Vlastnosti kvapalín

1. Kód ITMS projektu: 26110130519 Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia Vlastnosti kvapalín

2. Obsah • Styk kvapaliny so stenou nádoby • Kapilárny tlak • Kapilárne javy • Použité zdroje • Základné vlastnosti kvapalín • Povrchová vrstva kvapaliny • Povrchové javy • Guľový tvar kvapky • Povrchová energia • Povrchová sila • Povrchová sila, povrchové napätie

3. Základné vlastnosti kvapalín • kvapaliny sú tekuté, nadobúdajú tvar nádoby • stredná vzdialenosť medzi molekulami je 0,3 nm • krátkodosahové usporiadanie častíc (0,1 nm) • molekuly kmitajú okolo rovnovážnych polôh • menšie príťažlivé sily ako v pevnej látke • v tiažovom poli vytvárajú voľnú hladinu (v pokoji) • pri prúdení sa prejaví vnútorné trenie (viskozita) • majú stály objem, sú veľmi málo stlačiteľné • kvapalina podlieha kapilárnym javom

4. Povrchová vrstva kvapaliny • povrchovú vrstvu tvoria molekuly, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu je menšia ako polomer rm sféry molekulového pôsobenia • voľný povrch kvapaliny sa správa ako tenká pružná blana (ihla, žiletka, minca plávajú na vode) hustota kovov je väčšia ako hustota vody hmyz sa pohybuje na povrchu vody

5. Povrchové javy • molekuly kvapaliny na seba navzájom pôsobia príťažlivými silami, ktoré s rastúcou vzdialenosťou veľmi rýchlo klesajú • na molekuly v povrchovej vrstve pôsobia ostatné molekuly silou, ktorá smeruje do kvapaliny (Fk ) • výsledná kohézna sila je kolmá na voľný povrch kvapaliny rm- polomer sféry molekulového pôsobenia Vplyvom kohéznych síl je povrchová vrstva kvapalín pružná. Povrchová vrstva pôsobí na vnútro kvapaliny tlakovou silou, ktorá vyvolá kohézny tlak.

6. Guľový tvar kvapky • kvapky vody, či ortuti majú guľový tvar • odkvapkávanie vody z vodovodného kohútika, kvapky vody na listoch rastlín • dve malé kvapky sa spoja do jednej väčšej Povrchová energia závisí priamo úmerne od veľkosti plochy S povrchu kvapaliny. Prečo majú malé kvapky guľový tvar? Povrchová vrstva má povrchovú energiu E, ktorá je zložkou vnútornej energie kvapaliny. Kvapalina daného objemu nadobúda taký tvar, aby bol jej povrch čo najmenší, a tým bola minimálna povrchová energia. Guľa má pri danom objeme najmenší obsah povrchu. Voľné kvapky (hmly, rosy) majú guľovitý tvar.

7. Povrchová energia Povrchové napätie spôsobuje, že sa povrchová vrstva správa ako elastická blana. • je prírastok potenciálnej energie molekúl povrchovej vrstvy vzhľadom na ostatné molekuly kvapaliny • je zložkou vnútornej energie kvapaliny • závisí priamo úmerne od veľkosti plochy S povrchu kvapaliny • konštanta úmernosti σ(povrchové napätie) závisí od druhu kvapaliny a prostredia nad voľným povrchom kvapaliny • jeho jednotkou je: Meria sa ako plošná hustota energie povrchovej vrstvy kvapaliny.

8. Povrchová sila blana má dva povrchy

9. Povrchová sila, povrchové napätie povrchové napätie sa rovná podielu povrchovej sily a dĺžky okraja povrchovej vrstvy

10. Styk kvapaliny so stenou nádoby • na rozhraní pevného telesa a kvapaliny môžu nastať dva prípady: • kvapalina zmáča stenu nádoby • kvapalina nezmáča stenu nádoby ak sila F smeruje von z nádoby - povrch je dutý, (napr. voda v sklenej nádobe) ak sila F smeruje do nádoby - povrch je vypuklý, (napr. ortuť v sklenej nádobe) • na molekulu pri stene nádoby pôsobia: • - ostatné molekuly silou FN • molekuly pevnej látky silou FK • výsledná sila F pôsobiaca na molekulu

11. Kapilárny tlak Fp – povrchová sila Ft – výsledná sila • výslednica povrchových síl Ft zakriveného povrchu kvapaliny je tlaková sila pôsobiaca kolmo na voľný povrch kvapaliny, ktorá vyvolá kapilárny tlak pk • veľkosť kapilárneho tlaku pk závisí od povrchového napätia σ a polomeru zakrivenia voľného povrchu kvapaliny R • pre kapilárny tlak platí: • v užšej kapiláre je pk väčší

12. Kapilárne javy Kapilárna elevácia Kapilárna depresia jav, pri ktorom voľná hladina v kapiláre klesá nastáva pri kvapalinách, ktoré nezmáčajú steny nádoby • jav, pri ktorom voľná hladina v kapiláre stúpa • nastáva pri kvapalinách, ktoré zmáčajú steny nádoby pre výšku (hĺbku) h kvapalinového stĺpca platí: σ – povrchové napätie R – polomer kapiláry ρ – hustota kvapaliny g – gravitačné zrýchlenie a - kapilárna elevácia b – kapilárna depresia

13. Kapilárne javy 13

14. Použité zdroje • Blaško M. a kol.: Fyzika - molekulová fyzika a termodynamika, SPN Bratislava 2004 • Svoboda E., Bartuška K.: Fyzika pre 2.ročník gymnázií SPN Bratislava 1993 • Tarábek, P. a kol.: Zmaturuj z fyziky, Didaktis, Bratislava, 2011 • http://www.gjar-po.sk/studenti/informatika/04_05/animacie_3c/simcik_ani.gif • http://www.gjar-po.sk/studenti/informatika/04_05/animacie_3c/kapitancik_ani.gif