возрастание плотности пара не приводит к установлению динамического
равновесия при более высокой температуре. При этом увеличивается и давление
насыщенных паров. Таким образом, давление насыщенных паров зависит только
от температуры. Столь быстрое возрастание давления насыщенного пара
обусловлено тем, что с повышением температуры происходит рост не только
кинетической энергии поступательного движения молекул, но и их
концентрации, т.е. числа молекул в единице объема
При испарении жидкость покидают наиболее быстрые молекулы, вследствие чего
средняя кинетическая энергия поступательного движения оставшихся молекул
уменьшается, а следовательно, и температура жидкости понижается (см. §24).
Поэтому, чтобы температура испаряющейся жидкости оставалась постоянной, к
ней надо непрерывно подводить определённое количество теплоты.
Количество теплоты, которое необходимо сообщить единице массы жидкости,
для превращения её в пар при неизменной температуре называется удельной
теплотой парообразования. Удельная теплота парообразования зависит от
температуры жидкости, уменьшаясь с её повышением. При конденсации
количество теплоты, затраченное на испарение жидкости, выделяется.
2. Влажность. В атмосфере всегда содержится некоторое количество водяных
паров. Степень влажности является одной из существенных характеристик
погоды и климата и имеет во многих случаях практическое значение. Так,
хранение различных материалов (в том числе цемента, гипса и других
строительных материалов), сырья, продуктов, оборудования и т.п. должно
происходить при определенной влажности. К помещениям, в зависимости от их
назначения, также предъявляются соответствующие требования по влажности.
Для характеристики влажности используется ряд величин. Абсолютной
влажностью р называется масса водяного пара, содержащегося в единице объёма
воздуха. Обычно она измеряется в граммах на кубический метр (г/м3).
Абсолютная влажность связана с парциальным давлением Р водяного пара
уравнением Менделеева – Клапейрона [pic], где V - объём, занимаемый паром,
m, Т и ( — масса, абсолютная температура и молярная масса водяного пapa, R
— универсальная газовая постоянная (см. (25.5)). Парциальным давлением
называется давление, которое оказывает водяной пар без учёта действия
молекул воздуха другого сорта. Отсюда [pic], так как р = m/V— плотность
водяного пара.
В определённом объёме воздуха при данных условиях количество водяного
пара не может увеличиваться беспредельно, поскольку существует какое-то
предельное количество паров, после чего начинается конденсация пара. Отсюда
появляется понятие максимальной влажности. Максимальной влажностью Pm
называют наибольшее количество водяного пара в граммах, которое может
содержаться в 1 м3 воздуха при данной температуре (по смыслу это есть
частный случай абсолютной влажности). Понижая температуру воздуха, можно
достичь такой температуры, начиная с которой пар начнёт превращаться в воду
— конденсироваться. Такая темпepaтypa носит название точки росы. Степень
насыщенности воздуха водяными парами характеризуется относительной
влажностью. Относительной влажностью b называют отношение абсолютной
влажности р к максимальной Pm т.е. b=P/Pm. Часто относительную влажность
выражают в процентах.
Существуют различные методы определения влажности.
1. Наиболее точным является весовой метод. Для определения влажности
воздуха его пропускают через ампулы, содержащие вещества, хорошо
поглощающие влагу. Зная увеличение массы ампул и объём пропущенного
воздуха, определяют абсолютную влажность.
2. Гигрометрические методы. Установлено, что некоторые волокна, в том
числе человеческий волос, изменяют свою длину в зависимости от
относительной влажности воздуха. На этом свойстве основан прибор,
называемый гигрометр ом. Имеются и другие типы гигрометров, в том числе и
электрические.
З. Психрометрический метод — это наиболее распространенный метод
измерения. Суть его состоит в следующем. Пусть два одинаковые термометра
находятся в одинаковых условиях и имеют одинаковые показания. Если же
баллончик одного из термометров будет смочен, например, обернут мокрой
тканью, то показания окажутся различными. Вследствие испарения воды с ткани
так называемый влажный термометр показывает более низкую температуру, чем
сухой. Чем меньше относительная влажность окружающего воздуха, тем
интенсивнее будет испарение и тем ниже показание влажного термометра. Из
показаний термометров определяют разность температур и по специальной
таблице, называемой психрометрической, определяют относительную влажность
воздуха.
Билет № 10
Твёрдые тела бывают аморфными и кристаллическими. Аморфными. называют
тела, в которых атомы или молекулы расположены беспорядочно. Примерами этих
тел являются янтарь, стекло, пластмассы и т.д. Аморфные тела являются
изотропными, т.е. их физические свойства одинаковы по всем направлениям.
Твёрдые тела, атомы или молекулы которых расположены в определённом
порядке, называются кристаллами. Все кристаллические тела делятся на
монокристаллы и поликристаллы. Монокристаллы представляют собой одиночные
кристаллы, имеющие единую кристаллическую решетку. Монокристаллы
встречаются в природе в естественных условиях (кварц, поваренная соль,
рубин алмазы и т.д.). Создав специальные условия (удаление примесей, очень
медленное охлаждение расплавов и т.д.) их можно вырастить искусственно.
Физические свойства (механические, тепловые, электрические, оптические)
монокристаллов, как правило, различны по различным направлениям. Как
показатель преломления кристалла исландского шпата зависит от того, как на
него падает луч света. Такое свойство кристаллических тел называется‚
анизотропностью. Поликристаллы представляют собой совокупность большого
числа сросшихся между собой и хаотически ориентированных маленьких
монокристаллов, называемых кристаллитами. Такое поликристаллическое тело в
целом изотропно, хотя каждый кристаллит сам по себе анизотропен.
Поликристаллы получаются, как правило, путём кристаллизации жидкого
вещества при охлаждении его в обычных условиях.
Для наглядного представления структуры кристаллов применяется способ
изображения его с помощью кристаллической решётки. Кристаллической решёткой
называется пространственная сетка, узлы которой совпадают с центрами атомов
или молекул в кристалле .
По характеру взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов),
расположенных в узлах кристаллической решётки, различают четыре типа
кристаллов: атомные, ионные, металлические и молекулярные кристаллы.
1. Ионные кристаллы. В узлах кристаллической решётки этих кристаллов
располагаются новы разных знаков, причём они чередуются между собой. Силы
взаимодействия между ними электростатические (кулоновские). Связь,
обусловленная кулоновскими силами притяжения, называется ионной или
гетерополярной. В ионном кристалле нельзя выделить отдельные молекулы.
Примерами ионных кристаллов являются галоидные соединения щелочных металлов
(NaC1, KBr, KCI и другие), а также оксиды различных элементов (CaO, MgO и
т.д.).
2. Атомные кристаллы. В этих кристаллах в узлах кристаллической решётки
находятся нейтральные атомы, которые удерживаются в них так называемыми
ковалентными связями. Ковалентная связь возникает только между двумя
атомами парами валентных электронов (по одному от каждого атома),
движущихся по орбитам, охватывающих оба атома. Поэтому число связей, в
которых может участвовать данный атом, а следовательно, и число соседних
атомов, связанных с ним, равно его валентности. Атомными кристаллами
являются алмаз, кремний, германий и т.д. В перечисленных кристаллах каждый
атом, например кремний, окружен четырьмя такими же атомами, поскольку его
валентность равна четырём. Атомы образуют кристаллическую структуру, в
которой один атом расположен в центре тетраэдра, а четыре - в его вершинах.
При этом ковалентная связь образуется между центральным атомом и атомами в
вершинах тетраэдра.
3. Металлические кристаллы. Во всех узлах кристаллической решётки
расположены положительные ноны. Это объясняется тем, что при образовании
кристаллической решётки валентные электроны, наиболее слабосвязанные с
атомами, отрываются от атомов и коллективизируются, т.е. они уже
принадлежат не одному атому, а всему кристаллу в целом. Поэтому в металлах
между положительными нонами хаотически движутся электроны, взаимодействие
которых с положительными нонами металла и приводит к возникновению сил
притяжения, компенсирующих силы отталкивания ионов и образованию кристалла.
4. Молекулярные кристаллы. В узлах кристаллической решётки располагаются
молекулы, ориентированные определённым образом. Силы, образующие кристалл,
имеют электростатическое происхождение. Следует отметить, что многие
свойства тел, такие как трение, прилипание, сцепление, поверхностное
натяжение, вязкость и т.д. являются проявлением электростатических сил. К
молекулярным кристаллам относятся лёд, йод, парафин, большинство твёрдых
органических соединений и т.п., а также водород, аргон, метан и другие газы
после превращения их в твёрдые тела.
2. При строительстве и конструировании различных сооружений, в том числе и
строительных, необходимо знать механические свойства используемых
материалов: бетона, железобетона, стали, пластмасс и т.д. Поэтому
рассмотрим лишь механические свойства твёрдых тел.
1. Основные понятии. деформацией называется изменение формы и размеров
тела под действием приложенных сил. Различают два вида деформации — упругую
и пластическую. Упругой называют деформацию, которая исчезает после
прекращения действия приложенных сил. Если же после снятия сил тело не
возвращается в исходное состояние, то такая деформация называется
пластической (неупругой). Вид деформации зависит от материала тела и от
величины приложенного усилия. Механическим усилием (усилием) р называют
внешнюю силу, отнесённую к единице площади, т.е.
[pic]
где F — сила, действующая на площадку S. При деформации в теле возникают
cилы, противодействующие внешним силам. Их называют упругими. Упругая сила,
отнесённая к единице площади, называется механическим напряжением
(напряжением)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
