Капиллярные явления в природе и технике.

Капиллярами – называют узкие трубки, диаметр которых сравним с диаметром человеческого волоса, в капиллярах происходит кажущееся нарушение закона сообщающих сосудов, если жидкость смачивает капилляры, то она поднимается по капилляру, если не смачивает, то опускается. Перемещение происходит до тех пор, пока лапласовское давление не уравновесится гидростатическим:

Р_л = Р_г

R - радиус мениска;

h - высота перемещения жидкости в капилляре.

При полном смачивании R = r, тогда где r – радиус капилляра.

– при частичном смачивании

Капиллярные явления играют огромную роль в природе, быту и технике. По капиллярам поднимается вода с растворенными в ней питательные вещества к верхушкам деревьев и другим растениям. В организме человека и животных имеется развитая сеть капиллярных кровеносных сосудов. При строительстве домов, стены тщательно гидроизолируют от фундамента, гидроизолируют окна, крыши.

 

ЗАДАЧИ К БЛОКУ 5

1. При какой температуре выпадет роса, если абсолютная влажность воздуха 7× 10^-3; 12, 2× 10^-3; 18, 5× 10^-3 кг/м³.

Абсолютная влажность измеряют плотностью или давлением водяных паров, содержащихся в воздухе, при точке росы эти пары становятся насыщающими, а еще при меньшей температуре лишний пар конденсируется.

Рассматривая таблицу “Давление насыщающих водяных паров и их плотность при различных температурах”. Отмечаем, что указанным значениям плотности соответствуют (примерно) температуры 5, 14, 21°С.

Ответ: 5°С; 14°С; 21°С.

2. Относительная влажность воздуха при 27°С равна 40%. Определить относительную влажность этого воздуха, если температура его понизится до 20°С.

При изменении температуры количество водяных паров в воздухе не изменяется (если нет конденсации), значит абсолютная влажность в обоих случаях одинакова. Найдем абсолютную влажность исходя из условия первой половины задачи.

Дано:

t₁ = 27°С

В₁ = 40%

r_н1 = 25, 8× 10^-3 кг/м³

t₂ = 20°С

r_н2 = 17, 3× 10^-3кг/м³

________________

В₂ –?

Решение:

А затем, зная абсолютную влажность, найдем относительную во втором случае

Ответ: 59%

3. При температуре 11°С относительная влажность воздуха 81, 5%. При какой температуре влажность воздуха будет 50%?

Аналогичные задачи, можно решать, находя в таблице не плотность, а давление.

Дано:

t₁ = 11°С

В₁=81, 5%

r_н1 = 1, 306 КПА

В₂ = 50%

_____________

t₂ –?

Решение:

Учитывая условие первой частизадачи, найдем абсолютную влажность:

Зная абсолютную влажность и относительную, найдем давление насыщающих паров во втором случае:

По таблице находим, что такое давление достигается при t = 19°С.

Ответ: 19°С

4. При температуре 24°С относительная влажность воздуха равна 70%. Сколько влаги выделится из каждого кубического метра воздуха при понижении температуры до 15°С.

Дано:

t₁ = 24°С

В₁ = 70%

r_н1 = 21, 8× 10^-3кг/м³

t₂ = 15°С

r_н2 = 12, 8× 10^-3кг/м³

________________

m –?

Решение:

Найдем абсолютную влажность

В каждом литре кубического воздуха содержится 15, 3 г водяного пара, а при температуре 15°С насыщают воздух 12, 8 г пара, значит лишний пар конденсируется и из каждого метра кубического выделяется 15, 3 – 12, 8 = 2, 46 г водяного пара.

Ответ: 2, 46 г.

5. Над поверхностью земли площадью 100 км² слой воздуха толщиной в 1 км имеет относительную влажность 80% при температуре 25°С. Воздух охладился до 17°С. Определить массу выпавшей росы.

Дано:

S =100 км²=100× 10⁶ м²=10⁸ м²

h =1 км =10³ м

В = 80%

t₁ = 25°С

t₂ = 17°C

r_н1 = 23, 0× 10^-3 кг/м³

Решение:

Определим абсолютную влажность:

Из каждого метра кубического выделяется:

18, 4 × 10^{-3 кг} – 14, 5 × 10^{-3 кг} = 3, 9× 10^-3 кг водяного пара

 

r_н2 = 14, 5× 10^-3 кг/м³

________________

m –?

Умножим на объем данного слоя воздуха:

m = 3, 9× 10^-3 кг/м³× 10⁸ м²× 10³ м=3, 9× 10⁸ кг

Ответ: 3, 9 × 10⁸ кг

6. Психрометр показывает 17°С (сухой термометр) и 13°С (смоченный термометр). Какова относительная влажность воздуха? Какова абсолютная влажность воздуха? Какова точка росы?

Дано:

t_с = 17°С

t_см = 13°С

_________

В –?

r_А –?

t_р –?

Решение:

Найдем разность показаний термометров t_{с –} t_см = 17–13 = 4°С и по психометрической таблице находим В = 64%. Затем из формулы найдем

r_н найдем при температуре воздуха в комнате, которую показывает сухой термометр: r_н = 14, 5 × 10^-3 кг/м³

Эти пары станут насыщающими при температуре t = 10°С (примерно). Это и есть точка росы.

Ответ: 64%; 14, 5× 10^-3 кг/м³; 10°С.

 

7. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания 3 кг воды от 20°С до кипения и обращения в пар 200 г при нормальном давлении.

Дано:

m₁ = 3 кг

t₁ = 20°С

t₂ = 100°С

m₂=200 г =0, 2 кг

С=4, 2 × 10³Дж/кг× °С

r = 2, 26× 10⁶Дж/кг

________________

Q –?

Решение:

на нагревание расходуется:

на парообразование:

Общее количество расходуемой теплоты:

Ответ: 1460 Кдж.

8. Определить силу поверхностного натяжения керосина, действующую на стенку сосуда длиной 50 см.

Дано:

l =50 см =50× 10^{-2 м}

s = 0, 024 н/м

________________

F_н –?

Решение:

F_н =50× 10^{-2 м}× 2, 4× 10^-2 н/м²=120× 10^-4 н = 12× 10^-3 н=12 мН

Ответ: 12 мН.

9. С помощью пипетки отмерено 100 капель воды, найти коэффициент поверхностного натяжения воды, если масса отсчитываемых капель 4, 6 г, а диаметр шейки пипетки 2 мм.

Дано:

n =100

m =4, 6 г =

= 4, 6× 10^{-3 кг}

d =2 мм = 2× 10^{-3 м}

__________

G_н -?

Решение:

в момент отрыва капли F_н=Р ( весу капли), , поэтому где m₁ – масса одной капли.

Ее легко найти, если массу всех капель разделить на их количество.

Таким образом:

Ответ: 7, 2× 10^-2 н/м

10. Диаметр канала капиллярной трубки 0, 2 мм. Вычислить, на сколько поднимется в ней уровень воды или опустится ртуть. Температура комнатная.

Дано:

d = 0, 2× 10^{-3 м}

r = 0, 1× 10^{-3 м}

G_в = 7, 2× 10^-2 н/м

s_рт = 47, 0× 10^-2 н/м

r_в=1, 0× 10³ кг/м³

r_рт = 1, 36× 10⁴ кг/м³

_______________

h₁ –?

h₂ –?

Решение:

Жидкость перемещается до тех пор, пока лапласовское давление не уравновесится гидростатическим Откуда .

Будем считать, что эти жидкости полностью смачивают стенки капилляра и тогда R=r (радиус мениска равен внутреннему радиусу капилляра). Подставив соответствующие значения найдем:

Ответ: 14, 6 см; 7, 05 см.

 

Действия над размерностями:

 

 

 

БЛОК 6

Основные понятия электростатики

1. Электризация тел, закон сохранения зарядов.

2. Закон Кулона. Система СИ в электричестве.

3. Электроскоп.

4. Электрическое поле, его силовая характеристика, напряженность.

5. Линии напряженности, однородное поле.

Л.С. Жданов §14.1.-14.9.; 15.1.-15.4 / Сборник задач по ред. Гладковой

№ 9.1-9.20; 10.1-10.15 / Г.Я. Мякишев §31-34 / В.В. Жилко Физика: Учеб. для 10 кл. §1-3

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. G дара 50-й Генный Ключ видит совершенно новую реальность социального взаимодействия людей, «в настоящее время находящуюся на самой ранней стадии проявления в мире.
2. I - Что относится к внешним проявлениям дружбы с неверными.
3. SWOT-анализ организации как метод выявления и предупреждения организационно-управленческих конфликтов.
4. В договоре обязательно должно присутствовать соглашение о самом факте поступления - приеме на работу, т. е. доказательство взаимного волеизъявления сторон.
5. В каком порядке должны рассматриваться заявления участников производства по делам об административных правонарушениях об отводе и самоотводе судьи?
6. В природе ацетилен не встречается.
7. Верховная божественная личность сказал: «Да, Я поведаю тебе о Своих блистательных проявлениях, о Арджуна, но не о всех, а лишь о главных, ибо Мое могущество беспредельно.
8. Внекостномозговые проявления при острых лейкозах
9. Внутригрупповые явления: социальный статус, социальная роль, групповые ролевые ожидания, «мы-чувства» и т.д.
10. Возвращаясь к естественной природе
11. Возвращение искового заявления
12. Возможные пути решения социально-экономического явления бедности