Вопрос 26. Давление от искривлённой поверхностью жидкости.

Если поверхность жидкости не плоская то она оказывает на жидкость.

Это давление обусловленное силами поверхностного натяжения для выпуклой поверхности положительно, а для вогнутой отрицательно. На каждый бесконечно малый элемент длины dl действует сила поверхностного натяжения . Разложив dF на два компонента видим что геометрическая сумма сил dF2=0 поэтому равнодействующая сил поверхностного натяжения направлена перпендикулярна плоскости сечения внутрь жидкости и равна алгебраической сумме составляющей dF1

Разделив силу на площадь основания вычислим избыточное давление создаваемая силами поверхностного натяжения и обусловленное кривизной поверхности.

Если поверхность вогнутая то результирующая сила направлена из жидкости и .

Является частным случаем Лапласа определяющей избыточное давление для произвольной поверхности двоякой кривизны.

 

 

Вопрос. Капиллярное явлений.

Если поместить узкую трубку одним концом в жидкость налитую в широкий сосуд то в следствии смачивания или не смачивания жидкостью стенок капилляра кривизна поверхности жидкости становится и мениск имеет вогнутую формулу если жидкость смачивает капилляр трубку рис А или выпуклую если не смачивает рис Б.

Под вогнутой поверхностью появляется отрицательное избыточное давление наличие этого давления что жидкость в капилляре поднимается т.к. под плоской поверхностью жидкости в широком сосуде избыточного давления нет. Если жидкость не смачивает капилляр то избыточное положительное давление приводит к опусканию жидкости в капилляре. Жидкость в капилляре поднимается или опускается на такую высоту при которой давление столба жидкости (гидростатическое давление) уравновешивается избыточным давлением .

Вопрос. Твердые тела.

Твердые тела характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия сохраняет не только свой объем но и форму. Твердые тела или кристаллы имеют правильную геометрическую форму что является результатом упорядоченного расположением частиц (атомов, молекул, ионов) составляющих кристалл. Структура для которой характерно регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях называется кристаллической решеткой. Точки в которых расположены частицы а точнее средние равновесные положения около которых частицы совершают колебания называются узлами кристаллической решетки. Кристаллические тела можно разделить на две группы монокристаллы и поликристаллы. Монокристаллы это твердые тела частицы которых образуют единую кристаллическую решетку, встречаются редко, примерами могут служить соль, лед. В настоящее время в основном выращиваются искусственно. Большинство твердых тел состоят из беспорядочно ориентированных мелких кристаллических зерен, это поликристаллы (металлы, их сплавы, горные породы). Существует два признака для классификации кристаллов:

1) Кристалло-графический

2) Физический

В первом случае важна только пространственная периодичность в расположении частиц. По физическому признаку кристаллы делятся на четыре группы:

1) Ионные кристаллы - в узлах кристаллической решетки располагаются поочередно ионы противоположного знака. Ионными кристаллами являются например натрий хлор и т.д. Связь между ионами то есть силы взаимодействия носят кулоновский (электростатический) характер.

2) Атомные кристаллы – в узлах кристаллической решетки располагаются нейтральные атомы удерживающиеся в узлах ковалентными связями, например алмаз, графит, кремний, германий и т.д. Валентные связи осуществляются парами электронов движущихся по орбитам охватывающих оба атома. Ковалентные силы направлены от центрального атома к вершинам тетраэдра

3) Металлические кристаллы – в узлах решетки располагаются положительные ионы металлов, валентные электроны слабо связаны с атомами и принадлежат не одному атому, а всему кристаллу. Натрий, калий и т.д.

4) Молекулярные кристаллы – в узлах располагаются нейтральные молекулы вещества, силы взаимодействия называются Вандервальсовыми. Примерами могут служить инертные газы: неон, аргон; органические: спирт, парафин, резина. Так как Ваандервальсовые силы довольно слабые, то молекулярные кристаллы легко деформируются.