Kiến thức cơ bản và bài tập Chất lỏng - Sự chuyển thể

- CHẤT LỎNG – SỰ CHUYỂN THỂ CHẤT LỎNG – SỰ CHUYỂN THỂ.
- A/ KIẾN THỨC CƠ BẢN I/ Chất lỏng: 1/ Cấu trúc của chất lỏng.
- Mật độ phân tử lớn (gần bằng với chất rắn.
- Đó là hình thức chuyển động nhiệt ở chất lỏng 2/ Lực căng bề mặt.
- Lực căng bề mặt đặt lên đường giới hạn của bề mặt chất lỏng.
- Vuông góc với nó · Có phương tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng · Có chiều hướng về phía màng bề mặt chất lỏng gây ra lực căng · Công thức: Trong đó.
- F là lực căng bề mặt tác dụng lên đoạn thẳng có độ dài l của đường giới hạn bề mặt.
- là hệ số căng bề mặt của chất lỏng, đơn vị: N/m..
- phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng và nhiệt độ · Do tương tác giữa các phân tử ở bề mặt chất lỏng với các phân tử khác nên diện tích bề mặt có xu hướng giảm đến nhỏ nhất và gây ra hiện tượng căng bề mặt.
- Do sự khác nhau về lực tương tác giữa các phân tử rắn – lỏng với các phân tử lỏng – lỏng.
- dính ướt.
- 2/ Mao dẫn.
- Đó là hiện tượng dâng lên hay hạ xuống của mực chất lỏng trong các ống có bán kính trong nhỏ, vác vách hẹp, các khe hẹp, các vật xốp… so với mực chất lỏng bên ngoài..
- Do lực căng bề mặt, các mặt cong (lồi hay lõm) của chất lỏng trong ống mao dẫn gây ra áp suất phụ hướng về phía lõm.
- Áp suất này tạo thành cột chất lỏng cho đến khi có cân bằng thủy tĩnh.
- Chất lỏng dính ướt thì dâng lên trong ống mao dẫn.
- Chất lỏng không dính ướt thì hạ xuống trong ống mao dẫn.
- là khối lương riêng của chất lỏng.
- là hệ số căng mặt ngoài.
- Nhiệt độ ở đó chất rắn kết tinh nóng chảy gọi là nhiệt độ nóng chảy (hay điểm nóng chảy) của chất rắn đó.
- Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn một đơn vị khối lương của một chất rắn kết tinh ở nhiệt độ nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy riêng.
- Chất lỏng (do chất rắn kết tinh nóng chảy) đông đặc ở cùng nhiệt độ mà chất rắn đã nóng chảy: nhiệt độ đông đặc (hay điểm đông đặc).
- Khi đông đặc, khối chất lỏng tỏa ra đúng nhiệt lương mà khối chất rắn đã thu khi nóng chảy..
- Chú ý: chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định và nhiệt nóng chảy xác định.
- Sự bay hơi · Bay hơi là sự hóa hơi xảy ra ở mặt thoáng của chất lỏng.
- Trong chuyển động nhiệt, một số phân tử ở bề mặt chất lỏng có động năng đủ lớn, thắng được lực hút giữa các phân tử và thoát ra ngoài.
- Đơn vị: J/kg · Nhiệt lượng mà khối chất lỏng cần để hóa hơi là: b.
- Sự sôi · Sôi là quá trình hóa hơi xảy ra trong toàn khối chất lỏng.
- Trong quá trình sôi, nhiệt độ của khối chất lỏng không đổi.
- Dưới áp suất ngoài xác định, một chất lỏng sôi ở nhiệt độ mà áp suất hơi bão hòa của chất lỏng bằng áo suất ngoài ở mặt thoáng c.
- Trong môt bình kín, ở nhiệt độ nhất định luôn có hai quá trình ngược nhau.
- Bay hơi: một số phân tử chất lỏng thoát lên khỏi mặt thoáng.
- Ngưng tụ: một số phân tử ở troeen mặt thoáng do chuyển động nhiệt hỗn loạn trở vào khối chất lỏng.
- Trong một giây, số phân tử thoát ra bằng số phân tử trở vào ta có cân bằng động.
- Hơi trên mặt thoáng chất lỏng ở cân bằng động gọi là hơi bão hòa.
- Hơi trên mặt thoáng chất lỏng chưa đạt cân bằng động gọi là hơi khô.
- Ở cùng nhiệt độ: p hơi khô <.
- Tăng theo nhiệt độ.
- Thay đổi theo chất lỏng (ở cùng nhiệt độ.
- Nhưng đối với mỗi chất có một nhiệt độ gọi là nhiệt độ tới hạn, mà ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì chất hơi không thể hóa lõng bằng cách nén.
- Không khí lạnh đi thì tới một nhiệt độ nào đó hơi nước thành bão hòa.
- Dưới nhiệt độ này, hơi nước đọng thành sương.
- Nhiệt độ này gọi là điểm sương.
- I/ Lực căng bề mặt: 1/ Ví dụ: Ví dụ 1: Hai tấm kính phẳng giống nhau đặt song song cách nhau d=1.5mm, được nhúng vào trong nước ở vị trí thẳng đứng.
- Cho: hệ số căng bề mặt của nước N/m.
- khối lương riêng của nước: 103kg/m3.
- g Lực căng bề mặt của nước: F.
- Tính hệ số căng bề mặt của nước.
- Lực căng bề mặt tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng.
- F= Lực cưng bề mặt làm lò xo dãn thêm.
- k Suy ra, hệ số căng bề mặt của nước:.
- Bài 1: Để xác định hệ số căng bề mặt của nước, người ta dùng một ống nhỏ giọt mà đầu dưới của ống có đường kính trong 2mm.
- Hãy tính hệ số căng bề mặt của nước nếu coi trọng lượng của mỗi giọt nước rơi xuống đúng bằng lực căng bề mặt đặt lên vòng tròng trong ở đầu dưới của giọt nước..
- Biết: hệ số căng bề mặt của nước và nước xà phòng lần lượt là: 0,073 N/m và 0,40 N/m.
- Tính lực căng bề mặt lớn nhất tác dụng lên quả cầu khi nó được đặt lên mặt nước.
- Coi thủy ngân không làm dính ướt thủy tinh, TÍnh hệ số căng bề mặt của thủy ngân.
- Biết hệ số căng mặt ngoài của nước là 0,05 N/m và quả cầu có mặt ngoài hoàn toàn không bị nước làm dính ướt.
- b/ Tính hệ số căng mặt ngoài của nước.
- 1/ Ví dụ: Ví dụ : Nhúng thẳng đứng hai ống mao dẫn thủy tinh có đường kính lần lượt là 1 mm và 2 mm vào thủy ngân, Hỏi độ chênh lệch giữa hai mực thủy ngân ở bên trong 2 ống mao dẫn đó bằng bao nhiêu? Cho biết hệ số căng bề mặt thủy ngân là 0,47 N/m.
- 2/ Bài tập củng cố: Bài 1: Tìm hệ số căng bề mặt của nước nếu ống mao dẫn có đường kính trong là 1mm và mực nước trong ống dâng cao 32,6 mm.
- ĐS: 80.10-3 N/m Bài 2: Trong một ống mao dẫn có đường kính trong hết sức nhỏ, nước có thẻ dâng lên cao 80mm, vậy với ống này thì rượu có thể dâng lên cao bao nhiêu? Biết khối lượng riêng của nước và rượu lần lượt là 1000kg/m3, 790 kg/m3.
- hệ số căng bề mặt của nước và rượu lần lượt là 0.072 N/m, 0,022 N/m.
- Bài 4: Trong một ống mao dẫn bán kính 0,5 mm mực chất lỏng dâng lên 11 mm.
- Hãy tìm khối lượng riêng của chất lỏng này, biết rằng hệ số căng bề mặt của nó là 0,002 N/m.
- Bài 5: Nhúng hai ống mao dẫn có đường kính khác nhau vào nước thì thấy các mực chất lỏng trong hai ống đó chênh nhau 2,6cm.
- Nếu nhúng hai ống đó vào rượu thì dai mực chất lỏng đó chênh nhau 1 cm.
- Tìm hệ số căng bề mặt của rượu nếu hệ số căng bề mặt của nước là 0,072 N/m.
- Nước đá bị tan hoàn toàn và nhiệt độ sau cùng là 100C.
- Biết: nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 334.103J/kg.
- nhiệt hóa hơi riêng của nước ở 100 0C là 2,26.106 J/kg.
- nhiệt dung riêng của nước và nước đá là c1 = 4200 J/kg.K, và c2 = 2100 J/kg.K..
- Giải Gọi khối lượng của hơi nước và khối lượng của nước đá lần lượt là m1 và m2.
- Nhiệt lượng do hơi nước tỏa ra khi ngưng tụ thành nước và giảm nhiệt độ xuống 100C là.
- Nhiệt lượng nước đá nhật được khi từ -40C, nóng chảy thành nước và tăng nhiệt độ lên 100C là.
- Sau 35 phút thì đã có 20% khối lượng nước đã hóa hơi ở nhiệt độ sôi 100 0C.
- Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm và của nước lần lượt là 880 J/kg.K và 4190 J/kg.K.
- nhiệt hóa hơi riêng của nước ở nhiệt dộ sôi là L J/kg.
- khối lương riêng của nước là 1 kg/lít.
- Phần nhô lên của tảng băng ước tính 250.103 m3, vậy thể tích phần chìm dưới nước biển là bao nhiêu? Biết thể tích riêng của băng là 1,11 l/kg và khối lượng riêng của nước biển là 1,05 kg/l.
- Từ thí nghiệm này hãy tính nhiệt lượng cần phải cung cấp cho 1 kg nước hóa thành hơi ở nhiệt độ sôi 1000C.
- Biết: Nhiệt dung riêng của nước đá và nước lần lượt là 1800 J/kg.K và 4200 J/kg.K.
- Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 334.103 J/kg.
- nhiệt hóa hơi của nước là 2,26.106 J/kg..
- 1/ Ví dụ: Ví dụ 1: Không khí ở nhiệt độ 200C có độ ẩm tỉ đối là f=80%.
- ta suy ra: a = Ví dụ 2: Ban ngày nhiệt độ phòng là 250C và độ ẩm tương đối là 80%.
- Hỏi về đêm, ở nhiệt độ nào sẽ bắt đầu có sương mù?.
- Giải: Khối lượng riêng của hơi nước bão hòa ở 25 0C cũng chính là độ ẩm cực đại ở nhiệt độ đó.
- ta suy ra: a = Về đêm, khi nhiệt độ xuống tới điểm sương, sẽ bắt đầu có sương mù.
- Vậy độ ẩm cực đại tăng thêm (23-17,3) g/m3 thì nhiệt độ tăng thêm:.
- Vậy nhiệt độ bắt đầu có sương mù là: t=20+1= 210C.
- II/ Bài tập củng cố: Bài 1: Không khí ở 300C có độ ẩm tương đối 90% được hút vào một máy điều hòa nhiệt độ.
- Ra khỏi máy, không khí có nhiệt độ 20 0C và độ ẩm 50%.
- Biết: khối lượng riêng của nước bão hòa ở 300C là 30,4 g/m3.
- C/ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM I/ Cấu trúc của chất lỏng:.
- Xét các tính chất kể sau của các phân tử chất rắn vô định hình và các phân tử chất lỏng (1): Mật độ phân cực lớn hơn nhiều so với chất khí (2): Có cấu trúc trật tự (3): Dao động quanh vị trí cân băng (4): Các vị trí cân bằng thay đổi liên tục.
- Câu 1: Các tính chất chung của các phân tử chất rắn vô định hình và các phân tử chất lỏng là những tính chất nào? A: (1)+(2) B: (1)+(3) C D Câu 2: (Các) tính chất riêng của phân tử chất lỏng mà phẩn tử chất rắn vô định hình không có: A: (2) B: (4) C: (2)+(4) D: (3)+(4) Câu 3: Cấu trúc trận tự gần bao hàm các nội dung nào kể sau? A: Khoảng cách trung bình giữa hai phân tử kề cận cở vài lần kích thước phân tử B: phân bố như trạng thái kết tinh chỉ xẩy ra kể cận một phân tử nào đó C: Mật độ phân tử lớn hơn nhiều lần so với chất khí D: Các nội dung A, B, C Xét các kiểu chuyển động nhiệt trong phân tử sau:.
- Câu 5: Kiểu chuyển động phân tử nào phù hợp với tính chất riêng của chất lỏng là: Có thể tích xác định nhưng không có hình dạng xác định? A: (1) B: (2) C: (3) D: Không kiểu chuyển động nào đã nêu Đáp án: 1-C.
- II/ Lực căng bề mặt Câu 1: So sánh đơn vị thì hệ số căng bề mặt của một chất lỏng có cùng bản chất với đại lượng vật lý nào?.
- (các) lực nào là phản lực của trọng lực? A: Lực đẩy Ac-si-mét B: Lực căng bề mặt của nước C: Hợp lực tác dụng của A, B D: Một lực khác với A và B Câu 3: HÞªn t­îng nµo sau ®©y kh«ng liªn quan ®Õn hiÖn t­îng c¨ng bÒ mÆt cña chÊt láng.
- A: Các phân tử chất lỏng không thoát ra khỏi mặt thoáng B: Các phân tử chất hơi trên mặt thoáng không trở vào khối chất lỏng C: Số phân tử chất lỏng thoát ra khỏi mặt thoáng bằng số phân tử chất hơi trở vào khối chất lỏng D: A và B Câu 2: Có thể biến hơi khô thành hơi bão hòa bằng (các) cách nào sau đây? A: Nén khối hơi ở nhiệt độ không đổi B: Làm lạnh khối hơi ở thể tích không đổi C: Cả hai cách A và B D: Không có cách nào kể trên Câu 3: Một chất lỏng sôi nếu (các) điều kiện nào kể sau được nghiệm đúng? A: Các bọt hơi trong toàn khối chất lỏng nổi lên mặt thoáng và vỡ ra B: Nhiệt độ chất lỏng đặt nhiệt độ sôi C: Áp suất trên mặt chất lỏng bằng áp suất hơi bão hòa D: Bất kì điều kiện nào nêu ở A, B, C Câu 4: Không khí ở 300C có điểm sương là 250C