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 működik-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 főzőpohár, négy üres főzőpohár, 5cm átmérőjű vékony üveg- vagy műanyag lapocska, laza csavarrugó, lapos tálka, 30-50cm hosszú, 0,5-1cm átmérőjű, egyik végén zárt üvegcső, borsó, rizs, homok, málnaszörp, orvosi fecskendő, filctoll, cseppentő, mérőhenger.

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

1.1.  Vegye elő az üveglemezt és akassza rá az ábra szerint a rugóra! Mit tapasztal? Magyarázza meg az előző 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 felületéről! Figyelje közben a rugó megnyúlását! Nézze meg utána az üveglemez felületét! Jegyezze le tapasztalatait! Az üveglemez vízfelszínről való felemeléséhez lényegesen nagyobb erőt kellett kifejteni, mint az előző 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 cső 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 mérőhengert harmadáig homokkal, majd töltsön rá kb. ugyanannyi babot! Filctollal jelölje meg a felszínt!. Összekeveredés után itt is a térfogat csökkenése figyelhető meg.

2.3.  Az eddig kialakított modell segítségével értelmezze az előző tapasztalatait! A különböző részecskeméretű 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 tőle?

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 erősítsen üvegcsőre 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 üvegcsőben a vízszint megemelkedett, mert a víz nyomásának hatására a léggömb összenyomódott, térfogata lecsökkent, a benne lévő víz egy része a víz összenyomhatatlansága miatt az üvegcsőbe 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 lévő 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 egyenlő a beöntött víz súlyából származó nyomással.

2. feladat    Kössön össze két tölcsért gumicsővel, és töltse meg az így kapott közlekedőedényt vízzel! Az egyik tölcsér tetejét zárja le szorosan gumihártyával. A szabad tölcsér helyzetét változtatva mit tapasztal, ha a tölcsérek egyenlő 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 egyenlő magasságban vannak, akkor a hártya vízszintes.

               

Az ábrán látható összeállításban vérnyomásmérő segítségével mérje meg a felfelé ható hidrosztatikai nyomást a folyadék belsejében, különböző mélységekben. A vérnyomásmérő légsűrítő labdájával (L) szorítsa ki a folyadékba merülő csőből a vizet, és amikor a cső 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 egyenlő sűrűségű testet (pl. burgonyát). Változtassa a víz sűrűségét pl. só felhasználásával mindaddig, amíg a test lebegni, illetve úszni kezd. Értelmezze a kísérletet! A kísérlet azt mutatja, hogy a folyadékba merülő testre ható felhajtóerő a folyadék sűrűségének növelésével nő.

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 levegő térfogata csökken, helyére víz áramlik, ezért sűrűsége, és emiatt súlya megnő, a felhajtó pedig változatlan marad.

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

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

    & 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 sűrűségének meghatározásakor ismert sűrűségű testet kell meríteni az ismeretlen sűrűségű folyadékba.

Error! Reference source not found.. Folyadékok hőtágulása

A mindennapi életben gyakran folyadékos hőmérőket használunk. A legegyszerűbb, legolcsóbb az lenne, ha alkohol vagy higany helyett festett vizet használnánk erre a célra. Miért nem tesszük mégsem ezt? A víz hőtágulása nem megfelelő hőmérő készítéséhez.

Eszközök, anyagok: Három azonos méretű és egy ezektől különböző méretű kémcső. Négy átfúrt és körülbelül 20cm hosszú, 2-3mm átmérőjű üvegcsővel ellátott gumidugó a kémcsövekben. Hőmérő, két főzőpohár, tartótalp a kémcsöveknek, jég, merülőforraló, filctoll.

A kémcsövekben a következő folyadékok vannak: az azonos méretű A, B, C jelű kémcsövekben víz, glicerin, terpentinolaj, az eltérő méretű kémcsőben víz van.

              

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

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

1.2.  Kapcsolja ki a merülőforralót, és vegye ki a vízből! A tartóba helyezett kémcsöveket és a hőmérőt helyezze a meleg vízbe! Ügyeljen arra, hogy a kémcsövek függőleges helyzetűek legyenek! Figyelje a hőmérőt és az üvegcsövekben lévő folyadékszinteket! Jegyezze le tapasztalatait!

1.3.  Várjon, amíg a hőmérő már hőmérsékletcsökkenést jelez! A mérést ekkor kezdje el! Az üvegcsöveken jelölje meg a folyadékszintek magasságát filctollal! Jegyezze fel a vízfürdő hőmérsékletét 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 hőmérséklet-csökkenésre kell várni, addig elemezze az előző megfigyelése eredményeit! Hasonlítsa össze egy-egy folyadéknál az 5°C-onként egymást követő jelöléseket! Jegyezze le tapasztalatait! A glicerinnél tapasztaltuk a legnagyobb mértékű hőtágulást, az olajé kisebb, a legalacsonyabb érték a vízhez tartozik.

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

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