Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Пособие для самостоятельной работы студентов по теме Свойства паров, жидкостей и твердых тел

Пособие для самостоятельной работы студентов по теме Свойства паров, жидкостей и твердых тел

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ «КУПИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ТЕХНИКУМ»








МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Для самостоятельной работы студентов

По дисциплине: ФИЗИКА

Тема: «СВОЙСТВА ПАРОВ, ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ»

Специальность: 34.02.01 Сестринское дело Курс: 1

(базовой подготовки)












Купино

2016

Рассмотрено на заседании предметной цикловой

Методической комиссии по общеобразовательным дисциплинам,

общему гуманитарному и социально-экономическому, математическому и

естественно-научному циклу

Протокол № _____ от «_____» _________20____г.

Председатель ПЦМК: _____________





Автор – составитель: преподаватель математики высшей категории Тюменцева О.Н.
















Купино

2016 г

Пояснительная записка к методическому пособию

Методическое пособие предназначено для повторения теоретических и практических знаний по теме.

Цель пособия – повторить понятия: температура, давление, плотность, удельный объем, круговой процесс и подготовиться к занятиям по темам «Свойства паров», «Свойства жидкостей» и «Свойства твердых тел».

Данное пособие рекомендовано для студентов первого курса специальности 34.02.01 Сестринское дело. Пособие содержит определения основных понятий термодинамики, формул для их вычисления и формул связи, первый и второй законы термодинамики, тест для самоконтроля и ключи к тесту.

Пособие направлено на формирование навыков самостоятельной работы с учебным материалом, формирование навыков решения задач, формирование и развитие творческого потенциала, повышение интереса к дисциплине.


















Свойства паров, жидкостей и твердых тел

І. Свойства паров

Испарение и конденсация

Паhello_html_m46bb9ecc.jpgрообразование— переход вещества из жидкого состояния в газообразное.

Испарение— парообразование со свободной поверхности жидкости(с поглощением Q) при Т= const.

hello_html_m7a8ee65d.png
Конденсация
— переход вещества из газообразного состояния в жидкое(с выделением Q) при Т= const.

Насыщенный пар

Свойства насыщенного пара

На рисунке приведена изотерма реального газа (ненасыщенного пара), зависимость давления пара от объема при постоянной температуре.( 1— ненасыщенный пар,2hello_html_2910e4bf.jpg— насыщенный пар 3— жидкость)

1. Давление насыщенного пара:

а) не зависит от объема над испаряющейся жидкостью при T= const;

б) зависит от вида жидкости;

в) зависит от температуры: чем >T тем >р;

г) р—max при Т кипения.

2. Закон hello_html_m30d8b7ab.png— к насыщенным и ненасыщенным парам, но тем точнее, чем дальше от насыщения.

Закон hello_html_m3156c974.pngк насыщенным парам неприменим, так как изменяется m газа.

V, понизитьt(потеют стекла, стены в ванной комнате и т. д.)

Из насыщенного в ненасыщенный: увеличить V, повысить t.


Насыщенный (участок АВ)

hello_html_3eabff18.jpg

Ненасыщенный (участок ВС)

hello_html_m74dd6964.jpg

4.hello_html_m34ae7a0c.jpg Зависимость рн.п. от Т. Участок А–В: закон Шарля не выполняется, так как изменяется концентрация молекул. Участок ВС: закон Шарля выполняется.

5. Зависимость давления р насыщенного пара от вида жидкости:


Кипение

Парообразование со всего объема жидкости при Т=const—кипение.

Кипение жидкости начинается при температуре, когда р насыщенного пара в пузырьках равно рвнеш. Например, для воды при tк=100°Срн.п=105Па,pатм= 105Па. Следовательно, вода закипит. Тк зависит от p на поверхности жидкости. Если Hгоры=7000 м, pатм=4∙104Па,Тк=70°С, так как рн.п при 70°С равно 4∙104Па. При кипении Тж постоянна. С понижением давления на поверхности жидкости Tк, уменьшается.

Перегретая жидкость

1.hello_html_3e8500b3.jpg Тп.ж.> Тк.

2. Критическая температура (Tкр) —температура, при которой исчезает различие в физических свойствах между жидкостью и насыщенным паром.

3. При Tкр плотность ρн.п и рн.п становятся максимальными, ρж— минимальной. С ростом температуры уменьшается L, а при Tкр она равна нулю.

4. Если ТТкр, то газ нельзя обратить в жидкость при любом давлении.

5. Газ обращается в жидкость, если Т<Tкри повышается давление.

Воhello_html_4b7c6c8e.jpgдяной пар в атмосфере

В воздухе всегда есть водяной пар (~1%). Он образуется в результате испарения с поверхностей океанов, морей, озер; в течение года образуется 4,25∙1014т.

Абсолютная влажность воздуха. Парциональное давление водяного пара.

Выражаетсяρв кг/м3.

Абсолютная влажность воздуха(упругость пара) показывает, какая масса m воды содержится в единице объема V:hello_html_m1cfc40ae.pnghello_html_m5e7e5315.jpg

Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называется парциальным давлением (Pп).

Относительная влажность воздуха

Относительной влажностью воздуха φ называется величина, равная отношению давления водяного пара в воздухе к давлению насыщенного пара при той же температуре.hello_html_m5c86c752.png

Еhello_html_m760cf17a.jpgслиhello_html_m60e0ccc.png, тоhello_html_2e3d4ca4.png;hello_html_m49cf2a7a.pnghello_html_6d832fff.png.

Точка росы

Понижается t при pатм= const, и при определенной t пар становится насыщенным.

Температура, при которой водяной пар становится насыщенным, называется точкой росы.(на рисунке переход из точки А в точку В)

Экhello_html_192ff4b.jpgспериментальное определение относительной влажности воздуха

1. Гигрометр. Зная t точки росы и t воздуха, по таблицам находим pп и pн и определяем относительную влажность:hello_html_m6f45f59d.png.

2.hello_html_60ff8744.jpgПсихрометр(от греческого «психриа» — холод)

Зная t сухого и влажного термометров и разность Δt, по таблицам определяем φ.


Значение влажности

1. Самочувствие человека; наиболее благоприятная влажность от 40 до 50%.

2. Прогноз погоды.

3. Развитие флоры и фауны.

4. Сохранность произведений искусств и архитектуры.

5. Сушка изделий.

ІІ. Поверхностное натяжение жидкостей

Поверхность жидкости

На каждую молекулу жидкости действует равнодействующая сила Fp, направленная вниз. Наибольшая Fp действует на молекулу, находящуюся в поверхностном слое жидкости. Молекулы с поверхности жидкости втягиваются внутрь жидкости. Молекулы оставшиеся на поверхности находятся на расстояниях больших чем молекулы внутри жидкости (поэтому между ними преобладают силы притяжения), они имеют большую энергию. Поверхностный слой создает давление на жидкость — молекулярное давление.

hello_html_m5efb5682.jpghello_html_m6b2024dc.jpg

Сила поверхностного натяжения

Сила, которая действует вдоль поверхности жидкости, перпендикулярной к линии, ограничивающей эту поверхность, и стремится сократить ее до минимума, называется силой поверхностного натяжения. F~l (l–периметр границы тв.тело–жидкость), F=σl.

2F=F1, гдеF1— модуль силы упругости;

hello_html_m5fc26e04.png, гдеF— модуль силы поверхностного натяжения

Σ зависит от вида жидкости, температуры, состояния жидкости

Коэффициент поверхностного натяжения жидкости отношение энергии поверхностного слоя молекул к площади поверхности жидкости. hello_html_e3f04d3.pnghello_html_1c50099f.png

Смачивание

Смачиванием называют явление искривления поверхности жидкости вблизи поверхности твердого тела из-за взаимодействия молекул ТВ. Тела и жидкости.

1. Если сила взаимодействия между молекулами жидкости и вещества больше силы взаимодействия между молекулами этой жидкости, то жидкость смачивает твердую поверхность, т. е. β<90°.

hello_html_m46844e87.jpghello_html_109d15c3.jpg

2. Если сила взаимодействия между молекулами жидкости и вещества меньше силы взаимодействия между молекулами этой жидкости, то жидкость не смачивает твердую поверхность, т. е.β>90°.

Каhello_html_m367ac3d0.jpghello_html_7167f1ad.jpgпиллярность

Капиллярными явлениями называют явления поднятия или опускания жидкости в узких трубках. Высота подъема в капилляре h зависит от рода жидкости, радиуса трубки. F=σl=σr,Fн=mgσr=Vρg=πr2hρg

2σ=rhρg → hello_html_55259280.png.

Учет смачивания в природе и технике

Тела, пронизанные большим числом тонких каналов, активно впитывают в себя воду и другие жидкости — только необходимо, чтобы жидкость смачивала поверхности этих тел. Так, полотенце впитывает в себя воду при вытирании рук. В фитиле керосин непрерывно поднимается по капиллярам вверх, где и сгорает. В технике применяют фитильный способ подачи масла. Так как кирпичи — это пористые тела, то кирпичные дома в нижней части должны быть изолированы от влаги материалом, не имеющим капилляров. В почве вода поднимается по многочисленным капиллярам и испаряется. Это ведет к потере влаги, необходимой растениям.

ІІІ. Свойства твердых тел.

1.hello_html_m46d29a8d.jpg Обычно вещество называют твердым, если оно сохраняет свою форму и объем, т. е. внешние признаки.

2. В физике под твердыми телами подразумевают вещества, у которых имеется кристаллическое строение, т. е. «дальний порядок», в расположении его частиц.

В зависимости от структуры различают тела кристаллические и аморфные.

Кристаллические тела

Свойства

1. Температура плавления tпл=const.

2. Каждое вещество имеет свою температуру плавления.

Анизотропия

зависимость физических свойств от направления внутри кристалла.

Механическая прочность, оптические, электри­ческие, тепловые свойства.

Изотропия

одинаковые физические свойства по всем направлениям.

У поликристаллов анизотропия свойственна для каждого кристалла. Так как кристаллики расположены друг относительно друга хаотически, тело в целом изотропно.

Аморфные тела

Типы кристаллов

hello_html_m2782ae56.jpg

Кристаллическая форма вещества более устойчива, чем аморфная.

Деформация. Виды деформации

упругая ← Деформация → пластичная

Виды деформации

Тросы

Канаты

Веревки

Фундамент строения

Опоры мостов

Асфальт дороги

Балки

Перекрытия балок

Автомобильный вал

Деформация незначительна

hello_html_m7695dd74.jpg

hello_html_37f86555.jpg

hello_html_29149312.jpg

hello_html_m1cf29f94.jpg

hello_html_mfe69e8b.jpghello_html_46410b0d.jpg

Механическое напряжение(σ)

hello_html_m64230790.pnghello_html_mdaa6765.pnghello_html_m3d324256.jpg.

Выражается σ вhello_html_m2613e3bd.png, или в Па.

На графике видно: чем > угол наклона, тем упругие свойства материала выше, т. е. E2>E1.

Закон Гука

Пуhello_html_37ad36d2.jpgсть l— конечная длина;l0— начальная длина; ∆l— абсолютное изменение длины;hello_html_1770babc.png— относительное изменение длины.

Прhello_html_2cf1c33b.jpgи малых деформацияхhello_html_m7ad860ec.pnghello_html_4d5fc6b1.png,hello_html_m7378c90d.png. Для перехода к равенству k и hello_html_m2e4570c.pngвведем коэффициент пропорциональности Е, который называется модулем Юнга(модуль упругости материала),характеризующий упругие свойства материала. Следовательно,hello_html_17f041c2.png(коэффициент жесткости зависит от длины тела, от площади, от длины и материала ).

Так как F=k|∆l|, тоhello_html_1e49edfd.png.

Таким образом, видно, что при малых деформациях σ прямо пропорциональна ε, т.е.σ=E|ε| — закон Гука.

Диаграмма растяжения материала

Если взять проволоку, замерять ее длину и площадь, увеличивая нагрузку, то после вычисления σ и ε в каждом состоянии получаем диаграмму растяжения.

1.hello_html_1bd298e6.jpgНапряжениеσуп,выше которого начинается нарушение линейной зависимости σ от ε, называется пределом упругости(точка А). До σуп выполняется закон Гука.

2. Участок АВ: ε растет непропорционально.

3. Участок BD: ε растет — стержень растягивается; σ—const— наблюдается текучесть материала.

4. При увеличении деформации ε растет, в точке Е достигает максимума — образец разрушается.

Предел прочности σпч— напряжение, при котором стержень разрушается.

Запас прочности

Отношение предела прочности вещества, из которого сделано тело, к напряжению при котором работает тело называют запас прочности.hello_html_1dee6014.png

Механические свойства материалов

Пластичность— свойство материала при незначительных нагрузках приобретать остаточную деформацию (свинец, воск).

Хрупкость— свойство материала разрушаться при небольших деформациях (стекло, фарфор).



























Тест Свойства паров, жидкостей и твердых тел

ВАРИАНТ 1.

1. Влажность воздуха в комнате равна 100%. Каково соотношение температур влажного и сухого термометра?

А: tв>tс. Б: tв=tс. В: tв<tс Г: все эти случаи возмож­ны. Д: среди этих ответов нет правильного.

2. В цилиндре под поршнем находятся вода и насыщенный пар. Как изменится давление пара под поршнем при уменьшении объёма? Температура неизменна.

А: увеличится. Б: остается неизменным. В: уменьшится. Г: может остаться неизменным, а может уменьшиться. Д: может остаться неизменным, а может увеличиться.

З. Как изменится температура кипения воды при возрастании атмо­сферного давления?

А: повышается. Б: понижается. В: не изменяется. Г: кипение становится невозможным. Д: среди этих ответов нет правильного.

4. Каким из ниже перечисленных свойств обязательно обладает лю­бой кристалл?

Аhello_html_m6d9f02b.png: твердость. Б: анизотропия. В: прочность. Г: прозрачность. Д: среди этих ответов нет правильного.

5.Укажите на диаграмме растяжения, какая точка соот­ветствует пределу прочности данного материала.

А: A. Б: B. В: C. Г: D. Д: E.

6. В капиллярной трубке жидкость поднялась на 4 мм. Чему будет равна высота подъёма жидкости с отверстием в трубке в 2 раза большего диаметра?

А: 16 мм. Б: 8 мм. В: 4 мм. Г: 2 мм. Д: 1 мм.

7. При подвешивании груза проволока удлинилась на 1 см. Каким будет удлинение проволоки, отличающейся от первой в 2раза большим сечением, при подвешивании того же груза?

А: 1 см. Б: 2 см. В: 0,5 см. Г: 4 см. Д: 0,25 см.

8. При подъёме из воды проволочки длиной 5 см образуется пленка поверхностного натяжения. При какой наименьшей силе произойдет разрыв пленки?

А: 0,72 Н. Б: 0,36 Н. В: 0,18 Н. Г: 0,0072 Н. Д: 0,0036 Н.

9. При каких значениях температуры возможно превращение пара в жидкость? Критическая температура этого вещества 195 С .

А: меньше 195°С. Б: больше 195°С. В: меньше 0°С. Г: больше 0°С. Д: сре­ди этих ответов нет правильного.

10. Какой величины сила приложена к стержню с площадью попереч­ного сечения 2 кв.см, если в стержне возникло напряжение величи­ной 107 Н/кв.м?

А: 2.107 Н. Б: 2.103 Н. В: 5.10б Н. Г: 5.1010 Н. Д: 2.10-7 Н


Тест Свойства паров, жидкостей и твердых тел

Литература

  1. Мякишева Г.Я., Быховцов Б.Б., Сотский Н.Н. Физика. 10-11 класс (базовый и профильный уровни)  М.: Просвещение, 20012 г 

  2. Яремкевич А.П. Физика. Задачник 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2005 г. 

Интернет-ресурсы

  1. http://vschool.km.ru - Виртуальный репетитор по физике.

  2. http://archive.1september.ru - Газета “1 сентября”: материалы по физике. Подборка публикаций по преподаванию физики в школе. Архив с 1997 г.

  3. http://experiment.edu.ru - Физика: коллекция опытов

  4. http://www.spin.nw.ru - Тесты и задачи по термодинамике.

  5. http://www.gomulina.orc.ru - Физика и астрономия: виртуальный методический кабинет. 



Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 21.11.2016
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров247
Номер материала ДБ-374319
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх