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.
Eпот<<Eк
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.
Eпот~Eк
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
Eпот>Eк
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 Eк, происходит переход из твердого состояния в жидкое. Дальше с повышением t, происходит рост Eк , затем, когда Eпот<<Eк начинается кипение, и переход из жидкого состоянии в пар. Расстояние м/у молекулами резко возрастает; Еп 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 > Reкрит à движение турбулентное
Если Re < Reкрит 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
│Fупр│= 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.
Eпот<<Eк
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.
Eпот~Eк
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
Eпот>Eк
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 Eк, происходит переход из твердого состояния в жидкое. Дальше с повышением t, происходит рост Eк , затем, когда Eпот<<Eк начинается кипение, и переход из жидкого состоянии в пар. Расстояние м/у молекулами резко возрастает; Еп 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.