Det är känt att allt som omger en person, inklusive honom själv, är kroppar som består av substanser. De är i sin tur byggda av molekyler, de senare från atomer, och de är från ännu mindre strukturer. Den omgivande mångfalden är dock så stor att det är svårt att föreställa sig ens någon form av gemensamhet. Och där är. Föreningar uppgår till miljoner, var och en av dem är unik i egenskaper, struktur och roll. Tot alt urskiljs flera fastillstånd, enligt vilka alla ämnen kan korreleras.
Tillstånd
Det finns fyra alternativ för sammansatta tillstånd av föreningar.
- Gaser.
- Solids.
- vätskor.
- Plasma är mycket sällsynta joniserade gaser.
I den här artikeln kommer vi att överväga vätskors egenskaper, deras strukturella egenskaper och möjliga prestandaparametrar.
Klassificering av flytande kroppar
Denna uppdelning är baserad på vätskors egenskaper, deras struktur och kemiska struktur, samt typerna av interaktioner mellan partiklarna som utgör föreningen.
- Sådana vätskor som består av atomer som hålls samman av Van der Waals krafter. Exempel är flytande gaser (argon, metan och andra).
- Ämnen som består av två identiska atomer. Exempel: flytande gaser - väte, kväve, syre och andra.
- Flytande metaller - kvicksilver.
- Ämnen som består av element sammanlänkade med kovalenta polära bindningar. Exempel: väteklorid, vätejodid, vätesulfid och andra.
- Föreningar i vilka vätebindningar finns. Exempel: vatten, alkoholer, ammoniak i lösning.
Det finns också speciella strukturer - såsom flytande kristaller, icke-newtonska vätskor, som har speciella egenskaper.
Vi kommer att överväga de grundläggande egenskaperna hos en vätska som skiljer den från alla andra aggregationstillstånd. Först och främst är det de som vanligtvis kallas fysiska.
Egenskaper hos vätskor: form och volym
Tot alt kan ett 15-tal egenskaper urskiljas som gör att vi kan beskriva vad de aktuella ämnena är och vad de har för värde och egenskaper.
De allra första fysiska egenskaperna hos en vätska som kommer att tänka på när man nämner detta aggregationstillstånd är förmågan att ändra form och uppta en viss volym. Så, till exempel, om vi talar om formen av flytande ämnen, är det allmänt accepterat att betrakta det som frånvarande. Så är dock inte fallet.
Under inverkan av den välkända gravitationskraften genomgår droppar av materia en viss deformation, så deras form bryts och blir obestämd. Men om du placerar en droppe i förhållanden under vilka gravitationen inte verkareller kraftigt begränsad, då kommer den att ta den perfekta formen av en boll. Med tanke på uppgiften: "Namn vätskors egenskaper", bör en person som anser sig vara väl bevandrad i fysik nämna detta faktum.
När det gäller volymen bör vi här notera de allmänna egenskaperna hos gaser och vätskor. Båda kan uppta hela det utrymme de befinner sig i, begränsat endast av kärlets väggar.
Viskositet
Fysiska egenskaper hos vätskor är mycket olika. Men en av dem är unik, som viskositet. Vad är det och hur definieras det? De huvudsakliga parametrarna som värdet i fråga beror på är:
- tangentiell stress;
- rörlig hastighetsgradient.
Beroendet av de angivna värdena är linjärt. Om vi förklarar i enklare ord, så är viskositet, som volym, sådana egenskaper hos vätskor och gaser som är gemensamma för dem och innebär obegränsad rörelse, oavsett yttre påverkan. Det vill säga, om vatten rinner ut ur kärlet kommer det att fortsätta att göra det under alla influenser (gravitation, friktion och andra parametrar).
Detta skiljer sig från icke-newtonska vätskor, som är mer trögflytande och kan lämna hål bakom sig som fylls upp med tiden.
Vad kommer denna indikator att bero på?
- Från temperatur. Med ökande temperatur ökar viskositeten hos vissa vätskor, medan andra tvärtom,minskar. Det beror på den specifika föreningen och dess kemiska struktur.
- Från tryck. En ökning orsakar en ökning av viskositetsindexet.
- Från materiens kemiska sammansättning. Viskositetsförändringar i närvaro av föroreningar och främmande komponenter i ett prov av en ren substans.
Värmekapacitet
Denna term hänvisar till ett ämnes förmåga att absorbera en viss mängd värme för att öka sin egen temperatur med en grad Celsius. Det finns olika anslutningar för denna indikator. Vissa har mer, andra mindre värmekapacitet.
Så vatten är till exempel en mycket bra värmeackumulator, vilket gör att det kan användas flitigt för värmesystem, matlagning och andra behov. I allmänhet är värmekapacitetsindexet strikt individuellt för varje enskild vätska.
Ytspänning
Ofta, efter att ha fått uppgiften: "Nämn vätskors egenskaper", minns de omedelbart ytspänningen. När allt kommer omkring introduceras barn för honom på lektionerna i fysik, kemi och biologi. Och varje objekt förklarar denna viktiga parameter från sin egen sida.
Den klassiska definitionen av ytspänning är följande: det är en fasgräns. Det vill säga, vid den tidpunkt då vätskan har upptagit en viss volym, gränsar den på utsidan till ett gasformigt medium - luft, ånga eller något annat ämne. Således sker fasseparation vid kontaktpunkten.
Samtidigt tenderar molekylerna att omge sig med så många partiklar som möjligt och leder så att säga till attkomprimera vätskan som helhet. Därför verkar ytan vara sträckt. Samma egenskap kan också förklara den sfäriska formen av vätskedroppar i frånvaro av gravitation. När allt kommer omkring är det denna form som är idealisk ur molekylens energisynpunkt. Exempel:
- såpbubblor;
- kokande vatten;
- vätskedroppar i viktlöshet.
Vissa insekter har anpassat sig för att "gå" på vattenytan just på grund av ytspänningen. Exempel: vattenstridare, sjöfåglar, några larver.
Färg
Det finns vanliga egenskaper hos vätskor och fasta ämnen. En av dem är fluiditet. Hela skillnaden är att för den förra är den obegränsad. Vad är kärnan i denna parameter?
Om du applicerar en yttre kraft på en flytande kropp kommer den att delas i delar och separera dem från varandra, det vill säga att den flyter. I det här fallet kommer varje del igen att fylla hela kärlets volym. För fasta ämnen är den här egenskapen begränsad och beror på yttre förhållanden.
Beroende av egenskaper på temperatur
Dessa inkluderar tre parametrar som kännetecknar de ämnen vi överväger:
- överhettning;
- kylning;
- kokande.
Sådana egenskaper hos vätskor som överhettning och hypotermi är direkt relaterade till de kritiska kok- respektive fryspunkterna (punkterna). En överhettad vätska är en vätska som har överskridit tröskeln för den kritiska värmepunkten när den utsätts för temperatur, men som inte har visat yttre tecken på kokning.
Supercooled, respektive, anropadeen vätska som har passerat tröskeln för den kritiska övergångspunkten till en annan fas under inverkan av låga temperaturer, men som inte har blivit fast.
I både det första och det andra fallet finns det villkor för manifestationen av sådana egenskaper.
- Inga mekaniska effekter på systemet (rörelse, vibration).
- Enhetlig temperatur, utan plötsliga hopp och fall.
Ett intressant faktum är att om du kastar ett främmande föremål i en överhettad vätska (till exempel vatten), kommer det att koka omedelbart. Du kan få det genom att värma under påverkan av strålning (i en mikrovågsugn).
Samexistens med andra faser av materia
Det finns två alternativ för denna parameter.
- Liquid - gas. Sådana system är mest utbredda, eftersom de finns överallt i naturen. När allt kommer omkring är avdunstning av vatten en del av det naturliga kretsloppet. I detta fall existerar den resulterande ångan samtidigt med flytande vatten. Om vi talar om ett slutet system, så sker avdunstning även där. Det är bara det att ånga blir mättad väldigt snabbt och hela systemet som helhet kommer till jämvikt: flytande - mättad ånga.
- Flytande - fasta ämnen. Speciellt på sådana system märks ytterligare en egenskap - vätbarhet. I samspelet mellan vatten och ett fast ämne kan det senare vätas helt, delvis eller till och med stöta bort vatten. Det finns föreningar som löser sig i vatten snabbt och praktiskt taget obegränsat. Det finns de som inte alls är kapabla till detta (vissa metaller, diamanter och andra).
I allmänhet är disciplinen hydroaeromekanik engagerad i studiet av vätskors interaktion med föreningar i andra aggregationstillstånd.
Kompressibilitet
De grundläggande egenskaperna hos en vätska skulle vara ofullständiga om vi inte nämnde kompressibilitet. Naturligtvis är denna parameter mer typisk för gassystem. Men de vi överväger kan också komprimeras under vissa förhållanden.
Den största skillnaden är processens hastighet och dess enhetlighet. Medan en gas kan komprimeras snabbt och under lågt tryck, komprimeras vätskor ojämnt, tillräckligt länge och under speciellt utvalda förhållanden.
Avdunstning och kondensering av vätskor
Det här är ytterligare två egenskaper hos vätskan. Fysiken ger dem följande förklaringar:
- Förångning är den process som kännetecknar den gradvisa övergången av ett ämne från ett flytande aggregationstillstånd till ett fast tillstånd. Detta sker under inverkan av termiska effekter på systemet. Molekyler börjar röra sig och, genom att ändra sitt kristallgitter, övergår de till ett gasformigt tillstånd. Processen kan fortsätta tills all vätska omvandlas till ånga (för öppna system). Eller tills jämvikt har upprättats (för slutna kärl).
- Kondensation är en process motsatt den som anges ovan. Här går ångan över i flytande molekyler. Detta händer tills en jämvikt eller en fullständig fasövergång har etablerats. Ångan släpper ut fler partiklar i vätskan än den gör till den.
Typiska exempel på dessa två processer i naturen är avdunstning av vatten från världshavets yta, dess kondensering iövre atmosfär och sedan nedfall.
Mekaniska egenskaper hos vätska
Dessa egenskaper är föremål för studier av en sådan vetenskap som hydromekanik. Specifikt dess avsnitt, teorin om vätske- och gasmekanik. De viktigaste mekaniska parametrarna som kännetecknar det övervägda tillståndet för aggregation av ämnen inkluderar:
- density;
- share;
- viskositet.
Under densiteten hos en flytande kropp förstå dess massa, som finns i en volymenhet. Denna indikator varierar för olika föreningar. Det finns redan beräknade och experimentellt uppmätta data om denna indikator, som anges i speciella tabeller.
Specifik vikt anses vara vikten av en volymenhet vätska. Denna indikator är starkt beroende av temperaturen (när den stiger minskar dess vikt).
Varför studera vätskors mekaniska egenskaper? Denna kunskap är viktig för att förstå de processer som sker i naturen, inuti människokroppen. Även när man skapar tekniska medel, olika produkter. När allt kommer omkring är flytande ämnen en av de vanligaste aggregatformerna på vår planet.
Icke-newtonska vätskor och deras egenskaper
Egenskaperna hos gaser, vätskor, fasta ämnen är föremål för studier av fysik, såväl som några relaterade discipliner. Men förutom traditionella flytande ämnen finns det också så kallade icke-newtonska, som också studeras av denna vetenskap. Vad är de och varför fick devad är titeln?
För att förstå vad dessa föreningar är, här är de vanligaste hushållsexemplen:
- "Slime" spelad av barn;
- "handgummi", eller tuggummi för händer;
- vanlig byggfärg;
- lösning av stärkelse i vatten, etc.
Det vill säga, dessa är vätskor vars viskositet följer hastighetsgradienten. Ju snabbare slag, desto högre viskositetsindex. Därför, när ett handgummi träffar golvet med ett kraftigt slag, förvandlas det till en helt fast substans som kan gå sönder i bitar.
Om du låter den vara ifred, sprider den sig på bara några minuter till en klibbig pöl. Icke-newtonska vätskor är ganska unika ämnen vad gäller deras egenskaper, som har använts inte bara för tekniska ändamål utan även för kulturella och vardagliga ändamål.
