Ερωτήσεις Απαντήσεις Τελικών Εξετάσεων

Transcript

1 Ερωτήσεις Απαντήσεις Τελικών Εξετάσεων 1. Τι είναι τα μεγέθη, πως ορίζονται τα μονόμετρα και πως τα διανυσματικά μεγέθη; Δώστε ένα παράδειγμα από μονόμετρο και ένα από διανυσματικό μέγεθος Τα μεγέθη είναι ποσότητες που αντιστοιχούν σε φυσικά φαινόμενα. Τα μεγέθη χωρίζονται σε μονόμετρα και διανυσματικά. Τα μονόμετρα είναι τα μεγέθη που για να οριστούν χρειάζονται μόνο ένα αριθμό και μια μονάδα μέτρησης. Τα διανυσματικά απαιτούν κατεύθυνση (διεύθυνση και φορά), μέτρο και σημείο εφαρμογής. Για παράδειγμα ορισμένα μονόμετρα μεγέθη είναι η μάζα, ο χρόνος, η θερμοκρασία, το ηλεκτρικό φορτίο ενώ ορισμένα διανυσματικά είναι η ταχύτητα, η επιτάχυνση, η μετατόπιση 2. Ποια είναι τα κυριότερα υποπολλαπλάσια και πολλαπλάσια της μονάδας μέτρησης του μήκους; Το μέτρο είναι η θεμελιώδης μονάδα μέτρησης του μήκους του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων (SI: Système International d'unités). Οι χρησιμοποιούμενες παράγωγες μονάδες του μέτρου είναι οι: pm πικόμετρο = m nm νανόμετρο = 10 9 m μm μικρόμετρο = 10 6 m mm χιλιοστόμετρο = 10 3 m cm εκατοστόμετρο = 10 2 m dm δεκατόμετρο = 10 1 m km χιλιόμετρο = 10 3 m 3. Ποιες είναι οι μονάδες μέτρησης του μήκους, εμβαδού, χρόνου, μάζας και πυκνότητας; Μονάδα μέτρησης του μήκους είναι το μέτρο (m), του εμβαδού το τετραγωνικό μέτρο (m 2 ), του χρόνου το δευτερόλεπτο (sec), της μάζας το χιλιόγραμμο (kgr), της πυκνότητας το χιλιόγραμμο ανά κυβικό μέτρο (kgr/m 3 ). 4. Τι είναι το ειδικό βάρος ενός σώματος; Με τον όρο Ειδικό βάρος χαρακτηρίζεται το βάρος (σε γραμμάρια της μονάδας του όγκου (1 κυβικού εκατοστόμετρου) κάποιου σώματος, ή ο λόγος του βάρους ενός σώματος προς το βάρος ίσου όγκου αποσταγμένου ύδατος και θερμοκρασίας 4 βαθμών Kελσίου. 5. Τι είναι πυκνότητα ενός σώματος; Ποια σχέση περιγράφει τον ορισμό; Ποια είναι η μονάδα μέτρησης της πυκνότητας; Πυκνότητα είναι ο λόγος της μάζας μιας ουσίας προς τον όγκο αυτής. Η σχέση που προσδιορίζει την πυκνότητα ενός σώματος είναι η ακόλουθη: M p = V, όπου P: η πυκνότητα, Μ: η μάζα και V: ο όγκος του σώματος. Μονάδα μέτρησης της πυκνότητας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το 1 kg/m 3. Αρκετά συχνά όμως σαν μονάδα χρησιμοποιείται και το γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό, 1 g/cm 3. 1

2 6. Ποια ποσότητα καλύτερα περιγράφει την φυσική ιδιότητα της πυκνότητας της ύλης στην σύγχρονη επιστήμη, το ειδικό βάρος ή η πυκνότητα της και γιατί; Κατά τη σύγχρονη αντίληψη είναι πλέον γεγονός ότι ακολουθείται η αναφορά στη πυκνότητα αντί του ειδικού βάρους από την άποψη ότι η μάζα μιας ουσίας, σε αντίθεση με το βάρος της, δεν μεταβάλλεται από τόπο εις τόπο, παραμένοντας έτσι σταθερή ανεξάρτητα του βαρυτικού πεδίου της Γης. 7. Μετατρέψτε την πυκνότητα 10 kgr/m 3 σε gr/cm Τι ονομάζεται κυκλικής κίνηση; Και τι ομαλή κυκλική κίνηση; Στη Φυσική, κυκλική κίνηση ονομάζεται η κίνηση στην οποία η τροχιά ενός κινητού ταυτίζεται με την περιφέρεια ενός κύκλου. Στην ομαλή κυκλική κίνηση το άνυσμα της γωνιακής ταχύτητας παραμένει σταθερό, ενώ η κατεύθυνσή της εφαπτομενικής ταχύτητας μεταβάλλεται συνεχώς, αν και το μέτρο της παραμένει και αυτό σταθερό. 9. Πως ορίζεται και πως συμβολίζεται η γωνιακή ταχύτητα, ενός κινητού που εκτελεί κυκλική κίνηση; Ποια η μονάδα αυτής; Η γωνιακή ταχύτητα, ω, ενός κινητού που εκτελεί κυκλική κίνηση ορίζεται ως ο ρυθμός με τον οποίο η ακτίνα θέσης του κινητού σαρώνει γωνιακές αποστάσεις. Επίσημη μονάδα μέτρησης της γωνιακής ταχύτητας είναι το 1s -1, αν και είθισται να χρησιμοποιείται το 1rad/s καθώς με τον τρόπο αυτό γίνεται πιο κατανοητή η φυσική σημασία του εν λόγω μεγέθους. 10. Πώς ορίζεται, πως συμβολίζεται και πώς υπολογίζεται η περίοδος ενός σώματος που εκτελεί κυκλική κίνηση; Ο χρόνος που χρειάζεται το κινητό για να εκτελέσει μία πλήρη περιστροφή ονομάζεται περίοδος της κυκλικής κίνησης και συμβολίζεται συνήθως με το κεφαλαίο T. Μονάδα της περιόδου στο S.I. είναι τo δευτερόλεπτο (s). Ισχύει: T=2π/ω Όπου ω η γωνιακή ταχύτητα του σώματος 11. Πώς ορίζεται, πως συμβολίζεται και πώς υπολογίζεται η συχνότητα ενός σώματος που εκτελεί κυκλική κίνηση; Το πηλίκο του αριθμού των περιφορών που εκτελεί ένα κινητό προς τον χρόνο στον οποίο εκτελούνται ονομάζεται συχνότητα της κυκλικής κίνησης και συμβολίζεται συνήθως με το γράμμα f. Μονάδα της συχνότητας στο S.I. είναι το 1s -1, το οποίο είθισται να συμβολίζεται ως Hz (1Hz=1s -1 ). Ισχύει δε η σχέση: f=1/t=ω/2π Όπου Τ η περίοδος και ω η γωνιακή ταχύτητα του σώματος 2

3 12. Τι είναι η φυγοκέντριση; Η φυγοκέντριση είναι μία διαδικασία διαχωρισμού μιγμάτων κατά την οποία γίνεται χρήση της φυγοκέντρου δυνάμεως. Κατά την φυγοκέντριση τα βαρέα στοιχεία του μίγματος πηγαίνουν στο πυθμένα του σωληναρίου όπου αυτό βρίσκεται ενώ τα ελαφρύτερα παραμένουν πάνω από τον πυθμένα. Τα στοιχεία που πηγαίνουν στο πυθμένα αποτελούν το ίζημα και τα στοιχεία που βρίσκονται στην επιφάνεια αποτελούν το υπερκείμενο. Συνήθως το υπερκείμενο μεταγγίζεται σε χωριστό σωληνάριο οπότε ίζημα και υπερκείμενο διαχωρίζονται πλήρως. 13. Τι είναι ζυγός; Και ποια τα βασικά χαρακτηριστικά αυτού; Ο ζυγός είναι όργανο μέτρησης του βάρους ενός σώματος, δηλαδή της ελκτικής δύναμης που ασκεί το βαρυτικό πεδίο της Γης στο συγκεκριμένο σημείο της επιφάνειας της. Τα χαρακτηριστικά ενός ζυγού είναι η ακρίβεια και η ευαισθησία του. Ως ακρίβεια ορίζουμε το μικρότερο κλάσμα του γραμμαρίου, του οποίου την αριθμητική τιμή δίνει ο ζυγός, ενώ ευαισθησία είναι η ικανότητα του ζυγού να αποκλίνει από τη θέση ισορροπίας του με την προσθήκη ελάχιστου βάρους. 14. Τι είναι τα πυκνόμετρα-αραιόμετρα και σε ποια αρχή στηρίζονται; Τα πυκνόμετρα αραιόμετρα είναι συσκευές οι οποίες μετράνε την πυκνότητα των υγρών. Αναλυτικά, είναι πλωτήρες, που στο κάτω μέρος τους φέρουν διόγκωση η οποία περιέχει μικρά σφαιρίδια μολύβδου, και προ τα επάνω καταλήγουν σε στέλεχος βαθμολογημένο σε gr/cm 3. H λειτουργία τους στηρίζεται στην αρχή του Αρχιμήδη κατά την οποία ένα σώμα βυθίζεται τόσο λιγότερο, όσο πυκνότερο είναι το υγρό. Η βαθμονόμηση τους γίνεται με πρότυπα υγρά των οποίων η πυκνότητα είναι εκ των προτέρων γνωστή. Αναλόγως το αν μετρούν πυκνότητες μεγαλύτερες ή μικρότερες του νερού διακρίνονται σε πυκνόμετρα και αραιόμετρα. 15. Τι είναι η κλίμακα Baume; Μία από τις κλίμακες η οποία χρησιμοποιείται για την μέτρηση της πυκνότητας των υγρών είναι η κλίμακα Baume. Για υγρά πυκνότερα του νερού χρησιμοποιούνται οι πυκνοί βαθμοί Baume που το μηδέν της κλίμακας των αντιστοιχεί σε πυκνότητα 1gr/cm 3 οι δε βαθμοί μεγαλύτερη του μηδενός αντιστοιχούν σε πυκνότητες μεγαλύτερες από 1gr/cm 3. Για υγρά αραιότερα του νερού χρησιμοποιούνται οι αραιοί βαθμοί Baume που το 10 της κλίμακας των αντιστοιχεί σε πυκνότητα 1gr/cm 3 οι δε άνω του 10 βαθμοί αντιστοιχούν σε πυκνότητες μικρότερες του 1gr/cm Τι είναι το οινοπνεματόμετρο; Περιγράψτε την διαδικασία μέτρησης περιεκτικότητας σε αλκοόλ ενός λίτρου κρασιού Το οινοπνεματόμετρο είναι όργανο τύπου αραιόμετρου και με αυτό προσδιορίζεται με απευθείας ανάγνωση από την κλίμακα του η κατ όγκο περιεκτικότητα των οινοπνευματούχων ποτών σε αλκοόλ. Το οινοπνευματόμετρο δίδει ακριβείς ενδείξεις μόνο σε ποτά που περιέχουν νερό και οινόπνευμα (καθαρά ποτά). Για τον προσδιορισμό της ποσότητας του αλκοόλ η οποία περιέχεται σε μη καθαρά ποτά (πχ κρασί) αποστάζουμε γνωστό όγκο κρασιού (στην περίπτωση μας 1 λίτρο) και στο καθαρό οινόπνευμα το οποίο συλλέγουμε από την απόσταξη προσθέτουμε απεσταγμένο νερό εως ότου το νέο μίγμα αποκτήσει όγκο ίσο με τον αρχικό όγκο του υπό μελέτη κρασιού (1 λίτρο). Σε αυτό το μείγμα βυθίζουμε το οινοπνευματόμετρο και παίρνουμε μια ένδειξη της κατ όγκο περιεκτικότητας του κρασιού σε αλκοόλ. Σε κάθε περίπτωση οι ενδείξεις που παίρνουμε σε μια οποιαδήποτε θερμοκρασία ανάγονται στους 20 βαθμούς Κελσίου μέσω κατάλληλων πινάκων. 17. Πως ορίζεται η Πίεση; 3

4 Γενικά με τον όρο Πίεση χαρακτηρίζεται το αποτέλεσμα της εφαρμογής μιας δύναμης σε μία επιφάνεια. Μεταφορικά σημαίνει η οποιαδήποτε άσκηση βίας προς εξαναγκασμό. Ιδιαίτερα όμως στη Φυσική ως πίεση χαρακτηρίζεται η δύναμη που ασκείται στη μονάδα της επιφάνειας ενός υλικού και ορίζεται ως το πηλίκο της ασκούμενης δύναμης που δρα σε μια επιφάνεια δια του εμβαδού της επιφάνειας αυτής. Η Πίεση εξαρτάται από το μέγεθος της ασκούμενης δύναμης και από το εμβαδό της επιφάνειας στην οποία και ασκείται. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια τόσο μικρότερη γίνεται η πίεση. Ένα ρευστό υλικό (υγρό ή αέριο) ασκεί πίεση στο δοχείο που το περιέχει καθώς και στα αντικείμενα που βυθίζονται μέσα σ αυτό. Για παράδειγμα, όσο ένα κολυμβητής - δύτης κατεβαίνει σε βάθος τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση που δέχεται από το υπερκείμενο βάρος του νερού. Η Πίεση συμβολίζεται δια του λατινικού γράμματος Ρ και είναι P=F/S (όπου F=δύναμις και S=επιφάνεια)(π.χ Πίεση Ρ 15 BAR = 15kg/cm2). Διακρίνονται δύο ειδών, διαφορετικής προέλευσης, πιέσεις η στατική που προκαλείται από μια σταθερή δύναμη (π.χ. η πίεση που ασκείται στο έδαφος από το βάρος ενός σώματος ή εκείνης των ηρεμούντων ρευστών) και η δυναμική πίεση που προκαλείται από δυνάμεις ένεκα κρούσεων κινούμενων σωματιδίων (π.χ. πίεση περιεχομένου αερίου σε τοιχώματα δοχείου ή από σύγκρουση κινούμενων μορίων του αερίου). 18. Τι είναι και πως εκφράζεται η αρτηριακή πίεση; Αρτηριακή πίεση είναι η δύναμη που προωθεί το αίμα μέσω των αρτηριών σε όλους τους ιστούς του σώματος, εξασφαλίζοντας την συνεχή κυκλοφορία του αίματος. Η καρδιά μας είναι μία μικρή αλλά ισχυρή μυϊκή αντλία που κατά τη διάρκεια της ζωής μας «κτυπά» συνεχώς, δηλαδή συστέλλεται και διαστέλλεται, με ρυθμό περίπου φορές το λεπτό, στέλνοντας 5 λίτρα αίματος το λεπτό σε όλο το σώμα. Η αρτηριακή πίεση εκφράζεται με δύο αριθμούς. Ο γιατρός σας θα σας πει ότι η πίεσή σας είναι π.χ. 120 με 80 mmhg. Ο μεγάλος αριθμός (το 120) είναι η πίεση μέσα στις αρτηρίες όταν η καρδιά σας κτυπά και εξακοντίζει το αίμα στην αορτή και καλείται συστολική πίεση. Ο μικρός αριθμός (80) είναι η πίεση όταν η καρδιά σας χαλαρώνει ανάμεσα σε δύο διαδοχικούς κτύπους και καλείται διαστολική πίεση. Το mmhg σημαίνει χιλιοστά στήλης υδραργύρου και είναι η διεθνής μονάδα μέτρησης της αρτηριακής πίεσης. 19. Τι είναι Θερμοκρασία; Θερμοκρασία είναι το μέτρο της τυχαίας μεταφορικής κίνησης των ατόμων και των μορίων ενός σώματος. Ακριβέστερα είναι το μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας τους. Όταν η θερμοκρασία ενός υλικού μεταβάλλεται, μπορεί γενικά να του συμβούν διάφορα πράγματα. Το μέγεθός του και οι ηλεκτρικές, μαγνητικές ή οπτικές του ιδιότητες μπορεί να μεταβληθούν. Κάθε τέτοια μεταβολή είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί για να βρεθεί και να μετρηθεί η μεταβολή της θερμοκρασίας του. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το απλούστερο είναι να χρησιμοποιηθεί η μεταβολή του μεγέθους. Όλα σχεδόν τα υλικά διαστέλλονται όταν ζεσταθούν και συστέλλονται όταν κρυώσουν. 20. Τι είναι Θερμότητα; Θερμότητα είναι η θερμική ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα σε κάποιο άλλο εξαιτίας της διαφοράς θερμοκρασίας τους. Όταν η θερμότητα μεταφέρεται μια φορά σε ένα σώμα ή σε μία ουσία, παύει να είναι θερμότητα και γίνεται θερμική ενέργεια. Σε σώματα ή ουσίες που βρίσκονται σε θερμική επαφή, η θερμότητα θα μετακινηθεί από το σώμα με την υψηλότερη θερμοκρασία στο σώμα με την χαμηλότερη. Σε ένα φλιτζάνι ζεστό νερό υπάρχει περισσότερη θερμική ενέργεια από όση σε ένα ερυθροποιημένο καρφάκι. Αν βουτήξουμε το καρφάκι στο νερό δεν θα μετακινηθεί θερμότητα από το θερμό νερό στο καρφάκι. Αντίθετα, θερμότητα θα μετακινηθεί από το θερμότερο 4

5 καρφάκι στο σχετικά ψυχρότερο νερό. Η θερμότητα δεν ρέει ποτέ μόνη της από ένα σώμα ψυχρότερο σε ένα θερμότερο Η ειδική θερμότητα μιας ουσίας ορίζεται ως το ποσό της θερμότητας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία της μονάδας μάζας της κατά ένα βαθμό( θερμοχωρητικότητα ). 21. Ποίες είναι οι διαφορές της έννοιας Θερμοκρασία και Θερμότητα; Η θερμότητα και η θερμοκρασία είναι διακριτές μα συχνά συγχεόμενες έννοιες. Η θερμοκρασία είναι καταστατικό μέγεθος, δηλαδή εξαρτάται αποκλειστικά από την κατάσταση ενός συστήματος. Αντιθέτως, η έννοια της θερμότητας προκύπτει σε θερμικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωμάτων, οπότε ένα σύστημα δεν μπορεί να ειπωθεί ότι "έχει" κάποια τιμή θερμότητας (ακριβώς όπως ένα μηχανικό σύστημα δεν "έχει" έργο). Η εισροή θερμότητας σε ένα σύστημα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του ή την παραγωγή έργου 22. Ποιες είναι οι μονάδες μέτρησης της Θερμοκρασίας; Μονάδα μέτρησης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το joule. Στο Τεχνικό Σύστημα η μονάδα θερμότητας είναι η Βρετανική μονάδα θερμότητας (Btu) που ορίζεται σαν η θερμότητα η αναγκαία για να αυξηθεί η θερμοκρασία μίας λίβρας νερού από τους 63 στους 64 βαθμούς Φαρενάιτ. Η θερμίδα (cal) και η χιλιοθερμίδα (kcal) ήταν η μονάδα που χρησιμοποιήθηκε αρχικά για τη θερμότητα. Μια χιλιοθερμίδα ορίζεται ως το ποσό θερμότητας που πρέπει να δώσουμε ανά λίτρο νερού που βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό Κelvin. Οι μονάδες θερμότητας έχουν μεταξύ τους τις ακόλουθες σχέσεις: 1 kcal = 1000 cal = 4186,8 joules = btu. 23. Τι είναι η κλίμακα Κελσίου, η κλίμακα Fahrenheit και η κλίμακα Kelvin; Η κλίμακα Κελσίου είναι εμπειρική κλίμακα μέτρησης της θερμοκρασίας. Ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του Σουηδού αστρονόμου και μαθηματικού Άντερς Κέλσιου. Οι 0 C αντιστοιχούν στο υπό κανονικές συνθήκες σημείο πήξης του νερού και οι 100 C στο σημείο βρασμού του νερού. Υπάρχουν δύο ορισμοί της κλίμακας: Ο πρώτος είναι ο αρχικός ορισμός της κλίμακας και συνδέει το μηδέν της κλίμακας με το σημείο πήξης του νερού σε ατμοσφαιρική πίεση και τους εκατό βαθμούς με το σημείο βρασμού του νερού στην ίδια πίεση. Η Κλίμακα Φαρενάιτ είναι κλίμακα μέτρησης θερμοκρασίας και ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του Γερμανού φυσικού Γαβριήλ Φαρενάιτ( ) που την πρότεινε το Σήμερα έχει σχεδόν αντικατασταθεί από την κλίμακα Κελσίου, πλην όμως χρησιμοποιείται σε περιορισμένους, μη επιστημονικούς, σκοπούς στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε μερικές ακόμα χώρες όπως η Μπελίζε. [1] Στην κλίμακα Φαρενάιτ το σημείο πήξης του νερού είναι οι 32 βαθμοί Φαρενάιτ ( F) και το σημείο βρασμού του οι 212 ( F) (σε κανονική πάντα ατμοσφαιρική πίεση), χωρίζοντας έτσι τα δύο σημεία αναφοράς κατά 180 βαθμούς. Συνεπώς, ένας βαθμός της κλίμακας Φαρενάιτ ισούται με το 1/180 του διαστήματος μεταξύ πήξης και βρασμού. Η κλίμακα Kelvin είναι μια απόλυτη, θερμοδυναμική κλίμακα θερμοκρασίας η οποία χρησιμοποιεί ως μηδενικό σημείο το απόλυτο μηδέν. Απόλυτο μηδέν είναι η θερμοκρασία στην οποία όλη η θερμική κίνηση παύει να ισχύει με την κλασική περιγραφή της θερμοδυναμικής. Η μονάδα Kelvin ορίζεται ως το κλάσμα 1/ της θερμοδυναμικής θερμοκρασίας του τριπλού σημείου του νερού ( ακριβώς 0,01 C ή F). Με άλλα λόγια, αυτό ορίζεται έτσι ώστε το τριπλό σημείο του νερού είναι ακριβώς Κ. 5

6 24. Τι είναι η Θερμίς (cal) Χιλιοθερμίς (Kcal); Η Θερμίς (Cal) χρησιμοποιείται ως μονάδα ενέργειας. Η μικρή θερμίς (σύμβολο: cal) είναι η κατά προσέγγιση ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία ενός γραμμαρίου νερού κατά ένα βαθμό Κελσίου σε πίεση μίας ατμόσφαιρας. Η μεγάλη θερμίς, Χιλιοθερμίς ή διατροφική θερμίς, ή θερμίς διατροφολόγου, ή θρεπτική θερμίς (σύμβολο : Cal) είναι περίπου το ποσό της ενέργειας που απαιτείται για να αυξηθεί η θερμοκρασία του ένα κιλό νερό κατά ένα βαθμό Κελσίου. Η μεγάλη Θερμίς ή χιλιοθερμίς είναι επομένως ίση με μικρές θερμίδες (σύμβολο: kcal). Παρά το γεγονός ότι οι μονάδες αυτές αποτελούν μέρος του μετρικού συστήματος, έχουν εκτοπιστεί στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων από την μονάδα Joule. Μία μικρή θερμίς είναι περίπου 4.2 Joule και μια χιλιοθερμίς είναι περίπου 4,2 KJoule ) 25. Τι ορίζεται ως Κατάσταση της Υλής; και ποίες οι μορφές αυτής; Η κατάσταση της ύλης ενός σώματος παραδοσιακά περιγράφει το πόσο εύκολα μεταβάλλεται το σχήμα και το μέγεθός του. Υπάρχουν τρεις βασικές καταστάσεις της ύλης ηστερεά, η υγρή και η αέρια [1][2]. Η κατάσταση στην οποία θα βρεθεί ένα σώμα εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση του περιβάλλοντός του. Η σύγχρονη περιγραφή της κατάστασης της ύλης γίνεται με σύγκριση των διαφορών σχέσης της κατάστασης των μορίων. Στερεά θεωρούνται τα υλικά στα οποία τα μόρια κρατούνται σε σταθερές θέσεις μεταξύ τους στο χώρο. Υγρά θεωρούνται τα υλικά στα οποία τα μόρια είναι κοντά μεταξύ τους αλλά όχι σε σταθερές θέσεις. Αέρια είναι τα υλικά στα οποία τα μόρια βρίσκονται σε σχετικά μεγάλη απόσταση μεταξύ τους και η θέση τους δεν επηρεάζεται από τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης των μορίων. Σαν τέταρτη κατάσταση της ύλης αναφέρεται το πλάσμα, ιδιαίτερα ιονισμένο αέριο σε υψηλή θερμοκρασία. Η ιονισμένη κατάσταση δημιουργεί ελκτικές και απωθητικές δυνάμεις που δίνουν ιδιαίτερες ιδιότητες στο πλάσμα που το ξεχωρίζουν από τα αέρια. 26. Ποιες είναι οι ιδιότητες της ύλης ανάλογα με την κατάσταση της; Υπάρχει ένα σύνολο από ιδιότητες που σχετίζονται με τον όγκο και το σχήμα της ύλης, άρα και με την κατάστασή της. Μερικές από αυτές είναι η συμπιεστότητα, η ρευστότητα, το ιξώδες, η σταθερότητα. Συμπιεστότητα (ή διασταλτικότητα): Είναι η ιδιότητα της ύλης να μειώνεται εύκολα ο όγκος της. Τα στερεά και τα υγρά είναι ασυμπίεστα, ενώ τα αέρια συμπιεστά. Ρευστότητα: Είναι η ιδιότητα της ύλης να ρέει, δηλαδή να μπορεί να μεταφέρεται αλλάζοντας σχήμα. Τα σώματα που έχουν αυτήν την ιδιότητα ονομάζονται ρευστά. Τα υγρά και τα αέρια, καθώς και τα κολλοειδή είναι ρευστά. Τα στερεά γενικά δεν είναι ρευστά. Ιξώδες: Είναι η ιδιότητα των ρευστών να αντιστέκονται στη ροή τους. Για παράδειγμα το μέλι έχει πολύ μεγαλύτερο ιξώδες από ότι το νερό. Σταθερότητα: Όσον αφορά τις καταστάσεις της ύλης μερικές καταστάσεις προκύπτουν όχι μόνο από τις συνθήκες που τελικά επικρατούν στο περιβάλλον, αλλά και από τον τρόπο με τον οποίο αυτές διαμορφώθηκαν. Τότε μπορούν να προκύψουν ορισμένες καταστάσεις της ύλης, οι οποίες είναι εξαιρετικά ασταθείς και οι οποίες πολύ εύκολα υποκύπτουν σε άλλες σταθερές καταστάσεις. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το υπέρκορο υγρό διάλυμα, το οποίο με μία απλή κρούση στο δοχείο μετατρέπεται σε ετερογενές μίγμα. 27. Πως ορίζεται και τι είναι η Τήξις και η Πήξις; Όταν ένα στερεό σώμα απορροφά θερμότητα αυξάνεται η θερμοκρασία του. Σε κάποια συγκεκριμένη θερμοκρασία το στερεό αρχίζει να αλλάζει φυσική κατάσταση και να μετατρέπεται σε υγρό. Το φαινόμενο αυτό το ονομάζουμε τήξις. Όσο διαρκεί η τήξη, η θερμότητα που απορροφά το στερεό δε χρησιμοποιείται για την 6

7 αύξηση της θερμοκρασίας του αλλά για την αλλαγή της φυσικής του κατάστασης. Έτσι κατά τη διάρκεια της τήξης η θερμοκρασία του σώματος δεν αλλάζει. Όταν ένα υγρό σώμα αποβάλλει θερμότητα, η θερμοκρασία του μειώνεται. Σε κάποια συγκεκριμένη θερμοκρασία το υγρό αρχίζει να αλλάζει φυσική κατάσταση και να μετατρέπεται σε στερεό. Το φαινόμενο ονομάζουμε πήξις. Όσο διαρκεί η πήξη, η θερμότητα που αποβάλλει το υγρό δεν έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της θερμοκρασίας του αλλά την αλλαγή της φυσικής του κατάστασης. Έτσι κατά τη διάρκεια της πήξης η θερμοκρασία του σώματος δεν αλλάζει. 28. Τι είναι η Εξάτμιση και τι η Υγροποίηση; Ορισμένα από τα μόρια του υγρού όταν βρεθούν στην επιφάνειά του και αν έχουν την κατάλληλη ταχύτητα προς τα πάνω καταφέρνουν να σπάσουν τους δεσμούς τους με τα υπόλοιπα και να διαφύγουν στο χώρο. Το φαινόμενο ονομάζεται εξάτμιση και πραγματοποιείται σε οποιαδήποτε θερμοκρασία μόνο από την ελεύθερη επιφάνεια των υγρών. Παράγοντες που επηρεάζουν την εξάτμιση : εμβαδόν ελεύθερης επιφάνειας, θερμοκρασία, ρεύματα αέρα και το είδος του υγρού. Το αντίστροφο φαινόμενο της εξάτμισης, η μετατροπή ενός αερίου σε υγρό, ονομάζεται συμπύκνωση ή υγροποίηση. Όταν κάποια μόρια αερίου βρίσκονται κοντά σε μια επιφάνεια με χαμηλότερη θερμοκρασία, καθώς συγκρούονται με τα μόρια της που έχουν χαμηλότερη ενέργεια, αποδίδουν σε αυτά την πλεονάζουσα κινητική ενέργεια, με αποτέλεσμα το αέριο να αλλάζει φυσική κατάσταση και να μετατρέπεται σε υγρό. 29. Τι είναι βρασμός; Ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, κάθε υγρό εξατμίζεται. Μόρια από την επιφάνειά του διαφεύγουν προς το περιβάλλον και έτσι το υγρό μετατρέπεται σε αέριο. Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία του υγρού μεγαλώνει και η ταχύτητα της εξάτμισής του. Σε κάποια θερμοκρασία χαρακτηριστική για το κάθε υγρό, η μετατροπή της φυσικής κατάστασης από υγρό σε αέριο παύει να γίνεται μόνο στην επιφάνεια. Σχηματίζονται φυσαλίδες σε όποιο σημείο του υγρού η θερμοκρασία έχει φθάσει στην κατάλληλη τιμή. Τότε λέμε ότι συμβαίνει βρασμός. Οι φυσαλίδες ξεκινούν από το κάτω μέρος γιατί από εκεί γίνεται η παροχή θερμότητας στο αέριο και εκεί η θερμοκρασία φτάνει πρώτα στην κατάλληλη για το βρασμό τιμή. Όσο διαρκεί ο βρασμός η θερμοκρασία του υγρού παραμένει σταθερή και ίση με τη θερμοκρασία βρασμού του. Η θερμότητα που δίνουμε τότε στο υγρό χρησιμοποιείται για το σπάσιμο των δεσμών ανάμεσα στα μόρια του υγρού. Η θερμοκρασία βρασμού κάθε υγρού εξαρτάται από το είδος του υγρού, την εξωτερική πίεση και την καθαρότητά του. 7