Зависимость температуры кипения от давления.

Кипение жидкости ■ происходит при одинаковой температуре всей жидкости, когда давление насыщающего пара этой жидкости равно внешнему давлению.

Каждая жидкость при нормальных условиях кипит при определенной температуре, при которой давление насыщающих паров этой жидкости равно внешнему давлению на ее поверхность. Эту температуру называют температурой кипения.

Подводимая к жидкости в процессе кипения теплота расходуется на увеличение потенциальной энергии молекул, на работу против внешнего давления при образовании и движении пузырьков пара, на компенсацию потерь теплоты, связанных с процессом испарения жидкости в окружающую среду.

Из приведенных рассуждений ясно, что температура кипения жидкости зависит от внешнего давления. Чем ниже внешнее давление, тем ниже температура кипения жидкости. Этим объясняется хорошо известный факт, что на больших высотах, где атмосферное давление пониженное, жидкости кипят при температурах более низких, чем на уровне моря. Наоборот, в котлах паровых машин, где давление достигает порядка 15 атм (15 10 Па), температура кипения воды близка к 200° С (473 К).

Когда говорят о температуре кипения жидкости, не указывая давления, имеют в виду температуру кипения при нормальном давлении

(760 мм рт, ст. = 1,02 10 Па).

Смотри учебник стр. 301

2.ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА, упорядоченность в ориентации векторов напряженностей электрических E и магнитных H полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Различают линейную поляризацию света, когда E сохраняет постоянное направление (плоскостью поляризации называют плоскость, в которой лежат E и световой луч), эллиптическую поляризацию света, при которой конец E описывает эллипс в плоскости, перпендикулярной лучу, и круговую поляризацию света (конец E описывает окружность).

Поляроиды

Используя дихроизм таких двоякопреломляющих кристаллов, как, например, герапатит, изготовляют поляризационные светофильтры (поляроиды). Они представляют собой целлулоидную пленку, покрытую тонким слоем кристалликов герапатита, ориентированных определенным образом. Эти пленки ведут себя подобно пластинкам, вырезанным из кристалла турмалина: в них происходит двойное лучепреломление и, так же как в пластинке турмалина, один из поляризованных лучей поглощается в самом герапятите, а другой выходит наружу.

Такие устройства, как поляроиды и призмы, могут работать как поляризаторы и анализаторы. Опыт показывает, что некоторые кристаллы и растворы органических соединений при прохождении через них поляризованного луча поворачивают плоскость его поляризации, причем угол поворота плоскости колебаний вектора Е пропорционален пути, пройденному светом в этом веществе. Вещества, вращающие плоскость поляризации, называют оптически активными. К их числу принадлежат кварц, раствор сахара в воде и др.

Явление поляризации широко используют в народном хозяйстве. Оно применяется для определения концентрации растворов оптически активных веществ, для определения мест упругих напряжений, возникающих в результате механических нагрузок, при изучении быстро протекающих процессов, таких, например, как звукозапись и воспроизведение звука.

 

Билет № 20

1. Характеристика жидкого состояния вещества. Смачивания. Кипение.
2. Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.
3. Задача на нахождение сопротивления электролиза.

 

Ответы: смотри учебник стр.84

1. ЖИДКОСТЬ, агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе черты твердого состояния (сохранение объема, определенная прочность на разрыв) и газообразного (изменчивость формы). Для жидкости характерны ближний порядок в расположении частиц (молекул, атомов) и малое различие в кинетической энергии теплового движения молекул и их потенциальной энергии взаимодействия. Тепловое движение молекул жидкости состоит из колебаний около положений равновесия и сравнительно редких перескоков из одного равновесного положения в другое, с этим связана текучесть жидкости.

Кипение — процесс парообразования, происходящий во всем объеме жидкости при определенной температуре.

Наблюдая за нагреванием воды, можно заметить, что при повышении температуры в ней появляются мелкие пузырьки. Это воздух, который всегда присутствует в воде и при нагревании выделяется в виде пузырьков. В них находится также и водяной пар. При нагревании пузырьки растут таким образом, что сумма давления воздуха и пара в них остается равной внешнему давлению. Когда пузырьки становятся достаточно большими, выталкивающая сила воды заставляет их оторваться и подняться в верхние слои жидкости. Если же верхние слои воды недостаточно прогрелись, то, попадая в них, пузырьки уменьшаются в объеме и исчезают. При определенной температуре они подплывают к поверхности, объем их резко возрастает и на поверхности жидкости они лопаются. Находящийся в пузырьках водяной пар выходит наружу, вода кипит.

Температура, при которой жидкость кипит, называется температурой кипения. Значение ее зависит от рода жидкости.

Некоторые жидкости кипят при очень низких температурах. Водород — при

t = -253 °С, кислород — при t — -183 °С. Железо кипит при очень высокой температуре — t = 2750 °С. Во время кипения температура жидкости не изменяется до тех пор, пока вся жидкость не превратится. Передаваемая жидкости энергия идет не на увеличение скорости молекул, что привело бы к увеличению температуры, а на разрыв связей между молекулами. Внутренняя энергия ее при этом увеличивается. Если нагретый пар охладить до температуры кипения, то он будет конденсироваться. Температура не будет изменятся до тех пор, пока весь пар не превратится в жидкость, участок EF. При этом выделяется энергия по величине энергии, поглощённой при образовании пара.

Смачивание

При соприкосновении жидкости с поверхностью твердого тела возможны два случая: жидкость смачивает твердое тело и не смачивает его. Если, например, капли ртути поместить на поверхность чистого железа и на чистое стекло, то на поверхности железа они будут растекаться, а на поверхности стекла иметь форму, близкую к шарообразной. Если силы взаимодействия молекул твердого тела и молекул жидкости больше сил

взаимодействия между молекулами жидкости, то жидкость смачивает твердое тело (ртуть — железо). В другом случае жидкость не смачивает твердого тела (ртуть — стекло).

Искривленная поверхность жидкости в узких цилиндрических трубках или около стенок сосуда называется мениском. Поверхность смачивающей жидкости вблизи твердого тела поднимается, и мениск — вогнутый

(рис. 4.5, а). У несмачивающей жидкости ее поверхность вблизи твердого тела несколько опускается, и мениск — выпуклый (рис. 4.5, б).Определить, Смачивающей или несмачивающей по отношению к твердому телу является жидкость, можно по краевому углу в (угол между поверхностью твердого тела и касательной к поверхности жидкости в точке М; рис. 4.3 и 4.5).Для жидкости, смачивающей поверхность твердого тела, краевой угол 0 острый

(< /2); чем лучше смачивание, тем меньше 0. Для полного смачивания 0=0. Для несмачивающих жидкостей краевой угол изменяется в пределах /2<0<; при полном несмачивании 0 =.

У смачивающей жидкости мениск вогнутый, у мешачивающей — выпуклый.

2. Ультрафиолетовое излучение

В 1801 г. немецким физиком И. В. Риттером и английским физиком У. Волластоном были открыты невидимые лучи, названные ультрафиолетовыми. Эти лучи занимают спектральную область между фиолетовым концом видимого света и ренгтеновскими лучами, в диапазоне длин волн от 400 до 10 нм.

Источниками ультрафиолетового излучения являются тела, накаленные, до температуры порядка 3000 К. Примером могут служить ртутно-кварцевые,

ксеноновые, газоразрядные и другие лампы. Естественными источниками ультрафиолетового излучения являются Солнце, звезды, туманности и другие космические объекты. Ультрафиолетовые лучи обладают очень сильным биологическим действием, поэтому их значение в природе огромно. Излучение в интервале 0,38—0,32 мкм оказывает укрепляющее, закаливающее воздействие, способствует образованию витамина D в организме человека. Излучение в интервале 0,32—0,28 мкм вызывает загар, а в интервале 0,28—0,25 мкм оказывает бактерицидное действие. Большие дозы могут вызвать повреждение глаз и ожог кожи.

Ультрафиолетовое излучение очень сильно поглощается земной атмосферой, поэтому его исследование производится в высокогорных районах. Для регистрации этого излучения используются обычные фотоматериалы и различные люминесцирующие вещества, преобразующие ультрафиолетовое излучение в видимое.

Инфракрасное излучение

Оно было открыто английским ученым В. Гершелем в 1800 г. и занимает спектральную область между красным концом видимого света и коротковолновым радиоизлучением в диапазоне длин волн от 0,74 мкм до 1—2 мм. Это излучение несет большую энергию, вызывая сильное нагревание тел, на которые оно попадает, поэтому его часто называют тепловым.

Источниками инфракрасного излучения являются лампы накаливания с вольфрамовой нитью, электрическая угольная дуга и различные газоразрядные лампы. Мощным естественным источником является Солнце, около 50% излучения его лежат в инфракрасной области.

Инфракрасные лучи проникают в поверхностные ткани человека и животных и оказывают положительное влияние на течение всех биологических процессов. Это излучение широко используется в сельском хозяйстве при устройстве парников. Лучи, отражаясь от парника, вызывают дополнительное нагревание почвы (парниковый эффект). Инфракрасное излучение применяют для сушки материалов, овощей, фруктов. Созданы приборы, в которых инфракрасное изображение объекта преобразуется в видимое. Инфракрасные локаторы и дальномеры обнаруживают объекты в темноте, если их температура выше температуры окружающей среды. Инфракрасные лазеры используют для наземной и космической связи.

Билет № 21

1. Характеристика твёрдого состояния вещества. Кристаллы. Закон Гука.
2. Рентгеновское излучение и его применение.
3. Задача на нахождение теплоты.

 

Ответы: