I hverdagen møter vi hele tiden tre tilstander av materie - flytende, gassformig og fast. Vi har en ganske klar ide om hva faste stoffer og gasser er. En gass er en samling molekyler som beveger seg tilfeldig i alle retninger. Alle molekyler i en fast kropp opprettholder sin gjensidige ordning. De svinger bare litt.
Features of a flytende substans
Og hva er flytende stoffer? Hovedtrekket deres er at de, i en mellomposisjon mellom krystaller og gasser, kombinerer visse egenskaper til disse to tilstandene. For eksempel, for væsker, så vel som for faste (krystallinske) legemer, er tilstedeværelsen av volum karakteristisk. Men samtidig tar flytende stoffer, som gasser, formen til fartøyet de befinner seg i. Mange av oss tror at de ikke har sin egen form. Det er det imidlertid ikke. Den naturlige formen til enhver væske -ball. Tyngdekraften hindrer den vanligvis i å anta denne formen, så væsken antar enten formen som et kar eller sprer seg tynt utover overflaten.
Når det gjelder egenskapene, er væsketilstanden til et stoff spesielt kompleks på grunn av dens mellomliggende posisjon. Det begynte å bli studert siden Arkimedes tid (2200 år siden). Imidlertid er analysen av hvordan molekylene til et flytende stoff oppfører seg fortsatt et av de vanskeligste områdene innen anvendt vitenskap. Det er fortsatt ingen generelt akseptert og fullstendig fullstendig teori om væsker. Vi kan imidlertid si noe om oppførselen deres ganske definitivt.
Atferden til molekyler i en væske
En væske er noe som kan flyte. Kortdistanseordenen observeres i arrangementet av partiklene. Dette betyr at plasseringen av naboene nærmest den, med hensyn til enhver partikkel, er bestilt. Men når hun beveger seg bort fra andre, blir hennes posisjon i forhold til dem mindre og mindre ordnet, og så forsvinner ordenen helt. Flytende stoffer er bygd opp av molekyler som beveger seg mye friere enn i faste stoffer (og enda mer fritt i gasser). I en viss tid skynder hver av dem først i én retning, deretter i den andre, uten å bevege seg bort fra naboene. Imidlertid bryter et flytende molekyl ut av miljøet fra tid til annen. Hun kommer til et nytt sted ved å flytte til et annet sted. Også her, i en viss tid, gjør hun slingrende bevegelser.
Y. I. Frenkels bidrag til studiet av væsker
I. I. Frenkel, en sovjetisk vitenskapsmann, har stor fortjeneste i utviklingen av en rekkeproblemer om et slikt emne som flytende stoffer. Kjemien utviklet seg mye takket være hans oppdagelser. Han mente at termisk bevegelse i væsker har følgende karakter. I en viss tid svinger hvert molekyl rundt likevektsposisjonen. Imidlertid endrer den plass fra tid til annen, og beveger seg brått til en ny posisjon, som er atskilt fra den forrige med en avstand som er omtrent på størrelse med dette molekylet selv. Med andre ord, inne i væsken beveger molekylene seg, men sakte. Noen av tiden oppholder de seg i nærheten av visse steder. Følgelig er deres bevegelse noe sånt som en blanding av bevegelser i gassen og i den faste kroppen. Svingninger på ett sted etter en tid erstattes av en fri overgang fra sted til sted.
trykk i væske
Noen egenskaper til flytende stoffer er kjent for oss på grunn av konstant interaksjon med dem. Så fra erfaringen fra hverdagen vet vi at den virker på overflaten av faste kropper som kommer i kontakt med den, med visse krefter. De kalles væsketrykkkrefter.
Når vi for eksempel åpner en vannkran med en finger og slår på vannet, kjenner vi hvordan det trykker på fingeren. Og en svømmer som har dykket til store dyp, opplever ikke ved et uhell smerter i ørene. Det forklares med at trykkkrefter virker på trommehinnen. Vann er et flytende stoff, så det har alle sine egenskaper. For å måle temperaturen på vann på dyp av havet, veldig sterktermometre slik at de ikke kan knuses av væsketrykk.
Dette trykket skyldes kompresjon, det vil si en endring i væskevolumet. Den har elastisitet i forhold til denne endringen. Trykkkreftene er elastisitetskreftene. Derfor, hvis en væske virker på kropper i kontakt med den, blir den komprimert. Siden tettheten til et stoff øker ved kompresjon, kan vi anta at væsker har elastisitet i forhold til endring i tetthet.
Evaporation
For å fortsette å vurdere egenskapene til et flytende stoff, går vi over til fordampning. Nær overflaten, så vel som direkte i overflatelaget, virker krefter som sikrer selve eksistensen av dette laget. De lar ikke molekylene i den forlate volumet av væsken. Men på grunn av termisk bevegelse utvikler noen av dem ganske høye hastigheter, ved hjelp av hvilke det blir mulig å overvinne disse kreftene og forlate væsken. Vi kaller dette fenomenet fordampning. Den kan observeres ved enhver lufttemperatur, men med økningen øker intensiteten av fordampningen.
Condensation
Hvis molekylene som har forlatt væsken fjernes fra rommet nær overflaten, fordamper alt til slutt. Hvis molekylene som forlot det ikke fjernes, danner de damp. Dampmolekyler som har f alt inn i området nær overflaten av væsken, trekkes inn i det av tiltrekningskreftene. Denne prosessen kalles kondensering.
Derfor,hvis molekylene ikke fjernes, avtar fordampningshastigheten over tid. Hvis damptettheten øker ytterligere, oppnås en situasjon hvor antall molekyler som forlater væsken i en viss tid vil være lik antall molekyler som returnerer til den på samme tid. Dette skaper en tilstand av dynamisk likevekt. Dampen i den kalles mettet. Trykket og tettheten øker med økende temperatur. Jo høyere den er, desto større antall væskemolekyler har tilstrekkelig energi for fordampning, og jo større tetthet må dampen være for at kondensasjonen skal være lik fordampning.
Boiling
Når man i prosessen med å varme opp flytende stoffer oppnår en temperatur der mettede damper har samme trykk som det ytre miljø, etableres en likevekt mellom mettet damp og væske. Hvis væsken gir en ekstra mengde varme, omdannes den tilsvarende væskemassen umiddelbart til damp. Denne prosessen kalles koking.
Koking er den intense fordampningen av en væske. Det forekommer ikke bare fra overflaten, men angår hele volumet. Dampbobler vises inne i væsken. For å gå inn i damp fra en væske, må molekyler tilegne seg energi. Det er nødvendig for å overvinne de attraktive kreftene som holder dem i væsken.
Kokepunkt
Kokepunktet er det derdet er en likhet mellom to trykk - ytre og mettede damper. Det øker når trykket øker og avtar når trykket avtar. På grunn av det faktum at trykket i væsken endres med høyden på kolonnen, oppstår koking i den på forskjellige nivåer ved forskjellige temperaturer. Bare mettet damp, som er over overflaten av væsken under kokeprosessen, har en viss temperatur. Det bestemmes kun av ytre trykk. Det er dette vi mener når vi snakker om kokepunktet. Den er forskjellig for forskjellige væsker, som er mye brukt i ingeniørfag, spesielt ved destillering av petroleumsprodukter.
Latent fordampningsvarme er mengden varme som kreves for å gjøre en isotermisk definert mengde væske til damp hvis det ytre trykket er det samme som det mettede damptrykket.
Egenskaper til flytende filmer
Vi vet alle hvordan man får skum ved å løse opp såpe i vann. Dette er ikke annet enn mange bobler, som begrenses av den tynneste filmen som består av væske. Imidlertid kan en separat film også oppnås fra den skummende væsken. Egenskapene er veldig interessante. Disse filmene kan være veldig tynne: deres tykkelse i de tynneste delene overstiger ikke en hundretusendels millimeter. Imidlertid er de noen ganger veldig stabile, til tross for dette. Såpefilmen kan utsettes for deformasjon og strekking, en vannstråle kan passere gjennom den uten å ødelegge den. Hvordan forklare en slik stabilitet? For at en film skal vises, er det nødvendig å tilsette stoffer som oppløses i den til en ren væske. Men ikke noen, men slike,som reduserer overflatespenningen betydelig.
Flytende filmer i natur og teknologi
I teknologi og natur møtes vi hovedsakelig ikke med individuelle filmer, men med skum, som er deres kombinasjon. Den kan ofte observeres i bekker, hvor små bekker faller ned i stille vann. Vannets evne til å skumme i dette tilfellet er forbundet med tilstedeværelsen av organisk materiale i det, som skilles ut av plantenes røtter. Dette er et eksempel på hvordan naturlige flytende stoffer skummer. Men hva med teknologien? Under konstruksjonen brukes for eksempel spesielle materialer som har en cellulær struktur som ligner skum. De er lette, billige, sterke nok, leder dårlig lyd og varme. For å få dem tilsettes skummidler i spesialløsninger.
Konklusjon
Så, vi har lært hvilke stoffer som er flytende, funnet ut at væsken er en mellomtilstand av materie mellom gassformig og fast stoff. Derfor har den egenskaper som er karakteristiske for begge. Flytende krystaller, som er mye brukt i dag i teknologi og industri (for eksempel flytende krystallskjermer) er et godt eksempel på denne materietilstanden. De kombinerer egenskapene til faste stoffer og væsker. Det er vanskelig å forestille seg hvilke flytende stoffer vitenskapen vil finne på i fremtiden. Det er imidlertid klart at det er et stort potensial i denne materietilstanden som kan brukes til fordel for menneskeheten.
Spesiell interesse for vurdering av fysiske og kjemiske prosesser som forekommeri flytende tilstand, på grunn av at personen selv består av 90 % vann, som er den vanligste væsken på jorden. Det er i den alle vitale prosesser foregår både i planten og i dyreverdenen. Derfor er det viktig for oss alle å studere materiens flytende tilstand.
