В алюмінієвий калориметр масою 100 г, який містить 250 г води, впустили 40 г водяної пари за температури 100 °С. Після встановлення теплової рівноваги термометр у калориметрі показав температуру 90 °С. Визначити початкову температуру води.
При погружении в жидкость капилляра (узкой трубки) уровень жидкости, смачивающей стенки капилляра, выше, чем аналогичный уровень в широком сосуде. Причем уровень жидкости в капилляре тем выше, чем меньше радиус капилляра. При смачивании, например водой стеклянного капилляра (краевой угол смачивания θ<90°) образуется вогнутый мениск, жидкость в капилляре поднимается. Это явление называется капиллярным поднятием жидкости. Жидкость поднимается тем выше, чем меньше радиус капилляра. Поверхность жидкости имеет отрицательную кривизну, поэтому дополнительное давление Лапласа стремится растянуть жидкость (давление направлено к центру кривизны) и поднимает ее в капилляре.
При несмачивании, например ртутью стеклянного капилляра (θ>90°), образуется выпуклый мениск, уровень жидкости в капилляре опускается. Это явление называется капиллярной депрессией. Жидкость опускается тем ниже, чем меньше радиус капилляра. Кривизна поверхности жидкости будет положительной, дополнительное давление Лапласа направлено внутрь жидкости (жидкость будет сжиматься), в результате чего жидкость в капилляре опускается.
Высота поднятия (понижения) уровня жидкости в капилляре:
h = 2σcosθ/((ρ-ρ₀)gR), где σ - коэффициент поверхностного натяжения искривленной поверхности, разделяющей жидкую и газообразную фазы, R - радиус капилляра, θ - краевой угол смачивания, ρ - плотность жидкости, ρ₀ - плотность газа, п - ускорение свободного падения 9,81 м/с² Это выражение носит название уравнения Жюрена
эквиваленты сопротивлений
R34=r3*r4/(r3+r4)=14*11/(14+11)=6.16 Ом
R56=r5*r6/(r5+r6)=8*9/(8+9)=4.24 Ом
R23456=R34+R56+r2=6.16+4.24+13=23.4 Ом
Общее сопротивление
R=R23456*r1/(R23456+r1)=23.4*19/(23.4+19)=10.49 Ом
Общий ток
I=U/R=120/10.49=11.44 А
Общая мощность.
P=I*U=11.44*120=1372.8 Bt
Найдем токи, напряжения и мощности каждого сопротивления
U1=120 B
I1=U1/r1=120/19=6.32 A
P1=U1*I1=120*6.32=758.4 Bt
I2=I-I1=11.44-6.32= 5.12 A
U2=r2*I2=5.12*13=66.56 B
P2=U2*I2=66.56*5.12=340.79 Bt
U3=U4=I2*R34=5.12*6.16=31.54 B
I3=U3/R3=31.54/14=2.25 A
I4=U4/R4=31.54/11=2.87 A
P3=U3*I3=31.54*2.25=70.97 Bt
P4=U3*I4=31.54*2.87=90.52 Bt
U5=U6=U1-U3-U2=120-31.54-66.56=21.9 B
I5=U5/r5=21.9/8=2.74 A
I6=U6/r6=21.9/9=2.43 A
P5=U5*I5=21.9*2.74=60 Bt
P6=U6*I6=21.9*2.43=52.2 Bt
составим баланс мощностей
Pob=P1+P2+P3+P4+P5+P6=758.4+340.79+70.97+90.52+60+52.2=1372.8Bt
P=Pob
1372.8Bt=1372.8Bt
При смачивании, например водой стеклянного капилляра (краевой угол смачивания θ<90°) образуется вогнутый мениск, жидкость в капилляре поднимается. Это явление называется капиллярным поднятием жидкости. Жидкость поднимается тем выше, чем меньше радиус капилляра. Поверхность жидкости имеет отрицательную кривизну, поэтому дополнительное давление Лапласа стремится растянуть жидкость (давление направлено к центру кривизны) и поднимает ее в капилляре.
При несмачивании, например ртутью стеклянного капилляра (θ>90°), образуется выпуклый мениск, уровень жидкости в капилляре опускается. Это явление называется капиллярной депрессией. Жидкость опускается тем ниже, чем меньше радиус капилляра. Кривизна поверхности жидкости будет положительной, дополнительное давление Лапласа направлено внутрь жидкости (жидкость будет сжиматься), в результате чего жидкость в капилляре опускается.
Высота поднятия (понижения) уровня жидкости в капилляре:
h = 2σcosθ/((ρ-ρ₀)gR), где σ - коэффициент поверхностного натяжения искривленной поверхности, разделяющей жидкую и газообразную фазы, R - радиус капилляра, θ - краевой угол смачивания, ρ - плотность жидкости, ρ₀ - плотность газа, п - ускорение свободного падения 9,81 м/с²
Это выражение носит название уравнения Жюрена