3. STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

VLASTNOSTI

• stálý objem

• téměř nestlačitelné

• tekuté

• v klidu zaujímají vodorovnou hladinu

• molekuly uvnitř kapaliny na sebe vzájemně působí přitažlivými silami,

• kolem každé molekuly lze myšlenkově opsat kouli o poloměru rn (ca 1 nm) = sféra molekulového působení

• molekuly plynu nad povrchem kapaliny působí na molekuly kapaliny blízko povrchu výslednou přitažlivou silou

• na každou molekulu ležící v povrchové vrstvě kapaliny působí sousední molekuly výslednou přitažlivou silou, která směřuje do kapaliny kolmo k hladině

• molekuly povrchové vrstvy mají větší Ep (polohová en.) o tzv. povrchovou energuu než molekuly uvnitř kapaliny

• kapalina nabývá takového tvaru, aby byl její povrch co nejmenší (kapka)

POVRCHOVÁ SÍLA

• působí v každém povrchu kapaliny

• je kolmá na okraj kapalinové vrstvy a u zakřivených povrchů má tvar tečny

• rámeček s kapalinovou blánou

účinky povrchových sil

• mýdlová blána v pevném rámečku

POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

• σ = F/l

  • σ (sigma) → povrchové napětí, jednotka: N*m-1

  • F → povrchová síla (N)

  • délka okraje vrstvy (m)

• povrchové napětí závisí na druhu kapaliny a na její teplotě (čím vyšší teplota, tím nižší povrchové napětí)

• př. čistá voda ve styku se vzduchem má σ= 76 mN*m-1

význam povrchového napětí

• umývání a praní → hodí se snížit povr. nap. → zvýšíme teplotu a přidáme saponát

• když se sníží pov. nap. vody, líp se myjou věci (proto myjeme nádobí teplou vodou)

• vodní ptáci… (když do rybníku naliješ saponát, potopíš kačenky 😡)

• tvorba bublin → kapaliny s menším povr. nap. dělají větší bubliny

• síťka na kohoutku → drží vodu uvnitř, díky malému povr. nap.

JEVY NA ROZHRANÍ PEVNÉHO TĚLESA A KAPALINY

• některé kapaliny smáčí stěny nádoby = vytváří u nich dutý povrch

kapalina, která smáčí stěny nádoby

• ϑ (théta) → stykový úhel

• úhel, který svírá povrch kapaliny

s povrchem nádoby

• např. voda ve skle

• kapalina smáčí stěny pokud: 0<ϑ<90

• směřuje - li výslednice ven z kapaliny, je povrch kapaliny u stěny nádoby dutý a kolmý k výslednici F → kapalina smáčí stěny

kapalina, která nesmáčí stěny nádoby

• vytváří vypuklý povrch

90<ϑ<180

• např. rtuť ve skle

• směřuje - li výslednice dovnitř do kapaliny, je povrch kapaliny u stěny nádoby vypuklý a kolmý k výslednici F → kapalina nesmáčí stěny

• je-li ϑ 90 stupňů, povrch kapaliny není zakřivený

• pod zakřiveným povrchem kapaliny vzniká v kapalině přídavný tlak v důsledku pružnosti povrchové vrstvy → kapilární tlak = pk

• pod dutým povrchem je vnitřní tlak menší o pk

• pod vypuklým povrchem je vnitřní tlak větší o pk

• př. bublina → uvnitř je tlak větší, než v okolí → bublina se zmenšuje

KAPILÁRNÍ JEVY

• ponoříme-li kapilaru (velmi tenkou trubici) svisle do kapaliny, která smáčí stěny nádoby, nastává:

kapilární elevace

• hladina v kapilaře bude výše než okolní hladina → vytvoří dutý vrchlík

• pod dutým povrchem je tlak menší → kapalina stoupne a vyrovná tlaky

• ponoříme-li kapiláru do nesmáčivé kapaliny, nastává:

kapilární deprese

• hladina v kapilaře bude vypuklá a níž, než okoní kapalina

• pod vypuklým povrchem je větší tlak, kapalina klesne

význam kapilárních jevů

• vzlínavost vody:

  • u zdiva, u rostlin, nasávání látek knoty, odpařování vody z půdy

TEPLOTNÍ ROZTAŽNOST VODY

• u většiny kapalin objem s rostoucí teplotou roste

• V0 = počáteční objem

• V = objem při teplotě t

• delta t (t-t0) = rozdíl teplot

• beta = teplotní součinitel objemné roztažnosti (jednotka: K-1)

• u většiny kapalin hustota s rostoucí teplotou klesá

• výjimkou je voda → ANOMÁLIE VODY

• od 0 do 4 stupňů se objem vody zmenšuje a teplota roste

• od 4 výš objem roste

význam

• led má větší objem než voda → praskání trubek

• led zamrzá na povrchu, na dně rybníků tak přežívají ryby atd

• kapalinové teploměry