Астрофизический портал | |
|
35. Поверхностное натяжение: задачи по физике с ответами без решений
35.1. Одно колено U – образной трубки имеет радиус r1 = 0,5 мм, а другое — r2 = 1 мм. Найти разность уровней воды в коленах. Коэффициент поверхностного натяжения воды σ = 0,073 Н/м. Смачивание полное. [ ≅ 14.6 мм ]
35.2. Трубка с внутренним диаметром d = 1 мм опущена в ртуть на глубину h = 5 мм. Найти краевой угол θ (рис.). Плотность и коэффициент поверхностного натяжения ртути равны: ρрт = 13,6 г/см3 и σрт = 0,47 Н/м. [ ≅ 68.8° ]
35.3. Трубку радиусом r = 1 мм опустили в воду, а затем поверх воды налили слой мела. Какова высота слоя масла, если его уровень совпадает с уровнем воды в трубке (рис.)? Коэффициент поверхностного натяжения воды σв = 0,073 Н/м, плотность масла ρм = 0,9 г/см3. Смачивание полное. [ ≅ 14.6 см ]
35.4. При опускании двух капиллярных трубок в воду, в них устанавливается разность уровней воды h1 = 2,6 см. При опускании их в спирт, устанавливается разность уровней спирта h2 = 1 см. Найти коэффициент поверхностного натяжения спирта, если коэффициент поверхностного натяжения воды σ1 = 0,073 Н/м, а плотность спирта ρ2 = 0,8 г/см3. Смачивание полное. [ ≅ 0.022 Н/м ]
35.5. В вакууме в чашку с маслом, имеющим весьма низкое давление насыщенного пара и хорошо смачивающим стекло, погружена стеклянная трубка радиусом r. Найти давление в масле на высоте h/3, где h — высота поднятия уровня масла в трубке. Поверхностное натяжение масла σ. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.6. В горизонтальный стеклянный капилляр с переменным сечением вводят сначала капельку воды (рис. а), а затем капельку ртути (рис.). Куда будут двигаться капельки воды и ртути? [смотрите ответ в общем файле темы]
35.7. Найти радиус нижнего мениска в трубке с внутренним диаметром d = 0,59 мм, если высота h столбика воды в нём равна: а) 2,5 см; б) 5 см; в) 10 см. Смачивание полное (рис.). [смотрите ответ в общем файле темы]
35.8. Капилляр радиусом r опускается в жидкость с плотностью ρ и коэффициентом поверхностного натяжения σ. Считая смачивание идеальным, определить какое количество теплоты выделится при подъёме жидкости по капилляру. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.9. Две вертикальные параллельные пластины погружены частично в воду. Расстояние между пластинами d = 0,5 мм, ширина пластин l = 10 см. Считая смачивание полным, определить на какую высоту поднимается вода между пластинами и с какой силой пластины прижимаются друг к другу. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.10. Капля ртути массой m = 1 г помещена между двумя параллельными стеклянными пластинами. С какой силой надо сжимать пластины, чтобы капля имела форму круглой лепёшки радиусом r = 5 см? Идеальное не смачивание. [ ≅ 780 Н ]
35.11. Две вертикальные стеклянные пластины образуют очень малый двухгранный угол φ. Система частично погружена в воду (рис.). Считая смачивание полным, определить уравнение кривой, по которой поверхность воды в зазоре пересекается с пластинами. Ось x совпадает с поверхностью воды вне зазора. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.12. Восемь шаровых капель ртути диаметром d = 1 мм каждая сливаются в одну каплю. Сколько при этом выделится тепла? [ ≅ 6×10−6 Дж ]
35.13. Каков коэффициент поверхностного натяжения воды, если с помощью пипетки, имеющий диаметр d = 0,4 мм, можно дозировать воду с точностью m = 0,01 г? [ ≅ 0.079 Н/м ]
35.14. Какую работу необходимо совершить, чтобы выдуть мыльный пузырь радиусом r = 4 см? Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора σ = 0,04 Н/м. [ ≅ 1.61×10−3 Дж ]
35.15. Оценить на сколько одинаковых капель разобьётся капля ртути радиусом r = 1 мм при падении на твёрдую поверхность с высоты h = 5 см. [ ≅ 200 ]
35.16. Облако состоит из мельчайших капелек воды диаметром d = 1мкм. Какое количество теплоты выделится из каждого килограмма воды при слиянии этих капелек в крупные дождевые капли? [438 Дж/кг]
35.17. На какой глубине образуются пузырьки газа, если при всплытии в воде их радиус увеличивается в α = 1,1 раз, достигая на поверхности значения r = 1 мкм. Атмосферное давление pA = 105 Па. Температура постоянна. [≅ 6.7 м]
35.18. Два мыльных пузыря радиусами R1 и R2 сливаются в один пузырь радиусом R3. Найти коэффициент поверхностного натяжения, если атмосферное давление pA. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.19. Два мыльных пузыря слились (рис.). Радиусы пузырей R1 и R2. Найти радиус мыльной плёнки разделяющей пузыри и угол φ, под которым сходятся поверхности пузырей. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.20. На концах трубки с краном надуты два мыльных пузыря радиусами R1 и R2 (рис.). Найти радиус пузыря, который получится, если кран открыть. Температура постоянна, внешнего давления нет. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.21. При давлении po имеется мыльный пузырь диаметром d. Давление изотермически уменьшилось в n раз. При этом радиус пузыря увеличился в α раз. Определить коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.22. Капилляр с внутренним диаметром d = 0,5 мм погрузили в воду так, что длина надводной части капилляра h = 25 мм. Найти радиус кривизны мениска. Вода хорошо смачивает стенки капилляра. [≅ 0.6 мм]
35.23. Стеклянный капилляр, запаянный с одного конца, опустили вертикально открытым концом в воду. Длина капилляра l = 110 мм, его внутренний диаметр d = 20 мкм. Атмосферное давление нормальное. Какая длина капилляра должна быть погружена в воду, чтобы уровень воды в капилляре и снаружи был одинаков? [ ≅ 1.4 см]
35.24. Стальная иголка смазана жиром. При каком максимальном диаметре она ещё может лежать на поверхности воды? [≅ 1.5 мм]
35.25. Капля массой m находится на поверхности стола. Высота капли h, её плотность ρ, поверхностное натяжение σ радиус площади соприкосновения капли с поверхностью стола a. Считая, что имеется полное не смачивание, найти радиус кривизны капли в верхней точке. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.26. Капля воды массой m = 1 г помещена на горизонтальную, смазанную жиром, поверхность. Определить радиус и толщину получившийся лужицы. Не смачивание полное. [ h ≅ 5.4 мм; R ≅ 7.7 мм ]
35.27. Внутри мыльного пузыря радиусом R1 находится мыльный пузырь радиусом R2. Каким будет радиус: а) внутреннего пузыря, если лопнет внешний; б) внешнего пузыря, если лопнет внутренний. Температура постоянна, внешнего давления нет. [смотрите ответ в общем файле темы]
35.28. Какую массу воды можно унести в решете площадью S = 100 см2, если размеры ячеек равны a2 = 1 × 1 мм2. Вода решето не смачивает. [ ≅ 300 г ]
35.29. Какая максимальная масса воды может находиться в капиллярной трубке радиусом r = 0,25 мм? Полное смачивание. [ ≅ 23 мг]
35.30. Определить плотность воздуха внутри мыльного пузыря радиусом r = 10−2 мм при температуре t = 27° С. Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора σ = 0,04 Н/м, атмосферное давление нормальное. [ ≅1.35 кг/м3]
35.31. Смачиваемый водой кубик массой m = 0,2 г плавает в воде. Ребро кубика l = 1 см. На какой глубине находится нижняя грань кубика? [≅ 4.9 мм]
35.32. На холодном потолке бани конденсируется вода. Оцените массу капающих с потолка капель. Угол смачивания произвольный. [≅ 0.2 г]
35.33. Диски вырезаны из тонкого не смачиваемого водой листа. Оценить при каком значении поверхностной плотности диски не будут тонуть в воде независимо от их размера. [≅ 3.8 кг/м2]
35.34. Внутрь стеклянного капилляра диаметром d1 = 2 мм вставлен симметрично стеклянный стержень диаметром d2 = 1,5 мм. Вся система вертикально опущена в воду. На какую высоту поднимется вода в зазоре. Смачивание полное. [≅ 5.8 см]
35.35. Лёгкое смачиваемое кольцо массой m = 5 г положили на поверхность воды. Внутренний радиус кольца R1 = 5 см, а внешний R2 = 10 см. Какую силу надо приложить, чтобы оторвать кольцо от воды? [ ≅ 0.119 Н ] 35.36. На какую высоту поднимается вода вблизи смачиваемой стенки? Краевой угол равен θ (рис.). [смотрите ответ в общем файле темы]
Далее: Уравнение теплового баланса. Фазовые переходы. | Вернуться к списку разделов молекулярно-кинетической теории.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Комментарии
В общем файле в ответе дана формула n = 1 + ρghr/(3σ). Если в неё подставить числа, то получится ответ ~6 капель, вместо ~200.
Спасибо за внимательность!