Поверхневі явища. 12.4. Відомо, що спостережувана яскравість деяких зірок (пульсарів) періодично коливається

12.4. Відомо, що спостережувана яскравість деяких зірок (пульсарів) періодично коливається. За одною з теорій зміна яскравості пов’язано зі зміною форми зірок, що коливаються подібно до краплини води під дією сили поверхневого натягу. Вважається, що пульсари складаються з нейтронів. Оцінити поверхневий натяг нейтронної речовини, якщо покласти що маса зірки М = 2 · 10³³ г, а період коливань Т складає біля 1с. Краплина води масою 1г коливається з періодом τ = 0,05 с. Коефіцієнт поверхневого натягу води рівний σ₀ = 70 дин /см.

12.12. Чому дорівнює додатковий тиск Р всередині мильної кулі з діаметром d = 0,8 см, якщо поверхневий натяг мильної води σ = 40 дин /см?

12.17. З якою силою F притягаються дві вертикальні паралельні скляні пластинки, частково занурені у воду так, що відстань між ними d = 0,1 мм? Ширина пластинок l = 15 см, σ = 73 дин /см, θ = 0°. Висота пластинок така, що вода що піднялася не доходить до їх верхніх країв.

12.24. На дні ставка глибиною h = 2 м виділяються кульки газу з діаметром d ₁ = 0,05 мм. Чому будуть дорівнювати діаметри d ₂ цих кульок, коли вони піднімуться до поверхні води? Поверхневий натяг води σ = 73 дин /см.

12.27. На скільки зміниться у порівнянні з C_p молярна теплоємність ідеального газу C, якщо його нагріти всередині мильного пузиря радіусу r = 1 см? Поверхневий натяг мильного розчину σ = 50 дин /см. Залежністю σ від температури знехтувати. Тиск всередині пузиря P₀ = 1 атм.

12.31. У вакуумній камері знаходиться масляний пузир радіусу r₀ = 3 см. Введенням поверхнево активної речовини коефіцієнт поверхневого натягу σ₀ = 60 ерг /см² було зменшено в а = 1,29 разів. Яка кількість тепла повинна бути надана газу всередині пузиря, щоб його температура залишилася сталою? Газ вважати ідеальним.

12.38. У вакуумній камері на двох кінцях трубки знаходяться два майже однакових за розміром масляних пузиря, наповнених гелієм. У початковий момент трубка перекрита краном. Що відбуватиметься після відчинення крану? У скільки разів зміниться температура і тиск у пузирях? Чи зміниться ентропія системи? Теплоємністю трубки і плівки нехтувати у порівнянні з теплоємністю газу. Вважати що поверхневий натяг незалежний від температури.

12.42. Визначити глибину h ртутної калюжі на плоскому горизонтальному склі. Поперечні розміри калюжі великі у порівнянні з її глибиною. Поверхневий натяг ртуті на межі з повітрям σ = 490 дин /см, крайовий кут на склі θ = 140°. Густина ртуті ρ = 13,6 г /см³.

12.56. Переохолоджена водяна пара знаходиться під тиском P₀ = 1 атм і температурі t₀ =99°C у посудині з незмочуваними стінками. Який мінімальний розмір краплини, яка повинна утворитись щоб відбулася конденсація пари? Коефіцієнт поверхневого натягу води прийняти рівним σ = 70 дин /см, а питому теплоту випарування λ = 2,3 кДж /г.

12.60. Рідкий ⁴He (He – 1) при нормальному атмосферному тиску у точці кипіння має густину ρ = 0,125 г /см³. При цьому коефіцієнт поверхневого натягу σ = 0,35 дин /см. Оцінити питому теплоту пароутворення λ ⁴He при цих умовах. У якості моделі рідкого гелію прийняти щільну упаковку кульок.

12.63. У центрі сфери радіусу а = 1 см знаходиться краплина води. Простір між краплиною і сферою заповнено повітрям і водяною парою. На внутрішній поверхні сфери є дуже тонкий шар води. У початковий момент радіус краплини b₀ = 0,1 мм. При сталій температурі системи Т₁ = 300 К час випарування 20% краплини склав τ₁ ~ 1 ч. Оцінити відносну зміну часу випарування (τ₂ - τ₁)/ τ₁ 20% маси такої ж краплини, якщо температура системи Т₂ = 320 К. При температурі Т₁ = 300 К коефіцієнт поверхневого натягу σ = 70 дин /см, дин /(см · К), коефіцієнт дифузії D = 10 см² /с. Насичену пару вважати ідеальним газом.

Дата добавления: 2015-05-26