnu ulogu igrati unutrašnje stepene slobode.
Supstance prve dvije (rjeđe tri) grupe nazivaju se jednostavnim. Proučeni su bolje od svih ostalih. Od složenih tečnosti najviše je proučavana voda. IN ovu klasifikaciju Tečni kristali i kvantne tekućine nisu uključeni, jer su posebni slučajevi i tretiraju se zasebno.
Sa stanovišta hidrodinamičkih svojstava, fluidi se dijele na njutnove i nenjutnove. Tok prvog se pokorava Newtonovom zakonu. To znači da njihov posmični napon linearno ovisi o gradijentu brzine. Koeficijent proporcionalnosti između ovih veličina naziva se viskozitet. Za nenjutnove fluide, viskoznost varira sa gradijentom brzine.
Studiranje
Proučavanje kretanja i mehaničke ravnoteže tekućina i plinova, kao i njihove interakcije, uključujući i čvrste tvari, predmet je takve grane mehanike kao što je hidroaeromehanika. Naziva se i hidrodinamika.
Nestišljive tekućine se proučavaju u pododjeljku hidroaeromehanike, koji se jednostavno naziva hidromehanika. Budući da je kompresibilnost tekućina vrlo mala, u mnogim slučajevima se jednostavno zanemaruje. Plinska dinamika proučava kompresibilne fluide.
Mehanika fluida se dalje deli na hidrostatiku i hidrodinamiku (u užem smislu). U prvom slučaju proučava se ravnoteža nestišljivih fluida, au drugom njihovo kretanje.
Magnetohidrodinamika se bavi proučavanjem magnetnih i električno provodljivih fluida, dok se hidraulika bavi primenjenim problemima.
Osnovni zakon hidrostatike je Pascalov zakon. Kretanje idealnih nestišljivih fluida opisuje se Ojlerovom jednačinom. Za njihov stacionarni tok, Bernoullijev zakon je zadovoljen. A Torricellijeva formula opisuje protok tekućih tvari iz rupa. Kretanje viskoznih tekućina podliježe Navier-Stokesovoj jednadžbi, koja, između ostalog, može uzeti u obzir i kompresibilnost.
Elastični talasi i vibracije u tečnosti (kao i u drugim medijima) proučava takva nauka kao što je akustika. Hidroakustika je pododjeljak posvećen proučavanju zvuka u vodena sredina za rješavanje problema podvodnih komunikacija, lokacije i ostalog.
Konačno
Danas smo se upoznali sa zajedničkim fizička svojstva tečnosti. Saznali smo i šta su takve supstance i kako su klasifikovane. U vezi hemijska svojstva tečnost, oni direktno zavise od njenog sastava. Stoga ih treba razmatrati zasebno za svaku tvar. Koje je svojstvo tečnosti važno, a koje nije, teško je odgovoriti. Ovdje sve ovisi o zadatku u okviru kojeg se ova tekućina razmatra.
Voda i plin. Svi se razlikuju po svojim svojstvima. Tečnosti zauzimaju posebno mesto na ovoj listi. Za razliku od čvrstih materija, tečnosti nemaju molekule raspoređene na uredan način. Tečnost je posebno stanje supstanca između gasa i čvrste supstance. Supstance u ovom obliku mogu postojati samo ako se striktno poštuju određeni temperaturni rasponi. Ispod ovog intervala, tekuće tijelo će se pretvoriti u čvrsto, a iznad - u plinovito. U ovom slučaju, granice intervala direktno zavise od pritiska.
Voda
Jedan od glavnih primjera tečnog tijela je voda. Unatoč tome što pripada ovoj kategoriji, voda može biti u obliku krutine ili plina - ovisno o temperaturi okruženje. Prilikom prijelaza iz tekućeg u čvrsto stanje, molekuli obične tvari su komprimirani. Ali voda se ponaša potpuno drugačije. Kada se smrzne, njegova gustina se smanjuje, a led umjesto da tone, ispliva na površinu. Voda u svom običnom, fluidnom stanju ima sva svojstva tečnosti - uvek ima određenu zapreminu, međutim, nema specifičnog oblika.
Stoga voda uvijek zadržava toplinu ispod površine leda. Čak i ako je temperatura okoline -50°C, pod ledom će i dalje biti oko nule. Međutim, u osnovnoj školi ne morate ulaziti u detalje o svojstvima vode ili drugih supstanci. U razredu 3 mogu se dati najjednostavniji primjeri tečnih tijela - i preporučljivo je uključiti vodu u ovu listu. Na kraju krajeva, student osnovna škola mora imati opšte ideje o svojstvima okolnog svijeta. U ovoj fazi dovoljno je znati da je voda u svom normalnom stanju tečnost.
Površinski napon je svojstvo vode
Voda ima veću površinsku napetost od ostalih tekućina. Zahvaljujući ovoj osobini formiraju se kišne kapi, a samim tim i održava kruženje vode u prirodi. Inače, vodena para se ne bi mogla tako lako pretvoriti u kapi i izliti na površinu zemlje u obliku kiše. Voda je, zaista, primjer tekućeg tijela, od kojeg direktno ovisi mogućnost postojanja živih organizama na našoj planeti.
Površinska napetost je uzrokovana privlačenjem molekula tekućine jedni prema drugima. Svaka čestica teži da se okruži drugima i napusti površinu tekućeg tijela. Zato mjehurići sapuna i mjehurići koji nastaju tokom ključanja vode imaju tendenciju da poprime tečni oblik - s ovom zapreminom samo lopta može imati minimalnu debljinu površine.
Tečni metali
Međutim, u klasu tečnih tijela ne pripadaju samo tvari koje su poznate ljudima, s kojima se bavi u svakodnevnom životu. Postoji mnogo različitih elemenata u ovoj kategoriji periodni sistem Mendeljejev. Primjer tečnog tijela je i živa. Ova supstanca se široko koristi u proizvodnji električnih uređaja, metalurgiji i hemijskoj industriji.
Živa je tečni, sjajni metal koji isparava na sobnoj temperaturi. Sposoban je da otapa srebro, zlato i cink i tako formira amalgame. Merkur je primjer onoga što postoje tečna tijela, klasifikovan kao opasan po ljudski život. Njegove pare su toksične i opasne po zdravlje. Štetni učinak žive obično se javlja neko vrijeme nakon izlaganja trovanju.
Metal zvan cezijum je takođe tečnost. Već na sobnoj temperaturi je u polutečnom obliku. Čini se da je cezijum zlatno-bela supstanca. Ovaj metal je malo sličan po boji zlatu, ali je lakši.
Sumporna kiselina
Primer kakvih tečnih tela postoje takođe skoro sva neorganske kiseline. npr. sumporna kiselina, koja izgleda kao teška uljasta tečnost. Nema ni boju ni miris. Kada se zagrije, postaje vrlo jak oksidant. Na hladnoći ne stupa u interakciju s metalima - na primjer, gvožđem i aluminijumom. Ova supstanca pokazuje svoje karakteristike samo u svom čistom obliku. Razrijeđena sumporna kiselina ne pokazuje oksidirajuća svojstva.
Svojstva
Koja tečna tijela postoje osim navedenih? Ovo je krv, ulje, mlijeko, mineralno ulje, alkohol. Njihova svojstva omogućuju ovim tvarima da lako poprime oblik kontejnera. Kao i druge tekućine, ove tvari ne gube svoj volumen ako se prelije iz jedne posude u drugu. Koja su druga svojstva svojstvena svakoj od tvari u ovoj državi? Fizičari dobro proučavaju tečna tijela i njihova svojstva. Pogledajmo njihove glavne karakteristike.
Fluidnost
Jedan od glavne karakteristike bilo kojeg tijela u ovoj kategoriji je fluidnost. Ovaj pojam se odnosi na sposobnost tijela da poprimi različite oblike, čak i ako je podložno relativno slabom vanjskom utjecaju. Zahvaljujući ovoj osobini svaka tečnost može teći u potocima, prskajući na okolnu površinu u kapima. Da tijela ove kategorije nemaju fluidnost, bilo bi nemoguće sipati vodu iz flaše u čašu.
Štaviše, ovo svojstvo se izražava u različitim supstancama u različitim stepenima. Na primjer, med vrlo sporo mijenja oblik u odnosu na vodu. Ova karakteristika se naziva viskozitet. Ova nekretnina zavisi od unutrašnja struktura tečno tijelo. Na primjer, molekuli meda su više poput grana drveća, a molekuli vode su više poput loptica sa male izbočine. Kada se tečnost kreće, čini se da se čestice meda "prilijepe jedna uz drugu" - taj proces joj daje veći viskozitet od drugih vrsta tekućina.
Čuvanje obrasca
Također moramo zapamtiti da bez obzira o kojem primjeru tečnih tijela govorimo, ona samo mijenjaju svoj oblik, ali ne mijenjaju svoj volumen. Ako sipate vodu u čašu i sipate je u drugu posudu, ovu karakteristiku neće se promijeniti, iako će samo tijelo poprimiti oblik nove posude u koju je upravo izliveno. Svojstvo očuvanja volumena objašnjava se činjenicom da između molekula djeluju i međusobno privlačne i odbojne sile. Treba napomenuti da je tekućine gotovo nemoguće komprimirati vanjskim utjecajem zbog činjenice da uvijek poprimaju oblik posude.
Tečnosti i čvrste materije se razlikuju po tome što se ove druge ne povinuju, da se podsetimo toga ovo pravilo opisuje ponašanje svih tekućina i plinova, a sastoji se u njihovom svojstvu da prenose pritisak koji se na njih vrši u svim smjerovima. Međutim, treba napomenuti da one tečnosti koje imaju manji viskozitet to rade brže od viskoznijih tečnih tijela. Na primjer, ako izvršite pritisak na vodu ili alkohol, vrlo brzo će se proširiti.
Za razliku od ovih supstanci, pritisak na med ili tečno ulje širit će se sporije, ali jednako ravnomjerno. U razredu 3 mogu se dati primjeri tečnih tijela bez navođenja njihovih svojstava. Učenicima će biti potrebna detaljnija znanja u srednjoj školi. Međutim, ako se učenik pripremi dodatni materijal, ovo vam može pomoći da dobijete višu ocjenu u razredu.
Pokažite kruta tijela raznih oblika. Imajte na umu da sve čvrste materije imaju određeni oblik, što je teško promeniti.
Zaključak: očuvanje volumena i oblika svojstvo je čvrstih tijela.
U cilindričnoj čaši sa podjelama nalazi se tekućina. Označite nivo tečnosti u čaši. Zatim ovu tečnost sipajte sukcesivno u tikvicu, u stožastu čašu, u usku visoku čašu, a zatim ponovo u cilindričnu čašu sa pregradama.
zaključak: tečnost zadržava svoj volumen, ali lako mijenja svoj oblik.
Ponovite eksperimente - kompresiju plina i tekućine. Gasovi su hiljadu puta komprimljiviji od tečnosti.
Vezati koncem balon. Naduvajte ga i zavežite rupicu balona koncem. Odvežite prvi konac. Vazduh će zauzeti celokupnu zapreminu koja mu je data.
zaključak: plinovi nemaju konstantan volumen i svoj oblik - oni ispunjavaju cjelokupnu zapreminu koja im je data.
Eksperiment 3. Model prostorne kristalne rešetke.
Upoznati studente sa strukturnim karakteristikama kristalna tela na modelu prostorne rešetke kristala kuhinjske soli (NaCl). Da biste to učinili, sastavite model i postavite ga na postolje.
Imajte na umu da kuglice jedne boje imitiraju ione natrija, a druge - ione hlora. Svaki ion u kristalu podliježe oscilatornom kretanju oko određene prosječne pozicije – čvora. Ako čvorove povežete ravnim linijama, formira se prostorna rešetka slična predstavljenom modelu.
Joni se izmjenjuju jedan s drugim; nalaze se na jednakoj udaljenosti jedna od druge u tri međusobno okomita smjera i formiraju pravilan kubični oblik u prostoru. Svaki ion natrijuma okružen je sa šest jona hlora, i obrnuto, svaki ion hlora je okružen sa šest jona natrijuma.
Ako odaberete jedan od vertikalnih ili horizontalnih smjerova na jednoj ili drugoj strani rešetke, primijetit ćete da će se naizmjenični ioni natrija i klora uvijek nalaziti u tim smjerovima.
Ako povučete pravu liniju dijagonalno, na njoj će biti samo loptice iste boje, odnosno joni istog elementa.
Ovo zapažanje može poslužiti kao osnova za objašnjenje anizotropije kristala.
Popunite tabelu.
Pritisak čvrstih materija, tečnosti i gasova.
Tema 1. Pritisak plina. Pascalov zakon.
Eksperiment 1. Naduvavanje gumene komore ispod zvona vazdušne pumpe.
Ostavite malu količinu vazduha u gumenoj komori (lopta, rukavica) i stegnite rupu stegom. Postavite komoru na ploču zračne pumpe tako da ne blokira otvor izlazne cijevi ploče i pokrijte je staklenim zvonom. Spojite ploču na pumpu i ispumpajte zrak. Kako se zrak razrjeđuje, volumen komore će se povećati i poprimiti oblik lopte. Zatim polako unesite vazduh ispod zvona vakuumske ploče. Posmatrajte suprotan fenomen.
Molekuli zraka, kao rezultat svog kretanja, neprekidno bombardiraju zidove komore iznutra i izvana. Sve dok je pritisak vazduha sa obe strane bio isti, nije menjao svoj oblik. Prilikom ispumpavanja zraka, broj molekula po jedinici volumena u zvonu se smanjuje u odnosu na komoru. Dakle, broj udara molekula na zidove komore iznutra postaje više broja udari spolja i komora se naduvava. Sferni oblik komore pokazuje da vazduh pritiska na zidove komore podjednako u svim pravcima. Ovo posljednje je posljedica slučajnog kretanja molekula.
Eksperiment 2. Mehanički model gasa.
U ravnoj prozirnoj posudi, pjenaste kuglice koje imitiraju molekule kreću se u struji zraka. Obraćamo pažnju na nasumično kretanje “molekula”. Podignite klip uređaja više, povećavajući volumen protoka zraka, i spustite ga niže. Brzina protoka zraka se povećava i smanjuje, uzrokujući da se brzina kretanja "molekula" povećava i smanjuje. Obratite pažnju na učestalost udara “molekula” na zidove posude, u zavisnosti od zapremine vazduha i brzine njihovog kretanja.
Pritisak plina na zidove posude uzrokovan je udarima molekula plina.
Eksperiment 3. Promjena tlaka plina sa promjenama njegove zapremine i temperature.
Kraj staklene cijevi sa klipom čvrsto zatvorite čepom, u koji ubacite lijevak. Široki kraj lijevka prethodno zategnite tankim gumenim filmom, koji je pričvršćen za lijevak s nekoliko zavoja čvrstog konca. Svi spojevi moraju osigurati nepropusnost. Objasnite učenicima da će gumeni film poslužiti kao indikator pritiska vazduha.
Na početku eksperimenta, pritisak zraka na obje strane filma je isti, tako da ima ravnu površinu. Pomicanjem klipa prema dolje smanjujemo volumen zraka u cijevi. Gumeni film se savija prema van, što ukazuje na povećanje pritiska u cijevi.
Kako se klip produžava, film ponovo postaje ravan, a zatim se savija u lijevak, što ukazuje na smanjenje unutrašnjeg tlaka zraka. Možemo zaključiti da kako se zapremina gasa smanjuje, pritisak opada. Promjena tlaka se objašnjava promjenom broja udara molekula na zidove posude.
Da bi se demonstrirala ovisnost tlaka plina o temperaturi, lijevak s gumenim filmom koji je navučen preko njega uklanja se iz cijevi i čvrsto se ubacuje u grlo staklene tikvice. Vazduh u boci pažljivo zagrijana nad plamenom alkoholne lampe. Uočeno je da se gumeni film savija kako temperatura raste, što ukazuje na povećanje tlaka zraka unutar tikvice.
Stavite tikvicu preko kivete i sipajte je hladnom vodom. Film se savija unutar lijevka. Fenomen koji se razmatra objašnjava se promjenom brzine kretanja molekula, zbog čega se mijenja sila i učestalost njihovog udara na zidove posude.
Eksperiment 4. Prenos pritiska gasovima i tečnostima.
Uzmite Pascal loptu. Odvrnite kuglicu iz cilindra uređaja i produžite klip i šipku dok se ne zaustavi. Sipajte vodu u cilindar i ponovo zašrafite kuglicu na nju. Sa aparatom postavljenim preko pleha za pečenje, polako gurnite klip unutra. Mlaznice iz svih rupa na kugli prskaju na približno istoj udaljenosti, što ukazuje na istu brzinu vode koja istječe iz svih rupa. Preporučljivo je osvetliti mlaznice bočnim svjetlom. U ovom slučaju, ističu se reljefno na tamnoj pozadini ploče.
Da biste demonstrirali prijenos tlaka u plinovima, možete uzeti prah za zube kao indikator. Nakon što odvrnete kuglicu, sipajte malo praha za zube u nju. Zatim nekoliko puta protresite kuglicu i pričvrstite je na cilindar uređaja. Kada se volumen zraka u cilindru smanji kada se klip kreće, mlazovi praha (dima) izbijaju se iz rupa kugle u svim smjerovima na istoj udaljenosti.
Pritisak koji se vrši na tečnost ili gas prenosi se bez promene na svaku tačku tečnosti ili gasa.
Eksperiment 4. Konstrukcija i princip rada hidraulične prese.
U svojoj bilježnici napravite šematski crtež hidraulične prese sa manometrom i sigurnosnim ventilom. Uskladite glavne dijelove štampe s njihovim shematskih slika Na stolu. Imenujući pojedinačne dijelove uređaja i njihovu namjenu, recite kako hidraulična presa radi i kako njeni pojedinačni dijelovi međusobno djeluju. Razmislite o tome koji uređaji u štampi ga štite od uništenja.
Objasnite kako trbušnjaci proizvode velike dobitke u snazi.
Demonstrirajte rad uređaja. Ugradite uređaj za savijanje na uređaj i uništite ga drveni blok 30-40 mm širine, 25-30 mm dužine. Šipka se postavlja u uređaj tako da dolazi do njenog savijanja i uništavanja preko vlakana.
Tema 2. Pritisak u tečnosti.
Eksperiment 1. Slobodna površina tečnosti.
Sipajte vodu u staklenu posudu. Pokažite da bez obzira na to kako je posuda nagnuta, tečnost u posudi ostaje horizontalna.
Slobodna površina tečnosti je ona površina koja ne dolazi u dodir sa zidovima posude.
Eksperiment 2. Dizajn i princip rada nivoa.
Svojstvo da se slobodna površina tečnosti nalazi na horizontalnom nivou koristi se u uređajima za proveru horizontalnosti površine, koji se ukratko nazivaju nivoi.
Dizajn nivoa može varirati. Demonstrate razni modeli nivoa.
Eksperiment 3. Sila pritiska tečnosti na dno posude.
Povucite navoj i pritisnite ploču na donju brušenu ivicu cilindra. Zatim spustite cilindar sa dnom pritisnutim na njega u posudu s vodom i otpustite konac. Imajte na umu da je dno podložno sili pritiska usmjerenoj odozdo prema gore sa strane tekućine, tako da ne otpada od cilindra.
Da biste odredili veličinu ove sile, polako počnite ulijevati obojenu vodu u cilindar. Kako se cilindar puni vodom, sila pritiska tekućine na dno cilindra raste, usmjerena odozgo prema dolje. Čim se nivoi vode u posudi i cilindru izjednače, dno će nestati. Sila pritiska vode na dno odozdo jednaka je težini stupca tekućine u cilindru; dno pada zbog djelovanja gravitacije na njega.
Eksperiment 4. Pritisak tekućine na stijenke posude.
Uzmite cilindar sa bočnim rupama. Rupe se mogu zatvoriti, na primjer, šibicama. Napunite cilindar vodom. Brzo izvadite šibice iz rupa u cilindru. Imajte na umu da što je rupa niža, to brže i dalje teče potok iz nje, odnosno više veći pritisak vode na rupi. Tokom eksperimenta, preporučljivo je stalno dodavati vodu u cilindar.
Tečnost vrši pritisak ne samo na dno, već i na zidove posude. Ovaj pritisak zavisi od visine stuba tečnosti.
Eksperiment 5. Sila pritiska tečnosti na dno ne zavisi od oblika posude.
Razmotrite dizajn Pascalovog uređaja. Sastoji se od postolja na koji je pričvršćen okvir u obliku prstena s navojima. Okvir je odozdo zategnut tankim gumenim filmom, koji se oslanja na okruglu ploču spojenu polugom sa lako pokretljivom strelicom.
Uz uređaj su uključene tri posude različitih oblika i zapremine, ali sa istom osnovnom površinom.
Svaka posuda ima navoj kojim se ugrađuje na uređaj.
Pričvrstite cilindričnu posudu u okvir i u nju ulijte vodu do visine od 2 cm ispod gornje ivice. Označite nivo vode u posudi pokazivačem koji se kreće duž štapa, a mjesto strelice na skali posebnim pokazivačem. Izlijte vodu kroz odvodnu slavinu.
Stavljajte posude različitog oblika u okvir jednu po jednu. Vodite računa da morate uzeti znatno više ili manje vode nego za cilindričnu posudu, a strelica je postavljena na isti položaj na skali svaki put kada se nivo vode u posudama podigne na onaj označen u prvom slučaju. Ovo je Pascalov "paradoks" ili hidrostatički paradoks.
Tema 3. Komunikacijski brodovi.
Eksperiment 1. Povežite dvije prozirne cijevi crijevom i stezaljkom. Sipajte obojenu vodu u jednu od epruveta. Uklonite stezaljku. Voda iz jedne cijevi teče u drugu sve dok površine vode u obje cijevi nisu jednake.
Posude u kojima tečnost može slobodno teći iz jednog suda u drugi nazivaju se komunikacionim.Promena položaja jedne cevi u odnosu na drugu. Pobrinite se da slobodne površine tekućine u mirovanju u spojnim posudama bilo kojeg oblika budu na istoj razini.
Eksperiment 2. Ponovite eksperiment 1, ali na početku eksperimenta u jednu epruvetu sipajte vodu, a u drugu zasićeni obojeni rastvor kuhinjske soli ili kerozina. Nakon uklanjanja stezaljke, provjerite jesu li razine tekućine u cijevima različite.
Slobodne površine nehomogenih tečnosti u mirovanju su na različitim nivoima.
Iskustvo 3. Dizajn i princip rada vodovodnog sistema.
Prilikom proučavanja strukture i rada vodovodnog sistema, obratite pažnju na činjenicu da se tehnička konstrukcija obično sastoji od dva glavna dijela koji imaju različite namjene.
Jedan dio vodoopskrbe je pumpa ili crpna stanica, čija je zadaća da pumpa vodu iz izvora (rijeke ili posebnih bunara) u rezervoar za vodu koji se nalazi na najvišem dijelu područja gdje se voda snabdijeva. Drugi dio vodovodnog sistema sastoji se od ovog rezervoara za vodu i mreže velikih i malih cijevi kroz koje voda teče do potrošača. poslednji deo djeluje na principu komunikacijskih posuda i lako se demonstrira na jednostavnom domaćem modelu.
Montirajte instalaciju modela vodovoda prikazanu na slici. Sipajte vodu blago obojene iz čaše u lijevak koji predstavlja rezervoar za vodu. Otvorite gornji ventil da dozvolite da zrak izađe i gledajte kako voda teče iz lijevka u donju glavnu cijev. Iz ove cijevi voda ulazi u drugu, okomitu cijev, koja predstavlja uspon u zgradi, iz koje po etažama idu dva kraka opremljena slavinama.
Eksperiment 4. Dizajn i princip rada fontane.
Sastavite instalaciju prikazanu na slici. Dok sipate vodu u lijevak, polako spuštajte gumenu cijev sa staklenim vrhom nadole. Uvjerite se da kada je gornja ivica malo ispod nivoa vode u lijevu, voda počne da teče iz vrha.
Spustite vrh na lim za pečenje i učvrstite ga u stopu stativa. Posmatrajte kako tekući mlaz počinje teći iz otvora za vrh. Ne zaboravite stalno dodavati vodu u lijevak.
Eksperiment 5. Vodomerne cijevi za rezervoare za vodu su konstruirane na principu komunikacionih posuda.
Takve cijevi se nalaze, na primjer, na rezervoarima za pranje u željezničkim vagonima. U otvorenoj staklenoj cijevi spojenoj na rezervoar, voda uvijek stoji na istom nivou kao i u samom rezervoaru.
Ako je vodomjerna cijev postavljena na parni kotao, tada se gornji kraj cijevi spaja sa gornjim dijelom kotla, napunjenom parom. To se radi tako da pritisak na slobodnu površinu vode u kotlu i u vodomjernoj cijevi bude isti. Tada je nivo vode u cijevi na istoj visini kao i nivo vode u kotlu.
Tema 4. Težina zraka. Atmosferski pritisak.
Eksperiment 1. Uzmite stakleni cilindar sa klipom iz Pascalove lopte. Otvoreni kraj Uronite cijev na koju je klip spojen u 3-4 cm obojene vode, a zatim polako podignite klip. Pod uticajem spoljašnjeg atmosferskog pritiska voda se diže iza klipa.
Eksperiment 2. Vazdušna težina.
Izbalansirajte lopticu za mjerenje zraka na vagi. Zatim ispumpajte vazduh iz balona. Ravnoteža vage je poremećena. Izvucite zaključak.
Eksperiment 3. Fontana u razrijeđenom prostoru.
Uzmite staklenu posudu, čija je rupa zatvorena gumenim čepom, kroz čiju rupu prođite staklena cijev sa izvučenim krajem. Spojite drugi kraj cijevi na šraf ili opružnu stezaljku.
Nakon ispumpavanja zraka pumpom, pričvrstite uređaj u tronožac, pustite gumenu cijev u posudu s obojenom vodom i otpustite stezaljku.
Zbog atmosferskog pritiska, voda će silovito ući kroz usku rupu u uređaj, formirajući fontanu.
Eksperiment 4. Djelovanje jetre ili pipete.
Jetru stavite u staklenu posudu sa obojenom vodom. Voda u jetri i posudi je na istom nivou. Prstom zatvorite gornju rupu na jetri i izvadite je iz posude. Voda se zadržava u jetri zbog atmosferskog pritiska.
Zatim otvorite gornji otvor cijevi. Vazduh dobija pristup jetri, a voda se izliva iz nje.
U procesu objašnjavanja djelovanja jetre potrebno je pokazati da se pomoću jetre može uzeti uzorak tekućine iz različitih dubina.
Pokažite djelovanje pipete. Objasnite uočene pojave.
Eksperiment 5. Voda ne izlazi iz posude sa rupama na dnu.
Pomoću tanke žice ili šila pokažite učenicima da posuda ima rupe. Zatim uronite posudu u vodu. Čim se napuni vodom, prstom zatvorite otvor na poklopcu, podignite uređaj i stavite ga preko pleha. Voda se ne izliva kroz rupe: podupire se izvana atmosferski pritisak. Nakon toga otvorite rupu na poklopcu i promatrajte obilan "tuš" koji formiraju brojni mlazovi vode.
Eksperiment 6. Torricellijev eksperiment.
Pročitajte opis eksperimenta u udžbeniku fizike za 7. razred. Napravite bilješke u svojoj bilježnici prema planu: istorijska pozadina; svrha eksperimenta; dijagram eksperimentalne postavke; glavne faze eksperimenta; rezultati eksperimenta; zaključci.
Tema 5. Djelovanje tekućine i plina na tijelo uronjeno u njih. Arhimedov zakon.
Eksperiment 1. Djelovanje tekućine i plina na potopljeno tijelo.
Uvjerite se da tijelo u tekućini ili plinu podliježe sili uzgona usmjerenoj suprotno sili gravitacije koja se primjenjuje na ovo tijelo.
Vežite svoje tijelo za gumenu traku. Podvezak se rastegnuo pod uticajem telesne težine.
Stavite tijelo u posudu s vodom. Dužina kabla je značajno smanjena. Eksperiment se može izvesti sa oprugom iz Arhimedove kante. Preporučljivo je uzeti veliki krompir kao tijelo.
Stavite staklenu kuglu izbalansiranu na vagi unutar otvorene posude. Napunite posudu ugljen-dioksid, koji se može dobiti pomoću Kip aparata. Ravnoteža vage je poremećena. Izvucite zaključak.
Eksperiment 2. Predložite varijante eksperimenata koje je potrebno demonstrirati da bi se razjasnila ovisnost sile uzgona od tjelesne mase; gustina tečnosti; gustina tvari od koje je tijelo napravljeno; dubina uranjanja tijela u tečnost; oblici tijela; zapremine tela. Izvedite eksperimente. Izvucite zaključak.
Eksperiment 3. Arhimedov zakon.
Pokažite da je kapacitet kante jednak zapremini cilindra. Da biste to učinili, stavite cilindar u kantu. Imajte na umu da nema razmaka između zidova kante i cilindra.
Okačite kantu na oprugu dinamometra pričvršćenog za nogu stativa, a iza nje uteg na tanku žicu. Pod uticajem težine tereta, opruga se deformiše.
Označite položaj diska na oprugi strelicom koja se kreće.
Potpuno spustite cilindar u posudu s vodom. Indikator proširenja opruge će se pomeriti prema gore i biti postavljen iznad strelice.
Objasniti učenicima da će sila koja gura tijelo iz tekućine biti jednaka težini takvog dodatnog opterećenja koje bi disk - pokazivač vratio na prvobitno mjesto, odnosno na strelicu.
Uzmite čašu vode i polako je sipajte u kantu. Zbog težine vode, izvor se ponovo rasteže i disk, padajući, dolazi do pokazivača. Čim disk dosegne strelicu, voda počinje izlijevati iz kante.
Možemo zaključiti: sila koja potiskuje tijelo uronjeno u tečnost jednaka je težini tečnosti u zapremini ovog tela.
Tema 6. Plivanje tijela. Jedrenje brodova. Aeronautika.