57. Смачивание.

Смачивание – физико-химическое явление, происходящее при контакте жидкостей с поверхностью твердых тел. Основную роль в смачивании играют поверхностные свойства жидкости и тв.тела. Важнейшая особенность смачивания заключается в том, что в процессе участвуют три разных фазы. 1я фаза-тв.тело. 2я фаза – смачивающая жидкость. Кроме того, присутствеут третья фаза, с которой граничит тв.фаза до подвода к ее поверхности смачивающей жидкости. 3ей фазой часто является газ (воздух). В технике и природе достаточно распространен случай, когда 3я фаза – это другая жидкость, которая не смешивается со смачив.жидкостью. Этот случай называют избирательным смачиванием. Пример: контакт с поверхностью тв.тела полярной (вода, водные растворы) и неполярной (предельные углеводороды, ароматические вещества) жидк.

Количественной характеристикой смачивания служит краевой угол , который измеряют по наклону касательной АВ к поверхности капли, находящейся на твердой поверхности.

Вершина краевого угла в точке А находится на линии контакта всех трех фаз, участвующих в смачивании. В данном примере это окружность АС в основании капли. По ней соприкасаются друг с другом тв.тело, жидкость, газ. Эту общую границу называют линией смачивания или линией трехфазного контакта. Этот угол отсчитывают в сторону сточен.поверхности при избирательном смачивании краевой угол отсчитывают в сторону более полярной жидкости.

Угол определяется законом Юнга: для трехфазных систем тв.-жидк.-газ з.Ю. имеет вид:

уравнение следует из термодинамического равновесия на линии смачивания.

При избирательном смачивании закон Юнга имеет вид: где _тж1-удельная поверхностная энергия на границе тв.тела с жидк.1. _тж2 – с жидк 2 и т.д.

58. Капиллярное давление

Капиллярное явление наблюдается в сосудах, содержащих жидкость у которых расстояние между стенками соизмеримо с радиусом кривизны пов-ти жидкости.

Поведение ж-ти в капиллярных сосудах зависит от того, смачивает или нет жидкость стенки сосуда. При смачивании наблюдается поднятие уровня в капилляре за счет растяжения ж-ти, а при не смачивании наоборот- опускание в рез-те сжатия. При равновесии Лапласовское давление = гидростатическому

Где ρ - плотность жидкост, ρ₀ - плотность газовой фазы,g- ускорение свободного падения, r-радиус мениска, h - высота столба

59. Закон Ньютона (трение)

Ньютоновская жидкость - вязкая жидкость, жидкость, подчиняющаяся при своём течении закону вязкого трения Ньютона. Для прямолинейного ламинарного (слоистого) течения этот закон устанавливает наличие линейной зависимости (прямой пропорциональности) между касательным напряжением t в плоскостях соприкосновения слоев жидкости и производной от скорости течения u по направлению нормали n к этим плоскостям, т. е.   , где h — динамический коэффициент вязкости. В общем случае пространственного течения для Н. ж. имеет место линейная зависимость между тензорами напряжений и скоростей деформаций. Свойствами Н. ж. обладают большинство жидкостей (вода, смазочное масло и др.) и все газы. Течение Н. ж. изучается в гидроаэромеханике. Жидкости, для которых указанные выше зависимости не являются линейными [например, при прямолинейном течении   , где k ¹ 1], называются неньютоновскими. К ним относится ряд суспензий и растворов полимеров. Такие течения изучает реология.

60) Диссипация энергии.(?)

Диссипация энергии, у физических систем переход части энергии упорядоченного процесса (например, электрической энергии) в энергию неупорядоченного процесса — в конечном счёте в тепловую (например, в джоулево тепло). У механических систем переход части её механической энергии в др. формы (например, в теплоту) происходит за счёт наличия сил сопротивления; Д. э. в атмосфере — переход части кинетической энергии ветра в теплоту под воздействием внутреннего трения.

Диссипативные системы, механические системы, полная механическая энергия которых (т. е. сумма кинетической и потенциальной энергий) при движении убывает, переходя в другие формы энергии, например в теплоту. Этот процесс называется процессом диссипации (рассеяния) механической энергии; он происходит вследствие наличия различных сил сопротивления (трения), которые называются также диссипативными силами. Примеры Д. с.: твёрдое тело, движущееся по поверхности другого при наличии трения; жидкость или газ, между частицами которых при движении действуют силы вязкости (вязкое трение), и т.п.

Движение Д. с. может быть как замедленным, или затухающим, так и ускоренным. Например, колебания груза, подвешенного к пружине (рис., а), будут затухать вследствие сопротивления среды и внутреннего (вязкого) сопротивления, возникающего в материале самой пружины при её деформациях. Движение же груза вдоль шероховатой наклонной плоскости, происходящее, когда скатывающая сила больше силы трения (рис., б), будет ускоренным. При этом его скорость v, а следовательно, и кинетическая энергия Т = mv²/2, где m — масса груза, всё время возрастают, но это возрастание происходит медленнее, чем убывание потенциальной энергии П = mgh (g — ускорение силы тяжести, h — высота груза). В результате полная механическая энергия груза Т + П всё время убывает.

Понятие Д. с. употребляют в физике также и к немеханическим системам во всех случаях, когда энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счёте — в тепловую. Так, система контуров, в которой происходят колебания электрического тока, затухающие из-за наличия омического сопротивления, будет также Д. с.; в этом случае электрическая энергия переходит в джоулево тепло.

П рактически в земных условиях из-за неизбежного наличия сил сопротивления все системы, в которых не происходит притока энергии извне, являются Д. с. Рассматривать их как консервативные, т. е. такие, в которых имеет место сохранение механической энергии, можно лишь приближённо, отвлекаясь от учёта сил сопротивления. Однако и неконсервативная система может не быть Д. с., если в ней диссипация энергии компенсируется притоком энергии извне. Например, отдельно взятый маятник часов из-за наличия сопротивлений трения будет Д. с. и его колебания (как и груза на рис., а) будут затухать. Но при периодическом притоке энергии извне за счёт заводной пружины или опускающихся гирь диссипация энергии компенсируется и маятник будет совершать автоколебания.

Примеры диссипативных систем: тело, движущееся по поверхности другого тела при наличии трения, движение тела в вязкой среде.