Презентация для урока на тему: Свойства паров, жидкостей и твёрдых тел Дисциплина : Физика Над презентацией работали студенты 1 курса группы ГК-11: Хабирова Диана Абдеев Рамиль Саитов Рамазан Руководитель: преподаватель физики Алеева Зульфира Фандузовна 1/40 Республика Башкорстостан, г.Уфа

2/40 Введении Строении газообразных, жидких и твердых тел Газы Жидкости Водяной пар Критическая температура Измерительные приборы Твёрдое состоянии, кристаллы Фазовые переходы веществ Деформации Пластичность, хрупкость, упругость Смачиваемость, несмачиваемость Капиллярность Заключении Ресурсы

На поверхности земли мы наблюдаем H 2 O в трёх агрегатных состояниях: водя- ной пар, лёд, вода. Из всех разделов физики только молекулярная физика даёт возможность показать почему вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях. Водяной пар Вода Лёд 3/40

Молекулы жидкостей Молекулы газов Кристаллическая решётка твёрдых тел 4/40

В газах расстоянии между атомами и молекулами в среднем во много раз больше размеров самих молекул. Газы легко сжимаемы, при этом уменьшается среднее расстоянии между молекулами, но молекулы не сдавливают друг друга. Они могут неограниченно расширятся. Они не сохраняют ни формы, ни объема. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давлении газа.[1] Они не сохраняют не формы, ни объема. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давлении газа. 5/40

1. Объём и форму не сохраняют. 2. Расстоянии между молекулами большое, во много раз больше самих молекул. 3. Легко сжимаемы. 4. Молекулы газов совершают беспорядочное движении, поэтому заполняют собой весь предоставленный им объём. 5. При повышении температуры расширяются. Если сосуд отсутствует, то расширяются неограниченно. 6/40

Молекулы жидкости расположены почти вплотную друг к другу, поэтому молекулы жидкости ведет себя иначе чем молекулы. Зажатая, как в клетке, другими молекулами, она совершает «бег на месте» (колеблется около положения равновесия, сталкиваясь с соседними молекулами). Жидкость не сохраняют формы. Время оседлой жизни молекулы воды т.е. время колебаний около одного определенного положения равновесия при комнатной температуре, равно в среднем [2] 7/40

Время оседлой жизни молекулы воды, т. е. время колебаний около одного определенного положения равновесия при комнатной температуре,равно в среднем с. Время же одного колебания значительно меньше ( с). С повышениим температуры время оседлой жизни молекул уменьшается. 8/40

Испаре́нии процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое). При испарении с поверхности жидкости (испарении жидкости) или твёрдого тела (сублимация или возгонка) вылетают (отрываются) частицы (молекулы, атомы), при этом E k > Е р. Рассмотрим данный процесс на молекулярном уровне: молекулы, обладающие достаточной энергией (скоростью) для преодоления притяжения соседних молекул (то есть самые быстрые), 9/40 вещества (жидкости). При этом средняя энергия оставшихся молекул становится меньше (жидкость остывает). Например, очень горячая жидкость: мы дуем на её поверхность, чтобы остудить, при этом мы ускоряем процесс испарения. Важным фактором является также площадь поверхности жидкости, с которой происходит испарении: из узкого стакана оно будет происходить медленнее, чем из широкой тарелки. вырываются за границы

10/40 Испарении твердого тела называется сублимацией (возгонкой), а парообразовании в объёме жидкости кипениим. Испарении эндотермический процесс, при котором поглощается теплота фазового перехода теплота испарения, затрачиваемая на преодолении сил молекулярного сцепления в жидкой фазе и на работу расширения при превращении жидкости в пар. Вывешенное на мороз влажное белье через несколько минут замерзает и становится жестким как лист картона или фанеры. Однако через двое-трое суток оно уже совершенно свободно от льда – мягкое, эластичное и практически сухое. Лед перешел из твердой кристаллической фазы непосредственно в пар, минуя плавлении. Такое «сухое» испарении называется сублимацией, или возгонкой. Сублимация льда возможна практически при любой отрицательной температуре, но при одном условии: влажность воздуха должна быть достаточно низкой. Сублимация происходит с поглощениим теплоты, причем для некоторых веществ теплота сублимации весьма велика.

При приближении кометы Галлея к Солнцу с поверхности её ядра начинают сублимироваться летучие вещества с малой температурой кипения, такие как вода, моноксид, оксид углерода, метан, азот и, возможно, другие замёрзшие газы. Этот процесс приводит к образованию хвоста кометы, которая может в поперечнике достигать км. Испарении этого грязного льда высвобождает пылевые частицы, которые относятся газом от ядра. Молекулы газов в коме поглощают солнечный свет и переизлучают его затем на разных длинах волн (это явлении называется флуоресценцией), а пылевые частицы рассеивают солнечный свет в различных направлениях без изменения длины волны. Оба эти процесса приводят к тому, что кома становится видимой для стороннего наблюдателя. 11/40

Конденса́ция паров переход вещества в жидкое или твёрдое состоянии из газообразного. Максимальная температура, ниже которой происходит конденсация, называется критической. Пар, из которого может происходить конденсация, бывает насыщенным или ненасыщенным. При наличии жидкой фазы вещества конденсация происходит при сколь угодно малых пересыщениях и очень быстро. В этом случае возникает подвижное равновесие между испаряющейся жидкостью и конденсирующимися парами. Уравнении Клапейрона Клаузиуса определяет параметры этого равновесия в частности, выделении тепла при конденсации и охлаждении при испарении. 12/40

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. Жидкость в закрытом сосуде вначале будет испаряться и плотность пара над ней будет увеличиваться. Однако чем больше молекул покидает жидкость, тем больше возвращаются. Чем больше плотность пара, тем больше молекул возвращаются в жидкость. При постоянной температуре в закрытом сосуде в результате установится динамическое равновесие т.е в среднем, количество молекул, покинувших жидкость, равно количеству молекул, вернувшихся в жидкость. 13/40

Если изменить объём насыщенного пара, то равновесие нарушится, но со временем плотность пара, а следовательно и концентрация молекул, вернутся в прежнее значении – это значит, что плотность пара и концентрация молекул в насыщенном паре не зависят от его объёма. Давлении, при котором насыщенный пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью называется давлении насыщенного пара p о =nkT 14/40

Кипе́нии процесс интенсивного паро- образования, который происходит как со свободной поверхности жидкости, так и внутри неё. При этом в объёме жидкости возникают границы разделения фаз, то есть на стенках сосуда образуются пузырьки, которые содержат воздух и насыщенный пар. Кипении, как и испарении, является одним из способов парообразования. В отличии от испарения, кипении может происходить лишь при определённой температуре и давлении. Температура, при которой происходит кипении жидкости, находящейся под постоянным давлениим, называется температурой кипения. Как правило, температура кипения при нормальном атмосферном давлении приводится как одна из основных характеристик химически чистых веществ. Водород-253 Спирт 78 Вода 100 Ртуть 357 Температура кипения некоторых веществ Температура кипения жидкостей зависит от внешнего давления, чем оно больше, тем больше температура кипения. 15/40

Критическая температура – это температура, при которой исчезают различия в физических свойствах между жидкостью и её насыщенным паром. Газ при температуре выше критической нельзя превратить в жидкость не при каких давлениях. Пар имеющий температуру ниже критической – ненасыщенный пар. ВеществоТ кр,, о С Вода 374 Спирт этиловый 243 Эфир 197 Углекислый газ 31 Кислород-118 Азот-146 Водород-240 Гелий /40

17 17/40

Психрометр состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и он показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которого опущен в воду. Вода испаряется и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарении и тем более высокую температуру показывает термометр, окруженный полоской ткани. При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться ( испарении равно конденсации) и показания обоих термометров будут одинаковы. 18/40

Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды. Для непосредственного кипячения требуется нагреть жидкость до определенной температуры. А что такое температура? Это степень нагретости тела (холодное теплое горячее ). Прибор измеряющий температуру тела, воздуха или жидкости называется термометр. Все знают простые разновидности термометров: В связи с запретом применения ртути во многих областях деятельности ведется поиск альтернативных наполнений для бытовых термометров. Например, такой заменой может стать сплав галинстан. 19/40

Виды гидрометров: Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность. В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита хлористого лития со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивлении; недостаток этого гигрометра зависимость показаний от температуры. 20/40

Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменении положения центра плёночной мембраны передаётся стрелке. Волосной и плёночный гигрометр в зимнее время являются основными приборами для измерения влажности воздуха. Показания волосного и плёночного гигрометра периодически сравниваются с показаниями более точного прибора психрометра, который также применяется для измерения влажности воздуха. Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса, способного изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос натянут на металлическую рамку. Изменении длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. 21/40

Жидкости в твердом состоянии сохраняют и объем и форму. Потому что в твердом состоянии имеет кристаллическую решетку, от нее и зависит геометрическая форма. Кристаллы - это твердые тела имеющие форму правильных многогранников. Кристаллы могут принимать форму различных призм основаниим которых могут быть правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник. 22/40

Механическую прочность твердых тел, т.е. их способность противодейст- вовать изменению формы и объема. Между атомами есть силы притяжении и отталкивания, это и спо- собствует их твердости. Недеформируемых тел в природе не существует. если наступить на кирпич, то он тоже деформируется, высота изменится 1/20000 см. 23/40

Монокристалл отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку и иногда имеющий анизотропию физических свойств. Внешняя форма монокристалла обусловлена его атомно- кристаллической решёткой и условиями (в основном скоростью и однородностью) кристаллизации. Медленно выращенный монокристалл почти всегда приобретает хорошо выраженную естественную огранку, в неравновесных условиях (средняя скорость роста) кристаллизации огранка проявляется слабо. При ещё большей скорости кристаллизации вместо монокристалла образуются однородные поликристаллы и поликристаллические агрегаты, состоящие из множества различно ориентированных мелких монокристаллов. Для них характерна анизотропия. Кристалл поваренной соли Алмаз в материнской породе 24/40

Зависимость физических свойств от направления в кристалле называют анизотропией. Все кристаллические тела анизотропны. Анизотропия является характерным свойством кристаллических тел (точнее лишь тех, кристаллическая решетка которых не обладает высшей кубической симметрией). При этом свойство анизотропии в простейшем виде проявляется только у монокристаллов. Слои кристаллической решётки графита Поликристалл железа(срез) У поликристаллов анизотропия тела в целом (макроскопически) может не проявляться вследствие беспорядочной ориентировки микрокристаллов, или даже не проявляется, за исключениим случаев специальных условий кристаллизации, специальной обработки и т. п. 25/40

Поликристалл агрегат мелких кристаллов какого- либо вещества, иногда называемых из-за непра- вильной формы кристал- литами или кристалли- ческими зёрнами. Многие материалы естественного и искусственного происхож- дения (минералы, металлы, сплавы, керамики и т. д.) являются поликристаллами. Поликристалл висмута 26/40

Лёд ( ) Снежинка 27/40

Кристаллическая решетка Натрий хлорид (Поваренная соль) Внешний вид 28/40

Фазовые переходы веществ Состоянии одного и того же вещества в определённом интервале температур и давлений, характеризующееся определёнными, неизменными в пределах указанных интервалов, качественными свойствами : способностью (твёрдое тело) или неспособностью (жидкость, газ, плазма)сохранять объём и фо- рму, наличием или отсу- тствием дальнего (твёрдое тело) и ближнего порядка (жидкость), и другими свой- ствами. Изменении агрегатного состояния Может сопровождаться cкачко- бразным изменениим свободной энергии, энтропии, плотности и других физических величин. 29/40

Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия (другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей); Пластические деформации это необратимые деформации, выз- ванные изменениим напряжений. При пластической деформации металла одновременно с изменениим формы меняется ряд свойств в частности, при холодном деформировании повышается прочность. 30/40

31/40

32/40

Пласти́чность способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации. К числу весьма пластичных материалов относятся отожженная медь, алюминий, латунь, золото, малоуглеродистая сталь и др. отожженная медь Латунь Алюминий Золото Битум ( в нагретом виде) 33/40

Хрупкость свойство материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций. Является противоположным свойству пластичности. Материалы, обладающие этим свойством, называются хрупкими. Для таких материалов удлинении при разрыве не превышает 2…5 %, а в ряде случаев измеряется долями процента. К хрупким материалам относятся чугун, высокоуглеродистая инструментальная сталь, стекло, кирпич, камни и др. Разбитое стекло Кирпич Разбитый горшок 34/40

Упру́гость в физике свойство материала под действием механических напряжений деформироваться обратимо: после снятия напряжений материал остается недеформированным. 35/40

Молекулы жидкости притягиваются друг у кругу слабее, чем к молекулам твердого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведет себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве.В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность. 36/40

Молекулы жидкости притягиваются друг у кругу сильнее, чем к молекулам твердого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведет себя ртуть на стекле, вода на парафине или "жирной" поверхности. В этом случае говорят, что жидкость НЕ смачивает поверхность. 37/40

капиллярный эффект физическое явлении, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. В поле тяжести (или сил инерции, например при центрифугировании пористых образцов) поднятие жидкости происходит в случаях смачивания каналов жидкостями, например воды в стеклянных трубках, песке, грунте и т. п. Понижении жидкости происходит в трубках и каналах, не смачиваемых жидкостью, например ртуть в стеклянной трубке. 38/40

С газообразными, жидкими и твёрдыми телами мы сталкиваемся ежедневно: мы пьём воду, мы дышим воздухом (в котором содержится водяной пар), который является газом, и контактируем с твёрдыми телами с самого рождения, катаясь на ледяных горках. Очень важно знать: что из себя представляют эти вещества, их свойства и явления связанные с ними. Эти знания облегчают нашу жизнь в разы, и делают её комфортной. В этой скромной но емкой презентации мы рассказали о некоторых свойствах газов, жидкостей и твёрдых тел. Всего доброго, спасибо за внимании! 39/40

[1] – Физика 10 класс. Авторы : Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. и д.р год издания. [2] – Википедия : 3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D 1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8 6%D0%B0 Все картинки взяты из : uinfo=sw-1366-sh-768-ww-1349-wh-667-pd-1- wp-16x9_1366x768 40/40