Ano ang mga tampok ng istraktura ng mga solido, likido, gas. Mga tampok ng istraktura ng mga gas, likido at solido

Ang istraktura ng mga gas, likido at solido.

Mga Pangunahing Probisyon ng Molecular Kinetic Theory:

Ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng mga molekula, at ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo.

ang mga atom at molekula ay patuloy na gumagalaw,

May mga kaakit-akit at nakakasuklam na pwersa sa pagitan ng mga molekula.

AT mga gas ang mga molekula ay gumagalaw nang random, ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ay malaki, ang mga puwersa ng molekular ay maliit, ang gas ay sumasakop sa buong volume na ibinigay dito.

AT mga likido ang mga molekula ay iniutos lamang sa maliliit na distansya, at sa malalaking distansya ang pagkakasunud-sunod (symmetry) ng pag-aayos ay nilabag - "short range order". Ang mga puwersa ng molecular attraction ay nagpapanatili sa mga molekula na magkalapit. Ang paggalaw ng mga molekula ay "tumalon" mula sa isang matatag na posisyon patungo sa isa pa (karaniwan ay nasa loob ng isang layer. Ipinapaliwanag ng paggalaw na ito ang pagkalikido ng isang likido. Ang isang likido ay walang hugis, ngunit may volume.

Solids - mga sangkap na nagpapanatili ng kanilang hugis, ay nahahati sa mala-kristal at walang hugis. mala-kristal na solid Ang mga katawan ay may kristal na sala-sala, sa mga node kung saan maaaring mayroong mga ion, molekula o atomo. Nag-o-oscillate ang mga ito sa mga matatag na posisyon ng balanse. Ang mga kristal na sala-sala ay may regular na istraktura sa kabuuan ng volume - isang "mahabang pagkakasunud-sunod" ng lokasyon.

Mga walang hugis na katawan panatilihin ang kanilang hugis, ngunit walang kristal na sala-sala at, bilang isang resulta, ay walang binibigkas na punto ng pagkatunaw. Tinatawag silang mga frozen na likido, dahil sila, tulad ng mga likido, ay may "malapit" na pagkakasunud-sunod ng pag-aayos ng molekular.

Mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula

Ang lahat ng mga molekula ng isang sangkap ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi. Patunay ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula: ang kababalaghan ng basa, paglaban sa compression at pag-uunat, mababang compressibility ng mga solido at gas, atbp. Ang dahilan para sa pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay ang electromagnetic na pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na particle sa bagay. Paano ito ipaliwanag? Ang isang atom ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at isang negatibong sisingilin na electron shell. Ang singil ng nucleus ay katumbas ng kabuuang singil ng lahat ng mga electron, samakatuwid, sa kabuuan, ang atom ay neutral sa kuryente. Ang isang molekula na binubuo ng isa o higit pang mga atom ay neutral din sa kuryente. Isaalang-alang ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula gamit ang halimbawa ng dalawang hindi kumikibo na molekula. Maaaring umiral ang mga puwersang gravitational at electromagnetic sa pagitan ng mga katawan sa kalikasan. Dahil ang masa ng mga molekula ay napakaliit, ang napapabayaang pwersa ng gravitational interaction sa pagitan ng mga molekula ay maaaring balewalain. Sa napakalaking distansya, walang electromagnetic na interaksyon sa pagitan ng mga molekula. Ngunit, sa isang pagbawas sa distansya sa pagitan ng mga molekula, ang mga molekula ay nagsisimulang i-orient ang kanilang mga sarili upang ang kanilang mga panig na nakaharap sa isa't isa ay magkakaroon ng mga singil ng iba't ibang mga palatandaan (sa pangkalahatan, ang mga molekula ay nananatiling neutral), at ang mga kaakit-akit na pwersa ay lumitaw sa pagitan ng mga molekula. Sa isang mas malaking pagbaba sa distansya sa pagitan ng mga molekula, ang mga salungat na puwersa ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga negatibong sisingilin na mga shell ng elektron ng mga atomo ng mga molekula. Bilang resulta, ang molekula ay apektado ng kabuuan ng mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi. Sa malalaking distansya, ang kaakit-akit na puwersa ay nananaig (sa layo na 2-3 molekular diameters, ang atraksyon ay maximum), sa maikling distansya, ang repulsive force. Mayroong ganoong distansya sa pagitan ng mga molekula kung saan ang mga puwersa ng pagkahumaling ay nagiging katumbas ng mga puwersa ng pagtanggi. Ang posisyon na ito ng mga molekula ay tinatawag na posisyon ng matatag na ekwilibriyo. Ang mga molekula na matatagpuan sa layo mula sa isa't isa at konektado ng mga electromagnetic na pwersa ay may potensyal na enerhiya. Sa posisyon ng stable equilibrium, ang potensyal na enerhiya ng mga molekula ay minimal. Sa isang substansiya, ang bawat molekula ay nakikipag-ugnayan nang sabay-sabay sa maraming kalapit na molekula, na nakakaapekto rin sa halaga ng pinakamababang potensyal na enerhiya ng mga molekula. Bilang karagdagan, ang lahat ng mga molekula ng isang sangkap ay nasa tuluy-tuloy na paggalaw, i.e. may kinetic energy. Kaya, ang istraktura ng isang sangkap at ang mga katangian nito (solid, likido at gas na katawan) ay tinutukoy ng ratio sa pagitan ng pinakamababang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula at ang kinetic energy ng thermal motion ng mga molekula.

Ang istraktura at katangian ng solid, likido at gas na katawan

Ang istraktura ng mga katawan ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga particle ng katawan at ang likas na katangian ng kanilang thermal motion.

Solid

Ang mga solid ay may pare-parehong hugis at dami, at halos hindi mapipigil. Ang pinakamababang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay mas malaki kaysa sa kinetic energy ng mga molekula. Malakas na pakikipag-ugnayan ng mga particle. Ang thermal motion ng mga molecule sa isang solid ay ipinahayag lamang sa pamamagitan ng mga oscillations ng mga particle (atoms, molecules) sa paligid ng posisyon ng stable equilibrium.

Dahil sa malaking puwersa ng pagkahumaling, halos hindi mababago ng mga molekula ang kanilang posisyon sa isang substansiya, na nagpapaliwanag sa pagkakaiba-iba ng dami at hugis ng mga solido. Karamihan sa mga solid ay may spatially ordered arrangement ng mga particle na bumubuo ng isang regular na kristal na sala-sala. Ang mga particle ng matter (atoms, molecules, ions) ay matatagpuan sa vertices - ang mga node ng crystal lattice. Ang mga node ng kristal na sala-sala ay nag-tutugma sa posisyon ng matatag na equilibrium ng mga particle. Ang ganitong mga solid ay tinatawag na crystalline.

likido

Ang mga likido ay may isang tiyak na dami, ngunit walang sariling hugis, kinukuha nila ang hugis ng sisidlan kung saan sila matatagpuan. Ang pinakamababang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay maihahambing sa kinetic energy ng mga molekula. Mahinang pakikipag-ugnayan ng butil. Ang thermal motion ng mga molekula sa isang likido ay ipinahayag sa pamamagitan ng mga oscillations sa paligid ng posisyon ng stable equilibrium sa loob ng volume na ibinigay sa molekula ng mga kapitbahay nito. Ang mga molekula ay hindi malayang gumagalaw sa buong dami ng isang sangkap, ngunit ang mga paglipat ng mga molekula sa mga kalapit na lugar ay posible. Ipinapaliwanag nito ang pagkalikido ng likido, ang kakayahang baguhin ang hugis nito.

Sa mga likido, ang mga molekula ay lubos na nakagapos sa isa't isa sa pamamagitan ng mga kaakit-akit na pwersa, na nagpapaliwanag ng invariance ng dami ng likido. Sa isang likido, ang distansya sa pagitan ng mga molekula ay humigit-kumulang katumbas ng diameter ng molekula. Sa isang pagbawas sa distansya sa pagitan ng mga molekula (pag-compress ng isang likido), ang mga salungat na puwersa ay tumataas nang husto, kaya ang mga likido ay hindi mapipigil. Sa mga tuntunin ng kanilang istraktura at likas na katangian ng thermal motion, ang mga likido ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga solido at gas. Kahit na ang pagkakaiba sa pagitan ng isang likido at isang gas ay mas malaki kaysa sa pagitan ng isang likido at isang solid. Halimbawa, sa panahon ng pagtunaw o pagkikristal, ang dami ng isang katawan ay nagbabago nang maraming beses na mas mababa kaysa sa panahon ng pagsingaw o paghalay.

Ang mga gas ay walang pare-parehong dami at sinasakop ang buong dami ng sisidlan kung saan sila matatagpuan. Ang pinakamababang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay mas mababa kaysa sa kinetic energy ng mga molekula. Ang mga particle ng bagay ay halos hindi nakikipag-ugnayan. Ang mga gas ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kumpletong karamdaman sa pag-aayos at paggalaw ng mga molekula.

Ang distansya sa pagitan ng mga molekula ng gas ay maraming beses na mas malaki kaysa sa laki ng mga molekula. Ang mga maliliit na puwersa ng pag-akit ay hindi maaaring panatilihing malapit ang mga molekula, kaya ang mga gas ay maaaring lumawak nang walang katapusan. Ang mga gas ay madaling na-compress sa ilalim ng pagkilos ng panlabas na presyon, dahil. ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ay malaki, at ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay bale-wala. Ang presyon ng gas sa mga dingding ng sisidlan ay nilikha ng mga epekto ng gumagalaw na mga molekula ng gas.

Ang mga likido ay mga sangkap na, sa pamamagitan ng kanilang mga katangian, ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga gas at solid. Ang likidong media ay bumubuo sa pinakamalaking bahagi ng katawan, tinitiyak ng kanilang paggalaw ang metabolismo at supply ng oxygen sa mga selula, samakatuwid, ang mga mekanikal na katangian at daloy ng mga likido ay partikular na interes sa mga manggagamot at biologist.

Ang materyal na ipinakita sa kabanata ay may kaugnayan sa hydrodynamics - isang sangay ng pisika na nag-aaral ng galaw ng mga incompressible na likido at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa mga nakapalibot na solido, at sa rheology - ang pag-aaral ng mga deformasyon at pagkalikido ng isang sangkap.

NEWTONIAN AT NON-NEWTONIAN FLUIDS

Sa panahon ng pag-agos ng isang tunay na likido, ang mga indibidwal na layer nito ay kumikilos sa isa't isa na may mga puwersa na tangential sa mga layer. Ang kababalaghang ito ay tinatawag panloob na alitanolagkit.

Isaalang-alang natin ang daloy ng malapot na likido sa pagitan ng dalawang solidong plato (Larawan 9.1), kung saan ang ibaba ay nakatigil, at ang itaas ay gumagalaw sa bilis na υ Β. Kondisyon nating katawanin ang likido sa anyo ng ilang mga layer 1, 2, 3, atbp. Ang layer na "natigil" sa ibaba ay hindi gumagalaw. Habang lumalayo sila mula sa ibaba (ibabang plato), ang mga layer ng likido ay may mas malalaking bilis (υ 1< υ 2 < υ 3 <... и т.д), максимальная скорость υ Β будет у слоя, который «прилип» к верхней пластинке.

9.1. LAGOT NG LIQUID.

EQUATION NI NEWTON.

Ang mga layer ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Kaya, halimbawa, ang ikatlong layer ay may posibilidad na mapabilis ang paggalaw ng pangalawa, ngunit ito mismo ay nakakaranas ng pagbabawas ng bilis mula sa gilid nito, at pinabilis ng ikaapat na layer, at iba pa. Ang puwersa ng panloob na alitan ay proporsyonal sa lugar S mga layer na nakikipag-ugnayan at higit pa, mas malaki ang kanilang relatibong bilis.

Ito ay Ang equation ni Newton. Narito ang η ay ang koepisyent ng proporsyonalidad, na tinatawag na koepisyent ng panloob na alitan o dynamic na may lagkit(o kaya lang lagkit). Ang lagkit ay nakasalalay sa estado at mga molekular na katangian ng likido (o gas).

Ang yunit ng lagkit ay pascal second(Groin). Sa sistema ng CGS, ang lagkit ay ipinahayag bilang poise(P): 1 Singit \u003d 10 P.

Para sa maraming likido, ang lagkit ay hindi nakasalalay sa gradient ng bilis, ang mga naturang likido ay sumusunod sa equation ng Newton (9.1) at tinatawag na Newtonian. Ang mga likido na hindi sumusunod sa equation (9.1) ay inuri bilang hindi Newtonian. Minsan tinatawag ang lagkit ng mga likidong Newtonian normal, at hindi Newtonian abnormal.

Ang mga likido na binubuo ng mga kumplikado at malalaking molekula, tulad ng mga polymer solution, at bumubuo ng mga spatial na istruktura dahil sa pagdirikit ng mga molekula o particle, ay hindi Newtonian. Ang kanilang lagkit, ang iba pang mga bagay ay pantay, ay mas malaki kaysa sa mga simpleng likido.

Ang pagtaas ng lagkit ay nangyayari dahil sa panahon ng daloy ng mga likidong ito, ang gawain ng isang panlabas na puwersa ay ginugol hindi lamang sa pagtagumpayan ng totoo, Newtonian, lagkit, kundi pati na rin sa pagkasira ng istraktura. Ang dugo ay isang non-Newtonian fluid.

9.2. DALOY NG MALIGIT NA LIQUID SA PAMAMAGITAN NG MGA PIPES. POISEUIL FORMULA

Ang daloy ng isang malapot na likido sa pamamagitan ng mga tubo ay partikular na interes sa gamot, dahil ang sistema ng sirkulasyon ay pangunahing binubuo ng mga cylindrical na sisidlan ng iba't ibang mga diameter.

Dahil sa mahusay na proporsyon, malinaw na sa pipe ang mga particle ng dumadaloy na likido, pantay na distansya mula sa axis, ay may parehong bilis. Ang mga particle na gumagalaw sa kahabaan ng axis ng pipe ay may pinakamataas na bilis; ang likidong layer na pinakamalapit sa tubo ay hindi kumikibo.

9.3. GALAW NG KATAWAN SA MALIGIT NA LIQUID. BATAS ni STOKES

Ang lagkit ay ipinahayag sa paggalaw ng hindi lamang likido sa pamamagitan ng mga sisidlan, kundi pati na rin ang mga katawan sa likido. Sa mababang bilis, alinsunod sa equation ni Newton, ang puwersa ng paglaban sa isang gumagalaw na katawan ay proporsyonal sa lagkit ng likido, ang bilis ng katawan, at depende sa laki ng katawan. Dahil imposibleng tukuyin ang isang pangkalahatang pormula para sa puwersa ng paglaban, ikukulong natin ang ating sarili sa pagsasaalang-alang sa isang partikular na kaso.

Ang pinakasimpleng hugis ng katawan ay isang globo. Para sa isang spherical body (bola), ang pag-asa ng puwersa ng paglaban sa panahon ng paggalaw nito sa isang sisidlan na may likido sa mga salik na nakalista sa itaas ay ipinahayag bilang Batas ng Stokes:

Ang formula (9.15) ay may bisa para sa paggalaw ng isang bola hindi lamang sa isang likido, kundi pati na rin sa isang gas. Maaari itong gamitin, sa partikular, upang makalkula ang oras ng pag-ulan ng alikabok sa hangin. Ipaliwanag natin ito sa sumusunod na halimbawa. Para sa hangin - isang daluyan kung saan ang iba't ibang mga particle ng alikabok ay nasuspinde - lagkit η \u003d 0.000175 P ? kasama. Humigit-kumulang 80% ng alikabok na matatagpuan sa mga baga ng mga namatay na tao ay mga particle na may sukat mula 5 hanggang 0.2 microns. Kung isasaalang-alang natin ang mga butil ng alikabok na spherical, at ang density ng alikabok ay katumbas ng density ng lupa (p \u003d 2.5 g / cm 3), kung gayon, kinakalkula ang rate ng pagbagsak ng mga butil ng alikabok na ito gamit ang formula (9.15). ), nalaman namin na ang mga halaga nito ay nasa hanay na 0.2-0, 0003 cm/s. Para sa kumpletong pag-ulan ng naturang alikabok sa isang silid na 3 m ang taas, aabutin ito ng mga 12 araw, sa kondisyon na ang hangin ay ganap na tahimik at walang Brownian motion.

9.4. PARAAN NG PAGPAPASYA

LAGOT NG LIQUID.

KLINIKAL NA PARAAN NG PAGPAPASYA

BLOOD VISCOSITY

Ang isang hanay ng mga pamamaraan para sa pagsukat ng lagkit ay tinatawag viscometry, at mga device na ginagamit para sa mga naturang layunin - mga viscometer. Isaalang-alang ang pinakakaraniwang pamamaraan ng viscometry.

Ang pamamaraan ng capillary ay batay sa Poiseuille formula at binubuo sa pagsukat ng oras ng daloy sa pamamagitan ng capillary ng isang likido na kilala

masa sa ilalim ng pagkilos ng gravity sa isang tiyak na pagkakaiba sa presyon. Ang mga capillary viscometer ng iba't ibang hugis ay ipinapakita sa fig. 9.7, a, b (1 - pagsukat ng mga tangke; M 1 at M 2- mga marka na nagpapahiwatig ng mga hangganan ng mga reservoir na ito; 2 - mga capillary; 3 - tumatanggap ng mga sisidlan).

Ang capillary viscometer ay ginagamit upang matukoy ang lagkit ng dugo.

Ang mga capillary viscometer ay sumusukat sa lagkit mula sa mga halaga ng 10 -5 Pa? s, katangian ng mga gas, hanggang sa mga halaga ng 10 4 Pa? s katangian ng mga greases.

Ang paraan ng pagbagsak ng bola ay ginagamit sa mga viscometer batay sa batas ng Stokes. Mula sa formula (9.15) makikita natin

Kaya, ang pag-alam sa mga dami na kasama sa kanang bahagi ng formula na ito, at pagsukat ng bilis ng isang pare-parehong pagbagsak ng bola, mahahanap ng isa ang lagkit ng isang naibigay na likido.

Ang limitasyon ng mga sukat ng mga viscometer na may gumagalaw na bola ay 6? 10 4 - 250 Pa? kasama.

Mag-apply din rotational viscometers, kung saan ang likido ay nasa puwang sa pagitan ng dalawang coaxial body, tulad ng mga cylinder. Ang isa sa mga cylinders (rotor) ay umiikot, habang ang isa ay nakatigil. Ang lagkit ay sinusukat ng angular velocity ng rotor, na lumilikha ng isang tiyak na sandali ng puwersa sa isang nakapirming silindro, o sa pamamagitan ng sandali ng puwersa,

kumikilos sa isang nakapirming silindro, sa isang naibigay na angular na bilis ng pag-ikot ng rotor.

Sa tulong ng mga rotational viscometer, ang lagkit ng mga likido ay tinutukoy sa hanay ng 1-10 5 Pax, i.e. lubricating oils, molten silicates at metal, very viscous varnishes at adhesives, slurries, atbp.

Sa mga rotational viscometer, posibleng baguhin ang gradient ng bilis sa pamamagitan ng pagtatakda ng iba't ibang angular na bilis ng pag-ikot ng rotor. Ginagawa nitong posible na sukatin ang lagkit sa iba't ibang gradient at itatag ang dependence η = /(άυ/άχ), na karaniwan para sa mga non-Newtonian na likido.

Sa kasalukuyan, sa klinika, upang matukoy ang lagkit ng dugo, ginagamit nila Tessa viscometer na may dalawang capillary. Ang scheme ng device nito ay ibinibigay sa fig. 9.7, c. Dalawang magkaparehong capillary a 1 b 1 at a 2 b 2 ay konektado sa dalawang tubule 1 at 2. Sa pamamagitan ng isang goma na bombilya o sa pamamagitan ng paglabas ng hangin sa pamamagitan ng bibig sa pamamagitan ng dulo 3, salit-salit salamat sa katangan na may gripo 4 punan ang capillary a 1 b 1 at isang dayami 1 sa 0 mark na may distilled water, at ang capillary a 2 b 2 at isang dayami 2 hanggang sa markang 0 - kasama ang pinag-aralan na dugo. Pagkatapos nito, ang parehong mga likido ay sabay-sabay na inilipat sa parehong mga paraan hanggang ang dugo ay umabot sa numero 1, at ang tubig ay umabot sa isa pang marka sa tubo nito. Dahil ang mga kondisyon para sa daloy ng tubig at dugo ay pareho, ang mga volume ng pagpuno ng mga tubo 1 at 2 ay magiging iba dahil sa katotohanan na ang mga lagkit ng mga likidong ito ay hindi pareho. Bagama't ang dugo ay isang non-Newtonian fluid, ginagamit namin ang Poiseuille formula (9.8) na may ilang pagtatantya at isulat ang halatang proporsyon:

saan V K- dami ng dugo sa tubo 2 mula marka 0 hanggang markahan 1; sa- dami ng tubig sa tubo 1 mula sa marka 0 hanggang sa markang nakuha sa panahon ng pagsukat; η, at, nang naaayon, ang lagkit ng dugo at tubig. Ang ratio ng lagkit ng dugo at ang lagkit ng tubig sa parehong temperatura ay tinatawag relatibong lagkit ng dugo.

Sa Hess viscometer, ang dami ng dugo ay palaging pareho, at ang dami ng tubig ay binibilang ng mga dibisyon sa tubo 1, samakatuwid ay direktang makuha ang halaga ng kamag-anak na lagkit ng dugo. Para sa kaginhawaan ng pagbibilang

mga tubo 1 at 2 gumawa ng kakaiba, upang, sa kabila ng magkakaibang dami ng dugo at tubig, ang kanilang mga antas sa mga tubo ay magiging halos pareho.

Ang lagkit ng dugo ng tao ay karaniwang 4-5 MPa? s, sa mga saklaw ng patolohiya mula 1.7-22.9 MPa? c, na nakakaapekto sa erythrocyte sedimentation rate (ESR). Ang venous blood ay may bahagyang mas mataas na lagkit kaysa sa arterial blood. Sa mabigat na pisikal na trabaho, tumataas ang lagkit ng dugo. Ang ilang mga nakakahawang sakit ay nagpapataas ng lagkit, habang ang iba, tulad ng typhoid fever at tuberculosis, ay nagpapababa nito.

9.5. LAMINAR AT MAGIGULONG DALOY. REYNOLDS NUMBER

Ang dating itinuturing na daloy ng likido ay layered, o laminar. Ang pagtaas ng bilis ng daloy ng malapot na likido dahil sa hindi pagkakapantay-pantay ng presyon sa cross section ng pipe ay lumilikha ng vortex at ang paggalaw ay nagiging eddy, o magulong. Sa isang magulong daloy, ang bilis ng mga particle sa bawat lugar ay patuloy na nagbabago at magulo, ang paggalaw ay hindi matatag.

Ang likas na katangian ng daloy ng likido sa pamamagitan ng tubo ay nakasalalay sa mga katangian ng likido, rate ng daloy nito, mga sukat ng tubo at tinutukoy ng Reynolds number:

Ang kinematic viscosity na mas ganap kaysa sa dynamic, ay isinasaalang-alang ang impluwensya ng panloob na alitan sa likas na katangian ng daloy ng isang likido o gas. Kaya, ang lagkit ng tubig ay humigit-kumulang 100 beses na mas malaki kaysa sa hangin (sa 0°C), ngunit ang kinematic viscosity ng tubig ay 10 beses na mas mababa kaysa sa hangin, at samakatuwid ang lagkit ay may mas malakas na epekto sa kalikasan ng daloy ng hangin kaysa tubig.

Tulad ng makikita mula sa (9.17), ang likas na katangian ng daloy ng isang likido o gas ay mahalagang nakasalalay sa mga sukat ng tubo. Sa malalawak na mga tubo, kahit na sa medyo mababang bilis, maaaring mangyari ang magulong paggalaw. Kaya, halimbawa, sa isang tubo na may diameter na 2 mm, ang daloy ng tubig ay nagiging magulong sa bilis na higit sa 127 cm / s, at sa isang tubo na may diameter na 2 cm - nasa bilis na mga 12 cm. / s (temperatura 16 ° C). Ang daloy ng dugo sa pamamagitan ng naturang tubo ay magiging magulong sa bilis na 50 cm/s, ngunit sa pagsasanay sa mga daluyan ng dugo na may diameter na 2 cm ang magulong daloy ay nangyayari kahit na sa mas mababang bilis.

Ang daloy ng dugo sa mga arterya ay karaniwang laminar, na may bahagyang turbulence na nangyayari malapit sa mga balbula.

Sa patolohiya, kapag ang lagkit ay mas mababa kaysa sa normal, ang bilang ng Reynolds ay maaaring lumampas sa kritikal na halaga at ang paggalaw ay magiging magulong.

Ang magulong daloy ay nauugnay sa karagdagang pagkonsumo ng enerhiya sa panahon ng paggalaw ng likido, na sa kaso ng dugo ay humahantong sa karagdagang gawain ng puso. Ang ingay na nabuo ng magulong daloy ng dugo ay maaaring magamit upang masuri ang mga sakit. Ang ingay na ito ay naririnig sa brachial artery kapag sinusukat ang presyon ng dugo.

Ang daloy ng hangin sa lukab ng ilong ay karaniwang laminar. Gayunpaman, sa pamamaga o anumang iba pang abnormalidad, maaari itong maging magulong, na mangangailangan ng karagdagang trabaho ng mga kalamnan sa paghinga.

Ang bilang ng Reynolds ay isang pamantayan ng pagkakatulad. Kapag nagmomodelo ng hydro- at aerodynamic system, lalo na ang circulatory system, ang modelo ay dapat magkaroon ng parehong Reynolds number gaya ng natural, kung hindi, walang magiging sulat sa pagitan nila. Nalalapat din ito sa pagmomodelo ng daloy sa paligid ng mga katawan kapag gumagalaw sila sa isang likido o gas.

Makikita mula sa (9.17) na ang pagbaba sa laki ng modelo kumpara sa aktwal na isa ay dapat mabayaran ng pagtaas sa bilis ng daloy o pagbaba sa kinematic viscosity ng modelong likido o gas.

9.6. MGA TAMPOK NG MOLECULAR STRUCTURE NG LIQUIDS

Ang mga ordinaryong likido ay isotropic, sa istruktura sila ay mga amorphous na katawan. Ang panloob na istraktura ng mga likido ay nailalarawan sa pinakamalapit na pagkakasunud-sunod (iniutos ang kamag-anak na pag-aayos ng pinakamalapit na mga particle). Ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ay maliit, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay makabuluhan, na humahantong sa mababang compressibility ng mga likido: ang isang bahagyang pagbaba sa distansya sa pagitan ng mga molekula ay nagiging sanhi ng paglitaw ng malalaking pwersa ng intermolecular repulsion. Tulad ng mga solido, ang mga likido ay bahagyang napipiga at may mataas na densidad; tulad ng mga gas, kinukuha nila ang anyo ng sisidlan kung saan sila matatagpuan. Ang likas na katangian ng mga katangian ng mga likido ay nauugnay sa mga kakaiba ng thermal motion ng kanilang mga molekula. Sa mga gas, ang mga molekula ay gumagalaw nang sapalaran, sa mga maikling distansya ay sumusulong sila, at walang pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga particle. Sa mga mala-kristal na katawan, ang mga particle ay umiikot sa ilang partikular na posisyon ng equilibrium - ang mga node ng kristal na sala-sala. Ayon sa teorya ni Ya.I. Frenkel, ang mga likidong molekula, tulad ng mga particle ng isang solidong katawan, ay umiikot sa mga posisyon ng ekwilibriyo, ngunit ang mga posisyong ito ng balanse ay hindi pare-pareho. Pagkaraan ng ilang oras, na tinatawag na oras ng naayos na buhay, ang molekula ay tumalon sa isang bagong posisyon ng balanse sa layo na katumbas ng average na distansya sa pagitan ng mga kalapit na molekula.

Ang average na oras ng settled life ng isang molekula ay tinatawag na relaxation time r. Sa pagtaas ng temperatura at pagbaba ng presyon, ang oras ng pagpapahinga ay lubhang nababawasan, na humahantong sa isang mas malaking mobility ng mga likidong molekula at ang mababang lagkit nito.

9.7. TENSYON sa ibabaw

Sa mga interface ng isang likido at ang puspos na singaw nito, dalawang hindi mapaghalo na likido, isang likido at isang solid, isang puwersa ang lumitaw dahil sa iba't ibang intermolecular na pakikipag-ugnayan ng katabing media.

Ang bawat molekula na matatagpuan sa loob ng dami ng likido ay pantay na napapalibutan ng mga kalapit na molekula at nakikipag-ugnayan sa kanila, ngunit ang resulta ng mga puwersang ito ay zero. Dahil sa inhomogeneity ng kapaligiran, ang isang molekula na matatagpuan malapit sa hangganan ng dalawang media ay apektado ng isang puwersa na hindi nabayaran ng ibang mga molekula ng likido. Samakatuwid, upang ilipat ang mga molekula mula sa dami hanggang sa ibabaw na layer, dapat gawin ang trabaho.

Pag-igting sa ibabaw ay tinutukoy ng ratio ng trabaho na ginugol sa paglikha ng isang tiyak na ibabaw ng isang likido sa isang pare-parehong temperatura sa lugar ng ibabaw na ito:

Ang kondisyon para sa matatag na ekwilibriyo ng mga likido ay ang pinakamababang enerhiya ng layer ng ibabaw, samakatuwid, sa kawalan ng mga panlabas na puwersa o

sa isang estado ng walang timbang, ang likido ay may posibilidad na magkaroon ng isang minimum na lugar sa ibabaw para sa isang naibigay na volume at tumatagal ng anyo ng isang bola.

Ang pag-igting sa ibabaw ay maaaring matukoy hindi lamang nang masigla. Ang pagnanais ng pang-ibabaw na layer ng likido na lumiit ay nangangahulugan ng pagkakaroon ng tangential pwersa sa layer na ito - mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw. Kung pipiliin natin sa ibabaw ng likido ang ilang bahagi ng haba l(Larawan 9.8), kung gayon ang mga puwersang ito ay maaaring kondisyon na ilarawan ng mga arrow na patayo sa segment.

Ang pag-igting sa ibabaw ay katumbas ng ratio ng puwersa ng pag-igting sa ibabaw sa haba ng bahagi kung saan kumikilos ang puwersang ito:

Ito ay kilala mula sa isang kurso sa paaralan sa pisika na ang parehong mga kahulugan, (9.21) at (9.22), ay magkapareho. Ipinakita namin ang mga halaga ng pag-igting sa ibabaw para sa ilang mga likido sa temperatura na 20 °C (Talahanayan 1).

Talahanayan 1

Ang pag-igting sa ibabaw ay depende sa temperatura. Malayo sa kritikal na temperatura, ang halaga nito ay bumababa nang linear sa pagtaas ng temperatura. Ang pagbabawas ng pag-igting sa ibabaw ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpapasok ng mga surfactant sa likido, na nagpapababa sa enerhiya ng layer ng ibabaw.

9.8. PAGBASA AT HINDI PAGBASA. CAPILLARY PHENOMENA

Sa hangganan ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng iba't ibang media, maaari mong obserbahan basa o hindi basa.

Isaalang-alang ang pag-uugali ng isang likidong patak sa ibabaw ng isa pang likido na hindi nahahalo dito (Larawan 9.9) at isang likidong patak sa ibabaw ng isang solidong katawan (Larawan 9.10 at 9.11). Sa mga interface ng bawat dalawang media ( 1 at 3, 2 at 1, 3 at 2) mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw.

Sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw, ang ibabaw na layer ng likido ay kurbadong at nagdudulot ng karagdagang presyon Dr na may kaugnayan sa panlabas. Ang ibabaw na layer ay tulad ng isang nababanat na shell, tulad ng isang rubber film. Ang nagresultang puwersa ng pag-igting sa ibabaw ng isang hubog na ibabaw ay nakadirekta patungo sa malukong-

ang isang tiyak na halaga ng likido mula sa mga singaw, na humahantong sa pagbabasa ng lino, cotton wool sa mga basang silid, ay nagpapahirap sa pagpapatuyo ng mga hygroscopic na katawan, nakakatulong na mapanatili ang kahalumigmigan sa lupa, atbp. Sa kabaligtaran, ang mga non-wetting na likido ay hindi tumagos sa mga buhaghag na katawan. Kaugnay nito, halimbawa, ay ang impermeability sa tubig ng mga balahibo ng ibon na pinadulas ng taba.

Isaalang-alang ang pag-uugali ng isang bula ng hangin sa isang capillary na may likido. Kung ang presyon ng likido sa bubble ay pareho mula sa iba't ibang panig, ang parehong menisci ng bubble ay magkakaroon ng parehong radius ng curvature (Larawan 9.14, a). Sa labis na presyon sa isa sa mga gilid, halimbawa, kapag ang isang likido ay gumagalaw, ang menisci ay deformed, ang kanilang radii ng curvature ay magbabago (Larawan 9.14, b), ang karagdagang presyon ng Ap mula sa iba't ibang panig ay magiging hindi pantay. Ito ay hahantong sa gayong epekto sa likido mula sa bula ng hangin (gas), na hahadlang o hihinto sa paggalaw ng likido. Ang ganitong mga phenomena ay maaaring mangyari sa sistema ng sirkulasyon ng tao.

Ang mga bula ng hangin na pumapasok sa dugo ay maaaring makabara sa isang maliit na sisidlan at mag-alis ng isang organ ng suplay ng dugo. Ang kababalaghang ito ay tinatawag embolism, ay maaaring humantong sa malubhang kapansanan sa paggana o kahit kamatayan. Kaya, maaaring mangyari ang air embolism kapag nasugatan ang malalaking ugat: ang hangin na pumasok sa daluyan ng dugo ay bumubuo ng bula ng hangin na pumipigil sa pagdaan ng dugo. Ang mga bula ng hangin ay hindi dapat pumasok sa mga ugat sa panahon ng intravenous infusions.

Ang mga bula ng gas sa dugo ay maaaring lumitaw sa mga diver sa panahon ng mabilis na pagtaas mula sa napakalalim hanggang sa ibabaw, sa mga piloto at astronaut kapag ang cabin o spacesuit ay depressurized sa mataas na altitude (gas embolism). Ito ay dahil sa paglipat ng mga gas ng dugo mula sa isang dissolved state patungo sa isang free - gaseous na estado bilang isang resulta ng pagbaba sa ambient atmospheric pressure. Ang nangungunang papel sa pagbuo ng mga bula ng gas na may pagbaba sa presyon ay kabilang sa nitrogen, dahil tinutukoy nito ang pangunahing bahagi ng kabuuang presyon ng mga gas sa dugo at hindi nakikilahok sa pagpapalitan ng gas ng katawan at ng nakapaligid na hangin.

Ang mga ordinaryong likido ay isotropic, sa istruktura sila ay mga amorphous na katawan. Ang panloob na istraktura ng mga likido ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang maikling hanay na pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga molekula (isang nakaayos na pag-aayos ng pinakamalapit na mga particle). Ang mga distansya sa pagitan ng mga molekula ay maliit, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay makabuluhan, na humahantong sa mababang compressibility ng mga likido: ang isang maliit na pagbaba sa distansya sa pagitan ng mga molekula ay nagiging sanhi ng paglitaw ng malalaking intermolecular repulsion forces.

Tulad ng mga solido, ang mga likido ay bahagyang napipiga at may mataas na density; tulad ng mga gas, kinukuha nila ang hugis ng sisidlan kung saan sila matatagpuan. Ang likas na katangian ng mga katangian ng mga likido ay nauugnay sa mga kakaiba ng thermal motion ng kanilang mga molekula. Sa mga gas, ang mga molekula ay gumagalaw nang sapalaran, sa mga maikling distansya ay sumusulong sila, at walang pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga particle. Sa mga mala-kristal na katawan, ang mga particle ay umiikot sa ilang partikular na posisyon ng equilibrium - ang mga node ng kristal na sala-sala. Ayon sa teorya ng Ya. I. Frenkel, ang mga molekula ng isang likido, tulad ng mga particle ng isang solidong katawan, ay nag-oocillate ...
malapit sa mga posisyon ng ekwilibriyo, gayunpaman, ang mga posisyong ito ng ekwilibriyo ay hindi pare-pareho. Pagkaraan ng ilang oras, na tinatawag na oras ng "nakaayos na buhay", ang molekula ay tumalon sa isang bagong posisyon ng balanse sa layo na katumbas ng average na distansya sa pagitan ng mga kalapit na molekula.

Kalkulahin natin ang average na distansya sa pagitan ng mga likidong molekula. Maaari mong isipin ang buong dami ng likido na nahahati sa maliliit na magkaparehong mga cube na may gilid na 8. Hayaan sa average na mayroong isang molekula sa bawat kubo. Sa kasong ito, ang 5 ay maaaring ituring bilang ang average na distansya sa pagitan ng mga likidong molekula. Ang dami ng likido ay V = δ 3 N, kung saan ang N ay ang kabuuang bilang ng mga likidong molekula. Kung ang n ay ang konsentrasyon ng mga molekula (ang bilang ng mga molekula sa 1 m 3), kung gayon N \u003d nV. Mula sa mga equation na ito nakukuha natin

Upang ang isang likidong molekula ay tumalon mula sa isang posisyon ng ekwilibriyo patungo sa isa pa, ang mga bono sa mga nakapaligid na molekula ay dapat na masira at ang mga bono sa mga bagong kapitbahay ay nabuo. Ang proseso ng pagsira ng mga bono ay nangangailangan ng paggasta ng enerhiya E a (activation energy) na inilabas sa panahon ng pagbuo ng mga bagong bono. Ang ganitong paglipat ng isang molekula mula sa isang posisyon ng balanse patungo sa isa pa ay isang paglipat sa pamamagitan ng isang potensyal na hadlang ng taas E a. Ang molekula ay tumatanggap ng enerhiya upang malampasan ang potensyal na hadlang dahil sa enerhiya ng thermal motion ng mga kalapit na molekula. Ang pag-asa ng oras ng pagpapahinga sa likidong temperatura at activation energy ay ipinahayag ng isang formula na sumusunod mula sa pamamahagi ng Boltzmann (tingnan ang § 2.4).

Kung saan ang τ 0 ay ang average na panahon ng oscillation ng molekula sa paligid ng posisyon ng equilibrium.

Alam ang average na pag-aalis ng isang molekula, katumbas ng distansya sa pagitan ng mga molekula δ, at ang average na oras τ, matutukoy natin ang average na bilis ng paggalaw ng mga molekula sa isang likido:

Ang bilis na ito ay maliit kumpara sa average na bilis ng mga molekula sa gas. Kaya, halimbawa, para sa mga molekula ng tubig ito ay 20 beses na mas mababa kaysa sa mga molekula ng singaw sa parehong temperatura.

DISTRIBUTION OF MOLECULES SA POTENSYAL NA LARANGAN

GRAVITY FORCES (BOLTZMANN DISTRIBUTION)

Kapag nakuha ang pangunahing equation ng MKT ng mga gas at ang pamamahagi ng Maxwell, ipinapalagay na ang mga panlabas na puwersa ay hindi kumikilos sa mga molekula ng gas, na nangangahulugan na ang mga molekula ay ibinahagi nang pantay-pantay sa dami. Gayunpaman, ang mga molekula ng anumang gas ay palaging nasa potensyal na larangan ng gravity ng Earth. Ang gravity, sa isang banda, at ang thermal motion ng mga molekula, sa kabilang banda, ay humantong sa isang tiyak na nakatigil na estado, kung saan ang presyon ng gas ay bumababa sa pagtaas ng taas.

Kunin natin ang batas ng pagbabago ng presyon sa taas, sa pag-aakalang sa buong taas: ang gravitational field ay pare-pareho (g = const); ang temperatura ay pareho (T = const); ang masa ng lahat ng mga molekula ay pareho.

Hayaang ang presyon p ay nasa taas h. Tapos sa taas h + dh ang pressure ay p + dp. At saka, kung dh >0, dp< 0. (р + dp) – р = – r·g·dh. Из уравнения состояния Менделеева-Клапейрона, имеем:

Ngayon o .

Pagsamahin natin ang kanan at kaliwang panig:

; .

saan, . (26)

Ito ang tinatawag na barometric formula. Pinapayagan ka nitong matukoy ang presyon ng atmospera bilang isang function ng altitude sa itaas ng antas ng dagat:

. (27)

kasi Ang presyon ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon ng mga molekula, pagkatapos ay maaari mong makuha ang batas ng pagbabago sa konsentrasyon ng mga molekula na may taas, sa kondisyon na ang temperatura ay hindi nagbabago sa taas (T = const):

. (28)

Isinasaalang-alang na M = m∙N A , at R = k∙N A mula sa (27) nakukuha natin:

kasi mgh = U(h) ay ang potensyal na enerhiya ng isang molekula sa taas h, pagkatapos

(30)

ay ang pamamahagi ng Boltzmann.

BILANG NG MGA BANGGAAN AT AVERAGE NA LIBRENG PATH NG IDEAL GAS MOLECULES.

Bilang resulta ng magulong paggalaw, ang mga molekula ng gas ay patuloy na nagbabanggaan sa isa't isa. Sa pagitan ng dalawang magkasunod na banggaan, ang molekula ay naglalakbay sa isang tiyak na landas λ, na tinatawag na mean free path. . Sa pangkalahatang kaso, ang haba ng landas na ito ay iba, ngunit mula noon ang bilang ng mga banggaan ay napakalaki, at ang paggalaw ay random, pagkatapos ay sa ilalim ng pare-parehong panlabas na mga kondisyon maaari nating pag-usapan ang average na libreng landas - . Kung ang mga molekula ng isang ibinigay na gas ay nakakaranas ng 1 segundo sa average na banggaan, kung gayon

nasaan ang arithmetic mean velocity ng mga molecule.

Isinasaalang-alang namin ang perpektong mga molekula ng gas bilang mga sphere. Malinaw, ang isang banggaan ay magaganap kung ang dalawang molekula ay lalapit hanggang sa isang distansya na katumbas ng dalawang radii, ibig sabihin, ang diameter ng mga molekula d. Ang pinakamababang distansya na nilalapitan ng mga sentro ng dalawang molekula sa panahon ng banggaan ay tinatawag na epektibong diameter ng mga molekula. Ang parameter na ito ay nakasalalay sa , at samakatuwid ay sa temperatura ng gas.

Upang tukuyin, isipin ang isang molekula na may epektibong diameter d, na gumagalaw nang may bilis sa iba pang mga molekula, na sa parehong oras ay nananatiling hindi gumagalaw. Ang molekula na ito ay sasalungat sa lahat ng mga molekula na ang mga sentro ay nasa loob ng isang "sirang" silindro ng radius d. Nangangahulugan ito na katumbas ng bilang ng mga molekula sa dami ng silindro na ito

kung saan ang n ay ang konsentrasyon ng mga molekula, at ang V ay ang dami ng silindro: . Sa isip nito -

. (32)

Ang pagsasaalang-alang sa paggalaw ng iba pang mga molekula ay nagpapataas ng bilang ng mga banggaan sa pamamagitan ng isang kadahilanan. Sa wakas, para sa z makuha natin ang:

. (33)

Pagkatapos (34)

kasi p ~ n, pagkatapos ay para sa iba't ibang mga panlabas na kondisyon mayroon kami:

Para sa hangin sa n.o. (p \u003d 760 mm Hg; t 0 \u003d 0 0 С): z \u003d 10 9 s -1, isang \u003d 5 ∙ 10 -8 m.

ILIPAT ANG PENOMENA

Sa thermodynamically nonequilibrium system, i.e. sa mga sistema kung saan ang mga halaga ng mga macroparameter (T, p, ) ay naiiba sa iba't ibang mga punto nito, ang mga hindi maibabalik na proseso ay nangyayari, na tinatawag na transport phenomena . Bilang resulta ng naturang mga proseso, ang enerhiya ay inililipat mula sa isang lokal na lugar ng system patungo sa isa pa (ang phenomenon ng thermal conductivity), mass (ang phenomenon ng diffusion), momentum (internal friction), singil, atbp. Ito ay humahantong sa pagkakahanay ng mga halaga ng mga macroparameter sa dami ng system. Malinaw na ang paglipat ng anumang halaga ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng paglipat mula sa isang lugar patungo sa isang tiyak na bilang ng mga particle (molekula at atomo) bilang resulta ng kanilang magulong paggalaw.

Nakukuha namin ang pangkalahatang equation ng transportasyon kasama ang isang arbitrary na direksyon. Idirekta natin ang axis O kasama nito X(Larawan 3). Iisa-isahin natin ang isang elemento ng eroplano na may lawak na ∆S, patayo sa O X. Dahil sa randomness ng paggalaw sa oras na ∆t hanggang ∆S sa direksyon ng O X ilipat ang N particle:

(1)

Narito ang n ay ang konsentrasyon ng mga molekula (atoms), at ang kanilang arithmetic mean velocity. Sa pagdaan sa ∆S, inililipat ng bawat molekula ang likas na masa, singil, momentum, enerhiya, o iba pang katangian nito. Tukuyin natin ang halaga ng dami na dinadala ng isang molekula ng titik φ. Pagkatapos sa oras na ∆t sa pamamagitan ng lugar ∆S sa direksyon ng O axis X ang dami ng pisikal na dami ay ililipat

(2).

Malinaw, kung ang konsentrasyon sa kanan ay n din, kung gayon ang parehong bilang ng mga particle ay lilipat mula kanan pakaliwa. Yung. ang resultang paglipat sa kasong ito ay zero: ΔN = 0 at ΔNφ = 0.

Kung ang daluyan ay inhomogeneous, i.e. alinman sa konsentrasyon ng mga particle o ang mga halaga ng φ para sa mga particle sa kaliwa at kanan ay hindi pareho, pagkatapos ay ang paglipat mula sa mga rehiyon kung saan ang halaga ng (nφ) ay mas malaki sa rehiyon kung saan ito ay mas maliit ay magiging mas malamang. Kung ipagpalagay natin na (nφ) 1 > (nφ) 2, ang resultang paglilipat ng halaga ng φ ay matutukoy ng kaugnayan: . (3)

Ang minus sign in (3) ay sumasalamin sa katotohanan na ang halaga (nφ) ay bumababa sa direksyon ng paglipat.

Alamin natin kung anong distansya mula sa ∆S sa kaliwa at kanan ang mga halaga (nφ) ay dapat kunin. kasi ang pagbabago sa mga pisikal na katangian ng mga molekula ay nangyayari lamang sa panahon ng banggaan, at bago ang banggaan ang bawat isa sa mga molekula ay naglakbay sa isang distansya na katumbas ng libreng landas, pagkatapos ay maaari nating ipagpalagay na ang (nφ) mga molekula ay nananatiling hindi nagbabago sa layo na katumbas ng libreng landas. sa kaliwa at kanan ng ∆S. Hatiin at i-multiply ang kanang bahagi ng (3) sa 2:

Ang pamamahagi ng mga halaga sa anumang direksyon ay tinutukoy ng isang katangian na tinatawag na gradient. Ang gradient ay isang pagbabago sa magnitude sa isang distansya na katumbas ng haba ng yunit.

Sa kasong ito, sa puntong may coordinate X 2 ang halaga ng naililipat na halaga ay (nφ) 2, at sa punto X 1 – (nφ) 1 , pagkatapos ay sa ilalim ng gradient ng value nφ, inilipat kasama ang O axis X, dapat na maunawaan ang relasyon:

Pagkatapos ang gradient ng nφ sa rehiyon ∆S.

. (5)

(5) ay ang pangkalahatang equation ng paglilipat.

Ang pagsasabog ay ang paglipat ng masa ng bagay . Sa kondisyon na ang mga masa ng mga molekula ay pareho (m 0 = const), ang temperatura ng gas ay pareho sa volume (T = const) at ang distribusyon ng mga bilis ay pare-pareho sa volume ( = const), na pinapalitan ang masa ng molekula sa (5) sa halip na φ, nakukuha natin ang:

O kaya . (6)

Ito ang batas ni Fick. D = ay ang diffusion coefficient. [D] \u003d m 2 / s.

Ang thermal conductivity ay ang paglipat ng enerhiya . Sa kondisyon na ang konsentrasyon ng mga molekula sa buong dami ng gas (n \u003d const), ang masa ng mga molekula ay pareho (m 0 \u003d const), ang pamamahagi ng mga bilis sa dami ay pare-pareho ( \u003d const), at ang average na kinetic energy ng translational motion ng isang molekula, nakukuha natin ang Fourier law:

, o . (7)

- koepisyent ng thermal conductivity. [χ] \u003d W / (m K) \u003d kg m / (s 3 K).

Ang lagkit ay ang paglipat ng momentum sa pagitan ng magkatulad na mga layer na gumagalaw sa maayos na paraan sa bilis. ikaw 1 at ikaw 2. Sa kondisyon na sa buong volume ng gas ang konsentrasyon ng mga molekula ay n = const, ang masa ng mga molekula ay pareho (m 0 = const), ang distribusyon ng mga bilis sa volume ay pare-pareho ( = const), at ang momentum modulus ng isang molekula, na nauugnay sa bilis ng inayos na paggalaw ng mga layer φ = p = m 0 u, para sa momentum ng puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga layer na mayroon tayo:

O kaya . ()

Ito ang equation ni Newton, na tumutukoy sa magnitude ng puwersa ng panloob na friction (lagkit). ay ang transverse velocity gradient na nagpapakilala sa rate ng pagbabago ng velocity sa direksyon X patayo sa paggalaw ng mga rubbing layer. η – dynamic na koepisyent ng lagkit . [η] = Pa s.

MGA PWERSA NG MOLEKULAR

Ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula, o, kung tawagin din, mga puwersa ng Van der Waals, ay likas na elektrikal. Ito ang mga puwersa ng Coulomb ng interaksyon ng mga sisingilin na particle na bumubuo sa mga atomo at molekula. Lumilitaw ang mga ito sa mga distansya na naaayon sa laki ng mga molekula mismo at mabilis na bumababa sa pagtaas ng distansya. Kasabay nito, sabay-sabay na kumikilos ang mga kaakit-akit na pwersa (interaksyon ng magkasalungat na singil) at repulsive forces (interaksyon ng mga katulad na singil). kasi ang mga tunay na particle ay hindi punto, kung gayon ang magnitude ng mga puwersang ito ay nakasalalay sa distansya sa pagitan ng mga ito sa iba't ibang paraan.

May tatlong uri ng mga puwersa ng van der Waals:

a) oryentasyon - kumikilos sa pagitan ng mga polar molecule:

kung saan ang р ay ang electric dipole moment ng mga particle, ang r ay ang distansya sa pagitan ng mga ito, ang k ay ang Boltzmann constant, ang Т ay ang thermodynamic temperature.

b) pagtatalaga sa tungkulin – ilarawan ang pakikipag-ugnayan ng mga molekula, polariseysyon

mga singil kung saan lumitaw sa ilalim ng impluwensya ng mga electric field ng mga kalapit na particle:

Dito: р ind = ε 0 αЕ – nakuha electric dipole moment ng mga particle; Ang α ay ang polarizability ng mga molekula.

sa) pagpapakalat - matukoy ang pakikipag-ugnayan ng mga molekula, kung saan ang isang asymmetric na pamamahagi ng singil ay nangyayari nang random, sa proseso ng mga electron na gumagalaw kasama ang mga orbit, na humahantong sa pagbuo ng mga instant dipoles:

Sa pangkalahatan, lahat ng tatlong uri ng pwersa ay maaaring kumilos nang sabay-sabay:

F m \u003d F o + F at + F d.

Isaalang-alang natin ang pag-asa ng mga puwersa ng intermolecular na pakikipag-ugnayan sa distansya. Ang mga puwersa ng atraksyon F pr ay itinuturing na negatibo, at ang mga puwersa ng pagtanggi mula sa F ay itinuturing na positibo. Ang kabuuan ng mga puwersang ito ay nagbibigay ng resulta - Fres = f(r). Sa ilang distansya r 0 sa pagitan ng mga molekula |F pr | = |F mula sa | at ang nagresultang puwersa F \u003d F pr + F mula sa \u003d 0. Kung r< r 0 , то преобладают силы отталкивания. Если r >r 0 , pagkatapos ay mangingibabaw ang mga puwersa ng pang-akit. Gayunpaman, sa layo na r > 10 -9 m, ang mga puwersa ng van der Waals ay mabilis na nagiging zero.

Ang sistema ng mga nakikipag-ugnay na molekula ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na reserba ng potensyal na enerhiya, na nakasalalay sa r sa isang kumplikadong paraan, E p = f (r):

r → ∞ – E p → 0 ;

r > r 0 at r → r 0 - E p → E p min, E p< 0 ;

r \u003d r 0 - E p \u003d E p min, E p< 0;

r< r 0 и уменьшается – Е п → ∞, Е п > 0.

Ang pinakamaliit na potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ay tinatawag na nagbubuklod na enerhiya ng mga molekula. Ito ay katumbas ng gawaing dapat gawin laban sa mga puwersa ng pagkahumaling upang paghiwalayin ang mga molekula na nasa ekwilibriyo.

Ang ratio ng pinakamababang potensyal na enerhiya (E p min) at ang halaga ng dobleng average na enerhiya ng thermal motion bawat isang antas ng kalayaan ay isang criterion para sa estado ng pagsasama-sama ng isang substance. Kung ang:

a) E p min<< kT – газ;

b) E p min » kT – likido;

c) E p min >> kT ay isang solidong katawan.

Kaya, ang anumang sangkap, depende sa temperatura, ay maaaring nasa gas, likido o solidong estado ng pagsasama-sama.

MGA STRUCTURAL NA TAMPOK NG MGA GASE, LIQUIDS AT SOLID BODY

R.N. Grabovsky. Kurso sa pisika. 1980, pp. 168-174.

MGA TUNAY NA GASE

Ang mga equation ng molecular kinetic theory ay lubos na naglalarawan sa pag-uugali ng mga tunay na gas sa isang sapat na mataas na temperatura at mababang presyon. Naiintindihan ito, dahil ang ganitong estado ng isang tunay na gas ay pinakamalapit sa modelo ng isang perpektong gas, batay sa kung saan nakuha ang lahat ng mga konklusyon ng MKT. Gayunpaman, sa pagtaas ng presyon at pagbaba ng temperatura, ang average na distansya sa pagitan ng mga molekula ay bumababa at ang mga puwersa ng molecular interaction ay tumataas. Halimbawa, sa n.o. ang volume ng mga molecule ay 1/10000 ng volume na inookupahan ng gas, at sa pressure na 500 atm (500 MPa) ito ay magiging kalahati na ng kabuuang volume ng gas. Halatang halata na sa ilalim ng mga kundisyong ito ang mga batas ng MKT ay huminto sa paggana, halimbawa, PV ¹ const sa T = const.

Kaya, ang gawain ay upang makakuha ng tulad ng isang equation ng estado para sa isang tunay na gas na isasaalang-alang ang dami ng mga molekula at ang kanilang pakikipag-ugnayan.

©2015-2019 site
Lahat ng karapatan ay pagmamay-ari ng kanilang mga may-akda. Hindi inaangkin ng site na ito ang pagiging may-akda, ngunit nagbibigay ng libreng paggamit.
Petsa ng paggawa ng page: 2016-02-13

Tulad ng mga solido, ang mga likido ay bahagyang napipiga at may mataas na density; tulad ng mga gas, kinukuha nila ang hugis ng sisidlan kung saan sila matatagpuan. Ang likas na katangian ng mga katangian ng mga likido ay nauugnay sa mga kakaiba ng thermal motion ng kanilang mga molekula. Sa mga gas, ang mga molekula ay gumagalaw nang sapalaran, sa mga maikling distansya ay sumusulong sila, at walang pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga particle. Sa mga mala-kristal na katawan, ang mga particle ay umiikot sa ilang partikular na posisyon ng equilibrium - ang mga node ng kristal na sala-sala. Ayon sa teorya ng Ya. I. Frenkel, ang mga molekula ng isang likido, tulad ng mga particle ng isang solidong katawan, ay umiikot sa paligid ng mga posisyon ng ekwilibriyo, ngunit ang mga posisyon ng balanseng ito ay hindi pare-pareho. Pagkaraan ng ilang oras, na tinatawag na oras ng "nakaayos na buhay", ang molekula ay tumalon sa isang bagong posisyon ng balanse sa layo na katumbas ng average na distansya sa pagitan ng mga kalapit na molekula.

Kung saan ang τ 0 ay ang average na panahon ng oscillation ng molekula sa paligid ng posisyon ng equilibrium.

Pag-igting sa ibabaw

Sa mga interface ng isang likido at ang puspos na singaw nito, dalawang hindi mapaghalo na likido, isang likido at isang solid, ang mga puwersa ay lumitaw dahil sa iba't ibang intermolecular na pakikipag-ugnayan ng katabing media.

Ang pag-igting sa ibabaw (koepisyent ng pag-igting sa ibabaw) ay tinutukoy ng ratio ng trabaho na ginugol sa paglikha ng isang tiyak na ibabaw ng isang likido sa isang pare-parehong temperatura sa lugar ng ibabaw na ito:

Ang kondisyon para sa matatag na equilibrium ng mga likido ay ang pinakamababang enerhiya ng layer ng ibabaw, samakatuwid, sa kawalan ng mga panlabas na puwersa o sa isang estado ng kawalan ng timbang, ang likido ay may posibilidad na magkaroon ng Minimum na lugar sa ibabaw para sa isang naibigay na volume at tumatagal ang anyo ng isang bola.

Ang pag-igting sa ibabaw ay maaaring matukoy hindi lamang nang masigla. Ang pagnanais ng pang-ibabaw na layer ng likido na lumiit ay nangangahulugan ng pagkakaroon ng tangential pwersa sa layer na ito - mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw. Kung pipiliin mo ang isang segment ng haba l sa ibabaw ng likido (Larawan 7.8), maaari mong kondisyon na ilarawan ang mga puwersang ito gamit ang mga arrow na patayo sa segment.

Portal para sa mag-aaral. Pagsasanay sa sarili

MGA KAUGNAY NA ARTIKULO