Методические указания. Рассчитать регулируемый объемный гидропривод лебедки крана, имеющий замкнутую систему циркуляции рабочей жидкости.

 

Методические указания.

1.1. Полярные и неполярные молекулы.

Молекулы делят на два типа: полярные и неполярные. У полярных молекул электрические заряды распределены неравномерно (в одной части могут преобладать заряды одного знака, а в другой – противоположного). У неполярных молекул подобная неравномерность отсутствует (рис.1.).

Электрические свойства молекул определяются их полярностью. Система из двух равных по величине, но противоположных по знаку электрических зарядов и , расположенных на некотором расстоянии друг от друга, называется диполем.

Дипольный момент равен произведению величины зарядов на расстояние между центрами этих зарядов:

Различают дипольные моменты молекул и связей. Если дипольный момент отличен от нуля, молекулы и химические связи – полярные.

Рис.1. Полярная (а) и неполярная (б) молекулы.

Двухатомная молекула, состоящая из одинаковых атомов с симметрично расположенной связывающей электронной парой, молекулы и их химические связи будут неполярными, дипольный момент равен нулю ( и др.). Двухатомные молекулы из двух неодинаковых атомов с асимметричным расположением электронной пары являются полярными ( и др.).

Дипольный момент молекул с числом атомов более двух определяется дипольным моментом химических связей, их относительным расположением.

 

1.2. Поляризация.

 

Поляризация - смещение электронов и (или) атомов, а также ориентацию молекул под действием внешнего электрического поля.

Поляризация может быть ориентационной (ориентация молекул в электрическом поле) и деформационной. Деформационная поляризация подразделяется на: атомную (смещение атомов в молекуле), электронную (смещение электронных оболочек относительно ядер), ионную (только для ионных кристаллов – смещение разноименных заряженных ионов из положения равновесия в противоположных направлениях).

Т.о, поляризация равна:

 

Ориентационная поляризация характерна только для полярных молекул, которые вне электрического поля вследствие теплового движения располагаются в пространстве хаотично. Под действием электрического поля полярные молекулы располагаются в направлении действия электрического поля.

Деформационная поляризация характерна для полярных и неполярных молекул. В отличие от ориентационной не зависит от температуры.

Способность молекул к деформации под действием внешнего электрического поля называют поляризуемостью 𝛼 и относят к единице напряженности электрического поля :

 

Следует различать поляризуемость молекул и поляризуемость вещества (характерна только для диэлектриков), состоящего из множества молекул.

 

Связь между микроскопическими свойствами вещества, характеризующимися поляризацией и поляризуемостью, и макроскопическими свойствами, выражаемыми посредством диэлектричесокой проницаемости ɛ, дает уравнение Клаузиуса-Моссотти:

 

 

где: - молекулярная масса вещества;

- плотность вещества;

– мольный объем вещества.

 

1.3. Рефракция.

Поляризация может происходить и в переменном электрическом поле. В этих условиях поляризация определяется временем воздействия и частотой переменного электрического поля.

При частоте электромагнитных колебаний полярные молекулы успевают изменить свою ориентацию вдоль поля при перемене знака заряда. При дальнейшем увеличении частоты полярные молекулы не успевают следовать за переменой направления поля из-за своей инерционности и при частоте ориентационная поляризация прекращается. При дальнейшем повышении частоты постепенно исчезает и атомная поляризация в виду инерционности смещения атомов в молекуле, и при частоте выше имеет место только электронная поляризация.

Электромагнитная световая вольна (длина волны 400-750 нм) имеет частоту порядка . Следовательно, колебания этого поля будут вызывать только смещение электронов.

Электронная поляризация 1 моля вещества называется молекулярной (молярной) рефракцией.

Молярная рефракция – способность электронов, содержащихся в 1 моле вещества, к смещению под действием электромагнитного поля. Согласно уравнению Лоренц-Лоренца:

 

где: - молярная рефракция;

– показатель преломления вещества, характеризует изменение скорости света при прохождении его из одной среды в другую;

- молярная масса;

- плотность вещества.

 

Помимо определения мольной рефракции по показателю преломления ее можно рассчитать по правилу аддитивности:

где: - рефракции отдельных атомов и групп атомов, циклов, связей;

- число атомов, циклов и связей.

 

Удельная рефракция – рефракция 1 гр. вещества: