МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Скачати 0.87 Mb.

Назва	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
Сторінка	3/10
Дата	05.04.2013
Розмір	0.87 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Стислі теоретичні відомості

Розподіл швидкості при ламінарному та турбулентному потоці.

Розглянемо рідини, які знаходяться між двома великими пластинками, одна з яких нерухома, а інша рухається з певною швидкістю. Рухові тонкого шару рідини, який прилягає до кожної пластини, заважає тертя. Рухома пластина заставляє рідину рухатися в одному напрямку з пластиною з приблизно рівною швидкістю, а шар, який прилягає до нерухомої пластини, рухається дуже повільно. Якщо представити, що рідина складається із великого числа шарів, то кожний шар буде пересуватися впродовж сусіднього і опір за рахунок тертя між шарами, які прилягають приведе до появи градієнта швидкості. Деформація рідини, яку викликає градієнт швидкості, називають зсувом. Ньютон показав, що сила опору між шарами f пропорційна площі шару S і градієнту швидкості між ними dv/dy:
f = S(

)
де,  називають коефіцієнтом в’язкості або в’язкістю;

f/S = F – напруга зсуву;

dv/dy = G – градієнт сзуву або швидкість зсуву.
Якщо рідина знаходиться не між пластинами, а тече по циліндричній трубі, тертя виникає біля стінок труби. В цьому випадку швидкість максимальна продовж осі трубки і мінімальна у її стінок, так що градієнт швидкості стає параболічним, а не лінійним. Умови протікання рідини відповідають ламінарному потоці, він відбувається до тих пір, поки значення градієнту зсуву не дуже велике. Велике значення градієнту зсуву пов’язано з виникненням турбулентності.

Вода.

Вода – найбільш розповсюджене і необхідне для життя хімічна речовина. Вода являється добрим розчинником, особливо для різноманітних електролітів. Багато хімічних реакцій відбуваються при участі води, як реагенту або як середовища, в якому протікає взаємодія речовин.

По фізичним властивостям вода різко відрізняється від других подібних сполук. Аномалія спостерігається при порівнянні густини рідини води і льоду. У більшості речовин при переході із рідкого стану в твердий, густина зростає і об’єм зменшується. Вода ж в рідкому стані має найбільшу густину, ніж лід, а при замерзанні води, її об’єм збільшується. Звичайно з підвищенням температури густина рідини зменшується, при нагріванні від 0 до 4 ⁰С густина її зростає.

Особливість фізичних властивостей води зумовлена будовою її молекул і характером міжмолекулярних зв’язків. Молекула води складається з двох атомів водню і одного атому кисню. Кисень являється дуже сильним електронегативним елементом і тому електрони, які належать атому водню, зміщенні в молекулі води до атома кисню. В результаті атоми водню отримують позитивний заряд, а атом кисню – негативний. Такі молекули, у яких в одної частині сконцентрований негативний заряд, а в другій – позитивний, називають полярними. Полярність молекули води являється причиною утворення гідратної оболонки іонів при розчиненні в воді електроліту, і асоціації її молекул, об’єднаних в дімери і більш складні асоціати.

Зміщення в молекулі води електронів атома водню до атому електронегативного елемента – кисню – приводить до того, що між протоном атому водню молекули води і атомом кисню сусідньої молекули виникає міцний водневий зв'язок. Водневий зв'язок може утворюватися між молекулами і другими речовинами, в яких атом водню з’єднується з атомом електронегативного елемента.

При замерзанні води її молекули певним чином розміщуються в просторі завдяки водневому зв’язку, утворюючи кришталеву структуру льоду. Ця структура ажурна, в ній є пустота, розмір якої перевищує розміри молекули води. При плавленні льоду така рихла структура частково руйнується, відриваються окремі молекули, які входять в пустоту. В результаті число молекул в одиниці об’єму зростає, а й відповідно збільшується густина. Тому об’єм води, який утворюється при плавленні менший, порівняно з об’ємом льоду. При подальшому нагріванні водневий зв'язок розривається і при температурі вище + 4 ⁰С починає діяти тепловий рух молекул, об’єм починає зростати, а густина зменшується. Аномально високі температури замерзання і кипіння води зумовлені водневим зв’язком між її молекулами.
Скло.

При швидкому зниженні температури рідини, нижче температури плавлення (переохолодження рідини), зростанню в’язкості перешкоджає кристалізація речовини і рідина переходить в склоподібний (аморфний) стан. Склоподібний стан спостерігається у сполук, які складаються зі складних молекул, або у речовин зі складною геометричною будовою кришталевої решітки. В склоподібному стані можуть знаходитися неорганічні речовини (SiO₂, B₂O₃, AI₂O₃), цукор, органічні полімери. При дуже швидкому охолодженні розплавлених металів отримують метали в склоподібному стані. Вони відрізняються дуже великою міцністю, пластичністю, стійкістю до корозії. До склоподібних речовин відносять карамельну масу, яку отримують на кондитерських фабриках швидким охолодженням увареного до високої концентрації цукрово-паточного сиропу. В’язкість сиропу швидко збільшується, сахароза не вспіває кристалізуватися і маса стає твердою зберігаючи склоподібний стан.

Завдання для виконання самостійної роботи.
1. Перерахувати властивості рідини.

2. Пояснити розподіл швидкості рідини при ламінарному потоці?

3. Пояснити схеми капілярного та ротаційного віскозиметра?

4. Які рідини називаються асоційованими?

5. Стан рівноваги в рідинах.

6. Фізичні властивості води.

7. Стуктура води і будова її зв’язків.

8. Що таке розстікловання скла?

9. Види етапів лінійних полімерів.

10. За яких умов можливо спостерігати:

Склоутворення → високоеластичне → в′язкотикуче, та пояснити принцип.

11. Назвіть речовини, у яких можна спостерігати склоподібний стан?

12. Назвіть склоподібні речовини, які використовують в харчовій промисловості.

13. Чому при швидкому охолодженні рідини вона переходить не в кристалічний, а в аморфний стан?
Самостійна робота № 3
Тема: Другий закон термодинаміки, можливість і напрямки самовільного напрямку процесу.
Стислі теоретичні відомості
Другий закон термодинаміки.

Всі процеси, які протікають в природі самовільно, без зовнішньої затрати роботи мають певний напрямок. Так, самовільно теплота переходить від нагрітого тіла до холодного, рідина тече від верхнього рівня до нижнього, газ переходить із області великого тиску в область меншого тиску, в розчинах і газових сумішах вирівнюються концентрації.

Другий закон термодинаміки встановлює напрямки і межі самовільного процесу. Вперше II закон сформулював у 1747 р. М.В.Ломоносов. Формулювання підтвердив Клаузіус, яке формулюється так: тепло завжди самовільно переходить від гарячого тіла до холодного до тих пір, доки у системі не настане рівновага.

Стан рівноваги дуже поширений в природі. Будь-який самовільний процес, який відбувається в кінці приводить систему до рівноваги. Рівновага досягається і хімічних реакціях.

В залежності від умов при яких відбувається певна реакція (концентрація, тиск, температура) може змінюватися напрямок реакції і стан рівноваги. Наприклад, реакція:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

при низьких температурах самовільно йде в прямому напрямку і рівновага наступає при дуже малих концентраціях водню і кисню; при високих температурах самовільно йде зворотна реакція – розкладання води на водень і кисень. Рівновага встановлюється при дуже великих концентраціях цих газів в системі. Як видно на прикладі зміна умов зумовлює і напрям процесу, і стан рівноваги. Звичайно для реалізації хімічного процесу в промисловості необхідно заздалегідь, знати умови при яких він буде йти в потрібному напрямку і з найбільшим виходом продукту реакції. Визначити ці умови можливо тільки використовуючи основні положення другого початку термодинаміки.

У випадку тепла фактором інтенсивності є температура. У випадку дифузії – концентрація, у випадку газів – тиск, у випадку електрики - потенціали.

Всю внутрішню енергію системи розглядають як суму двох додатків цільної енергії і зв'язаної.
U= G+ g
Вільна енергія - це та енергія, за рахунок якої система здійснює роботу -G.

Зв'язана - це та енергія, яка розсіюється у навколишнє середовище - g.
Н = U + pV

H= G + pV+ g
Потенціал Гельмгольца - вільна енергія для конденсованих систем F.

Зв'язана енергія дорівнює g = Т ∙ S.

Ентропія – міра зв’язаної енергії необратимості S. Змінення енергії Гіббса позначається G.

Для самовільного процесу рухомою силою є ентальпія H, ентропія S, або енергія Гіббса G.

1) Якщо Н = 0 ( процес невиділення і непоглинання енергії ), то самовільно буде йти той процес, який буде супроводжувати збільшення ентропії.

2) Якщо S = 0, то самовільно буде йти той процес, який супроводжує зменшення внутрішньої енергії, а саме зменшення ентальпії.

3) Якщо ні S, ні Н = 0, то силою, яка керує процесом, буде G

а) якщо G  0, буде йти прямий процес;

б) якщо G  0, буде йти зворотний процес;

в) якщо G= 0, система буде у рівновазі.

Завдання для виконання самостійної роботи.
1. Основні поняття другого закону термодинаміки

2. Пояснити прямі і зворотні процеси, яку роль вони виконують в термодинаміці.

3. Назвіть вчених, які зробили відкриття у термодинаміці.

4. Постулат Клаузіуса, постулат Планка.

5. Енергія Гібсса і Гельмгольца.

6. Охарактеризувати умови рівноваги системи.

7. Що таке ентропія?

8. Чим відрізняються хімічні рівняння від термохімічних?

9. Які термодинамічні фактори визначають напрямок хімічних реакцій?

10. Як розрахувати зміну ізобарно-ізотермічного потенуціалу в самовільному процесі?

11. Як розрахувати зміну ізохорно-ізотермічного потенуціалу в самовільному процесі?

Самостійна робота № 4
Тема: Теплота утворення та розкладання.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Схожі:

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Міністерству освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, департаментам (управлінням) освіти і науки обласних, Київської...	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 10. 06. 2011 №572 "Про Типові навчальні плани початкової школи", рішення...
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Представництво ООН в Україні за підтримки Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України проводить конкурс, присвячений важливій...	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Всеукраїнська акція "Моральний вчинок", ініційована Національною експертною комісією України з питань захисту суспільної моралі за...
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Севастопольської міських державних адміністрацій на виконання листа Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 16....	УКАЗ Президента України Про затвердження Положення про Міністерство... Затвердити Положення про Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України (додається)
Відповідно до протоколу засідання журі конкурсу від 06. 04. 2013 року МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ З ПИТАНЬ ОСВІТИ, НАУКИ, СІМ’Ї ТА МОЛОДІ ЛЬВІВСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАВНОЇ...	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ГОЛОВНЕ УПРАВЛІННЯ... Міністерства освіти і науки проводиться Всеукраїнський конкурс юних зоологів і тваринників, метою якого є створення умов для творчого...
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ... Львівський обласний дитячий еколого-натуралістичний центр в березні-травні 2013 року проводить природоохоронну акцію «Первоцвіти...	«Загальні і спеціальні здібності» Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Донецька обласна державна адміністрація Управління освіти і науки

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання