13. Štruktúra a vlastnosti kvapalín
13. Štruktúra a vlastnosti kvapalín
- molekuly kvapaliny na seba navzájom pôsobia príťažlivými silami,
molekuly ktoré sú od seba príliš ďaleko majú silové pôsobenie zanedbateľné => okolo každej molekuly môžeme myšlienkovo opísať guľu
s polomerom r m - sféra molekulového pôsobenia, silové pôsobenie častíc mimo tejto gule je zanedbateľné
ak je vzdialenosť molekuly od voľného povrchu menšia ako r m - molekula je priťahovaná kolmo do
vnútra kvapaliny výslednou príťažlivou silou => ak chceme molekulu premiestniť z vnútra kvapaliny k povrchu musíme túto silu
prekonať teda konáme prácu, ktorá sa prajaví ako zvýšená energia molekuly na povrchu – povrchová energia
- povrchová energia – je tým väčšia, čím väčší je povrch kvapaliny
E = δ . S
- povrchová vrstva kvapaliny je vrstva molekúl, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu kvapaliny je menšia ako r
m
- δ – povrchové napätie – podiel povrchovej sily (príťažlivej) a dĺžky okraja povrchovej
vrstvy, na ktorú táto sila pôsobí
δ = F / l [δ] = N / m
- kvapalina sa snaží
nadobudnúť taký tvar, aby mala čo najmenší povrch resp. čo najmenšiu povrchovú energiu => tvar gule – môže byť
deformovaný gravitačnou silou
- javy na rozhraní pevného telesa a kvapaliny :
- na časticu
kvapaliny pri rozhraní (pevná látky,kvapalina a vzduch) pôsobia tri sily :
1) sila, ktorá pôsobí na častice
nádoby
2) sila, ktorá pôsobí na častice kvapaliny
3) sila, ktorá pôsobí na častice plynu –
zanedbateľne malá
sily nádoby a kvapaliny skladáme a podľa smeru ich výslednice určíme aký povrch kvapalina
vytvorí :
- a) dutý povrch – výslednica smeruje von z kvapaliny hovoríme, že kvapalina zmáča steny
nádoby
- b) vypuklý povrch – výslednica smeruje dovnútra kvapaliny hovoríme, že kvapalina nezmáča
steny nádoby
- c) vodorovný povrch – výslednica smeruje pozdĺž steny nádoby, zvislo nadol
- stykový uhol – ν – uhol, ktorý zviera dotyčnica k voľnému povrchu kvapaliny so stenou nádoby
- pri dutom povrchu je ostrý, vodorovnom pravý a vypuklom je tupý
- ak je rovný
0°,tak dokonale zmáča steny a ak je 180°,tak nezmáča steny
- zakrivenie povrchu kvapaliny v nádobe
je tým výraznejšie, čím užšia je nádoba
- kapilára – úzka sklenená rúrka
H2 O Hg
- F – výslednica povrchových síl
- výslednica pôsobí na plochu povrchu a vyvolá v kapiláre tlak – kapilárny
tlak
p k = 2 . δ / r
- kapilárny tlak – je tým
väčší, čím užšia je kapilára
- rovnaký kapilárny tlak vzniká aj v mydlovej bubline vo vode
– 1 rozhranie (voda, vzduch)
- ak je mydlová bublina vo vzduchu, kapilárny tlak bude dvojnásobný – 2 rozhrania (voda, vzduch)
- v kapilárach ponorených do kvapaliny v širokej nádobe dochádza ku kapilárnym javom :
- a) kapilárna
elevácia – zvýšenie voľnej hladiny kvapaliny, v kapiláre nastáva pri kvapaline, ktorá vytvorí dutý povrch, čím užšia je
kapilára, tým vyššie kvapaliny vystúpi
- b) kapilárna depresia – zníženie voľnej hladiny v kapiláre, nastáva pri
kvapaline, ktorá vytvorí vypuklý povrch, čím užšia je kapilára, tým nižšie klesne kvapalina v nej
spoločný
názov pre eleváciu a depresiu je kapilarita - využitie kapilarity –
voda sa zo zeme dostáva na povrchovej, príjem živín a vody pomocou koreňových systémov, špongia
h = 2 . δ / ƍ . g .
r
- teplotná objemová roztiažnosť kvapalín - kvapaliny so zmenou teploty menia svoj objem
V = V 0 . (1+ β . Δ t )
- β – teplotný súčiniteľ objemovej roztiažnosti,
konštanta pre danú kvapalinu v tabuľkách
- pre väčšinu látok je β kladný – s narastajúcou teplotou sa
ich objem zväčšuje
- zvláštny prípad je voda – pri t = 3,98°C je β kladný
- pri 0°C < t
< 3,98°C je β záporný => so zväčšujúcou sa teplotou sa objem zmenšuje
- tieto dva prípady sa nazývajú
anomália vody
- pri väčších teplotných rozdieloch sa objem kvapaliny mení kvadraticky
V = V 0 . (1+ β1 . Δ t + β2 . (Δ t ) 2 )
- so zmenou objemu kvapaliny
sa mení aj ich hustota
ƍ = ƍ 0 . (1- β . Δ t)
Zones.sk – Zóny pre každého študenta