Дәрістер кешені пән: iszs 4200
Сұйықтық туралы жалпы мәліметтер
жүктеу/скачать 2,68 Mb.
|
дәріс
| 1. Сұйықтық туралы жалпы мәліметтер
1.1. Сұйықтық физикалық дене ретінде Әр түрлі жағдайларда сұйықтықтың мінез-құлқының сипатын елестету және дұрыс түсіну үшін классикалық физиканың физикалық дене ретінде сұйықтық туралы кейбір идеяларына жүгіну керек. Сонымен, зат құрылымының молекулалық-кинетикалық теориясына сәйкес табиғаттағы барлық физикалық денелер (олардың мөлшеріне қарамастан) үнемі өзара әрекеттеседі. Өзара әрекеттесу дәрежесі (қарқындылығы) осы денелердің массасына және денелер арасындағы қашықтыққа байланысты. Денелердің өзара әрекеттесуінің сандық өлшемі-бұл денелер массасына пропорционалды және денелер арасындағы қашықтық ұлғайған сайын әрдайым төмендейтін күш. Денелердің мөлшеріне байланысты (элементар бөлшектер, атомдар мен молекулалар, макротела) өзара әрекеттесу сипаты әр түрлі болады. Физиканың классикалық идеяларына сәйкес денелердің өзара әрекеттесуінің төрт түрін ажыратуға болады.өзара әрекеттесудің әр түрі оның өзара әрекеттесу векторының болуына байланысты. Өзара әрекеттесудің екі түрі ұзақ уақытқа созылады және адам күнделікті бақылайды: гравитациялық және электромагниттік. Электромагниттік әсерлесу кезінде фотондарды шығару және сіңіру процесі жүреді. Дәл осы процесс электромагниттік күштерді тудырады, олардың әсерінен біз жейтін табиғаттағы барлық процестер жүреді. Бұл (электромагниттік) өзара әрекеттесудің өзіне тән ерекшелігі оның көрінісі әртүрлі байқалатын нәтижелерге әкелетін көптеген сыртқы жағдайларға байланысты. Сонымен, өзара әрекеттесудің бірдей сипатына (электр-магниттік) ие бола отырып, біз бір қарағанда мүлдем басқа Физикалық процестерді зерттейміз: сұйықтықтың қозғалысы, үйкеліс, серпімділік, жылу беру, электр өрісіндегі зарядтардың қозғалысы және т.б. нәтижесінде осы процестерді сипаттайтын дифференциалдық теңдеулер бірдей. Заттың құрылымының молекулалық-кинетикалық теориясына сәйкес молекулалар тепе-теңдікте болады және материалдық объектілер бір-бірімен үнемі әрекеттесетін сияқты. Мұндай тепе-теңдікті абсолютті деп санауға болмайды, өйткені молекулалар тепе-теңдік орталығының айналасында хаотикалық қозғалыс (тербеліс) күйінде болады. Заттың молекулалары арасындағы қашықтық молекулаларға әсер ететін күштердің мөлшеріне байланысты болады. Әрекет етуші күштердің сипатына қарамастан, оларды тарту күштері мен серпімді күштерге топтастыруға болады. Бұл күштердің тепе-теңдік жағдайы молекула арасындағы оңтайлы қашықтықты анықтайды. Алайда, әрекет етуші күштер арасындағы тепе-теңдік динамикалық тепе-теңдік болғандықтан, молекулалар бір-біріне қатысты тұрақты тербелмелі қозғалыста болады, ал тартылыс және импульсивті күштер тудыратын белгілі бір нәтиже күшінің әсерін сезінеді. Сондықтан зат күйінің ерекшеліктері зат молекулаларының тербелмелі қозғалысының кинетикалық энергиясы мен зат молекулаларының өзара әрекеттесу энергиясы арасындағы байланысқа байланысты болады. Сонымен, молекулалардың үлкен массаларында молекулалар арасындағы өзара әрекеттесу энергиясы заттың тербелмелі қозғалысының кинетикалық энергиясынан бірнеше есе асады, нәтижесінде зат молекулалары бір-біріне қатысты тұрақты позицияны алады, осылайша макротелдің пішіні мен мөлшерінің тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Осындай заттар белгілі санатына жатады, қатты тел. Противоположными ерекшеліктерімен сипатталады заттар қоспасынан "өкпе" молекулалардың (молекулалардың бар кіші массасы). Мұндай заттар зат молекулаларының тербелмелі қозғалысының кинетикалық энергиясына ие, ол Молекулалардың өзара әрекеттесу энергиясынан бірнеше есе асады. Осы себепті мұндай заттың молекулалары бір-бірімен өте әлсіз байланысқа ие және кеңістікте кез-келген қашықтықта оңай қозғалады. Заттың бұл қасиеті диффузия (өзгергіштік) деп аталады. Осы қасиеттері бар заттар газдар санатына жатады. Өзара әрекеттесу энергиясы молекулалардың тербелмелі қозғалысының кинетикалық энергиясының шамасымен бірдей тәртіпке ие болған жағдайларда, олар салыстырмалы қозғалғыштық қасиетіне ие, бірақ сонымен бірге олар макротелдің тұтастығын сақтайды. Мұндай дененің минималды тангенс кернеулерімен оңай деформациялануға мүмкіндігі бар, яғни.мұндай дененің аққыштығы бар. Шын мәнінде, сұйық денелер молекулалары арасындағы тербеліс процесі өте күрделі және осы процесті қарапайым сипаттау үшін сұйық Молекулалардың өзара әрекеттесуінің жеңілдетілген суретін салуға болады. Сонымен, қатты денелердегі молекулалардан айырмашылығы, сұйықтықта тербелмелі процесс кезінде Молекулалардың өзара әрекеттесу орталықтары кеңістікте молекулалар арасындағы қашықтыққа (1x10 " см-ге дейін) ауыса алады. Кеңістіктегі күштердің тепе-теңдік орталығының ығысуы релаксация деп аталады. Мұндай орын ауыстыру уақыты релаксация уақыты, t0 деп аталады. Бұл жағдайда тепе-теңдік орталығының ығысуы біртіндеп емес, секіріспен жүзеге асырылады. Осылайша, релаксация уақыты сұйық молекулалардың "отырықшы өмірінің" ұзақтығын сипаттайды. Егер сұйықтыққа F күші әсер етсе, онда бұл күштің әсер ету сызығы секіру бағытына сәйкес келсе, сұйықтық қозғала бастайды. Бұл жағдайда қосымша шартты орындау қажет: күш әрекетінің ұзақтығы t0 релаксация уақытының ұзақтығынан ұзағырақ болуы керек, өйткені әйтпесе сұйықтықтың қозғалуын бастауға уақыты болмайды және қатты денеге ұқсас серпімді қысуды сезінеді. Содан кейін сұйықтықтың қозғалу процесі тек сұйық денелерге ғана тән сұйықтық қасиетін сипаттайды. Мұндай қасиеттері бар денелер сұйық денелер санатына жатады. Айта кету керек, қатты, сұйық және газ тәрізді денелер арасында айқын және қатаң шекаралар жоқ. Қатты заттар мен сұйықтықтар арасында және сұйықтықтар мен газдар арасында аралық позицияны алатын денелердің үлкен тобы бар. Жалпы алғанда, заттың жай-күйі туралы нақты сыртқы жағдайларда ғана айтуға болады. Стандартты шарттар ретінде 20°C температура мен атмосфералық қысым жағдайлары қабылданады. Стандартты (қалыпты) жағдайлар адамның өмір сүруі үшін жағымды сыртқы жағдайлар ұғымымен толығымен байланысты. Заттың жай-күйі туралы ұғымды толықтыру қажет. Сонымен, зат молекулаларының кинетикалық энергиясының жоғарылауымен (заттың қызуы кезінде) қатты заттар сұйық күйге түсуі мүмкін (қатты заттың еруі) және қатты заттар сұйықтықтардың кейбір қасиеттерін алады. Осы сияқты сұйық зат молекулаларының кинетикалық энергиясының артуы сұйықтықты газ тәрізді күйге (булануға) әкелуі мүмкін және сұйықтық газдарға жауап беретін қасиеттерге ие болады. Сол сияқты, балқытылған қатты затты буға айналдыруға болады, егер бастапқы қатты молекулалардың тербелмелі қозғалысының кинетикалық энергиясы көбірек болса. Молекулалардың кинетикалық энергиясын азайту (затты салқындату) процесті кері бағытта жүргізеді. Газды сұйық, содан кейін қатты күйге айналдыруға болады Нақты Сұйықтықтар мен газдарды зерттеу айтарлықтай қиындықтармен байланысты, өйткені нақты сұйықтықтардың физикалық қасиеттері олардың құрамына, сұйықтықпен біртекті (ерітінділер) және гетерогенді (эмульсиялар, суспензиялар және т. б.) әртүрлі қоспалар түзе алатын әртүрлі компоненттерге байланысты. табиғи емес Сұйықтықтар мен газдардың қасиеттері бар сұйықтықтар мен газдардың модельдері. Идеал сұйықтық-барлық физикалық қасиеттердің изотропты болуымен сипатталатын және сонымен қатар абсолютті сығымсыздықпен, абсолютті сұйықтықпен (ішкі үйкеліс күштерінің болмауы), жылу өткізгіштік пен жылу беру процестерінің болмауымен сипатталатын табиғи сұйықтықтың моделі. Нақты сұйықтық-барлық физикалық қасиеттердің изотропты болуымен сипатталатын табиғи сұйықтық моделі, бірақ идеалды модельден айырмашылығы, қозғалыс кезінде ішкі үйкеліс болады. Идеал газ-бұл барлық физикалық қасиеттердің изотропты және абсолютті сығылуымен сипатталатын модель. Нақты газ-бұл қалыпты жағдайға жақын жағдайларда газдың сығылуына молекулалар арасындағы өзара әрекеттесу күштері айтарлықтай әсер ететін модель. Сұйықтықтар мен газдардың қозғалысын зерттеуде теориялық гидравлика (Гидромеханика) сұйықтық идеясын үздіксіз орта ретінде кеңінен қолданады. Мұндай жіберуді әбден орынды, егер мөлшері кеңістікті иемденген сұйық, көп есе өнімдірек межмолекулярные қашықтыққа (басқа деп санауға болады ғана разряженный газ). Сұйықтықтар мен газдардың қозғалысын зерттегенде, олар көбінесе өздеріне тән ерекше қасиеттері бар сұйықтық ретінде қарастырылады. Осыған байланысты сұйықтықтардың екі санатын ажырату әдеттегідей: тамшылайтын сұйықтықтар (іс жүзінде сығылмайтын денелер немесе сұйықтықтың өзі) және сығылатын сұйықтықтар (газдар). жүктеу/скачать 2,68 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|