Атомы — это те кирпичики материи, из которых построен окружающий нас мир. Современная наука утверждает, что всего в природе существует 92 различных атома, ещё около 2Ь атомов новых элементов учёные искусственно создали в своих лабораториях. Все атомы систематизированы на основе периодического закона, открытого Д. И Менделеевым.
МОЛЕКУЛЫ
Размеры атомов очень малы. Если увеличить яблоко до размеров земного шара, то размер атома увеличится до размера яблока. Но как из кирпича, дерева, стекла можно построить множество различных зданий, так как из атомов можно построить более сложные соединения — молекулы.
Например, молекула воды (а) состоит из трёх атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Молекула кислорода (б) состоит из двух одинаковых атомов кислорода и обозначается О2.
РАЗМЕРЫ МОЛЕКУЛ
Молекулы очень малы. В разное время для определения размера молекул ставились разнообразные эксперименты. Один из них провёл английский учёный Рэлей.
В чистый широкий сосуд наливают воду и на её поверхность помещают каплю оливкового масла. Капля растекается но поверхности воды, и образуется круглая плёнка.
Постепенно площадь плёнки увеличивается, но затем растекание прекращается, и площадь больше не изменяется.
Рэлей предположил, что молекулы масла в этом опыте располагаются в один ряд, т. е. толщина плёнки совпадает с размером одной молекулы. Толщина пленки (или диаметр молекулы) в данном случае равна отношению объёма капли к площади плёнки. Учитывая значения, полученные в этом опыте, получаем
Когда говорят о размерах молекул или атомов, то в качестве единицы длины используют не метр, а ангстрем (обозначается А), равный 1010 м, или нанометр, равный 109 м. Например, размер молекулы воды равен примерно 3 ангстремам (3 А), а размер атома золота равен примерно 1 ангстрему (1 А).
Размеры молекул и атомов очень малы. Если опоясать земной шар верёвкой вдоль экватора, то её длина окажется во столько раз больше ширины вашей ладони, во сколько раз ширина ладони больше диаметра атома. Интересен и такой пример: известно, что на специальном оборудовании можно получить листки золота толщиной менее 0.01 мкм. Но даже у такого тонкого листка количество атомных слоёв составляет порядка сотни.
КАК УВИДЕТЬ МОЛЕКУЛЫ И АТОМЫ
Из-за очень малых размеров молекулы нельзя увидеть невооружённым глазом или в обычные микроскопы. Только при электронного микроскопа удалось сфотографировать наиболее крупные из них.
Сам мир молекул и атомов очень разнообразен. Если размер самых маленьких молекул достигает порядка 10–10 м, то крупные молекулы могут достигать «больших» размеров микрометров (10–6 м). Примерами таких молекул являются белки — это молекулы живой природы, которые состоят из огромного числа атомов.
Сами атомы также не являются неделимыми частицами. Современные технологии позволяют расщеплять атомы и создавать новые элементы.
Удачи на уроке)
Исходные данные:
Скорость потока жидкости W = 2,0 м/с;
диаметр трубы d = 100 мм;
общий напор Н = 8 м;
относительная шероховатость 4·10-5.
Решение задачи:
Согласно справочным данным в трубе диаметром 0,1 м коэффициенты местных сопротивлений для вентиля и выхода из трубы составляют соответственно 4,1 и 1.
Значение скоростного напора определяется по соотношению:
w2/(2·g) = 2,02/(2·9,81) = 0,204 м
Потери напора воды на местные сопротивления составят:
∑ζМС·[w2/(2·g)] = (4,1+1)·0,204 = 1,04 м
Суммарные потери напора носителя на сопротивление трению и местные сопротивления рассчитываются по уравнению общего напора для насоса (геометрическая высота Hг по условиям задачи равна 0):
hп = H - (p2-p1)/(ρ·g) - = 8 - ((1-1)·105)/(1000·9,81) - 0 = 8 м
Полученное значение потери напора носителя на трение составят:
8-1,04 = 6,96 м
Рассчитаем значение числа Рейнольдса для заданных условий течения потока (динамическая вязкость воды принимается равной 1·10-3 Па·с, плотность воды – 1000 кг/м3):
Re = (w·d·ρ)/μ = (2,0·0,1·1000)/(1·10-3) = 200000
Согласно рассчитанному значению Re, причем 2320 <Re< 10/e, по справочной таблице рассчитаем коэффициент трения (для режима гладкого течения):
λ = 0,316/Re0,25 = 0,316/2000000,25 = 0,015
Преобразуем уравнение и найдем требуемую длину трубопровода из расчетной формулы потерь напора на трение:
l = (Hоб·d) / (λ·[w2/(2g)]) = (6,96·0,1) / (0,016·0,204) = 213,235 м
ответ:требуемая длина трубопровода составит 213,235 м.
