Struktura a vlastnosti kapalin Flashcards
Vlastnosti reálné a ideální kapaliny
ideální kapalina
- nulouv viskozitu (tření), dokonale tekutá a absolutně nestlačitelná, slouží k modelovému zkoumání mechanických vlastností kapalin
reálná kapalina
- má vnitřní tření a dá se mírně stlačit
povrchová vrstva kapaliny a její vlastnosti
chová se jako tenká pružná blána
střední vzdálenost mezi částicemi kapaliny je 0,2-0,3 nm (přitažlivé síly působí do 1nm)
každá molekula je přitahována jen nejbližšími částicemi ve svém okolí
Sféra molekulového působení
myšlená koule o poloměru rm kolem molekuly -> na molekulu působí pouze molekuly uvnitř sféry molekulového působení
Povrchová vrstva kapaliny
vrstva molekul, jejichž vzdálenost od volného povrchu je menší než rm
na každou molekulu ležící v povrchové vrstvě kapaliny působí sousední molekuly výslednou přitažlivou silou směřující do kapaliny
povrchové napětí, povrchová síla a povrchová energie
Povrchová energie
rozdíl potenciální energie molekul v povrchové vrstvě a uvnitř kapaliny
molekuly v povrchové vrstvě mají větší pot. energii, je nutné vykonat práci, aby se tam dostali
tvar kapaliny je taková, aby byl i povrch co nejmenší (pak i Ep nejmenší) -> koule mají nejmenší povrch, kapky jsou deformované tíhovou silou a podložkou
sléváním kapek do jedné se zmenšuje povrchová energie a roste teplota
Povrchová síla
př.) mýdlový blána v rámečku
povrchová síla F je kolmá na příčku -> má směr tečny k povrchu kapaliny v daném bodě
velikost určíme experimentálně: je-li příčka v klidu pak F=G2
G – tíha závaží
povrchová síla působí všude
experimentálně lze povrchové síly určit kapkovou metodou -> kapka odpadne pokud FG =FP (= povrchová síla)
Povrchové napětí
σ se rovná podílu velikosti povrchové síly F a délky l okraje povrchové blány, na který povrchová síla působí kolmo v povrchu kapaliny
σ =Fl [σ] = N.m-1
je závislé na druhu kapaliny, prostředí nad povrchem a teplotě (s rostoucí teplotou klesá)
kapilární jevy (kapilární tlak, kapilární deprese a elevace)
Kapilární tlak
vzniká jako přídavná tlak
pod zakřiveným povrchem kapaliny a při stěnách nádoby, v kapilárách, u kapek a bublin
je způsoben pružností povechové vrstvy
u kapek (plný obsah) u bublin(pouze obvod)
pokud výslednice přitažlivé síly molekul kapaliny a částic stěny kapaliny směřuje ven z kapaliny pak kapalina smáčí stěny nádoby
pokud výslednice přitažlivé síly molekul kapaliny a částic stěny kapaliny směřuje do kapaliny pak kapalina stěny nádoby nesmáčí
Kapilární elevace
kapalina smáčí stěny nádoby
v kapiláře nastane vzestup hladiny vzhledem k okolní hladině díky nižšímu tlaku
vznikne dutý vrchlík
Kapilární deprese
Kapalina nesmáčí stěny nádoby
V kapiláře nastane snížení hladiny vzhledem k okolní hladině díky vyššího tlaku
Vznikne vypouklý vrcholík
Kapilární jevy v praxi
Vysvětlují schopnost vstřebávat vlhkost
Vzlínavost v cévách rostlin
Izolace budov zabrání vzlínání vlhkosti
Pájení – dokonalé spojení
objemová teplotní roztažnost kapalin (princip kapalinového teploměru)
objem kapaliny s rostoucí teplotou roste
pro malé teplotní rozdíly ∆t
V = V1(1+ß * ∆t)
ß – teplotní součinitel objemové roztažnosti kapalin ( v MFCHT)
pro větší teplotní rozdíly ∆t
V = V1 (1+ß1 * ∆t + ß2 * (∆t)2)
Se změnou teploty se mění i hustota
ρ = ρ1 (1-ß * ∆t)
Využití: kapalinové teploměry, termostatické ventily
závislost hustoty kapalin na teplotě
Hustota kapalin s rostoucí teplotou obvykle klesá, protože se molekuly vlivem zvýšené tepelné energie více oddalují, což zvětšuje objem kapaliny. Tato změna hustoty je však pro různé kapaliny různá a u vody vykazuje anomálii, kdy hustota kolem 4 °C dosahuje maxima.
anomálie vody?
při zvyšování teploty od 0°C do 4°C se objem snižuje a hustota roste
hustota vody je největší při teplotě 4°C
při dalším zvyšování teploty dochází ke snižování hustoty vody (roste objem)
při ochlazování vody k bodu mrazu bude klesat ke dnu nejdříve voda o teplotě 4°C (protože má vyšší hustotu), čímž bude vytlačovat k hladině vodu chladnější
