Struktura a vlastnosti kapalin Flashcards
Co představuje myšlená koule opsaná kolem molekuly a jaký je její poloměr?
S f é r a m o l e k u l o v é h o p ů s o b e n í – myšlená koule
opsaná kolem molekuly, v níž leží všechny ostatní molekuly, jejichž působení na danou molekulu n e n í z a n e d b a t e l n é . Její poloměr rm je řádově 1 nm (několik mezimolekulových vzdáleností).
Jak se chovají molekuly, jejichž vzdálenost od povrchu kapaliny je větší než poloměr molekulového působení (rm)?
Molekuly, které jsou dále od povrchu kapaliny než je poloměr molekulového působení, jsou obklopeny jinými molekulami ze všech stran. Síly mezi molekulami jsou zde rovnoměrné, takže nejsou ovlivněny povrchovými efekty.
(tj. celá sféra molekulového působení leží u v n i t ř kapaliny), je výslednice sil n u l o v á . (K1, K2)
Co se stane s molekulami, jejichž vzdálenost od povrchu kapaliny je menší než rm?
Molekuly blízko povrchu kapaliny, tedy ve vzdálenosti menší než , nejsou obklopeny jinými molekulami ze všech stran, což vede k nerovnováze sil. Tyto molekuly jsou více přitahovány dovnitř kapaliny, což způsobuje povrchové napětí.
Jaké síly působí na molekuly v povrchové vrstvě kapaliny?
Na molekuly v povrchové vrstvě kapaliny působí především dvě síly: přitažlivé síly od molekul uvnitř kapaliny a odpudivé síly od molekul v blízkosti povrchu. Přitažlivé síly směřují dovnitř kapaliny, protože molekuly pod povrchem je přitahují více než molekuly v plynu nebo vakuu nad povrchem, což způsobuje vznik povrchového napětí.
Co se stane, když na povrchovou blánu kapaliny položíme předmět, jako je mince?
Snaha povrchu kapaliny stáhnout se na plochu s co nejmenším obsahem má za následek, že se p o v r c h c h o v á j a k o p r u ž n á. b l á n a . Tato blána „unese“ např. drobnou minci, vodoměrku. (Položený předmět nesmí blánu porušit, jinak se potopí.)
Jaký tvar má kapalina při minimální povrchové energii a proč mají malé kapky kulovitý tvar?
Z geometrických těles má při daném objemu nejmenší
povrch k o u l e – malé kapky proto mají k u l o v ý tvar (např. kapky rosy na listech). Tvar větších kapek je deformován t í h o v o u silou a silou podložky.
Co je povrchová síla a jak působí na kapalinu?
P o v r c h o v á síla = síla, kterou působí molekuly kapaliny na okraj povrchové blány. Je k o l m á na tento okraj. Leží v povrchu kapaliny (je-li r o v i n n ý ), resp. má směr tečny k povrchu
kapaliny (je-li z a k ř i v e n ý ).
Jaký vliv má povrchová blána na pohyb rámečku v pokusu s blánou?
blána se stahuje a táhne za sebou pohyblivou část AB rámečku (snaží se zaujmout co nejmenší povrch). Na příčku působí
síla, kterou nazýváme p o v r c h o v á .
Co je kapilární elevace a za jakých podmínek nastává?
Kapilární elevace je jev, při kterém hladina kapaliny v úzké trubici (kapiláře) stoupá nad úroveň okolní kapaliny. Tento jev nastává, když kapalina smáčí stěny kapiláry, což způsobuje, že přitažlivé síly mezi molekulami kapaliny a stěnami jsou větší než přitažlivé síly mezi molekulami kapaliny samotné. Příkladem je voda ve skleněné trubici.
Jaký je rozdíl mezi kapilární elevací a kapilární depresí?
Kapilární elevace nastává, když kapalina smáčí stěny trubice, což způsobuje, že hladina kapaliny v kapiláře stoupá nad úroveň okolní kapaliny. Kapilární deprese se objevuje, když kapalina nesmáčí stěny trubice, což vede k poklesu hladiny kapaliny pod úroveň okolní kapaliny. Rozdíl spočívá v tom, že elevace je způsobena přitažlivostí mezi molekulami kapaliny a stěnami trubice, zatímco deprese je důsledkem slabších sil mezi nimi.
Proč malé kapilární trubice způsobují, že hladina kapaliny stoupá nebo klesá?
Malé kapilární trubice způsobují stoupání nebo klesání hladiny kapaliny v důsledku relativní velikosti povrchového napětí a gravitační síly. U kapalin, které smáčí stěny trubice, převládají přitažlivé síly mezi molekulami a stěnami, což vede k kapilární elevaci. Naopak u kapalin, které nesmáčí stěny, převládá gravitační síla a výsledkem je kapilární deprese.
Jaký praktický význam mají kapilární jevy, například v zemědělství nebo stavebnictví?
Kapilární jevy v praxi
• „savost“ p ó r o v i t ý c h látek, např. bavlny, vaty, půdy, betonu
• vzlínání s p o d n í v o d y k povrchu půdy
• rozrušování kapilár o r b o u (uchování vláhy v půdě)
• vzlínání vody do stěn domů – i z o l a c e základů budov
Co je objemová roztažnost kapalin a jak se objem kapaliny mění s teplotou?
Objemová roztažnost kapalin je fyzikální jev, při kterém se objem kapaliny zvyšuje s rostoucí teplotou. Jak teplota stoupá, molekuly kapaliny získávají více kinetické energie, což způsobuje, že se od sebe více vzdálí a kapalina se rozšiřuje.
Proč mají molekuly v povrchové vrstvě vyšší potenciální energii než molekuly uvnitř kapaliny?
Molekuly na povrchu kapaliny nejsou obklopeny jinými molekulami ze všech stran, což znamená, že na ně působí síly směrem dovnitř, a je potřeba vykonat práci, aby se dostaly do povrchové vrstvy. To jim dává vyšší potenciální energii.
Co vyjadřuje povrchové napětí a na čem závisí jeho hodnota?
Povrchové napětí je síla působící na okraj povrchové blány a závisí na délce tohoto okraje. Je to veličina vyjadřující pružnou vlastnost povrchu kapaliny, a její hodnota závisí na druhu kapaliny, prostředí nad povrchem a teplotě.
