Молекулярная физика и термодинамика. Вопросы и задания для сам. работы. Степина, Бутко РУДН 201928022019 (1106029), страница 4
Текст из файла (страница 4)
2. По трубе течет вода. Минимальная скорость, при, которой движение воды в трубе становится турбулентным, пт =.4,5см/с. При какой скорости пз движение глицерина 'в той же трубе переходит из турбулентного в ламинарное? 3. В трубе с внутренним диаметром Н = 15см течет бензин. Определить максимальный массовый расход т~ бензина при ламинарном течении. 4. Машинное масло течет по трубе, причем за 5 с через поперечное сечение трубы протекает 750 смз воды.
При каком значении диаметра трубы движение воды остается ламинарным? 5. Каким будет характер течения воздуха в цилиндрической трубе диаметром и' = 5 см, если известно, что за полчаса через поперечное сечение трубы протекает 0.3 кг газа. Плотность газа р = 1.21 кг/мз, кинематическая з = 15.1 10 ь мз/с. вязкость газа Вариант 3 1. Машинное масло течет по круглой гладкой трубе диаметром Н = 50 см со средней по сечению скоростью (ю) = 20см/с. Определить число Рейнольдса йе для потока жидкости в трубе и указать характер течения жидкости.
2. По трубе течет вода. Максимальный диаметр трубы, при котором движение воды в трубе остается еще ламинарным, г(т = 10 см/с. При каком диаметре трубы дз движение спирта в той же трубе переходит из ламинарного в турбулентное? 3. В трубе с внутренним диаметром Й = 3 см течет вода.
Определить максимальный массовый расход тг воды при ламинарном течении. 4. Бензин течет по трубе. Расход бензина равен (3 = 0.5 кг/с, При каком значении диаметра трубы движение бензина остается ламинарньвя? 5. Каким будет характер течения углекислого газа в цилиндрической трубе диаметром Н = 2 см, если известно, что за 15 минут через поперечное сечение трубы протекает 0.51 кг газа.
Плот- 6. Построить график зависимости коэффициента внутреннего трения азота постоянной массы от температуры в интервале 100 К с Т < 1000К через 100 Кприр = сопзГ. 7. Найти коэффициент внутреннего трения водорода при давле- нии 760 мм рт ст и температуре 40'С. 8. Азот и углекислый газ находятся при одинаковых температу- рах и давлении. Найти отношение коэффициентов вязкости для этих газов, если нх диаметры молекул одинаковы. 9.
Найти диаметр молекулы водяного пара, если известно, что для водяного пара коэффициент внутреннего трения при 30'С равен л=9,96 10 ьПа с. 10. Коэффициент диффузии водорода при нормальных условиях В = 0.91 см~/с. Определить коэффициент вязкости л водорода. 20 ность газа р = 7.5 кг/мз, кинематическая вязкость газа з = 1.33 10 ' м'/с.
6. Построить график зависимости коэффициента внутреннего трения гелия постоянной массы от температуры в интервале 100 К < Т < 600 К через 100 К при р = сопят. 7. Найти коэффициент внутреннего трения кислорода при давлении 760 мм рт.ст. и температуре -10'С. 8. Температура гелия в 3 раза выше температуры азота. Чему равно отношение коэффициентов вязкости'этих газов? 9. Найти диаметр молекулы кислорода, если известно, что для кислорода коэффициент внутреннего трения при 0'С равен и=18;8 10 ьПа с. 10. Определите коэффгщиент динамической вязкости кислорода при нормальных условиях, если коэффициент диффузии равен 9 10 ~ мз/с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ ПО МЕТОДУ МАКСИМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В ПУЗЫРЬКЕ Тема работьп СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ Вопросы к допуску к лабораторной работе 9 1. Объясните механизм возникновения поверхностного натяже- 2. Сформулируйте энергетическое и динамическое определения коэффициента поверхностного натяжения. 3.
Какую размеренность имеет коэффициент поверхностного натяжения в системах СИ и СГС? 4. В чем состоит идея данного метода определения поверхностного натяжения жидкости? 5. Как определяется постоянная прибора? 6. От чего зависит высота поднятия жидкости в капилляре? 7. Как производится обработка результатов измерений? 8. Какие графики необходимо построить в данной работе? Вопросы к защите лабораторной работы 9 10. Почему поверхностный слой жидкости обладает избыточной 11.
Напишите условия равновесия на границе двух жидкостей и на границе жидкость-твердое' тело. Что такое краевой угол? 12. При каком условии жидкость смачивает твердое тело? не смачивает? 13. Какие значения принимает краевой угол для смачивающей и не смачивающей жидкости? 14. Какие вещества называются поверхностно-активными? 15.
Для, каких поверхностей жидкости существует добавочное давление? От чего оно зависит? 16. Выведите формулу Лапласа. 17. От чего зависит высота поднятия жидкости в капилляре? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Какие объемные свойства жидкостей вы знаете? В чем осо- бенность этих свойств? Объясните механизм возникновения поверхностного натяже- Что называется радиусом сферы молекулярного действия? Какую форму и почему принимает жидкость, когда она не подвержена действию внешних силовых полей? Сформулируйте энергетическое и динамическое определения коэффициента поверхностного натяжения. Каков физический смысл коэффициента поверхностного натяжения? Какова его размерность в системах СИ и СГС? Как направлена сила поверхностного натяжения: а)относительно поверхности жидкости? б) относительно любой линии, по которой можно разорвать поверхность жидкости? Какие способы определения поверхностного натяжения жид- кости вам известны? Почему у всех веществ поверхностное натяжение уменьшает- ся с температурой? энергией по сравнению с любым слоем нз ее внутренней ча- сти 23 Задания дли самостоятельного решении Вариант 1 1.
Масса 100 капелек спирта, вытекающего из капилляра, т = 0.71 г. Определить коэффициент поверхностного натяжения спирта, если диаметр шейки капли в момент отрыва Н = 1 мм. 2. Какую работу А нужно совершить, чтобы, вьшувая мыльный пузырь, увеличить его диаметр от Ит = 1 см до Нз = 11 см? 3. Воздушный пузырек диаметром 0,02 мм находится на глубине 25 см под поверхностью воды. Определц4е давление воздуха в этом пузырьке. Атмосферное давление считать нормальным, поверхностное натяжение воды 73 мН/м, плотность воды 1 г/см . з 4.
На сколько давление р воздуха внутри мыльного пузыря больше атмосферного давления ро, если диаметр пузыря Й = 5 мм? 5. На сколько нагреется капля ртути, полученная от слияния двух капель радиусом 1 мм каждая? 6. Вертикальный стеклянный капилляр погружен в воду. Определите радиус кривизны мениска, если высота столба воды в трубке 20 мм.
Плотность воды 1 г/смз, поверхностное натяжение воды 73 мН/м. 7. Широкое колено П-образного манометра имеет диаметр 2 мм, а узкое колено — 1 мм. Определите разность уровней ртути в обеих коленах, если поверхностное натюкения ртути 0,5 Н/м, плотность ртути 13,6 г/смз„краевой угол 135~. 8. В открытом вертикальном капилляре внутренний радиус которого равен г = 0.6 мм находится столбик спирта. Нижний мениск этого столбика нависает у нижнего конца капилляра. Найти высоту й столбика спирта, при которой радиус кривизны Я нижнего мениска равен 2г. 9. На какую высоту поднимется бензол в капилляре, внутренний диаметр которого Н = 1 мм. Смачивание считатыюлным. 10. В жидкость нижними концами спущены две вертикальные капиллярные трубки с диаметрами каналов дт = 0,05 см и с12 = 0,1 см.
Разность уровней жидкости в трубках Ь/г = 11,6 мм. Плотность жидкости р = 0,8 г/смз. Найти коэффициент поверх- ностного натяжения жидкости. Вариант 2 1. Трубка имеет диаметр Нт = 0,2 см. На нижнем конце трубки повисла капля воды, имеющая в момент отрыва вид шарика. Найтидиаметр г/з этой капли. 2. Две капли ртути радиусом г = 1мм слились в одну большую каплю. Какое количество энергии выделиться при этом слиянии? 3.
Определить давление воздуха в воздушном пузырьке диамет; ром Н = 0.01 мм, находящемся на глубине й = 20 см под поверхностью воды. 4. Во сколько раз плотность воздуха в пузырьке, находящемся на глубине 5 м под водой, больше плотности воздуха при атмосферном давлении и той же температуре? Радиус пузырька 10 змм. 5.
На сколько нагреется капля ртути, полученная от слияния трех капель радиусом 1 мм каждая? 6. Глицерин поднялся в капиллярной трубке на высоту л = 20 мм. Определить коэффициент поверхностного натяжения глицерина, если диаметр канала трубки 4 = 1 мм. 7. Найти разность уровней ртути в двух сообщающихся капиллярах с диаметрами И„= 1 мм и Нз = 2 мм.
Несмачивание считать полным. 8. Вертикальная капиллярная трубка радиусом 10 4 м погружена в ртуть. Считая, что ртуть абсолютно не смачивает материал трубки, определить давление ртути в капилляре непосредственно под выпуклой поверхностью жидкости. Давление атмосферы не учитывать. 9. Считая процесс образования мыльного пузыря изотермическим, определите работу, которую надо совершить, чтобы увеличить его размер с 6 мм до 60 мм. Поверхностное натяжение мыльного раствора 40 мН/м.
10. В открытом вертикальном капилляре внутренний радиус которого равен г = 0.6 мм находится столбик спирта. Нижний ме- 24 25 26 27 писк этого столбика нависает у нижнего конца капилляра. Найти высоту й столбика спирта, прн которой радиус кривизны 1? ниж- него мениска равен т. Вариант 3 1. Из вертикальной трубки внутренним радиусом т = 1мм вытекают капли воды. Найти радиус капли в момент отрыва. Каплю считать сферической. 2.
Какую работу против сил поверхностного натяжения нужно совершить, чтобы разбить сферическую каплю ртути радиусом 3 мм на две одинаковые капли? 3. Воздушный пузырек диаметром 0,02 мм находится в воде у самой ее поверхности. Определить плотность воздуха в пузырьке при нормальных условиях. 4. Давление воздуха внутри мыльного пузыря на 1 мм рт.ст. больше атмосферного. Чему равен диаметр пузыря? 5. На сколько нагреется капля ртути, полученная от слияния трех капель радиусом 0.5 мм каждая? 6.
Разность уровней жидкости в коленах 13-образной трубки Ьй = 23 мм. Диаметр каналов в коленах трубки г1т = 2 мм и Нз — — 0,4 мм. Определить коэффициент поверхностного натяже- ния жидкости, если ее плотность р = 0.8 г/смз. 7. В воду опущена на очень малую глубину стеклянная трубка с диаметром внутреннего канала Н = 1 мм. Найти массу вошедшей в трубку воды. 8. В широкий сосуд с водой опущен капилляр, так что верхний его конец находится выше уровня воды в сосуде на 1з = 2 см. Внутренний радиус капилляра равен т = 0.5 мм. Найти радиус кривизны Р мениска в капилляре. 9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
