Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
3°. Искривление поверхностного слоя приводит к появлению дополнительного давления на жидкость, зависящего от поверхностного натяжения о и кривизны поверхности. По закону Лапласа при средней кривизне поверхности
определяемой главными радиусами кривизны R1 и R2, іавление под искривленной поверхностью жидкости «явно
40 P0 — давление при плоской поверхности жидкости,
¦ игящее от кривизны; Pr > О, если мениск выпуклый,
P =Po+ PR’
•я СИ -L +-L j = 2аH — дополнительное давление, за-
294
Il 8. ЖИДКОСТИ
Pr < О, если мениск вогнутый. Если- мениск имеет форму цилиндрической поверхности, то R1= R, R2 = 00 и
р«~1-
Для сферической поверхности (R1 = R2 = R)
D = 2с
Pr д--
Дополнительное давление внутри пузыря радиуса R вызывается обеими поверхностями пленки: Pr = — ¦
4е. В узких цилиндрических сосудах (капиллярах) радиуса г уровень смачивающей (несмачивающей) жидкости выше (ниже), чем в сообщающемся с ними широком сосуде, на величину
J1 _ 2ccos б rpg
(формула Жюрена), где р — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, © — краевой угол.
Если капилляр имеет форму узкой щели с постоянной толщиной б, то мениск жидкости представляет собой цилиндрическую поверхность радиуса 8/2 и высота поднятия (смачивающей) или опускания (несмачивающей) жидкости в капилляре равна
_ 2ocos О
Spg
5°. Давление насыщенного пара над искривленной поверхностью жидкости зависит от формы ее мениска. В случае вогнутой (выпуклой) поверхности оно меньше (больше), чем над плоской поверхностью, на величину
ap^ sv-
где р — плотность насыщенного пара, P1 — плотность жидкости, pR — дополнительное давление, связанное с кривизной поверхности.
11.8.4. ИСПАРЕНИЕ И КИПЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ
295
4. ИСПАРЕНИЕ И КИПЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ
1°. Испарением называют процесс парообразования, происходящий со свободной поверхности ЖИДКОСТИ. Испарение происходит при любой температуре и увеличивается при ее повышении. Испарение объясняется вылетом из поверхностного слоя жидкости молекул, обладающих наибольшими скоростью и кинетической энергией, так что в результате испарения жидкость охлаждается. Скорость испарения зависит от внешнего давления и движения газообразной фазы над свободной поверхностью жидкости.
2°. Кипением называют процесс интенсивного испарения жидкости не только с ее свободной поверхности, HO и по всему объему жидкости внутрь образующихся при этом пузырьков пара. Давление р внутри пузырька определяют по формуле
P=Po + Pgb+PR,
где р0 — внешнее давление, рgh — гидростатическое давление вышележащих слоев жидкости, pR = 2о/г — дополнительное давление, связанное с кривизной, г — радиус пузырька пара, h — расстояние от его центра до поверхности жидкости, р и о — плотность и поверхностное натяжение жидкости.
3°. Кипение жидкости начинается при такой температуре, когда
Pu >Ра + pgh+^y,
где ри — упругость (давление) насыщенного пара внутри пузырька.
При малых г давлениери достаточно велико, и кипение жидкостей происходит при сравнительно высоких температурах. Если в жидкости имеются центры парообразования (пылинки, пузырьки растворенных газов и пара), то обычно pR р0, и кипение начинается при меньших температурах. Если рgh << р0, то приближенное условие кипения имеет вид
Pu ^Po-
296
11.8. ЖИДКОСТИ
Температуру жидкости, при которой давление ее насыщенного пара равно внешнему давлению, называют температурой или точкой кипения.
4°. Если кипение жидкости происходит при постоянном давлении р0, то ее температура остается постоянной. Теплота, подводимая к жидкости, расходуется только на парообразование. Теплоту гк, необходимую для испарения единицы массы жидкости, нагретой до температуры кипения, называют удельной теплотой парообразования (скрытой теплотой кипения).
Изменение внутренней энергии жидкости при переходе единицы ее массы в пар при температуре кипения называют внутренней удельной теплотой парообразования. Удельная теплота парообразования уменьшается при повышении температуры кипения и обращается в нуль при критической температуре.
5°. Кипение жидкости и конденсация пара являются примерами фазовых переходов первого рода. Удельные теплоты фазовых переходов для процессов парообразования и плавления определяются из уравнения Клапейрона—Клаузиуса. Для кипения жидкости оно имеет вид
Гк = (°П - уж> ’
где 1>ж и ип — удельные объемы жидкости и пара при температуре кипения Т. Зависимость температуры кипения от давления определяют из уравнения
dT = Vn~V!K Т dP rK
Поскольку Vn > Vm я гк О, то
j m
5—^0. На рис. II.8.2 представ-dp
лена кривая фазового равновесия процесса парообразования. Она заканчивается в критической точке К.
Температура кипения возрастает при увеличении давления.
11.8.5. СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ
297
5. СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ
1°. Под разбавленным раствором понимают такую смесь нескольких веществ, в которой одно из веществ является преобладающим, а остальные являются малыми к нему примесями. Основное вещество называют растворителем, остальные — растворенными веществами. Раствор может находиться в твердом состоянии (твердые растворы), жидком (истинные растворы, водные и неводные) и газообразном (газовые смеси).
