1 TE TE Č Č NO STANJE NO STANJE Docent dr Mara Aleksić Osobine te Osobine teč nosti nosti izmeñu izmeñu č vrstog i gasovitog stanja vrstog i gasovitog stanja – Molekuli te Molekuli teč nosti nosti kre kreću se haoti u se haotično no – Sile privla ile privlačenja enja i odb i odbijan ja ja su jake su jake (slabije od (slabije od č vr vrs tih sups tih sups tanci tanci , ali mnogo ja , ali mnogo jač e nego u e nego u gasovitim stanju) gasovitim stanju) – Osobine sli Osobine slične ne čvrstom stanju vrstom stanju: gustina, molarna : gustina, molarna zapremina, sti zapremina, stiš ljivost ljivost – Osobine sli Osobine slične gasovitom stanju ne gasovitom stanju: pokretljivost, : pokretljivost, viskoznost viskoznost , , zauzimaju oblik suda u kome se nalaze zauzimaju oblik suda u kome se nalaze – Zajedni Zajednič ki naziv za te ki naziv za teč nosti i gasove nosti i gasove - FLUIDI FLUIDI
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
TETEČČNO STANJENO STANJE
Docent dr Mara Aleksić
Osobine teOsobine teččnosti nosti
izmeñu izmeñu ččvrstog i gasovitog stanjavrstog i gasovitog stanja
–– Molekuli teMolekuli teččnosti nosti krekrećću se haotiu se haotiččnono
–– SSile privlaile privlaččenjaenja i odbi odbiijjaannjaja su jakesu jake
(slabije od (slabije od ččvrvrsstih supstih supstancitanci, ali mnogo ja, ali mnogo jačče nego u e nego u
gasovitim stanju)gasovitim stanju)
–– Osobine sliOsobine sliččne ne ččvrstom stanjuvrstom stanju: gustina, molarna : gustina, molarna
Sile koje deluju izmeñu Sile koje deluju izmeñu ččesticaestica
�� Van der WaalsoveVan der Waalsove,,vodonivodoniččne vezene veze
�� CoulomboveCoulombove
Voda – vodonične veze – specifično ponašanje
VodoniVodoniččne vezene veze Van der Waalsove sileVan der Waalsove sile
☻☻ Meñumolekulske sileMeñumolekulske sile (1 (1 –– 40 kJ/mol)40 kJ/mol)
☻☻ PrivlaPrivlaččenje i odbijanjeenje i odbijanje
☻☻ Znatno Znatno slabije od hemijskih vezaslabije od hemijskih veza (kovalentna 400 kJ/mol)(kovalentna 400 kJ/mol)
MeMeñumolekulske sileñumolekulske sile
Johannes Johannes DiderikDiderik van van derder WaalsWaals1837 1837 -- 19231923
Četiri tipa interakcijaEnergije veze 1-10 kJ/mol
•Dipol-dipol interakcija•H-atom kovalentno vezan za atomvelike elektronegativnosti (F, O, N)•Energija veze 10-40 kJ/mol
Prema svojoj M voda bi trebalo da semrzne na -120oC, a ključa na -80OC Da nema vodoniDa nema vodoniččnih veza, ne bi bilo ninih veza, ne bi bilo nižživota na Zemlji!ivota na Zemlji!
3
I stalni dipol I stalni dipol –– stalni dipolstalni dipol
ElektrostatiElektrostatiččko privlako privlaččenjeenjeKessomove sile privlaKessomove sile privlaččenjaenja
Porast temperature Porast temperature –– smanjenje sile privlasmanjenje sile privlaččenja izmeñu dipolaenja izmeñu dipola
privlaprivlaččenjeenje odbijanjeodbijanje
II stalni dipol II stalni dipol –– indukovani dipolindukovani dipol
U dielektriku su prisutni i polarni i nepolarni molekuli.U dielektriku su prisutni i polarni i nepolarni molekuli.Stalni dipoli indukuju dipole u nepolarnim molekulima.Stalni dipoli indukuju dipole u nepolarnim molekulima.
DebyeDebye--va energija veze va energija veze Debye sile privlaDebye sile privlaččenjaenja
Temperatura ne utiTemperatura ne utičče na ove interakcijee na ove interakcije
4
Naelektrisani balon indukujeNaelektrisani balon indukujedipole u molekulima drveta.dipole u molekulima drveta.PrivlaPrivlaččenje je tada moguenje je tada moguććee
III III
disperzione ili disperzione ili
Londonove sileLondonove sile
��U dielektriku su prisutni samo U dielektriku su prisutni samo nepolarni molekulinepolarni molekuli��Keesomove i Debyeve sile = 0Keesomove i Debyeve sile = 0
��Centri + i Centri + i –– naelektrisanja nepolarnog molekula se naelektrisanja nepolarnog molekula se
trenutno razdvojetrenutno razdvojeusled kretanja usled kretanja –– dipol.dipol.
�� Otpor proticanju fluidaOtpor proticanju fluida�� Otpor potiOtpor potičče od e od meñumolekulskih sila privlameñumolekulskih sila privlaččenjaenja�� Proticanje je slojevito Proticanje je slojevito –– laminarnolaminarno�� Izmeñu slojeva Izmeñu slojeva –– sila unutrasila unutraššnjeg trenja njeg trenja ––
�� Za polimere M Za polimere M >> 30 000 gmol30 000 gmol--11
�� K K -- konstanta koja zavisi od prirode supstance i konstanta koja zavisi od prirode supstance i
temperaturetemperature
�� nn –– konstanta kojakonstanta koja zavisi od geometrije makromolekulazavisi od geometrije makromolekula
nMK][ ⋅⋅⋅⋅====ηηηη
REOHORREOHOR
�� Aditivna i konstitutivna veliAditivna i konstitutivna veliččinaina-- zazavisi od vrste i broja atoma ili atomskih grupa u molekuluvisi od vrste i broja atoma ili atomskih grupa u molekulu
-- zavisi od nazavisi od naččina vezivanja atomaina vezivanja atoma
pt
81
2M
Rρρρρ++++ρρρρ
ηηηη⋅⋅⋅⋅====
11
UTICAJ TEMPERATURE NA UTICAJ TEMPERATURE NA
VISKOZNOSTVISKOZNOST
Arrhenius (1912)Arrhenius (1912)
log/eA RTEa
⋅⋅⋅⋅====ηηηη
log ηηηη
1/T
log A
RT303,2E
Aloglog a++++====ηηηη A – konstanta koja zavisi od molarne mase i molarne zapremine tečnostiEa – energetska barijera koja se mora savladati da bi počeo proces proticanja
METODE ODREðIVANJAMETODE ODREðIVANJA
1.1. METODA LAMINARNOG ISTICANJA METODA LAMINARNOG ISTICANJA TETEČČNOSTI IZ KAPILARENOSTI IZ KAPILARE
2.2. METODA PADANJA KUGLEMETODA PADANJA KUGLE
12
METODA LAMINARNOG ISTICANJA METODA LAMINARNOG ISTICANJA TETEČČNOSTI IZ KAPILARENOSTI IZ KAPILARE
Jean Louis Poiseuille(1799 - 1869)
�� PoiseuillPoiseuill--ov zakonov zakon
�� Merenje brzine isticanja teMerenje brzine isticanja teččnosti kroz nosti kroz kapilaru pod dejstvom Zemljine tekapilaru pod dejstvom Zemljine težžee
Vl8Ptr4ππππ====ηηηη
Ostwald-ov viskozimetar
METODA LAMINARNOG ISTICANJA METODA LAMINARNOG ISTICANJA TETEČČNOSTI IZ KAPILARENOSTI IZ KAPILARE
tSgh
KKPtV1
l8r
21
4
⋅⋅⋅⋅ρρρρ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅
ππππ====ηηηη
Shg
SF
Pρρρρ========
tKtSgh
KK 21 ⋅⋅⋅⋅ρρρρ⋅⋅⋅⋅====ρρρρ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====ηηηη
.
OHOH
xxOHx
22
2 t
t
ρρ⋅η=ηxxx tK ⋅⋅⋅⋅ρρρρ⋅⋅⋅⋅====ηηηη
OHOHOH 222tK ⋅⋅⋅⋅ρρρρ⋅⋅⋅⋅====ηηηη
13
METODA PADANJA KUGLEMETODA PADANJA KUGLE
�� Zasniva se na Stoksovom Zasniva se na Stoksovom
zakonuzakonu
�� Kugla pada pod dejstvom Kugla pada pod dejstvom
Zemljine teZemljine težžee
tl
r6F πηπηπηπη====
g)(r34
gVmgF t3
1 ⋅⋅⋅⋅ρρρρ−−−−ρρρρ⋅⋅⋅⋅ππππ====ρρρρ========
t)(rl6
gr34
FF t
3
1 ⋅⋅⋅⋅ρρρρ−−−−ρρρρ⋅⋅⋅⋅ππππ
ππππ====ηηηη==== t)(K t ⋅⋅⋅⋅ρρρρ−−−−ρρρρ⋅⋅⋅⋅====ηηηη
Heplerov viskozimetarHeplerov viskozimetar
Primer:Primer:
Neka je Neka je zapreminska brzina proticanja 100 cmzapreminska brzina proticanja 100 cm33ss--11. .
Uticaj promene nekih parametara na brzinu je: Uticaj promene nekih parametara na brzinu je:
�� Dvostruka duDvostruka dužžina ina ------------------------------ v=50 v=50 cmcm33ss--11
Zbog dejstva Zbog dejstva meñumolekulskih sila meñumolekulskih sila privlaprivlaččenja, teenja, teččnost tenost težži da i da smanji svoju povrsmanji svoju površšinu na inu na najmanju meru, bilo da se najmanju meru, bilo da se granigraničči sa drugom i sa drugom teteččnonoššćću, u, ččvrstim telom ili vrstim telom ili gasom.gasom.
POVRPOVRŠŠINSKI NAPONINSKI NAPON
Rezultantna sila usmerena je ka unutraRezultantna sila usmerena je ka unutraššnjosti tenjosti teččnosti.nosti.
TeTeččnost tenost težži da zauzme najmanju mogui da zauzme najmanju mogućću povru površšinu.inu.
17
TeTeččnost tenost težži da zauzme i da zauzme najmanju mogunajmanju mogućću povru površšinu.inu.
POVRPOVRŠŠINSKI NAPONINSKI NAPON
PovrPovrššina teina teččnosti monosti možže da se uporedi sa zategnutom e da se uporedi sa zategnutom membranom po kojoj tangencijalno deluje sila membranom po kojoj tangencijalno deluje sila koja tekoja težži da smanji povri da smanji površšinu.inu.
KOEFICIJENT POVRKOEFICIJENT POVRŠŠINSKOG NAPONA INSKOG NAPONA σ:σ:sila koja deluje u svim pravcima po povrsila koja deluje u svim pravcima po površšini ini teteččnosti, pod pravim uglom na svaku liniju nosti, pod pravim uglom na svaku liniju jedinijediniččne dune dužžine ine
18
Velike povrVelike površšinske napone imaju teinske napone imaju teččnosti:nosti:
�� Sa jakim meñumolekulskim silamaSa jakim meñumolekulskim silama�� Polarne tePolarne teččnosti nosti –– dipolidipoli�� PovrPovrššinski napon opada sa porastom Tinski napon opada sa porastom T
�� σσσσσσσσ TTkljklj
0,44 Nm0,44 Nm--11
357357ooCC
0,073 Nm0,073 Nm--11
100100ooCC
0,029 Nm0,029 Nm--11
8080ooCC
σσσσσσσσTTkljklj
žživaivavodavodabenzenbenzenteteččnostnost
MEðUPOVRMEðUPOVRŠŠINSKI NAPONINSKI NAPON
�� GraniGraniččni sloj na dodiru dve teni sloj na dodiru dve teččnosti koje se nosti koje se ne mene meššaju aju ili delimiili delimiččno meno meššaju.aju.
�� Sila koja teSila koja težži da smanji dodirnu povri da smanji dodirnu površšinu.inu.�� Posledica je Posledica je kohezionihkohezionih i i adhezionihadhezionih sila u granisila u graniččnom nom
sloju.sloju.
�� Dve teDve teččnosti sa nosti sa velikimvelikim σσσσσσσσ –– veliki meñupovrveliki meñupovrššinski inski naponnapon
�� MeñupovrMeñupovrššinska energijainska energija = rad= rad koji treba ulokoji treba uložžiti da se iti da se dodirna dodirna povrpovrššina poveina povećća za 1ma za 1m22
19
PARAHORPARAHOR
�� Aditivna i konstitutivna veliAditivna i konstitutivna veliččinaina