Влажность воздуха. Характеристика жидкого состояния вещества. Характеристика твердого состояния вещества. Плавление и кристаллизация, страница 5

Железнодорожные мосты крепятся только с одного конца, а другой может перемещаться на опоре при изменении температуры окружающей среды. Учет теплового расширения необходим при заливке жидкостями цистерн. Тепловое расширение играет большую роль в природе, например, приводит к разрушению горных пород. 

Смачивание. Капиллярность

При взаимодействии жидкости с твердым телом молекулы жидкости могут взаимодействовать с ним сильнее, чем между собой, или наоборот слабее. В первом случае жидкости смачивают твердое тело, в другом - нет.

В связи с этим поверхности жидкости на границе с твердым телом искривляется, образуется мениск. При смачивании мениск вогнутый, при не смачивании - выпуклый.

Искривление поверхности оказывает на поверхность давление, которое называют избыточным. Если мениск имеет сферическую форму, то

Рл = 2 /r,

где Р_л - избыточное давление,

r - радиус кривизны поверхности.

Это давление всегда направлено к центру кривизны поверхности.

Сферические мениски образуются в трубках с узким внутренним каналом, который часто называют капилляром.

При смачивании жидкость в такой трубке поднимается
до тех пор, пока давление столба жидкости не уравновесит
избыточное давление, т.е. Р_л = Р_ж

                                                                                       

	Рисунок 5 – опытная установка

 

В этом случае 

где  - плотность жидкости,                                            

r - радиус капилляра.

Отсюда видно, что c уменьшением радиуса капилляра высота подъема жидкости увеличивается.

Явление смачивания и капиллярности широко встречается в природе и используется в технике.

Весьма разветвленная система капилляров имеет место в тканях живых органах, растений. Действие фильтров основано на капиллярности. Пористые материалы хорошо впитывают влагу.

Явление смачивания, например, учитывается при сварке, спайке, смазывании деталей, обогащении руд.

Испарение жидкостей

Насыщенный пар и его свойства

Изотерма пара

Как известно из опыта, жидкости способны испаряться, то есть переходит в газообразное состояние. Чтобы молекула, находящаяся вблизи поверхности, оторвалась от жидкости, она должна совершить некоторую работу, связанную с наличием сил молекулярного притяжения. Эту работу обычно называют работой отрываили работой выхода.Работа выхода совершается за счет кинетической энергии молекул и условием испарения будет

Из опыта Штерна известно, что при любой температуре имеются молекулы с достаточно большими скоростями, значит, процесс испарения должен наблюдаться при любой температуре.

Испарение наблюдается не только у жидкости, но и у твердых тел. Испарение твердых тел, минуя жидкое состояние, называется сублимацией или возгонкой, Хорошо испаряются такие вещества, как лёд, нафталин, сера, йод и т.д.

Испарение зависит от рода вещества, площади свободной поверхности, от температуры, конвекции в жидкости, давления на поверхность жидкости.

При испарении уменьшается масса вещества и происходит остывание жидкости, так как жидкость покидают молекулы с наибольшим значением энергии.

Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, (когда процесс испарения и конденсации идут в одинаковой мере) называется насыщенным.

Если такого равновесия не наблюдается, то пар называется ненасыщенным или перенасыщенным. Давление ненасыщенного пара меньше давления насыщенного при этой же температуре. Для перенасыщенного пара соотношение противоположное.

Насыщенный пар имеет место в закрытых сосудах, с достаточно большим количеством жидкости. В таком сосуде наряду с испарением наблюдается и конденсация, при чем эти процессы уравновешивают друг друга.

В открытых сосудах, как правило, процесс испарения преобладает над конденсацией, равновесие пара и жидкости отсутствует.

Ненасыщенный пар подчиняется всем газовым законам. Насыщенный пар газовым законам не подчиняется.

Проведем сравнение свойств ненасыщенного и насыщенного паров.