Билет №19.
1. Испарение — парообразование, происходящее при любой температуре со
свободной поверхности жидкости. Неравномерное распределение кинетической
энергии теплового движения молекул приводит к тому, что при любой температуре
кинетическая энергия некоторых молекул жидкости или твердого тела может
превышать потенциальную энергию их связи с другими молекулами. Большей
кинетической энергией обладают молекулы, имеющие большую скорость, а
температура тела зависит от скорости движения его молекул, следовательно,
испарение сопровождается охлаждением жидкости. Скорость испарения зависит: от
площади открытой поверхности, температуры, концентрации молекул вблизи жидкости. Конденсация — процесс перехода
вещества из газообразного состояния в жидкое. Испарение жидкости в закрытом
сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению
концентрации молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии. Через
некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном
состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся
в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же
время. Устанавливается динамическое
равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Вещество в
газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью,
называют насыщенным паром. (Паром называют совокупность молекул, покинувших
жидкость в процессе испарения.) Пар, находящийся при давлении ниже
насыщенного, называют ненасыщенным.
Давление водяного пара,
находящегося в воздухе при данной температуре, называют абсолютной влажностью, или упругостью водяного пара. Поскольку
давление пара пропорционально концентрации молекул, можно определить
абсолютную влажность как плотность водяного пара, находящегося в воздухе при
данной температуре, выраженную в килограммах на метр кубический (р). Большинство явлений, наблюдаемых в
природе, например быстрота испарения, высыхание различных веществ, увядание
растений, зависит не от количества водяного пара в воздухе, а от того, насколько
это количество близко к насыщению, т. е. от относительной влажности, которая характеризует степень насыщения
воздуха водяным паром. При низкой температуре и высокой влажности повышается
теплопередача и человек подвергается переохлаждению. При высоких температурах и
влажности теплопередача, наоборот, резко сокращается, что ведет к перегреванию
организма. Наиболее благоприятной для человека в средних климатических
широтах является относительная влажность 40—60%. Относительной влажностью называют отношение плотности водяного
пара (или давления), находящегося в воздухе при данной температуре, к плотности
(или давлению) водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах, т.
е. = р/р0 • 100%, или (р = р/р0 • 100%.
Относительная влажность колеблется в широких пределах. Причем суточный ход
относительной влажности обратен суточному ходу температуры. Днем, с
возрастанием температуры, и следовательно, с ростом давления насыщения
относительная влажность убывает, а ночью возрастает. Одно и то же количество
водяного пара может либо насыщать, либо не насыщать воздух. Понижая температуру
воздуха, можно довести находящийся в нем пар до насыщения. Точкой росы называют температуру, при которой пар, находящийся в
воздухе, становится насыщенным. При достижении точки росы в воздухе или на
предметах, с которыми он соприкасается, начинается конденсация водяного пара.
Для определения влажности воздуха используются приборы, которые называются гигрометрами
и психрометрами.
При кипении по всему объему
жидкости образуются быстро растущие пузырьки пара, которые всплывают на
поверхность. Температура кипения жидкости остается постоянной. Это происходит
потому, что вся подводимая к жидкости энергия расходуется на превращение ее в
пар. В жидкости всегда присутствуют растворенные газы, которые выделяются на
дне и стенках сосуда, а так же на взвешенных в жидкости пылинках. Пары
жидкости, которые находятся внутри пузырьков, являются ненасыщенными. С
увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает и пузырьки
увеличиваются в размерах. Под действием выталкивающей силы они всплывают. Если
верхние слои жидкости имеют более низкую температуру, то в этих слоях
происходит конденсация пара в пузырьках. Давление стремительно падает и
пузырьки захлопываются. Захлопывание происходит настолько быстро, сто стенки
пузырька, сталкиваясь, производят нечто вроде взрыва. Когда жидкость достаточно
прогреется, пузырьки перестанут захлопываться и всплывут на поверхность.
Жидкость закипит. Зависимость давления насыщенного пара от температуры
объясняет, почему температура кипения жидкости зависти от давления на ее
поверхность. Кипение начинается при температуре, при которой давление
насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости. Чем больше
внешнее давление, тем выше температура кипения. У каждой жидкости своя
температура кипения, которая зависит от давления насыщенного пара. Чем выше
давление насыщенного пара, тем ниже температура кипения. Критическая
температура – это температура, при которой исчезают различия в физических
свойствах между жидкостью и ее насыщенным паром. При критической температуре
плотность и давление насыщенного пара становятся максимальными, а плотность
жидкости , находящейся в равновесии с паром, - минимальной. Особое значение
критической температуры состоит в том, что при температуре выше критической ни
при каких давлениях газа нельзя обратить в жидкость. Газ, имеющий температуру
ниже критической, представляет собой ненасыщенный пар.
2.
Все металлы в твердом и жидком состоянии являются проводниками электрического
тока. При прохождении электрического тока по проводнику его масса не меняется.
Ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда. В создании
электрического тока участвуют только электроны. Было обнаружено, что при резкой
остановке быстро вращающейся катушки в ее проводе возникает электрический ток,
создаваемый электронами. В отсутствии электрического поля свободные электроны
перемещаются в кристалле металла хаотически. Под действием электрического поля
свободные электроны обретают упорядоченное движение в одном направлении, и в
проводниках возникает электрический ток.
Закон Ома. Наиболее простой
вид имеет вольт-амперная характеристика металлических проводников и растворов
электролитов. Впервые (для металлов) ее установил немецкий ученый Георг Ом,
поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома.
Закон Ома для участка цепи: сила тока прямо
пропорциональна
напряжению и обратно
пропорциональна сопротивлению:
При нагревании удельное
электрическое сопротивление проводника увеличивается ро=ро нулевое*(1-альфаt), где
ро – удельное электрическое сопротивление при температуре t, ро
нулевое при температуре 0, альфа – температурный коэффициент сопротивления. С
приближением температуры к абсолютному нулю удельное сопротивление
монокристаллов становится очень маленьким.
R=роl/s, где
ро – удельное сопративлени5е проводника (Ом*м).
Явление уменьшения удельного
сопротивления до нуля при температуре, отличной от нуля, называется сверхпроводимостью. Прохождение тока в
сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однажды возбужденный в
сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго
без изменений.