Внимание! Размещенный на сайте материал имеет информационно - познавательный характер, может быть полезен студентам и учащимся при самостоятельном выполнении работ и не является конечным информационным продуктом, предоставляемым на проверку.

Физика (заочники). Молекулярная физика. Реальные газы и жидкости.

<в начало

           Исходная методичка

1. Обычная швейная игла имеет длину l = 3,5 см и массу m = 0,1 г. Будет ли игла лежать на

поверхности воды, если ее положить аккуратно? Поверхностное натяжение воды σ = 73 мН/м.

2. С какой силой действует мыльная пленка на проволоку АВ (см. рис.), если длина
проволоки l = 3 см? На сколько изменится поверхностная энергия пленки при
перемещении проволоки на d = 2 см? Коэффициент поверхностного натяжения
σ = 0,04 Н/м.

3. Для определения коэффициента поверхностного натяжения воды была использована пипетка с
диаметром выходного отверстия d = 2 мм. Оказалось, что n = 40 капель имеют массу m = 1,9 г. Каким
по этим данным получится коэффициент поверхностного натяжения σ?

4. Из капельницы накапали равные массы сначала холодной воды при температуре tl = 8°С, затем
горячей воды при температуре t2 = 80°С. Как и во сколько раз изменился коэффициент поверхностного
натяжения воды, если в первом случае образовалось n1 = 40, а во втором n2 = 48 капель?

5. В капиллярной трубке радиусом R = 0,5 мм жидкость поднялась на высоту h = 11 мм. Оценить
плотность данной жидкости, если ее коэффициент поверхностного натяжения σ = 22 мН/м.

6. В дне сосуда со ртутью имеется круглое отверстие диаметром d = 70 мкм. При какой
максимальной высоте слоя ртути h она еще не будет вытекать через отверстие?

7. В закрытом сосуде с воздухом при давлении р0 находится мыльный пузырек диаметром d.
Давление воздуха в сосуде изотермически уменьшили в n раз, в результате чего диаметр пузырька
увеличился в η раз. Найти коэффициент поверхностного натяжения σ мыльной воды.

8. Найти давление в пузырьке воздуха диаметром d = 4 мкм, который находится в воде на глубине
h = 5 м. Атмосферное давление нормальное.

9. Вертикальный капилляр длиной l с запаянным верхним концом привели в соприкосновение с
поверхностью жидкости, после чего она поднялась на высоту H. Плотность жидкости ρ, диаметр
внутреннего канала капилляра d, атмосферное давление р0. Найти коэффициент поверхностного
натяжения жидкости σ, считая смачивание полным.

10. На поверхности жидкости плавает погруженная на глубину h шайба радиусом R и высотой 2h, не
смачиваемая жидкостью. Плотность жидкости и шайбы одинакова и равна ρ. Поверхность жидкости
соприкасается с боковой поверхностью шайбы. Определить коэффициент поверхностного натяжения
жидкости σ.

11. Оценить, каким должно быть ускорение свободного падения g на планете, чтобы человек мог
ходить по воде в обуви с не смачиваемыми водой подошвами.

12. Ртутный барометр имеет диаметр трубки d = 3 мм. Какую поправку х в показания барометра
надо внести, если учитывать капиллярное опускание ртути? Коэффициент поверхностного натяжения
ртути σ = 5·10 мН/м.

13. В двух капиллярных трубках разного диаметра, опущенных в воду, установилась разность
уровней Δh1 = 2,6 см. При опускании этих же трубок в спирт разность уровней оказалась Δh2 = 1 см.
Зная коэффициент поверхностного натяжения воды σ1 = 73 мН/м, найти коэффициент поверхностного
натяжения спирта σ2.

14. На какую высоту h поднимается вода между параллельными пластинами, находящимися на
расстоянии d = 0,2 мм друг от друга? Коэффициент поверхностного натяжения воды σ = 73 мН/м.

15. Капля ртути массой m = 2 г введена между параллельными стеклянными пластинами. Какую
силу следует приложить, чтобы расплющить каплю до толщины d = 0,1 мм? Считать, что ртуть не
смачивает стекло.

16. Какую работу А надо совершить, чтобы надуть изотермически мыльный пузырь радиусом
R = 4 см? Коэффициент поверхностного натяжения σ = 40 мН/м. Давление окружающего воздуха
р0 = 105 Па.

17. Какая энергия освобождается при слиянии мелких водяных капель радиусом r = 2·10– 3 мм в
одну каплю радиусом R = 2 мм? Коэффициент поверхностного натяжения воды σ = 73 мН/м.

18. В городе площадью S = 400 км2 за t = 10 мин во время ливневого дождя выпало h = 20 мм воды.
Подсчитать энергию и мощность тепловыделения от слияния капель во время дождя, если капли,
достигшие поверхности Земли, имели диаметр D = 3 мм, а образовались из мелких капель диаметром
d = 3·10– 3 мм.

19. С какой минимальной высоты надо уронить каплю жидкости сферической формы на не
смачиваемую поверхность, чтобы она разбилась на N одинаковых капель? Считать, что образующиеся
капли имеют также сферическую форму. Радиус «большой» капли – R, плотность жидкости – ρ,
коэффициент поверхностного натяжения – σ.

20. Оцените размер капель воды, вытекающих из трубки диаметром D = 2 мм. Коэффициент
поверхностного натяжения воды σ = 73 мН/м. Плотность воды ρ = 1 г/см, g = 10 м/с.

21. Подвижную перемычку прямоугольной рамки, на которую натянута пленка мыльной воды,
удерживают и соединяют с недеформированной пружиной длиной l0. Второй конец
пружины жестко закреплен. Жесткость пружины – k, коэффициент поверхностного
натяжения – σ, ширина рамки – l. Перемычку отпускают. Какое количество тепла
выделится или поглотится при движении перемычки, если все тела можно считать
невесомыми? Перемычка движется без трения. Рамка – неподвижна.

22. При какой максимальной относительной влажности воздуха r в комнате бутылка молока, взятая
из холодильника, не будет запотевать? Температура в холодильнике t1 = 5°C, а в комнате – t2 = 25°C.
Давление насыщенных паров воды при 5°С составляет рн 5° = 886 Па, а при 25°С – рн 25° = 3192 Па.

23. Сухой и влажный воздух при одинаковой температуре t = 27°С и одинаковом давлении
занимают одинаковый объем V = 1 м3. Определите, на сколько отличается масса сухого воздуха от
массы влажного, относительная влажность которого r = 60%. Давление насыщенных паров воды при
27°С составляет рн 27° = 26,74 мм.рт.ст. Молярная масса сухого воздуха Mв = 0,029 кг/моль, а водяного
пара Mп = 0,018 кг/моль.

24. Проволочное кольцо радиусом R = 6 см и массой m = 5 г приведено в соприкосновение с
поверхностью раствора медного купороса. Какое усилие надо приложить для отрыва кольца от
поверхности раствора? Коэффициент поверхностного натяжения медного купороса σ = 0,074 Н/м.
⎡⎣F = mg + 2πσ R ≈ 76,9 ⋅10−3 Н⎤⎦
25. Какую работу надо совершить, чтобы выдуть мыльный пузырь радиусом R = 4 см? Коэффициент
поверхностного натяжения мыльного раствора σ = 0,04 Н/м.

26. Восемь шаровых капель ртути, диаметром d = 1 мм каждая, сливаются в одну каплю тоже
шаровой формы. Сколько при этом выделится теплоты? Коэффициент поверхностного натяжения ртути
σ = 0,47 Н/м.

27. Определите разность уровней ртути в двух сообщающихся капиллярах с диаметрами каналов
d1 = 1 мм и d2 = 2 мм. Коэффициент поверхностного натяжения ртути σ = 0,47 Н/м. Ртуть не смачивает
стекло. Плотность ртути ρ = 1,36·104 кг/м3.

28. Одно колено U – образной трубки имеет радиус r1 = 0,5 мм, а другое – r2 = 1 мм. Найти разность
уровней воды в коленах. Коэффициент поверхностного натяжения воды σ = 73 мН/м. Смачивание
полное.

29. Найти радиус нижнего мениска в трубке с внутренним диаметром d = 0,59 мм, если
высота h столбика воды в нём равна: а) 2,5 см; б) 5 см; в) 10 см. Смачивание полное (см. рис.).

30. Капля ртути массой m = 1 г помещена между двумя параллельными стеклянными пластинами. С
какой силой надо сжимать пластины, чтобы капля имела форму круглой лепёшки радиусом r = 5 см?
Идеальное не смачивание.
 

Автор страницы: admin