Se știe că tot ceea ce înconjoară o persoană, inclusiv pe sine, sunt corpuri formate din substanțe. Acestea, la rândul lor, sunt construite din molecule, acestea din urmă din atomi și sunt din structuri și mai mici. Cu toate acestea, diversitatea din jur este atât de mare încât este dificil să ne imaginăm chiar și un fel de comun. Si aici este. Compușii numără milioane, fiecare dintre ei fiind unic ca proprietăți, structură și rol. În total, se disting mai multe stări de fază, conform cărora toate substanțele pot fi corelate.
Stări ale materiei
Există patru opțiuni pentru starea agregată a compușilor.
- Gaze.
- solide.
- Lichide.
- Plasma este gaz ionizat foarte rarefiat.
În acest articol vom lua în considerare proprietățile lichidelor, caracteristicile lor structurale și posibilii parametri de performanță.
Clasificarea corpurilor lichide
Această diviziune se bazează pe proprietățile lichidelor, structura și structura chimică a acestora, precum și pe tipurile de interacțiuni dintre particulele care alcătuiesc compusul.
- Astfel de lichide care constau din atomi ținuți împreună de forțele Van der Waals. Exemple sunt gazele lichide (argon, metan și altele).
- Substanțe care constau din doi atomi identici. Exemple: gaze lichefiate - hidrogen, azot, oxigen și altele.
- Metale lichide - mercur.
- Substanțe formate din elemente legate prin legături polare covalente. Exemple: acid clorhidric, iodură de hidrogen, hidrogen sulfurat și altele.
- Compuși în care sunt prezente legături de hidrogen. Exemple: apă, alcooli, amoniac în soluție.
Există și structuri speciale - precum cristalele lichide, lichidele non-newtoniene, care au proprietăți speciale.
Vom lua în considerare proprietățile de bază ale unui lichid care îl deosebesc de toate celel alte stări de agregare. În primul rând, acestea sunt cele numite în mod obișnuit fizice.
Proprietățile lichidelor: formă și volum
În total, se pot distinge aproximativ 15 caracteristici care ne permit să descriem care sunt substanțele în cauză și care sunt valoarea și caracteristicile lor.
Primele proprietăți fizice ale unui lichid care vin în minte la menționarea acestei stări de agregare sunt capacitatea de a-și schimba forma și de a ocupa un anumit volum. Deci, de exemplu, dacă vorbim despre forma substanțelor lichide, atunci este general acceptat să o considerăm absentă. Cu toate acestea, acesta nu este cazul.
Sub acțiunea binecunoscutei forțe a gravitației, picăturile de materie suferă o oarecare deformare, astfel încât forma lor este ruptă și devine nedefinită. Cu toate acestea, dacă plasați o scădere în condiții în care gravitația nu acționeazăsau sever limitat, atunci va lua forma ideală a unei mingi. Astfel, având în vedere sarcina: „Numiți proprietățile lichidelor”, o persoană care se consideră bine versată în fizică ar trebui să menționeze acest fapt.
În ceea ce privește volumul, aici ar trebui să remarcăm proprietățile generale ale gazelor și lichidelor. Ambii sunt capabili să ocupe întregul volum de spațiu în care se află, limitat doar de pereții vasului.
Vâscozitate
Proprietățile fizice ale lichidelor sunt foarte diverse. Dar una dintre ele este unică, cum ar fi vâscozitatea. Ce este și cum este definit? Principalii parametri de care depinde valoarea luată în considerare sunt:
- stres tangențial;
- gradient de viteză de mișcare.
Dependența valorilor indicate este liniară. Dacă explicăm în cuvinte mai simple, atunci vâscozitatea, ca și volumul, sunt acele proprietăți ale lichidelor și gazelor care le sunt comune și implică o mișcare nelimitată, indiferent de forțele externe de influență. Adică, dacă apa curge din vas, va continua să facă acest lucru sub orice influență (gravitație, frecare și alți parametri).
Acesta este diferit de fluidele non-newtoniene, care sunt mai vâscoase și pot lăsa găuri în urma lor care se umplu în timp.
De ce va depinde acest indicator?
- De la temperatură. Odată cu creșterea temperaturii, vâscozitatea unor lichide crește, în timp ce altele, dimpotrivă,scade. Depinde de compusul specific și de structura sa chimică.
- De la presiune. O creștere determină o creștere a indicelui de vâscozitate.
- Din compoziția chimică a materiei. Vâscozitatea se modifică în prezența impurităților și a componentelor străine într-o probă de substanță pură.
Capacitate termică
Acest termen se referă la capacitatea unei substanțe de a absorbi o anumită cantitate de căldură pentru a-și crește propria temperatură cu un grad Celsius. Există diferite conexiuni pentru acest indicator. Unele au mai multă capacitate termică, altele mai puțină.
Deci, de exemplu, apa este un acumulator de căldură foarte bun, ceea ce îi permite să fie utilizat pe scară largă pentru sistemele de încălzire, gătit și alte nevoi. În general, indicele capacității termice este strict individual pentru fiecare lichid în parte.
Tensiune superficială
Adesea, după ce au primit sarcina: „Numiți proprietățile lichidelor”, își amintesc imediat tensiunea superficială. La urma urmei, copiii sunt prezentați cu el la lecțiile de fizică, chimie și biologie. Și fiecare articol explică acest parametru important din partea sa.
Definiția clasică a tensiunii superficiale este următoarea: este o limită de fază. Adică, în momentul în care lichidul a ocupat un anumit volum, se mărginește la exterior cu un mediu gazos - aer, abur sau altă substanță. Astfel, separarea fazelor are loc la punctul de contact.
În același timp, moleculele tind să se înconjoare cu cât mai multe particule posibil și, astfel, duc, parcă, lacomprimarea fluidului ca întreg. Prin urmare, suprafața pare a fi întinsă. Aceeași proprietate poate explica și forma sferică a picăturilor de lichid în absența gravitației. La urma urmei, această formă este ideală din punctul de vedere al energiei moleculei. Exemple:
- bule de săpun;
- apă clocotită;
- picături lichide în imponderabilitate.
Unele insecte s-au adaptat pentru a „umbla” pe suprafața apei tocmai din cauza tensiunii superficiale. Exemple: păsări de apă, păsări de apă, niște larve.
Culoare
Există proprietăți comune ale lichidelor și solidelor. Una dintre ele este fluiditatea. Toată diferența este că pentru primul este nelimitat. Care este esența acestui parametru?
Dacă aplicați o forță externă unui corp lichid, acesta se va împărți în părți și le va separa unele de altele, adică va curge. În acest caz, fiecare parte va umple din nou întregul volum al vasului. Pentru solide, această proprietate este limitată și depinde de condițiile externe.
Dependența proprietăților de temperatură
Acestea includ trei parametri care caracterizează substanțele pe care le luăm în considerare:
- supraîncălzire;
- răcire;
- fierbe.
Asemenea proprietăți ale lichidelor precum supraîncălzirea și hipotermia sunt direct legate de punctele critice de fierbere și, respectiv, de îngheț. Un lichid supraîncălzit este un lichid care a depășit pragul punctului critic de încălzire atunci când este expus la temperatură, dar nu a prezentat semne externe de fierbere.
Supercooled, respectiv, numitun lichid care a depășit pragul punctului critic de tranziție către o altă fază sub influența temperaturilor scăzute, dar nu a devenit solid.
Atât în primul cât și în al doilea caz, există condiții pentru manifestarea unor astfel de proprietăți.
- Fără efecte mecanice asupra sistemului (mișcare, vibrații).
- Temperatura uniformă, fără sărituri și căderi bruște.
Un fapt interesant este că, dacă arunci un obiect străin într-un lichid supraîncălzit (de exemplu, apă), acesta va fierbe instantaneu. Îl puteți obține prin încălzire sub influența radiațiilor (în cuptorul cu microunde).
Coexistența cu alte faze ale materiei
Există două opțiuni pentru acest parametru.
- Lichid - gaz. Astfel de sisteme sunt cele mai răspândite, deoarece există peste tot în natură. La urma urmei, evaporarea apei face parte din ciclul natural. În acest caz, aburul rezultat există simultan cu apa lichidă. Dacă vorbim despre un sistem închis, atunci are loc și evaporarea. Doar că aburul devine saturat foarte repede și întregul sistem în întregime ajunge la echilibru: lichid - abur saturat.
- Lichid - solide. În special pe astfel de sisteme, se observă încă o proprietate - umectare. În interacțiunea dintre apă și un solid, acesta din urmă poate fi umezit complet, parțial sau chiar respinge apa. Există compuși care se dizolvă în apă rapid și practic la nesfârșit. Sunt cei care nu sunt capabili deloc de acest lucru (unele metale, diamante și altele).
În general, disciplina hidroaeromecanica este angajată în studiul interacțiunii lichidelor cu compușii în alte stări de agregare.
Compresibilitate
Proprietățile de bază ale unui fluid ar fi incomplete dacă nu am menționa compresibilitatea. Desigur, acest parametru este mai tipic pentru sistemele de gaz. Totuși, cele pe care le luăm în considerare pot fi, de asemenea, comprimate în anumite condiții.
Principala diferență este viteza procesului și uniformitatea acestuia. În timp ce un gaz poate fi comprimat rapid și la presiune scăzută, lichidele sunt comprimate neuniform, suficient de lung și în condiții special selectate.
Evaporarea și condensarea lichidelor
Acestea sunt încă două proprietăți ale lichidului. Fizica le oferă următoarele explicații:
- Evaporarea este procesul care caracterizează trecerea treptată a unei substanțe de la o stare lichidă de agregare la o stare solidă. Acest lucru se întâmplă sub influența efectelor termice asupra sistemului. Moleculele încep să se miște și, schimbându-și rețeaua cristalină, trec în stare gazoasă. Procesul poate continua până când tot lichidul este transformat în vapori (pentru sisteme deschise). Sau până când echilibrul este stabilit (pentru vasele închise).
- Condensul este un proces opus celui indicat mai sus. Aici vaporii trec în molecule lichide. Acest lucru se întâmplă până când se stabilește un echilibru sau o tranziție de fază completă. Aburul eliberează mai multe particule în lichid decât eliberează cu acesta.
Exemple tipice ale acestor două procese în natură sunt evaporarea apei de la suprafața Oceanului Mondial, condensarea acesteia înatmosfera superioară și apoi precipitații.
Proprietăți mecanice ale fluidului
Aceste proprietăți fac obiectul studiului unei științe precum hidromecanica. Mai exact, secțiunea sa, teoria mecanicii fluidelor și a gazelor. Principalii parametri mecanici care caracterizează starea considerată de agregare a substanțelor includ:
- densitate;
- share;
- vâscozitate.
Sub densitatea unui corp lichid, înțelegeți masa acestuia, care este conținută într-o unitate de volum. Acest indicator variază pentru diferiți compuși. Există deja date calculate și măsurate experimental despre acest indicator, care sunt introduse în tabele speciale.
Gesitatea specifică este considerată a fi greutatea unei unități de volum de lichid. Acest indicator depinde foarte mult de temperatură (pe măsură ce crește, greutatea sa scade).
De ce să studiem proprietățile mecanice ale lichidelor? Aceste cunoștințe sunt importante pentru înțelegerea proceselor care au loc în natură, în interiorul corpului uman. De asemenea, la crearea mijloacelor tehnice, diverse produse. La urma urmei, substanțele lichide sunt una dintre cele mai comune forme agregate de pe planeta noastră.
Lichide non-newtoniene și proprietățile lor
Proprietățile gazelor, lichidelor, solidelor fac obiectul de studiu al fizicii, precum și al unor discipline conexe. Cu toate acestea, pe lângă substanțele lichide tradiționale, există și așa-numitele non-newtoniene, care sunt și ele studiate de această știință. Ce sunt și de ce au primitcare este titlul?
Pentru a înțelege care sunt acești compuși, iată cele mai comune exemple de uz casnic:
- „Slime” jucat de copii;
- „gumă de mână” sau gumă de mestecat pentru mâini;
- vopsea de construcție obișnuită;
- soluție de amidon în apă etc.
Adică acestea sunt lichide a căror vâscozitate respectă gradientul de viteză. Cu cât impactul este mai rapid, cu atât indicele de vâscozitate este mai mare. Prin urmare, atunci când o gumă de mână lovește podeaua cu o lovitură puternică, se transformă într-o substanță complet solidă care se poate rupe în bucăți.
Dacă o lași în pace, atunci în doar câteva minute se va răspândi într-o băltoacă lipicioasă. Lichidele non-newtoniene sunt substanțe destul de unice în ceea ce privește proprietățile lor, care au fost folosite nu numai în scopuri tehnice, ci și în scopuri culturale și de zi cu zi.
