1611143553-a5dfe0cd78607269d954ff04820322e4 (825013), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Для этого смачиваемое жид-. костью термометра тело нужно поместить внутрь жидкости. 360. При растяжении упругой резиновой пленки сила натяжения зависит от величины деформации пленки. Сняв же поверхностного натяжения определяется только свойствами жидкости и не меняется с увеличением ее поверхности. 361. Поверхностное натяжение частого бензина меньше, чем поверхностное натяжение бензина, в котором растворен жир. Поэтому при смачиаании бензином краев пятна оно стягивается к центру. При смачнвании же самого пятна оно будет растекаться по ткани. 362.
В уплотненном поверхностяом слое почвы. образуются капилляры типа изображенных на рис. 409. Они сужаются кверху, я вода в них поднимается вверх. С поверхности вода' интенсивно испаряется. Разрыхление почвы при боронованнн разрушает указан' ную структуру капилляров, и влага лучше сохраняется в земле. 363., Внутри кожи имеется большое количество капилляров. Внутри капилляра постоянного сечения капелька смачивающей жидкости будет находиться в равРис. 409. новесии.
Нагревавие жидкости уменьшает поверхностное натяжение. Поэтому жидкость втягивается в сторону холодной части капилляра. Мазь будет втягиваться внутрь кожи при нагревания ее снаружи. 364. Жир расплавляется, и капиллярные силы перемещают его на поверхность холодной ткани, подложенной под костюм (см. задачу 383). 383. Часть полена,в тени холоднее. Поэтому капиллярные силы перемещают воду в этом направлении. 388. Гидростатическое давление должно уравновешиваться капиллярным давлением: рйИ=4аМ. Отсюда И=30 см. 367. На участок пленки аЬсб действуют следующие силы: сила тяжести, поверхностное натяжение Р з, приложенное к линии аЬ, и поверхностное натяжение Ргю приложенное к линии а1.
Равновесие возможно только в том случае, если Раь больше ггя на величину, равную силе тяжести рассматриваемого участка пленки. Различие сил поверхностного натяжения объясняется разницей концентрации мыла в поверхностных слоях пленки. 366. Выталкивающая сила уравновешивает силу тяжести кубика юй и силу поверхностного натяжения 4ах, т. е. азхрй=лгй+4аа, где и †иском расстояние. Отсюда х =(лгй+4агг)!озрй 2,3 см.
Силы поверхностного натяжения вносят поправку около О,1 см. 369. Жидкость поднимается на высоту И=2п1рйг. Потенциальная . энергия столбика жидкости 3'=тйИ)2=2паз(рд. Силы поверхностного натяжения совершают работу А=йпгай=4лаВрй. Половина втой работы идет иа увеличение потенциальной энергии, а другая половина †выделение тепла. Следовательно, 14 =2паэ/рй. 370. Давление внутри жидкости в точке, находящейся выше некоторого уровня на расстояние И, меньше давления на этом уровне на величину рйИ. На уровне жидиости в сосуде давление равно 272 нулю.
Следовательно, давление па высоте й отрицательно (жидиость растянута) и равно р= — ряд. 371. Силы притяжения, действующие на' молекулу у поверхностного слоя со стороны всех остальных молекул, дают равнодействующую, направленную вниз. Однако со стороны ближайших соседей на молекулу действуют силы озталкивания. Благодаря этому молекула находится в равновесии. В результате действия как сил притяжения, так и сил отталкивания плотность жидкости в поверхностном. слое меньше, чем внутри. В самом деле, на молекулу ! (рис. 410) действует сила отталкивания со стороны молекулы 2 я силы притяжения всех ос.
тальных молекул (3, 4, ...). На молекулу 2 действуют силы отталкивания со стороны 3 и ! и силы притяжения со стороны лвжащях в глубине молекул. В результате расстояние 1 — 2 должно быть больше расстояния 2 — 3 и т. д. Указанная схема рассуждений является весьма грубой (например, не учитывается тепловое движение н т. д.), но дает качественно правильный результат.
Увеличение поверхности жидкости сопровождается возникновением новых участкои разреженного поверхностного слоя. При этом должна быть совершена рабата против сил притяжения между молекулами. Эта работа представляет собой поверх. ностную энергию. 372. Необходимое давление должно превышать. атмосферное на величину, способную уравновесить гидростатическое давление столба жидкости н капнллярное давление в пузырьке воздуха радиуса г. Превышение давления р = ря)1+2а!г = 484 Н!мэ. (2) Ою (б) Рис.
410. Рис. 41!. 373. Так как в этом случае рйз < 2а/г, то жидкость поднимается до верхнего конца трубки. Мениск будет представлять собой часть сферического сегмента (рнс. 4!1). Радиус кривизны сегмента определяется из условия, что силы поверхностного натяжения уравновешивают вес столба жидкости: 2кги соэ ф = пгэйрй, Отсюда 373 сов~р= гйрй72ес Как видно из рис. 411, радиус кривизны сегмента )7 = г/соз гр = 2гз/)гор 0,74 мм. 374. После открывания трубки на нижнем ее конце образуется выпуклый мениск такой же формы, как и верхний.
Поэтому длина столбика воды, оставшегося в трубке, будет ранна 26, если 1)3, и будет равна 1+3, если 1~6. 373. 1) Силы поверхностного натяжения могут удержать в данном капилляре столбик воды высотой не более Ь. Поэтому вода будет выливаться из капилляра. 2) Вода не выливается. Мениск вьпгуклый. Для абсолютно смачизающей жидкости он будет иметь форму полусферы. 3) Вода выливаться не будет.
Мениск выпуклый. Кривизна его меньше, чем во втором случае, 4) Вода не выливается..Мениск плоский, 5) Вода не выливается. Мениск вогнутый. 376. Внутри мыльного пузыря радиуса )7 давление р превышает атмосферное на величину удвоенного капнллярного давления, так как пленка пузыря двойная: р=рэ+Ясс1)7. Давление внутри пузыря радиуса )7 вместе с давлением участка пленки между пузырями должно уравнпвеснть давление внутри меньшего 'пузыря. Следовательно, Яа))г +Яа))7„=4сс)г, где )7„ — радиус кривизны участка пленки АВ. Отсюда )7„=)ггг!)7 — г). Силы поверхностного натяжения в любой точке поверхности соприносновения пузырей уравновешивают друг друга и равны между собой.
Это возможно только р том случае, когда углы между ними равны 120'. 377. По закону сохранения энергии крест не может прнйтн во вращение. Составляющие сил поверхностного натяжения уравновеш~уаются силами гидростатического давления, так как гидростатнчебкое давление воды, находящейся выше горизонтального уровня жидкости, отрицательно (см. задачу 370). а/ л Рис. 412. 378. Если тела смачиваются водой, то форма поверхности воды пршяет вид, изображенный иа рнс. 412,а. Между спичками выше уровня М)у вода растянута капидлярными силами, н давление внутри нее меньше атмосферного. Спичкя сближаются, так как давление на них с боков равно атмосферному. Для не смачиваемых водой спичек форма поверхности изображена на рнс. 412,б.
Давление между спичками равно атмосферному, а с боков нвже уровня МУ больше атмосферного. Прн сближении спичек в последнем случае заданным краевым углам соответствуют две разлячные формы поверхности (рис. 413) жидкостн. Однако одна из них (рис. 4!З.а) не может реализоваться. зт' Рис. 413. Давление на уровне КЗ должно быть.
везде одним и тем же. В частности, давление столбиков АВ и СР разной высоты должно быть одинаковым. Но это невозможно, так как положение столбиков можно выбрать с таким расчетом, чтобы их поверхности имели одинаковую форму. Тогда дополнительное. давление поверхностных сил одинаково, а гидростатнческое давление различно. Следовательно, при сближении спичек поверхность воды между ними будет стремиться к горизонтальной форме (рнс.
413,б). В этом случае, как видно из рисунка, давление между спичками на уровне МУ равно атмосферному. Давление же слева на первую спичку равно атмосферному и ниже уровня МДГ. На вторую спичку давление справа меньше атмосферного выше уровня МФ. В результате спички будут отталкиваться. З 1В.,Взаимные превращения жидких и твердых тел 379. Замерзание при нуле произойдет только при наличии центров кристаллизации. Ими могут служить любые нерастворимые частицы. Когда масса воды велика, то в ней всегда найдется хотя бы одни такой центр, в этого уже достаточно, чтобы замерзла вся вода. Если же масса воды раздроблена на мельчайшие капли, то лишь в сравнительно небольшом числе капель будут иметься центры криствллизапии и замерзнут только эти капли.
380. Количество тепла, получаемое в единицу времени водой и льдом, примерно одинаново, так как разность температур воды н комнатного воздуха примерно такая же, как и льда н воздуха. За 15 минут вода получила 840 Дж тепла. Следовательно, лед за 1О часов получил 33 600 Дж. Отсюда Л =336 Дж/г. - 381. о = 2464 м! с. 382. Уравнения теплового баланса имеют вид 1),=ш,с, Ы+СЫ, аз=шьет Ы/2+ т,Л+т с,Ы/2+С Ы, где тг и Сг — масса и теплоемкость льда, С вЂ” теплоемкость калори- метра, сз — теплоемкость воды, Ы=2'С. Отсюда— а(,— ';,+,—,'Ы+ —,')-Е, 630 Дж!град.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
