Физические характеристики агрегатных состояний вещества

Физические характеристики агрегатных состояний вещества

 

4 агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазма.

Газ

В газообразном состоянии молекулы находятся в хаотичном движении, расстояние м/у которыми превышает во много раз их диаметр.

l>>D

D~10^-8см

λсреды – средняя длина свободного пробега молекул – среднее расстояние м/у 2 сталкивающимися молекулами.

λсреды~10^-6см

В газообразном состоянии молекулы слабо связаны м/у собой, в результате газ не сохраняет сой объем и форму. Силы притяжения м/у молекулами малы.

E_пот<<E_к

Взаимодействия м/у молекулами происходят во время столкновения друг с другом или со стенками сосудов.

Плотность газа мала, т.к. количество молекул в объеме в единице объема мало.

 

Жидкости

Расстояния м/у молекулами соизмеримы с диаметрами самих молекул.

L~D

Силы взаимодействия больше, чем в газе.

E_пот~E_к

Молекулы в жидкостях упакованы в 1000 раз плотнее, чем в газе.

Плотность жидкости во много раз больше плотности газа.

 

В положении равновесия, в результате такой плотной упаковки, молекулы находятся в оседлом состоянии, мало движутся, колеблются около положения равновесия.

τ~10^-10-10^-12 с – после этого молекулы совершают скачок друг в друга.

Этим объясняется текучесть жидкости.

Порядок расположения молекул в жидкости называется ближним.

Молекулы в жидкости подвешены, т.е. жидкости не сохраняют свою форму.

 

Твердые тела

Расстояние м/у молекулами меньше размеров молекул.

Твердые тела упакованы плотнее.

L<<D

E_пот>E_к

Молекулы в твердых телах двигаться не могут, они только колеблются около положения равновесия. В итоге твердые тела сохраняют свою форму и свой объем. Твердые тела чаще всего являются кристаллами, т.е. расстояние м/у молекулами твердого тела строго постоянно и повторяется на всем протяжении твердого тела. Такой порядок расположения твердого тела называется дальним.

С ростом t молекулы начинают двигаться быстрее, растет E_к, происходит переход из твердого состояния в жидкое. Дальше с повышением t, происходит рост E_к, затем, когда E_пот<<E_к начинается кипение, и переход из жидкого состоянии в пар. Расстояние м/у молекулами резко возрастает; Е_п резко понижается.

При охлаждении все процессы происходят наоборот.

 

Плазма

Это ионизированный газ, состоящий из положительного и отрицательного ионов, в целом электрически нейтрален, подчиняется газовым законам. При этом нужно учитывать Кулоновские силы. Отличие от газа в том, что приходится учитывать взаимодействие заряженных частиц.

 

Отличие в агрегатных состояниях приводят к существенным различиям физических характеристик вещества или к появлению пограничных состояний.

 

Ламинарное и турбулентное течение жидкости

 

Течение возможно с перемешивание слоев и без перемешивания.

Течение жидкости с перемешиванием слоем – турбулентное

Движение жидкости параллельными слоями, не перемешивающимися друг с другом – ламинарное

 

Трение при турбулентном движении намного больше, чем при ламинарном, т.к при завихрениях молекулы жидкости проходят значительно больший путь и следовательно взаимодействуют с большим числом молекул, в результате этого при турбулентном движении, энергии на движении расходуется больше.

Характер движения определяется числом Рейнольдса

 

Re=ρυD/η, где ρ-плотность жидкости; υ-скорость течения в трубе; D-диаметр трубы; η-вязкость жидкости в трубе.

Re крови = 2300

Если Re > Re_крит à движение турбулентное

Если Re < Re_крит àдвижение ламинарное

 

Виды деформации

-сжатия

-растяжения

-сдвига

-кручения

-изгиба

 

Деформация растяжения сжатия

 

S F

 

l ∆l

∆l – абсолютное удлинение.

∆l/l – ε – относительное удлинение.

Р. Гук в 1600 г. Исследовал упругие свойства и вывел следующую закономерность:

Вязкая модель

Цилиндр

 

 

F

 

 

Упругости нет. Ε=(F/S*η)*∆t

│F_упр│= rυ = η*S*∆t/L*∆t

L – перемещение поршня в цилиндре

∆l/l= F*∆t/r*S – площадь соприкасающихся поверхностей поршня и цилиндра

F ε

 

 

t₀ t t₀ t

Остаточная деформация

 

Костная ткань (КТ)

С точки зрения различных подходов – это композиционный материал – объемное сочетание химических разнородных материалов.

КТ является КМ, 2/3 массы КТ составляют неорганические вещества. Механические свойства описывает модель Зингера.

Кровеносные сосуды относятся к упругим гладким мышцам, определенного соотношения эластических и гладких мышц.

 

Это все необходимо для:

-спортивных достижений

-травматология, ортопедия

-протезирование

-судебная экспертиза

-косметологическая медицина

 

Физические характеристики агрегатных состояний вещества

 

4 агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазма.

Газ

В газообразном состоянии молекулы находятся в хаотичном движении, расстояние м/у которыми превышает во много раз их диаметр.

l>>D

D~10^-8см

λсреды – средняя длина свободного пробега молекул – среднее расстояние м/у 2 сталкивающимися молекулами.

λсреды~10^-6см

В газообразном состоянии молекулы слабо связаны м/у собой, в результате газ не сохраняет сой объем и форму. Силы притяжения м/у молекулами малы.

E_пот<<E_к

Взаимодействия м/у молекулами происходят во время столкновения друг с другом или со стенками сосудов.

Плотность газа мала, т.к. количество молекул в объеме в единице объема мало.

 

Жидкости

Расстояния м/у молекулами соизмеримы с диаметрами самих молекул.

L~D

Силы взаимодействия больше, чем в газе.

E_пот~E_к

Молекулы в жидкостях упакованы в 1000 раз плотнее, чем в газе.

Плотность жидкости во много раз больше плотности газа.

 

В положении равновесия, в результате такой плотной упаковки, молекулы находятся в оседлом состоянии, мало движутся, колеблются около положения равновесия.

τ~10^-10-10^-12 с – после этого молекулы совершают скачок друг в друга.

Этим объясняется текучесть жидкости.

Порядок расположения молекул в жидкости называется ближним.

Молекулы в жидкости подвешены, т.е. жидкости не сохраняют свою форму.

 

Твердые тела

Расстояние м/у молекулами меньше размеров молекул.

Твердые тела упакованы плотнее.

L<<D

E_пот>E_к

Молекулы в твердых телах двигаться не могут, они только колеблются около положения равновесия. В итоге твердые тела сохраняют свою форму и свой объем. Твердые тела чаще всего являются кристаллами, т.е. расстояние м/у молекулами твердого тела строго постоянно и повторяется на всем протяжении твердого тела. Такой порядок расположения твердого тела называется дальним.

С ростом t молекулы начинают двигаться быстрее, растет E_к, происходит переход из твердого состояния в жидкое. Дальше с повышением t, происходит рост E_к, затем, когда E_пот<<E_к начинается кипение, и переход из жидкого состоянии в пар. Расстояние м/у молекулами резко возрастает; Е_п резко понижается.

При охлаждении все процессы происходят наоборот.

 

Плазма

Это ионизированный газ, состоящий из положительного и отрицательного ионов, в целом электрически нейтрален, подчиняется газовым законам. При этом нужно учитывать Кулоновские силы. Отличие от газа в том, что приходится учитывать взаимодействие заряженных частиц.

 

Отличие в агрегатных состояниях приводят к существенным различиям физических характеристик вещества или к появлению пограничных состояний.