Struktura a vlastnosti kapalin a pevných látek

Struktura a vlastnosti pevných látek
pevné látka lze rozdělit na krystalické a amorfní
krystalické mají krátkodobé uspořádání částic

Vlastnosti pevných látek (mechanické a tepelné) lze měnit deformací:
a) tvárnou (plastická) - trvalá
b) pružnou (elastická) - dočasná
druhy deformace:
tahem
tlakem
ohybem
smykem
kroucením - 2 dvojice sil s opačným smyslem otáčení

Deformace tahem
vzniká stav napjatosti, který popisuje normálové napětí σ_n

F_p - síly pružnosti které působí proti tažným silám
v rovnovážném stavu platí: F_p=F (viz obr.)

Křivka deformace
l₀ - původní délka
l - nová délka
Δl=l-l₀ - prodloužení
relativní prodloužení


1)úsek 0A - pružná deformace (když přestaneme působit silou, těleso se vrátí do původního stavu)
platí Hookův zákon σ_n=Eε
E - modul pružnosti v tahu (závisí na látce)
σ_u - mez úměrnosti

2)úsek AB - dopružování
σ_d - mez pružnosti

3) úsek BE - plastická deformace:
CD - tečení materiálů
σ_k - mez kluzu
DE - zpevnění materiálu
σ_p - mez pevnosti

rozdělení látek na
pružné
ε 1% v rámci pružné deformace
křehké
σ_d a σ_p jsou blízko

Teplotní roztažnost
a) délková
l₀ - původní délka (při teplotě t0)
l - nová délka při teplotě t
t₀ - původní teplota
t - nová teplota
Δl=l-l₀ - změna délky
Δt=t-t₀ - změna teploty

Δl=αl₀Δt
l=l₀(1+αΔt)
α - součinitel délkové roztažnosti

a) objemová (platí i pro kapaliny)
V₀ - původní objem (při teplotě t0)
V - nový objem při teplotě t
t₀ - původní teplota
t - nová teplota
ΔV=V-V₀ - změna objemu
Δt=t-t₀ - změna teploty

ΔV=βV₀Δt
V=V₀(1+βΔt)
β - součinitel objemové roztažnosti

Struktura a vlastnosti kapalin
Povrchová vrstva kapaliny
molekuly kapaliny na sebe působí přitažlivými silami
výslednice těchto sil je nulová
při posunutí molekuly do povrch. vrstvy má výslednice těchto sil směr do kapaliny
molekuly v povrchové vrstvě mají větší potenciální energii
povrch. vrstva má navíc povrchovou energii
změní-li se povrch. vrstva o ΔS, změní se povrch. energie o ΔE=σΔS
σ - povrch. napětí
- závisí na druhu kapaliny, teplotě, prostředí nad kapalinou
kapalina daného objemu má snahu nabývat takového tvaru, aby její povrch a povrch. energie byla minimální

Povrch. síla

F_G=2F (2 povrch. vrstvy)
W=ΔE
W=F_GΔx=2FΔx
ΔE=σΔS=2σlΔx
2FΔx=2σlΔx
F=σl
velikost povrch. síly je při daném povrch. napětí přímo úměrná délce okraje povrch. vrstvy

Jevy na rozhraní pevné látky a kapaliny
- na molekulu kapaliny působí i částice stěny kapaliny

=0° dokonale smáčí stěny
=180° dokonale nesmáčí stěny
0°<<90° smáčí stěny
90°<<180° nesmáčí stěny

Chování kapaliny v úzkých trubicích

F_t způsobí kapilární tlak p_k
p_k=2σ/R
R - poloměr zakřivení povrch. vrstvy

Kapilarita

předpoklad - kapalina ideálně smáčí stěny

F_t=F_G /:S
p_k=p_h
2σ/R=hρg (platí pro elevaci i depresi)