ENTLab
РУСҚазақша
← Барлық тақырып: Физика

Физика · ҰБТ-ға арналған теория

Бу, ылғалдылық, беттік керілу, серпімділік

Бұл тақырыпта сұйықтардың, будың және қатты денелердің қасиеттері қарастырылады: қайнау температурасы қысымға неге тәуелді, тамшы қалай ұсталып тұрады, сырық қалай созылады.

Осы тақырып бойынша жаттығуТолық қолжетімділік болса — осы тақырып бойынша жаттығу, болмаса — пән бойынша тегін тест.

ҰБТ бұл тақырыптан нені тексереді

Бөлім: 02 Жылу физикасы

ҰТО спецификациясының тармағы: 09 Сұйық және қатты денелер

Біздің бағалауымызша, нұсқада бұл тақырып бойынша орта есеппен 1 тапсырма болады (40 тапсырманың ішінде).

Осы пән бойынша ҰБТ 2026 спецификациясы: тақырыптар мен тапсырмалар

Не істей білу керек

  • Қаныққан будың қасиеттерін және қайнау температурасының сыртқы қысымға тәуелділігін түсіндіру
  • Ауаның салыстырмалы ылғалдылығын есептеу
  • Беттік керілу күшін және капиллярдағы сұйықтың көтерілу биіктігін есептеу
  • Қатты денелердің серпімді деформациясына Гук заңын қолдану

Ең бастысы туралы қысқаша

  • Қаныққан бу. Бу өз сұйығымен тепе-теңдікте тұрады; оның қысымы температурамен бірге өседі, көлемге тәуелді емес.
  • Қайнау. Қаныққан бу қысымы сыртқы қысымға теңелгенде басталады; сыртқы қысым артса, қайнау температурасы да артады.
  • Салыстырмалы ылғалдылық. \varphi = \frac{p}{p_0}\cdot 100\,\%, мұнда p — су буының қысымы, p_0 — сол температурадағы қаныққан бу қысымы.
  • Беттік керілу. F_\sigma = \sigma l, \sigma — беттік керілу коэффициенті, Н/м, l — қабыршақ шекарасының ұзындығы. Шеңбер үшін l = \pi d; жұқа сақинаның екі шекарасы бар: l \approx 2\pi d.
  • Капилляр. Толық жұғу кезінде көтерілу биіктігі h = \frac{2\sigma}{\rho g r}, мұнда \rho — сұйықтың тығыздығы, r — түтікше радиусы. Жұқпайтын сұйық төмен түседі.
  • Гук заңы. \frac{F}{S} = E\varepsilon, мұнда S — көлденең қима ауданы, \varepsilon = \frac{\Delta l}{l_0} — салыстырмалы ұзару (l_0 — бастапқы ұзындық), E — Юнг модулі, Па. Шағын серпімді деформацияларда орындалады.

Талдауы бар тапсырмалар

ENTLab тапсырмалар қорынан, ҰТО нұсқаларынан емес. Алдымен өзің шешіп көр, содан кейін талдауын аш.

Қақпағы тығыз жабылған қысыммен пісіретін қазанда су 100 °C-тан жоғары температурада қайнайды, себебі
  • A)ондағы су бетінің үстіндегі сыртқы қысым атмосфералықтан төмен
  • B)ондағы қаныққан бу қысымы температураға тәуелді емес
  • C)ондағы судың меншікті булану жылуы үлкенірек болады
  • D)қаныққан бу қысымы ондағы жоғарылаған қысымға жетуі керек
Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: D

Сұйық өзінің қаныққан буының қысымы сыртқы қысымға теңелгенде қайнайды. Жабық қақпақ астындағы қысым атмосфералықтан жоғары, ал қаныққан бу қысымы температурамен бірге артады, сондықтан ол сыртқы қысымға тек 100 °C-тан жоғары температурада теңеледі. Жауабы D. A нұсқасы қате: қазандағы қысым атмосфералықтан жоғары, ал қысым төмен болса, су 100 °C-тан төмен температурада қайнар еді. B нұсқасы қате: қаныққан бу қысымы температура артқанда тез өседі — қайнаудың сыртқы қысымға тәуелділігі осыдан. C нұсқасы қате: меншікті булану жылуы буландыруға қажет жылу мөлшерін анықтайды, қайнаудың басталу температурасын емес; оның үстіне температура артқанда ол кемиді.
Массасы 2 г, диаметрі 8 см жіңішке сым сақина су бетінде жатыр, су сымды толық жұғады, Архимед күші ескерілмейді. Сақинаны судан ажырату үшін оған түсіру қажет ең кіші тік бағытталған күш шамамен (судың беттік керілу коэффициенті 0{,}073 Н/м, g = 10 м/с²)
  • A)\approx 38{,}3 мН
  • B)\approx 56{,}7 мН
  • C)\approx 93{,}4 мН
  • D)\approx 36{,}7 мН
Жауабы мен талдауы

Дұрыс жауап: B

Ажырау сәтінде сақинаға төмен қарай ауырлық күші мен беттік керілу күші әсер етеді, сондықтан түсірілетін күш F = mg + F_\sigma. Ауырлық күші: m = 2 г = 0{,}002 кг, mg = 0{,}002\cdot 10 = 0{,}02 Н. Су қабыршағы жіңішке сақинаны екі шеңбер бойымен — сыртқы және ішкі шеңбер бойымен тартады, әрқайсысының ұзындығы \pi d, сондықтан қабыршақ шекарасы l = 2\pi d; d = 8 см = 0{,}08 м. F_\sigma = \sigma\cdot 2\pi d = 0{,}073\cdot 2\pi\cdot 0{,}08 \approx 0{,}0367 Н. Барлығы F \approx 0{,}02 + 0{,}0367 = 0{,}0567 Н = 56{,}7 мН (B). Басқа нұсқалардың қатесі: \approx 38{,}3 мН — тек бір шеңбер ескерілген: 0{,}02 + 0{,}0183 Н (A); \approx 93{,}4 мН — бір шеңбердің ұзындығы \pi d орнына қателесіп 2\pi d деп алынып, сосын екі еселенген: 0{,}02 + 0{,}0734 Н (C); \approx 36{,}7 мН — сақинаның ауырлық күші ұмытылып, тек беттік керілу күші табылған (D).

Жиі кететін қателер

  • Шеңбер ұзындығын \pi d орнына 2\pi d деп алады немесе диаметрдің орнына радиусты қояды. l = \pi d = 2\pi r екенін тексеріп, миллиметрді метрге аудару керек.
  • Сақинаны судан ажыратқанда екі нәрсенің бірін ұмытады: сақинаның екі шеңбері бойымен тартатын қабыршақты немесе сақинаның ауырлық күшін. Жұқа сақина үшін қажет күш F = mg + \sigma\cdot 2\pi d.
  • Қаныққан бу Бойль – Мариотт заңына бағынады деп есептейді. Изотермиялық сығу кезінде будың бір бөлігі конденсацияланады, ал қысымы артпайды.
  • Судың қайнау температурасын тұрақты деп ойлайды. Ол тек қалыпты атмосфералық қысымда 100 °C-қа тең; тауда су төменірек, қысыммен пісіретін қазанда жоғарырақ температурада қайнайды.

Тақырып бойынша сұрақтар

Тауда су неге 100 °C-тан төмен температурада қайнайды?
Сұйық өзінің қаныққан буының қысымы сыртқы қысымға теңелгенде қайнайды. Тауда атмосфералық қысым төмен, сондықтан судың қаныққан буының қысымы оған төменірек температурада теңеледі де, су 100 °C-қа дейін қызбай-ақ қайнайды. Қысыммен пісіретін қазанда қысым атмосфералықтан жоғары, сондықтан су 100 °C-тан жоғары температурада қайнайды.
Таңға қарай ауа салқындағанда неге шық түседі?
Температура төмендегенде қаныққан бу қысымы азаяды, ал ауадағы су буының мөлшері іс жүзінде өзгермейді. Сондықтан салыстырмалы ылғалдылық \varphi = \frac{p}{p_0}\cdot 100\,\% артады. Ол 100\,\%-ға жеткенде бу қанығады да, одан әрі салқындағанда тамшыларға айналып конденсацияланады. Бұл температура шық нүктесі деп аталады.
Осы тақырып бойынша жаттығу

ENTLab теорияны ҰТО спецификациясы негізінде өз сөзімен жазады. Біз ҰТО емеспіз және онымен ешқандай байланысымыз жоқ.