FOLYADÉKOK TULAJDONSÁGAI ÉS MODELLEZÉSÜK

Error! Reference source not found.. Folyadékok tulajdonságainak vizsgálata és modellezésük

A gázok viselkedésének megértéséhez találtuk ki a golyómodellt. Most azt fogjuk vizsgálni, jól mûködik-e ez a modell, ha a folyadékok tulajdonságait akarjuk megérteni. Ha igen, akkor használjuk. Ha nem írja le helyesen tapasztalatainkat, akkor módosítsuk.

Eszközök, anyagok: Vízzel félig töltött fõzõpohár, négy üres fõzõpohár, 5cm átmérõjû vékony üveg- vagy mûanyag lapocska, laza csavarrugó, lapos tálka, 30-50cm hosszú, 0,5-1cm átmérõjû, egyik végén zárt üvegcsõ, borsó, rizs, homok, málnaszörp, orvosi fecskendõ, filctoll, cseppentõ, mérõhenger.

1. feladat    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   

1.1.  Vegye elõ az üveglemezt és akassza rá az ábra szerint a rugóra! Mit tapasztal? Magyarázza meg az elõzõ tapasztalatait! A rugó kissé megnyúlik a lemez súlya miatt.

1.2.  Öntsön ujjnyi vizet lapos tálkába! Helyezze óvatosan az üveglemezt a víz felületére úgy, hogy a lemezke éppen csak érintse a víz felületét! Emelje fel lassan a lemezkét a rugóval a víz felületérõl! Figyelje közben a rugó megnyúlását! Nézze meg utána az üveglemez felületét! Jegyezze le tapasztalatait! Az üveglemez vízfelszínrõl való felemeléséhez lényegesen nagyobb erõt kellett kifejteni, mint az elõzõ esetben, ezt onnan tudjuk, hogy a rugó megnyúlása is nagyobb volt.

1.3.  Egészítse ki a modellt úgy, hogy leírja tapasztalatait

2. feladat    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   

2.1.  A hosszú, vékony, egyik végén zárt üvegcsövet töltse meg félig vízzel, majd óvatosan, lassan töltse majdnem tele alkohollal! Jelölje meg a filctollal a folyadék szintjét! Fogja be a mutatóujjával a csõ nyitott végét, és többször fordítsa meg az üvegcsövet, majd vissza, hogy a folyadékok jól összekeveredjenek! Figyelje a szintmagasságot! Mit tapasztal? Összerázás után a keverék térfogata csökken.

2.2.  Öntse a mérõhengert harmadáig homokkal, majd töltsön rá kb. ugyanannyi babot! Filctollal jelölje meg a felszínt!. Összekeveredés után itt is a térfogat csökkenése figyelhetõ meg.

2.3.  Az eddig kialakított modell segítségével értelmezze az elõzõ tapasztalatait! A különbözõ részecskeméretû anyagok keveredésekor a nagyobb részecskék közti hézagokat kitöltik a kisebb részecskék, ezért kisebb a keverék térfogata, mint alkotóelemek térfogatainak összege.

2.4.  Miben hasonlít a folyadék modellje a gáz modelljéhez? Miben különbözik tõle?

Error! Reference source not found.. Folyadékok sztatikája

1. feladat    A folyadék súlyából származó nyomás

1.1.  Drótból készített, rugalmas hártyával bevont kockarácsot merítsen vízbe! Mi történik az oldallapokkal? Az oldallapok kissé behorpadtak.

1.2.  Az ábrán látható módon erõsítsen üvegcsõre vízzel telt játékléggömböt. Mi történik a gömb térfogatával, ha vízzel telt kádba meríti? Milyen következtetést vonhat le? A kísérletek alapján definiálja a hidrosztatikai nyomást! Vízbe merítéskor az üvegcsõben a vízszint megemelkedett, mert a víz nyomásának hatására a léggömb összenyomódott, térfogata lecsökkent, a benne lévõ víz egy része a víz összenyomhatatlansága miatt az üvegcsõbe került. A hidrosztatikai nyomás a folyadék súlyából származó nyomás.

1.3.  Felfelé ható nyomás. Mindkét végén nyitott üveghenger egyik végéhez szorítson jól záró fémlapot, és merítse vízbe. Öntsön a hengerbe vizet és figyelje, mikor válik el a zárólap a henger aljától! Magyarázza meg a jelenséget! A fémlapot az alatta lévõ vízréteg hidrosztatikai nyomása tartja meg. A lap akkor válik le, mikor a hengerbe öntött víz szintje eléri a kád vízszintjét, mert ekkor a lapot tartó hidrosztatikai nyomás egyenlõ a beöntött víz súlyából származó nyomással.

2. feladat    Kössön össze két tölcsért gumicsõvel, és töltse meg az így kapott közlekedõedényt vízzel! Az egyik tölcsér tetejét zárja le szorosan gumihártyával. A szabad tölcsér helyzetét változtatva mit tapasztal, ha a tölcsérek egyenlõ magasságban vannak, ill. ha a szabad tölcsér magasabban áll. Mi a magyarázat? Ha a szabad tölcsér magasabban van, akkor a gumihártya kidomborodik, a nyomás megváltozása miatt. Ha egyenlõ magasságban vannak, akkor a hártya vízszintes.

               

Az ábrán látható összeállításban vérnyomásmérõ segítségével mérje meg a felfelé ható hidrosztatikai nyomást a folyadék belsejében, különbözõ mélységekben. A vérnyomásmérõ légsûrítõ labdájával (L) szorítsa ki a folyadékba merülõ csõbõl a vizet, és amikor a csõ alján buborékok távoznak el, olvassa le a manométert. Mit állapíthat meg? A mért nyomása annál nagyobb, minél mélyebben mérünk.

Mutassa be és magyarázza meg a hidrosztatikai paradoxon jelenségét!

3. feladat    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;    A testek úszása

3.1.  Helyezzen a vízbe a vízzel közel egyenlõ sûrûségû testet (pl. burgonyát). Változtassa a víz sûrûségét pl. só felhasználásával mindaddig, amíg a test lebegni, illetve úszni kezd. Értelmezze a kísérletet! A kísérlet azt mutatja, hogy a folyadékba merülõ testre ható felhajtóerõ a folyadék sûrûségének növelésével nõ.

3.2.  Egy hosszabb orvosságos fiolába töltsön annyi vizet, hogy ezt a rajz szerinti helyzetben vízbe merítve, teteje éppen felbukkanjon a víz színén. Az edényt kösse le gumihártyával, majd nyomja meg kezével. Mit tapasztal? Mi a jelenség magyarázata? Az  ún. Cartesius-búvár ekkor lesüllyed, mert a nyomás növelésével a búvárban a levegõ térfogata csökken, helyére víz áramlik, ezért sûrûsége, és emiatt súlya megnõ, a felhajtó pedig változatlan marad.

4. feladat    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;    Sûrûségmérés Arkhimédész törvénye alapján

    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp; A vizsgált test sûrûsége

    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;

    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp; Határozza meg a fenti módszerrel az üveg lés az alumínium fajsúlyát! Irja le, hogyan használhatná fel a fenti módszert folyadék fajsúlyának meghatározására!

    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp; Mért értékek: a=15,5cm valamint c=17cm. Innen

    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp; Folyadék sûrûségének meghatározásakor ismert sûrûségû testet kell meríteni az ismeretlen sûrûségû folyadékba.

Error! Reference source not found.. Folyadékok hõtágulása

A mindennapi életben gyakran folyadékos hõmérõket használunk. A legegyszerûbb, legolcsóbb az lenne, ha alkohol vagy higany helyett festett vizet használnánk erre a célra. Miért nem tesszük mégsem ezt? A víz hõtágulása nem megfelelõ hõmérõ készítéséhez.

Eszközök, anyagok: Három azonos méretû és egy ezektõl különbözõ méretû kémcsõ. Négy átfúrt és körülbelül 20cm hosszú, 2-3mm átmérõjû üvegcsõvel ellátott gumidugó a kémcsövekben. Hõmérõ, két fõzõpohár, tartótalp a kémcsöveknek, jég, merülõforraló, filctoll.

A kémcsövekben a következõ folyadékok vannak: az azonos méretû A, B, C jelû kémcsövekben víz, glicerin, terpentinolaj, az eltérõ méretû kémcsõben víz van.

              

1. feladat    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   

1.1.  Öntsön vizet körülbelül háromnegyed részig a fõzõpohárba!Tegye bele a merülõforralót úgy, hogy a rajta levõ jelzés víz alá kerüljön! Csak ezután kapcsolja be a merülõforralót! Forralja fel a vizet!

1.2.  Kapcsolja ki a merülõforralót, és vegye ki a vízbõl! A tartóba helyezett kémcsöveket és a hõmérõt helyezze a meleg vízbe! Ügyeljen arra, hogy a kémcsövek függõleges helyzetûek legyenek! Figyelje a hõmérõt és az üvegcsövekben lévõ folyadékszinteket! Jegyezze le tapasztalatait!

1.3.  Várjon, amíg a hõmérõ már hõmérsékletcsökkenést jelez! A mérést ekkor kezdje el! Az üvegcsöveken jelölje meg a folyadékszintek magasságát filctollal! Jegyezze fel a vízfürdõ hõmérsékletét is! 5°C-onként ismételje meg a mérést! Négy mérést végezzen (öt jel lesz az üvegcsövön).

    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;  

2. feladat    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;   

2.1.  Amíg az Error! Reference source not found.. feladatban leírt hõmérséklet-csökkenésre kell várni, addig elemezze az elõzõ megfigyelése eredményeit! Hasonlítsa össze egy-egy folyadéknál az 5°C-onként egymást követõ jelöléseket! Jegyezze le tapasztalatait! A glicerinnél tapasztaltuk a legnagyobb mértékû hõtágulást, az olajé kisebb, a legalacsonyabb érték a vízhez tartozik.

2.2.  A folyadékoszlopok hosszának l megváltozása (a csõ állandó keresztmetszete miatt) egyenesen arányos a folyadék V térfogatváltozásával. Ábrázolja a folyadékok térfogatváltozását a hõmérséklet függvényében!

1. feladat    & 515c29f nbsp;   & 515c29f nbsp;    Soroljon fel néhány olyan tényt, amelynek döntõ fontossága van számunkra, és a víz különleges tulajdonságaival magyarázhatók! (A földfelszín alakulása, biológiai létünk, idõjárás, stb.)!