Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Ciecze – jeden ze stanów skupienia. Dane informacyjne Nazwa szkoły: Nazwa szkoły: - I Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie w Pile w.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Ciecze – jeden ze stanów skupienia. Dane informacyjne Nazwa szkoły: Nazwa szkoły: - I Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie w Pile w."— Zapis prezentacji:

1 Ciecze – jeden ze stanów skupienia

2

3 Dane informacyjne Nazwa szkoły: Nazwa szkoły: - I Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie w Pile w Pile ID grupy: ID grupy: - 97/70_MF_G1 Kompetencja: Kompetencja: - Matematyczno-fizyczna Temat : Temat : Ciecze jeden ze stanów skupienia Ciecze jeden ze stanów skupienia Semestr: III Semestr: III - letni/2011/2012

4 Ciecze i ich własności Ciecze nie wykazują sprężystości postaci - dopasowują się do kształtu naczynia Ciecze nie wykazują sprężystości postaci - dopasowują się do kształtu naczynia Mają własną objętość i powierzchnię swobodną Mają własną objętość i powierzchnię swobodną Aby dokonać niewielkiego zmniejszenia objętości cieczy, trzeba użyć dużych sił, po ustąpieniu których objętość wraca do początkowej wartości – tę cechę cieczy nazywamy sprężystością objętości Aby dokonać niewielkiego zmniejszenia objętości cieczy, trzeba użyć dużych sił, po ustąpieniu których objętość wraca do początkowej wartości – tę cechę cieczy nazywamy sprężystością objętości Powierzchnia swobodna cieczy wykazuje własności sprężyste Powierzchnia swobodna cieczy wykazuje własności sprężyste Powierzchnia cieczy dąży do tego, aby być jak najmniejsza – zjawisko to nazywamy napięciem powierzchniowym Powierzchnia cieczy dąży do tego, aby być jak najmniejsza – zjawisko to nazywamy napięciem powierzchniowym Średnia energia kinetyczna cząsteczek 3kT/2 Średnia energia kinetyczna cząsteczek 3kT/2 Parametry charakterystyczne cieczy to : napięcie powierzchniowe i lepkość Parametry charakterystyczne cieczy to : napięcie powierzchniowe i lepkość

5 Cechy charakterystyczne cieczy istnieją oddziaływania między cząstkami (siły kohezji ) cząstki są gęsto upakowane ( zajmują określoną objętość ) wykazują małą ściśliwość i mniejszą niż gazy rozszerzalność temperaturową średnia droga swobodna cząstek jest mniejsza kilkanaście razy niż w stanie gazowym znajdują się w równowadze termicznej z parami średnia energia kinetyczna cząstek 3kT/2 parametry charakterystyczne cieczy to : lepkość i napięcie powierzchniowe Modele stanów skupienia a ) stały b ) ciekły c ) gazowy

6 Teoria kinetyczno – molekularna ciecz Zgodnie z teorią kinetyczno-molekularną, ciecz zbudowana jest z cząsteczek,które ze sobą oddziałują i są w nieustannym ruchu. Zgodnie z teorią kinetyczno-molekularną, ciecz zbudowana jest z cząsteczek,które ze sobą oddziałują i są w nieustannym ruchu. Siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy nazywamy siłami spójności – dzięki tym siłom, ciecz wykazuje sprężystość objętościową pod działaniem sił zewnętrznych, a dana masa cieczy w określonej temperaturze ma własną objętość Siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy nazywamy siłami spójności – dzięki tym siłom, ciecz wykazuje sprężystość objętościową pod działaniem sił zewnętrznych, a dana masa cieczy w określonej temperaturze ma własną objętość Dowodem ruchu cząsteczek jest między innymi zjawisko dyfuzji – czyli samorzutne mieszanie się cieczy. Dowodem ruchu cząsteczek jest między innymi zjawisko dyfuzji – czyli samorzutne mieszanie się cieczy. O przemieszczaniu się cząsteczek cieczy świadczy również to, że ciecze nie mają własnego kształtu, a dopasowują się do kształtu naczynia O przemieszczaniu się cząsteczek cieczy świadczy również to, że ciecze nie mają własnego kształtu, a dopasowują się do kształtu naczynia Gdy ciecz jest w naczyniu, w pobliżu ścianek oprócz sił spójności działają siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy i ciała stałego nazywane siłami przylegania Gdy ciecz jest w naczyniu, w pobliżu ścianek oprócz sił spójności działają siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy i ciała stałego nazywane siłami przylegania Jeśli siły spójności są mniejsze od sił przylegania wówczas przy ściance naczynia tworzy się menisk wklęsły /rys. 1 / Jeśli siły spójności są mniejsze od sił przylegania wówczas przy ściance naczynia tworzy się menisk wklęsły /rys. 1 / Jeśli siły spójności są większe od sił przylegania to przy ściance naczynia powstanie menisk wypukły /rys. 2 / Jeśli siły spójności są większe od sił przylegania to przy ściance naczynia powstanie menisk wypukły /rys. 2 /

7 Napięcie powierzchniowe We wnętrzu cieczy siły wzajemnego oddziaływania między cząsteczkami kompensują się,gdyż każda cząsteczka jest przyciągana ze wszystkich stron z jednakową siłą. Wypadkowa tych sił jest równa zero. We wnętrzu cieczy siły wzajemnego oddziaływania między cząsteczkami kompensują się,gdyż każda cząsteczka jest przyciągana ze wszystkich stron z jednakową siłą. Wypadkowa tych sił jest równa zero. Na granicy cieczy i fazy gazowej na cząsteczki działa niezrównoważona siła prostopadła do powierzchni,gdyż oddziaływania z cząsteczkami cieczy są znacznie większe niż z cząsteczkami fazy gazowej. Na granicy cieczy i fazy gazowej na cząsteczki działa niezrównoważona siła prostopadła do powierzchni,gdyż oddziaływania z cząsteczkami cieczy są znacznie większe niż z cząsteczkami fazy gazowej. Powstaje siła wciągająca cząstki w głąb cieczy. Ciecz dąży do zmniejszenia liczby cząsteczek na swojej powierzchni, a więc do osiągnięcia możliwie najmniejszej powierzchni swobodnej Powstaje siła wciągająca cząstki w głąb cieczy. Ciecz dąży do zmniejszenia liczby cząsteczek na swojej powierzchni, a więc do osiągnięcia możliwie najmniejszej powierzchni swobodnej Napięcie powierzchniowe definiowane jest jako praca.którą należy wykonać, aby zwiększyć powierzchnię swobodną o jednostkę powierzchni lub jako siła styczna do powierzchni przypadająca na jednostkę długości Napięcie powierzchniowe definiowane jest jako praca.którą należy wykonać, aby zwiększyć powierzchnię swobodną o jednostkę powierzchni lub jako siła styczna do powierzchni przypadająca na jednostkę długości σ= W/S J/m² σ =F/l N/m

8 Napięcie powierzchniowe Napięcie powierzchniowe cieczy maleje z temperaturą. Napięcie powierzchniowe cieczy maleje z temperaturą. Jest tym większe, im większe są oddziaływania międzycząsteczkowe. Jest tym większe, im większe są oddziaływania międzycząsteczkowe. Dodatek substancji jonowych, np. NaCl podwyższa napięcie powierzchniowe Dodatek substancji jonowych, np. NaCl podwyższa napięcie powierzchniowe Dodatek tzw. substancji powierzchniowo czynnych obniża napięcie powierzchniowe Dodatek tzw. substancji powierzchniowo czynnych obniża napięcie powierzchniowe Obniżenie napięcia powierzchniowego cieczy powoduje poprawę zwilżalności ciał stałych przez tę ciecz (wzrost sił adhezji) Obniżenie napięcia powierzchniowego cieczy powoduje poprawę zwilżalności ciał stałych przez tę ciecz (wzrost sił adhezji) a) ciecz zwilżająca, b) ciecz nie zwilżająca

9 ciecze Ciecze,które się najczęściej spotyka to woda, mleko, soki, oleje, benzyna, denaturat, alkohole. Ciecze,które się najczęściej spotyka to woda, mleko, soki, oleje, benzyna, denaturat, alkohole. Substancje te różnią się między sobą wieloma cechami Substancje te różnią się między sobą wieloma cechami Mają charakterystyczne właściwości pozwalające je odróżnić np. benzyna posiada zapach i jest łatwopalna a woda nie ma smaku i zapachu Mają charakterystyczne właściwości pozwalające je odróżnić np. benzyna posiada zapach i jest łatwopalna a woda nie ma smaku i zapachu Olej ma żółtą barwę, mleko – białą a woda jest bezbarwna Olej ma żółtą barwę, mleko – białą a woda jest bezbarwna Niektóre ciecze możemy pić a inne nie nadają się w ogóle do spożycia Niektóre ciecze możemy pić a inne nie nadają się w ogóle do spożycia Ciecz jest substancją będącą w stanie pośrednim między ciałem stałym a gazowym Ciecz jest substancją będącą w stanie pośrednim między ciałem stałym a gazowym Najbardziej rozpowszechnioną cieczą jest woda Najbardziej rozpowszechnioną cieczą jest woda

10 Właściwości fizyczne wody Temperatura topnienia pod ciśnieniem 1 atm: 0°C = 273,15 K Temperatura topnienia pod ciśnieniem 1 atm: 0°C = 273,15 K Temperatura wrzenia pod ciśnieniem 1 atm: 100°C = 373,15 K Temperatura wrzenia pod ciśnieniem 1 atm: 100°C = 373,15 K Gęstość w temperaturze 4°C= 1 kg/l. Gęstość w temperaturze 4°C= 1 kg/l. Temperatura krytyczna: 374°C = 647,15 K Temperatura krytyczna: 374°C = 647,15 K Ciśnienie krytyczne: 220,6 atm = MPa Ciśnienie krytyczne: 220,6 atm = MPa Ciepło właściwe: 4187 J/(kg*K) = 1 kcal Ciepło właściwe: 4187 J/(kg*K) = 1 kcal

11 H20 woda to tlenek wodoru ( nazwa systematyczna: oksydan ) woda to tlenek wodoru ( nazwa systematyczna: oksydan ) o wzorze H 2 O o wzorze H 2 O Występuje w warunkach pokojowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określamy mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia - lodem. Potocznie często do każdego ze stanów skupienia odnosi się słowo woda. Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji polarnych. Większość występującej w przyrodzie wody jest "słona" (około 97,38%), tzn. zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W wodzie rozpuszczonych jest też wiele gazów, najwięcej dwutlenku węgla.

12 Prawo Pascala Prawo Pascala można wypowiedzieć następująco: Prawo Pascala można wypowiedzieć następująco: W nieważkim płynie ciśnienie zewnętrzne rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo. W nieważkim płynie ciśnienie zewnętrzne rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo.

13 Ciśnienie w cieczach prawo Pascala

14 Ciśnienie w cieczy Doświadczenie Doświadczenie Do okrągłej kolby z otworkami nalewamy wody i zwiększamy w niej ciśnienie za pomocą tłoczka Do okrągłej kolby z otworkami nalewamy wody i zwiększamy w niej ciśnienie za pomocą tłoczka Obserwacja Obserwacja woda wytryskuje we wszystkie strony jednakowo woda wytryskuje we wszystkie strony jednakowo Doświadczenie Doświadczenie pompujemy symetryczny ( o jednakowej grubości gumy ) balonik pompujemy symetryczny ( o jednakowej grubości gumy ) balonik Obserwacja Obserwacja balonik przyjmuje kształt kulisty balonik przyjmuje kształt kulisty Wnioski Wnioski Ciśnienie rozchodzi się w cieczach i gazach we wszystkich kierunkach jednakowo Ciśnienie rozchodzi się w cieczach i gazach we wszystkich kierunkach jednakowo

15 Ciśnienie w cieczy Doświadczenie Doświadczenie Do głębokiego naczynia wypełnionego wodą zanurzamy lejek zamknięty membraną i połączony wężykiem z U-rurką Do głębokiego naczynia wypełnionego wodą zanurzamy lejek zamknięty membraną i połączony wężykiem z U-rurką Obserwacja Obserwacja w otwartym ramieniu U-rurki poziom wody podnosi się w otwartym ramieniu U-rurki poziom wody podnosi się Wniosek Wniosek Im głębiej zanurzamy się w cieczy tym większe jest w niej Im głębiej zanurzamy się w cieczy tym większe jest w niej ciśnienie ciśnienie

16 Ciśnienie w płynach – prawo Pascala Bardzo proste potwierdzenie prawa Pascala. Bardzo proste potwierdzenie prawa Pascala. Doświadczenie ze szklanką, wodą i kartką papieru (klasyka gatunku). Doświadczenie ze szklanką, wodą i kartką papieru (klasyka gatunku). Szklankę napełniamy do pełna wodą, przykrywamy kartką papieru i odwracamy. Szklankę napełniamy do pełna wodą, przykrywamy kartką papieru i odwracamy. Obserwacje: Obserwacje: Woda nie wylewa się ze szklanki. Woda nie wylewa się ze szklanki. Wnioski: Wnioski: Kartka jest przyciskana do brzegów szklanki na tyle silnie, że woda nie wylewa się ze szklanki. Ciśnienie atmosferyczne działa także w górę. Siła wywierana przez powietrze od dołu ma wartość większą od ciężaru wody. Kartka jest przyciskana do brzegów szklanki na tyle silnie, że woda nie wylewa się ze szklanki. Ciśnienie atmosferyczne działa także w górę. Siła wywierana przez powietrze od dołu ma wartość większą od ciężaru wody.

17 Ciśnienie w płynach – prawo Pascala Klasycznym przykładem zastosowania prawa Pascala w odniesieniu do cieczy wiąże się działanie maszyn hydraulicznych prasy hydraulicznej albo podnośnika hydraulicznego. Jest to urządzenie służące do otrzymywania dużych sił (dużego parcia) z małej siły (małego parcia) – hydrostatyczna maszyna Klasycznym przykładem zastosowania prawa Pascala w odniesieniu do cieczy wiąże się działanie maszyn hydraulicznych prasy hydraulicznej albo podnośnika hydraulicznego. Jest to urządzenie służące do otrzymywania dużych sił (dużego parcia) z małej siły (małego parcia) – hydrostatyczna maszyna

18 Ciśnienie w płynach – prawo Pascala Tłok pompy o powierzchni S1, na który działa siła F1, wywołuje w układzie ciśnienie p: Tłok pompy o powierzchni S1, na który działa siła F1, wywołuje w układzie ciśnienie p: p = F1 / s1 p = F1 / s1 Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie to rozchodzi się we wszystkich kierunkach i działa też na tłok roboczy o powierzchni S2 wywołując siłę F2 : Zgodnie z prawem Pascala ciśnienie to rozchodzi się we wszystkich kierunkach i działa też na tłok roboczy o powierzchni S2 wywołując siłę F2 : F2 = p s2 = (s1 / s2) F1 F2 = p s2 = (s1 / s2) F1 Siła działająca na tłok roboczy jest tyle razy większa od siły działającej na tłok pompy, ile razy powierzchnia tłoka pompy jest mniejsza od powierzchni tłoka roboczego Siła działająca na tłok roboczy jest tyle razy większa od siły działającej na tłok pompy, ile razy powierzchnia tłoka pompy jest mniejsza od powierzchni tłoka roboczego

19 zadania Zadanie Zadanie Oblicz masę odważnika, jaki należy postawić na małym cylindrze podnośnika hydraulicznego o powierzchni 0.1 m2, aby móc podnieść samochód o masie1500 kg ustawiony na dużym cylindrze o powierzchni 10 m2. Oblicz masę odważnika, jaki należy postawić na małym cylindrze podnośnika hydraulicznego o powierzchni 0.1 m2, aby móc podnieść samochód o masie1500 kg ustawiony na dużym cylindrze o powierzchni 10 m2. Rozwiązanie: Rozwiązanie: Dane: Szukane: Dane: Szukane: s 1 = 0.1 m 2 m 1 m 2 = ? s 1 = 0.1 m 2 m 1 m 2 = ? s 2 = 10 m 2 s 2 = 10 m 2 m 2 = 1500 kg m 2 = 1500 kg F1 / s1 = F2 / s2 F1 / s1 = F2 / s2 F1 = (F2 / s2) s1 = F2 (s1 / s2) /:g F1 = (F2 / s2) s1 = F2 (s1 / s2) /:g M1 = m2 *(s1/s2) M1 = m2 *(s1/s2) M1 =1500kg * (0,1:10) M1 =1500kg * (0,1:10) M1=15kg M1=15kg Odp: Odważnik ma masę 15 kg

20 Ciśnienie hydrostatyczne Ciecze wywierają ciśnienie na dno i ściany boczne naczynia – zwane ciśnieniem hydrostatycznym Ciecze wywierają ciśnienie na dno i ściany boczne naczynia – zwane ciśnieniem hydrostatycznym Obliczmy ciężar cieczy o gęstości ρ wypełniającej cylinder o przekroju s Obliczmy ciężar cieczy o gęstości ρ wypełniającej cylinder o przekroju s do wysokości h. do wysokości h. Masa cieczy: m = ρ V = ρ h s Masa cieczy: m = ρ V = ρ h s Ciężar cieczy: F = m g Ciśnienie wywierane przez ciecz na dno naczynia: p = F / s = (m g) / s p= (ρ h s g) / s p= ρ g h

21 Ciśnienie hydrostatyczne Doświadczenie Doświadczenie Obserwacja wypływu wody z menzurki z otworami. Obserwacja wypływu wody z menzurki z otworami. Obserwacje: Obserwacje: Im niżej położony otwór tym woda Im niżej położony otwór tym woda wypływa z niego z większą szybkością. wypływa z niego z większą szybkością. Wnioski: Wnioski: Im głębiej znajdujemy się w ciecz Im głębiej znajdujemy się w ciecz tym ciśnienie jest w niej większe. tym ciśnienie jest w niej większe.

22 Ciśnienie hydrostatyczne Największe ciśnienia w naturze występują na dnie rowów oceanicznych. (Rów oceaniczny to silnie wydłużone obniżenie dna oceanu o głębokości ponad 6000 m, czyli znacznie poniżej średniego poziomu den basenów oceanicznych.) Największe ciśnienia w naturze występują na dnie rowów oceanicznych. (Rów oceaniczny to silnie wydłużone obniżenie dna oceanu o głębokości ponad 6000 m, czyli znacznie poniżej średniego poziomu den basenów oceanicznych.) Pięć rowów oceanicznych (Mariański, Tonga, Kurylski, Filipiński, Bonin) Pięć rowów oceanicznych (Mariański, Tonga, Kurylski, Filipiński, Bonin) przekracza głębokość przekracza głębokość metrów metrów.

23 Ciśnienie hydrostatyczne Oblicz ciśnienie panujące na dnie przeciętnego rowu oceanicznego o głębokości 10 kilometrów. Oblicz ciśnienie panujące na dnie przeciętnego rowu oceanicznego o głębokości 10 kilometrów. Dane: Szukane: Dane: Szukane: h = m p = ? h = m p = ? ρ = 1000 kg/m3 ρ = 1000 kg/m3 p = ρ g h = = p = ρ g h = = Pa = hPa Pa = hPa Ciśnienie, które powyżej obliczyliśmy to jedynie część ciśnienia całkowitego panującego na głębokości 10 km - ciśnienie hydrostatyczne (czyli wywołane ciężarem wody). Ciśnienie, które powyżej obliczyliśmy to jedynie część ciśnienia całkowitego panującego na głębokości 10 km - ciśnienie hydrostatyczne (czyli wywołane ciężarem wody). Aby obliczyć ciśnienie całkowite należy jeszcze uwzględnić Aby obliczyć ciśnienie całkowite należy jeszcze uwzględnić ciężar atmosfery czyli dodać 1 atmosferę odpowiadającą mniej więcej 1000 hPa. Razem hPa. ciężar atmosfery czyli dodać 1 atmosferę odpowiadającą mniej więcej 1000 hPa. Razem hPa.

24 Ciśnienie hydrostatyczne Naczynia połączone. Naczynia połączone. Prawo naczyń połączonych: Jeżeli w naczyniach Prawo naczyń połączonych: Jeżeli w naczyniach połączonych znajduje się ta sama ciecz, to jej połączonych znajduje się ta sama ciecz, to jej poziom jest w każdym naczyniu jednakowy. poziom jest w każdym naczyniu jednakowy. Dzieje się tak dlatego, że ciśnienie hydrostatyczne Dzieje się tak dlatego, że ciśnienie hydrostatyczne wywierane na dno naczynia musi być we wszystkich wywierane na dno naczynia musi być we wszystkich przypadkach jednakowe a zależy ono tylko od wysokości przypadkach jednakowe a zależy ono tylko od wysokości (p = ρgh). (p = ρgh).

25 Ciśnienie hydrostatyczne Wody artezyjskie wody gruntowe zamknięte między dwiema warstwami nieprzepuszczalnych skał, znajdujące się pod ciśnieniem hydrostatycznym. Wody artezyjskie wody gruntowe zamknięte między dwiema warstwami nieprzepuszczalnych skał, znajdujące się pod ciśnieniem hydrostatycznym. Dowiercenie się do nich Dowiercenie się do nich powoduje samoczynny powoduje samoczynny wypływ wody - studnia wypływ wody - studnia artezyjska. artezyjska. Naturalny wypływ wody Naturalny wypływ wody gruntowej na powierzchnię gruntowej na powierzchnię to tzw. źródło artezyjskie to tzw. źródło artezyjskie

26 Ciśnienie w cieczach Na zasadzie naczyń połączonych działają wieże ciśnień. Na zasadzie naczyń połączonych działają wieże ciśnień. Pytanie: Pytanie: Gdzie należy lokalizować wieże ciśnień, aby woda dochodziła do wszystkich budynków? Gdzie należy lokalizować wieże ciśnień, aby woda dochodziła do wszystkich budynków? Odpowiedź: Odpowiedź: Wieża ciśnień powinna być najwyższym punktem okolicy. Wieża ciśnień powinna być najwyższym punktem okolicy.

27 Ciśnienie w cieczach. Tak wygląda przykładowe połączenie wodociągowe i zabytkowa wieża ciśnień w Zabrzu i zabytkowa wieża ciśnień w Zabrzu

28 Ciśnienie w cieczy Naczyniem połączonym jest także syfon w sedesie Naczyniem połączonym jest także syfon w sedesie czy umywalce zabezpieczający przed dostawaniem czy umywalce zabezpieczający przed dostawaniem się brzydkich zapachów z kanalizacji. się brzydkich zapachów z kanalizacji. 1. Przybór sanitarny pracujący 1. Przybór sanitarny pracujący w powietrzu czystym. w powietrzu czystym. 2. Powietrze zanieczyszczone 2. Powietrze zanieczyszczone gazami z kolektora ściekowego. gazami z kolektora ściekowego. 3. Zamknięcie wodne - woda stanowi barierę dla gazów 3. Zamknięcie wodne - woda stanowi barierę dla gazów i zapobiega przedostawaniu się ich i zapobiega przedostawaniu się ich do powietrza czystego (np. łazienka). do powietrza czystego (np. łazienka). 4. Kolektor ściekowy - część instalacji kanalizacji, 4. Kolektor ściekowy - część instalacji kanalizacji, w której cały czas płyną ścieki. w której cały czas płyną ścieki. 5. Wysokość zamknięcia wodnego. 5. Wysokość zamknięcia wodnego. W technice sanitarnej przyjmuje się, że wartość ta nie może W technice sanitarnej przyjmuje się, że wartość ta nie może być mniejsza niż 50mm. być mniejsza niż 50mm. W praktyce stosuje się zamknięcia o wysokości 75mm i większej. W praktyce stosuje się zamknięcia o wysokości 75mm i większej.

29 Ciśnienie w cieczach Zasadę naczyń połączonych wykorzystuje Zasadę naczyń połączonych wykorzystuje się również w budowie śluz, budowanych się również w budowie śluz, budowanych na kanałach łączących zbiorniki o różnym na kanałach łączących zbiorniki o różnym poziomie wody. poziomie wody.

30 Pomiar ciśnienia hydrostatycznego

31

32 Ciśnienie w cieczy Paradoks hydrostatyczny Paradoks hydrostatyczny Ci ś nienie hydrostatyczne i parcie cieczy na dno tych naczy ń jest jednakowe.

33 Ciśnienie w cieczach Blaise Pascal w roku 1648 spopularyzował paradoks hydrostatyczny demonstrując publicznie rozsadzenie beczki przy pomocy niewielkiej ilości wody. Blaise Pascal w roku 1648 spopularyzował paradoks hydrostatyczny demonstrując publicznie rozsadzenie beczki przy pomocy niewielkiej ilości wody. Pascal, twierdził, że parcie hydrostatyczne Pascal, twierdził, że parcie hydrostatyczne nie zależy od ilości (objętości) cieczy, lecz nie zależy od ilości (objętości) cieczy, lecz od wysokości jej słupa. Aby to udowodnić, od wysokości jej słupa. Aby to udowodnić, wykonał słynne doświadczenie z beczką. wykonał słynne doświadczenie z beczką. W górne jej dno Pascal wmontował długą W górne jej dno Pascal wmontował długą pionową rurkę o niewielkim przekroju. pionową rurkę o niewielkim przekroju. Beczka została całkowicie napełniona wodą. Beczka została całkowicie napełniona wodą. Następnie Pascal z wysokości drugiego Następnie Pascal z wysokości drugiego piętra zaczął wlewać wodę do rurki. piętra zaczął wlewać wodę do rurki. Beczka pękła, gdy wysokość słupa wody Beczka pękła, gdy wysokość słupa wody w rurce stała się dostatecznie duża. w rurce stała się dostatecznie duża.

34 Prawo Archimedesa Wersja współczesna: na każde ciało zanurzone w cieczy lub gazie działa pionowo skierowana ku górze siła wyporu. Wersja współczesna: na każde ciało zanurzone w cieczy lub gazie działa pionowo skierowana ku górze siła wyporu. Wartość tej siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Wartość tej siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła jest przyłożona w środku ciężkości wypartego płynu zwanym środkiem wyporu Siła jest przyłożona w środku ciężkości wypartego płynu zwanym środkiem wyporu

35 Prawo Archmedesa Do naczynia z wodą wrzucono bryłę lodu (rysunek). Co stanie się z poziomem wody w naczyniu, gdy lód się stopi? Odpowiedź Po stopieniu lodu, poziom wody w naczyniu będzie ten sam.Uzasadnienie Siłomierz 1, wskazuje ciężar naczynia wraz z wodą i lodem. Na lód działa siła wyporu.Wyodrębnijmy w naczyniu z wodą, wodę powstałą ze stopionego lodu (linia przerywana). Działa na nią siła wyporu. Siłomierz 2 więc, wskazuje ciężar, naczynia wraz z wodą i wody, powstałej ze stopionego lodu. Na podstawie prawa Archimedesa: wartość siły wyporu (F)równa jest ciężarowi wody, wypartej przez lód, () wartość siły wyporu (F)równa jest ciężarowi wody, wypartej przez lód, () wartość siły wyporu ()równa jest ciężarowi wody, wypartej przez wodę powstałą z lodu () wartość siły wyporu ()równa jest ciężarowi wody, wypartej przez wodę powstałą z lodu () W związku z tym, że siłomierze wskazują tę samą wartość (ciężar wody wraz z lodem jest taki sam jak ciężar wody i wody powstałej ze stopionego lodu), to oczywiście, ciężar wypartej wody, w pierwszym przypadku przez lód, w drugim - przez wodę powstałą ze stopionego lodu, jest jednakowy Wniosek - siła wyporu, działająca na lód, co do wartości, równa jest sile wyporu, która działa na wyodrębnioną wodę, powstałą z lodu. :Korzystamy ze wzoru: F= ϱ gV, otrzymujemy: ϱ w g V l = ϱ w g V w, ϱ w g V l = ϱ w g V w, po przekształceniach V l = V w po przekształceniach V l = V w Objętość zanurzonej części lodu jest taka sama jak objętość wody, powstałej ze stopionego lodu czyli poziom wody w naczyniu nie ulegnie zmianie.

36 Prawo Archimedesa Do naczynia z wodą wrzucono jajko. Jajko całkowicie zatonęło. Następnie do wody wsypywano sól i mieszano, aby powstał roztwór. Jajko wypłynęło pod powierzchnię wody. Jak to wyjaśnisz? Jak możesz wyznaczyć gęstość jajka nie ważąc go ani nie mierząc jego objętości? Do naczynia z wodą wrzucono jajko. Jajko całkowicie zatonęło. Następnie do wody wsypywano sól i mieszano, aby powstał roztwór. Jajko wypłynęło pod powierzchnię wody. Jak to wyjaśnisz? Jak możesz wyznaczyć gęstość jajka nie ważąc go ani nie mierząc jego objętości? Ponieważ jajko ma większą gęstość od wody – zatonęło. Gdy w wodzie rozpuszczono sól, gęstość roztworu zwiększyła się. Zgodnie z zależnością: Fw = ρc · g · h, wartość siły wyporu rośnie wraz ze wzrostem gęstości. Jajko wypłynęło. Położenie jajka pod powierzchnią wody świadczy o tym, że jego gęstość jest równa gęstości roztworu. Wystarczy zatem wyznaczyć gęstość roztworu.

37 Prawo Archimedesa Obrazek przedstawia przyrząd zwany termometrem Galileusza. Działanie tego ciekawego przyrządu oparte jest na prawie Archimedesa. W zamkniętym szklanym naczyniu znajduje się woda, w której pływają szklane banieczki wypełnione kolorowymi cieczami o dokładnie dobranej i różnej gęstości średniej. Pod banieczkami umieszczone są blaszki z podaną temperaturą w skali Celsjusza. Gdy temperatura otoczenia wynosi około 16 °C, to wszystkie banieczki znajdują się w górnej części przyrządu, ponieważ działa na nie duża siła wyporu. Gdy wzrasta temperatura otoczenia, to ciecz ogrzewa się, jej gęstość maleje i zmniejsza się siła wyporu działająca na banieczki, które kolejno opadają na dół. Ta banieczka, która wisi w wodzie, wskazuje aktualną temperaturę otoczenia. Spadek temperatury otoczenia powoduje wzrost gęstości wody, a tym samym wypływanie do góry banieczek leżących na dnie. Termometr Galileusza jest przyrządem, który wyraźnie pokazuje, że siła wyporu zależy od gęstości cieczy w której ciało jest zanurzone

38 Prawo Archimedesa Kadłub statku wykonany jest ze stali, której gęstość jest około osiem razy większa od gęstości wody. Dlaczego statek nie tonie? Statek nie tonie, ponieważ objętość wypartej przez niego wody jest bardzo duża Im większa jest objętość wypartej wody, tym większa jest siła wyporu. Siła wyporu równoważy ciężar statku wraz z ładunkiem. Masę wody wypartej przez zanurzoną część kadłuba statku nazywamy jego wypornością i wyrażamy w tonach. Przy zwiększaniu obciążenia statku zwiększa się głębokość jego zanurzenia. Każdy statek ma określoną dopuszczalną masę ładunku, jaką może przewozić przy bezpiecznym zanurzeniu

39 areometr Areometr W plastikowej zamkniętej butelce z wodą znaj duje się nurek Kartezjusza wykonany ze szklanej fiolki. W fiolce zamknięty jest pęcherzyk powietrza. Siła wyporu jest równa sile ciężkości fiolki i nurek pływa w górnej części wody trochę wynurzony Gdy mocno ściskamy butelkę, sprężamy po - wietrze ponad wodą, co powoduje wzrost ciśnienia. Zgodnie z prawem Pascala zwiększone ciśnienie powietrza wywołuje wzrost ciśnienia w wodzie i po woduje, że woda wpływa do fiolki i zmniejsza objętość pęcherzyka powietrza. Siła wyporu działająca na nurka zmniejsza się i nurek opada na dół. Gdy przestajemy ściskać butelkę, powietrze w fiolce rozpręża się i nurek powraca do początkowego

40 Doświadczenie Plateau Doświadczenie Plateau: przy odpowiednio dobranej gęstości roztworu wody zmieszanej z alkoholem, delikatnie wlany olej formuje się w kształcie kuli zawieszonej w roztworze. Kula oleju wisi w cieczy, ponieważ siły ciężkości i wyporu działające na nią równoważą się. Dzieje się tak, gdy gęstości oleju i roztworu są jednakowe.

41 Ciśnienie – prawo Bernoulliego Prawo Bernoulliego jest podstawowym prawem hydrodynamiki, sformułowanym w 1738 roku przez szwajcarskiego matematyka - Daniela Bernoulliego. Dotyczy ono prawidłowości rządzącej przepływem stacjonarnym wyidealizowanego płynu nie lepkiego i nieściśliwego. Okazuje się, że im szybciej porusza się płyn tym ciśnienie statyczne jest w nim Prawo Bernoulliego jest podstawowym prawem hydrodynamiki, sformułowanym w 1738 roku przez szwajcarskiego matematyka - Daniela Bernoulliego. Dotyczy ono prawidłowości rządzącej przepływem stacjonarnym wyidealizowanego płynu nie lepkiego i nieściśliwego. Okazuje się, że im szybciej porusza się płyn tym ciśnienie statyczne jest w nim

42 Ciśnienie – prawo Bernoulliego Przy pomocy słomki dmuchamy nad rurkę. Przy pomocy słomki dmuchamy nad rurkę. Obserwacje: Obserwacje: Woda jest rozpylana z załamanego miejsca słomki Woda jest rozpylana z załamanego miejsca słomki Wnioski: Wnioski: Ciśnienie w poruszającym się powietrzu jest mniejsze i woda jest wciągana do wnętrza rurki. Urządzenie działające na wyżej opisanej zasadzie nazywa się aerografem. Ciśnienie w poruszającym się powietrzu jest mniejsze i woda jest wciągana do wnętrza rurki. Urządzenie działające na wyżej opisanej zasadzie nazywa się aerografem.

43 Prawo Bernoulliego Prawo Bernoulliego jest ważne także dla kajakarzy. Prawo Bernoulliego jest ważne także dla kajakarzy. Rysunek pokazuje wir powstający u podnóża wodospadu (woda w Rysunek pokazuje wir powstający u podnóża wodospadu (woda w punkcie B ma niższe ciśnienie i zasysa płynącą dalej wodę).

44 Prawo Bernulliego Ciśnienie statyczne w poruszającym się powietrzu lub w cieczy można łatwo zobrazować za pomocą słupów wody. Ciśnienie statyczne w poruszającym się powietrzu lub w cieczy można łatwo zobrazować za pomocą słupów wody. Do doświadczenia użyto rurkę z przewężeniem. Do doświadczenia użyto rurkę z przewężeniem. Rysunek po lewej stronie przedstawia rurkę, którą nie płynie powietrze. Rysunek po lewej stronie przedstawia rurkę, którą nie płynie powietrze. Rysunek po prawej stronie przedstawia rurkę, którą płynie powietrze. Rysunek po prawej stronie przedstawia rurkę, którą płynie powietrze. W środkowej węższej części, w której powietrze porusza się szybciej, ciśnienie jest mniejsze i woda wznosi się wyżej. W środkowej węższej części, w której powietrze porusza się szybciej, ciśnienie jest mniejsze i woda wznosi się wyżej.

45 Rozszerzalność temperaturowa cieczy Ogrzewanie lub oziębianie cieczy powoduje zmianę jej objętości. Przyrost objętości cieczy jest wprost proporcjonalny do przyrostu temperatury; zależy od objętości początkowej oraz rodzaju cieczy. ΔV = α * V 0 * ΔT ΔV = α * V 0 * ΔT Rodzaj cieczy uwzględnia współczynnik rozszerzalności α = Δ V / V *ΔT α = Δ V / V *ΔT Zmiana objętości cieczy pociąga za sobą odwrotną zmianę gęstości. odwrotną zmianę gęstości. Ma to znaczenie dla np. organizmów żywych w zbiornikach wodnych. Objętość wody oziębionej od 4 º C (277K) do 0ºC (273K) rośnie, więc gęstość maleje. Dzięki temu woda zamarza od powierzchni, a pod lodem (przy dnie ) organizmy żywe mogą przetrwać zimę.

46 Rozszerzalność temperaturowa cieczy Ciecze zwiększają swoją objętość podczas ogrzewania. W miarę wzrostu temp. cząsteczki cieczy oddalają się od siebie. Przyrost objętości cieczy jest różny dla różnych jej rodzajów: Ciecze zwiększają swoją objętość podczas ogrzewania. W miarę wzrostu temp. cząsteczki cieczy oddalają się od siebie. Przyrost objętości cieczy jest różny dla różnych jej rodzajów: substancja Przyrost objętości w cm³ Eter etylowy Aceton Alkohol etylowy NaftaGlicerynaWodartęć1,621,491,100,960,500,210,18 Zjawisko objętościowej rozszerzalności temp. cieczy znalazło praktyczne zastosowanie w termometrach cieczowych. Produkuje się termometry wielu rodzajów (lekarski, zaokienny, laboratoryjny, pokojowy), o różnej dokładności i różnym zakresie. Typowa ciecz woda

47 Przewodnictwo cieplne cieczy Konwekcja lub unoszenie Transport energii poprzez poruszający się gaz lub ciecz. Siłą napędową jest grawitacja dQ/dt = h ΔT dQ/dt - strumień ciepła h - współczynnik przejmowania ciepła ΔT - różnica temperatur Konwekcja swobodna - w wyniku zmian gęstości wywołanych temperaturą Konwekcja wymuszona - inne czynniki wymuszające ruch cieczy lub gazy

48 Przewodnictwo elektryczne cieczy Ciecze, a dokładnie wodne roztwory Ciecze, a dokładnie wodne roztwory zasad, kwasów i soli przewodzą zasad, kwasów i soli przewodzą prąd elektryczny. prąd elektryczny. Wodne roztwory zasad, Wodne roztwory zasad, kwasów i soli kwasów i soli nazywamy elektrolitami. nazywamy elektrolitami. Wydzielanie się substancji Wydzielanie się substancji podczas przepływu podczas przepływu prądu przez elektrolit prądu przez elektrolit nazywamy elektrolizą nazywamy elektrolizą

49 Przewodnictwo elektryczne cieczy

50 Przewodnictwo elektryczne cieczy znalazło bardzo wiele zastosowań praktycznych Przewodnictwo elektryczne cieczy znalazło bardzo wiele zastosowań praktycznych akumulatory akumulatory galwanoplastyka-wytwarzanie metalicznych powłok na różnych przedmiotów galwanoplastyka-wytwarzanie metalicznych powłok na różnych przedmiotów galwanostegia- pokrywanie metali mniej szlachetnych szlachetniejszymi galwanostegia- pokrywanie metali mniej szlachetnych szlachetniejszymi elektrolityczne oczyszczanie metali elektrolityczne oczyszczanie metali galwanochromia – elektrolityczne barwienie metali galwanochromia – elektrolityczne barwienie metali Rysunek przedstawia dawną aparaturę do galwanicznego miedziowania

51 literatura Podczas wykonywania prezentacji wykorzystano Podczas wykonywania prezentacji wykorzystano Zbiór zadań z fizyki – Mendel Zbiór zadań z fizyki – Mendel Applety-fizyka Applety-fizyka Cmf.pl.lodz.pl Cmf.pl.lodz.pl


Pobierz ppt "Ciecze – jeden ze stanów skupienia. Dane informacyjne Nazwa szkoły: Nazwa szkoły: - I Liceum Ogólnokształcące im. Marii Skłodowskiej-Curie w Pile w."

Podobne prezentacje


Reklamy Google