Det er kjent at alt som omgir en person, inkludert ham selv, er kropper som består av stoffer. De er på sin side bygget av molekyler, sistnevnte fra atomer, og de er fra enda mindre strukturer. Imidlertid er mangfoldet rundt så stort at det er vanskelig å forestille seg en eller annen form for fellesskap. Og det er det. Forbindelser teller i millioner, hver av dem er unike i egenskaper, struktur og rolle. Tot alt skilles det ut flere fasetilstander, som alle stoffer kan korreleres etter.
Tilstander
Det er fire alternativer for den aggregerte tilstanden til forbindelser.
- gasser.
- Solids.
- Væske.
- Plasma er svært sjeldne ioniserte gasser.
I denne artikkelen vil vi vurdere egenskapene til væsker, deres strukturelle egenskaper og mulige ytelsesparametere.
Klassifisering av flytende legemer
Denne inndelingen er basert på egenskapene til væsker, deres struktur og kjemiske struktur, samt typene av interaksjoner mellom partiklene som utgjør forbindelsen.
- Slike væsker som består av atomer holdt sammen av Van der Waals-krefter. Eksempler er flytende gasser (argon, metan og andre).
- Stoffer som består av to identiske atomer. Eksempler: flytende gasser - hydrogen, nitrogen, oksygen og andre.
- Flytende metaller - kvikksølv.
- Substanser som består av elementer koblet sammen med kovalente polare bindinger. Eksempler: hydrogenklorid, hydrogenjodid, hydrogensulfid og andre.
- Forbindelser der det er hydrogenbindinger. Eksempler: vann, alkoholer, ammoniakk i løsning.
Det finnes også spesielle strukturer - som flytende krystaller, ikke-newtonske væsker, som har spesielle egenskaper.
Vi vil vurdere de grunnleggende egenskapene til en væske som skiller den fra alle andre aggregeringstilstander. For det første er dette de som vanligvis kalles fysiske.
Væskes egenskaper: form og volum
Tot alt kan det skilles rundt 15 egenskaper som gjør at vi kan beskrive hva de aktuelle stoffene er og hva deres verdi og egenskaper er.
De aller første fysiske egenskapene til en væske som kommer til tankene når denne aggregeringstilstanden nevnes, er evnen til å endre form og okkupere et visst volum. Så, for eksempel, hvis vi snakker om formen av flytende stoffer, er det generelt akseptert å betrakte det som fraværende. Dette er imidlertid ikke tilfelle.
Under påvirkning av den velkjente tyngdekraften gjennomgår dråper av stoff en viss deformasjon, slik at formen deres brytes og blir ubestemt. Men hvis du plasserer en dråpe i forhold der tyngdekraften ikke virkereller sterkt begrenset, så vil den ha den ideelle formen til en ball. Derfor, gitt oppgaven: «Nevn egenskapene til væsker», bør en person som anser seg selv som kjent i fysikk nevne dette faktum.
Når det gjelder volumet, bør vi her merke oss de generelle egenskapene til gasser og væsker. Begge er i stand til å okkupere hele volumet av plass der de er, begrenset bare av fartøyets vegger.
Viskositet
De fysiske egenskapene til væsker er svært forskjellige. Men en av dem er unik, for eksempel viskositet. Hva er det og hvordan defineres det? Hovedparametrene som verdien som vurderes avhenger av er:
- tangensielt stress;
- bevegelig hastighetsgradient.
Avhengigheten til de angitte verdiene er lineær. Hvis vi forklarer med enklere ord, så er viskositet, som volum, slike egenskaper til væsker og gasser som er felles for dem og innebærer ubegrenset bevegelse, uavhengig av ytre påvirkningskrefter. Det vil si at hvis vann renner ut av fartøyet, vil det fortsette å gjøre det under enhver påvirkning (tyngdekraft, friksjon og andre parametere).
Dette er forskjellig fra ikke-newtonske væsker, som er mer viskøse og kan etterlate hull bak seg som fylles opp over tid.
Hva vil denne indikatoren avhenge av?
- Fra temperatur. Med økende temperatur øker viskositeten til noen væsker, mens andre tvert imot,avtar. Det avhenger av den spesifikke forbindelsen og dens kjemiske struktur.
- Fra press. En økning forårsaker en økning i viskositetsindeksen.
- Fra den kjemiske sammensetningen av materie. Viskositetsendringer i nærvær av urenheter og fremmede komponenter i en prøve av et rent stoff.
Varmekapasitet
Dette begrepet refererer til et stoffs evne til å absorbere en viss mengde varme for å øke sin egen temperatur med én grad celsius. Det er forskjellige tilkoblinger for denne indikatoren. Noen har mer, andre mindre varmekapasitet.
Så vann er for eksempel en veldig god varmeakkumulator, som gjør at det kan brukes mye til varmesystemer, matlaging og andre behov. Generelt er varmekapasitetsindeksen strengt tatt individuell for hver enkelt væske.
Overflatespenning
Ofte, etter å ha fått oppgaven: "Nevn egenskapene til væsker," husker de umiddelbart overflatespenning. Tross alt blir barn introdusert for ham på leksjonene i fysikk, kjemi og biologi. Og hvert element forklarer denne viktige parameteren fra sin egen side.
Den klassiske definisjonen av overflatespenning er følgende: det er en fasegrense. Det vil si at på det tidspunktet når væsken har okkupert et visst volum, grenser den på utsiden til et gassformig medium - luft, damp eller et annet stoff. Dermed oppstår faseseparasjon ved kontaktpunktet.
Samtidig har molekylene en tendens til å omgi seg med så mange partikler som mulig og dermed føre så å si til åkomprimere væsken som helhet. Derfor ser overflaten ut til å være strukket. Den samme egenskapen kan også forklare den sfæriske formen til væskedråper i fravær av gravitasjon. Tross alt er det denne formen som er ideell med tanke på energien til molekylet. Eksempler:
- såpebobler;
- kokende vann;
- væskedråper i vektløshet.
Noen insekter har tilpasset seg å "gå" på vannoverflaten nettopp på grunn av overflatespenning. Eksempler: vannløpere, vannfugler, noen larver.
Farge
Det er vanlige egenskaper for væsker og faste stoffer. En av dem er fluiditet. Hele forskjellen er at for førstnevnte er den ubegrenset. Hva er essensen av denne parameteren?
Hvis du bruker en ytre kraft på en flytende kropp, vil den splittes i deler og skille dem fra hverandre, det vil si at den vil flyte. I dette tilfellet vil hver del igjen fylle hele volumet av fartøyet. For faste stoffer er denne egenskapen begrenset og avhenger av ytre forhold.
Avhengighet av egenskaper av temperatur
Disse inkluderer tre parametere som karakteriserer stoffene vi vurderer:
- overoppheting;
- kjøling;
- kokende.
Slike egenskaper til væsker som overoppheting og hypotermi er direkte relatert til henholdsvis kritiske koke- og frysepunkter. En overopphetet væske er en væske som har overvunnet terskelen til det kritiske varmepunktet når den utsettes for temperatur, men som ikke har vist ytre tegn til koking.
Supercooled, henholdsvis k alten væske som har passert terskelen for det kritiske overgangspunktet til en annen fase under påvirkning av lave temperaturer, men som ikke har blitt et fast stoff.
I både det første og andre tilfellet er det betingelser for manifestasjon av slike egenskaper.
- Ingen mekaniske effekter på systemet (bevegelse, vibrasjon).
- Ensartet temperatur, uten plutselige hopp og fall.
Et interessant faktum er at hvis du kaster et fremmedlegeme i en overopphetet væske (for eksempel vann), vil det koke umiddelbart. Du kan få det ved å varme opp under påvirkning av stråling (i en mikrobølgeovn).
Sameksistens med andre faser av materie
Det er to alternativer for denne parameteren.
- Væske - gass. Slike systemer er de mest utbredte, siden de finnes over alt i naturen. Tross alt er fordampning av vann en del av den naturlige syklusen. I dette tilfellet eksisterer den resulterende dampen samtidig med flytende vann. Hvis vi snakker om et lukket system, skjer det også fordampning der. Det er bare det at damp blir mettet veldig raskt og hele systemet som helhet kommer i likevekt: flytende - mettet damp.
- Væske - faste stoffer. Spesielt på slike systemer er enda en egenskap merkbar - fuktbarhet. I samspillet mellom vann og et fast stoff, kan sistnevnte fuktes helt, delvis eller til og med avvise vann. Det er forbindelser som løses opp i vann raskt og praktisk t alt på ubestemt tid. Det er de som ikke er i stand til dette i det hele tatt (noen metaller, diamanter og andre).
Generelt er faget hydroaeromekanikk engasjert i studiet av interaksjonen mellom væsker og forbindelser i andre aggregeringstilstander.
komprimerbarhet
De grunnleggende egenskapene til en væske ville være ufullstendige hvis vi ikke nevnte komprimerbarhet. Selvfølgelig er denne parameteren mer typisk for gasssystemer. Imidlertid kan de vi vurderer også komprimeres under visse forhold.
Hovedforskjellen er hastigheten på prosessen og dens ensartethet. Mens en gass kan komprimeres raskt og under lavt trykk, komprimeres væsker ujevnt, lenge nok og under spesielt utvalgte forhold.
Fordampning og kondensering av væsker
Dette er ytterligere to egenskaper ved væsken. Fysikken gir dem følgende forklaringer:
- Fordampning er prosessen som karakteriserer den gradvise overgangen til et stoff fra en flytende aggregeringstilstand til en fast tilstand. Dette skjer under påvirkning av termiske effekter på systemet. Molekyler begynner å bevege seg og, ved å endre krystallgitteret, går de over i en gassform. Prosessen kan fortsette til all væsken er omdannet til damp (for åpne systemer). Eller til likevekt er etablert (for lukkede fartøyer).
- Kondensering er en prosess som er motsatt av den som er angitt ovenfor. Her går dampen over i flytende molekyler. Dette skjer inntil en likevekt eller en fullstendig faseovergang er etablert. Dampen slipper ut flere partikler i væsken enn den gjør til den.
Typiske eksempler på disse to prosessene i naturen er fordampning av vann fra overflaten av verdenshavet, dets kondensering iøvre atmosfære og deretter nedfall.
Mekaniske egenskaper til væske
Disse egenskapene er gjenstand for studier av en slik vitenskap som hydromekanikk. Nærmere bestemt dens seksjon, teorien om væske- og gassmekanikk. De viktigste mekaniske parametrene som karakteriserer den betraktede aggregeringstilstanden for stoffer inkluderer:
- density;
- share;
- viskositet.
Under tettheten til en flytende kropp forstår dens masse, som er inneholdt i én volumenhet. Denne indikatoren varierer for forskjellige forbindelser. Det er allerede beregnede og eksperimentelt målte data på denne indikatoren, som er lagt inn i spesielle tabeller.
Spesifikk tyngdekraft anses å være vekten av én enhetsvolum væske. Denne indikatoren er svært avhengig av temperaturen (når den stiger, synker vekten).
Hvorfor studere de mekaniske egenskapene til væsker? Denne kunnskapen er viktig for å forstå prosessene som skjer i naturen, inne i menneskekroppen. Også når du lager tekniske midler, ulike produkter. Tross alt er flytende stoffer en av de vanligste aggregatformene på planeten vår.
Ikke-newtonske væsker og deres egenskaper
Egenskapene til gasser, væsker, faste stoffer er gjenstand for studier av fysikk, så vel som noen relaterte disipliner. Men i tillegg til tradisjonelle flytende stoffer, er det også såk alte ikke-newtonske, som også studeres av denne vitenskapen. Hva er de og hvorfor fikk dehva er tittelen?
For å forstå hva disse forbindelsene er, her er de vanligste husholdningseksemplene:
- "Slime" spilt av barn;
- "håndgummi", eller tyggegummi for hender;
- vanlig konstruksjonsmaling;
- oppløsning av stivelse i vann osv.
Det vil si at dette er væsker hvis viskositet følger hastighetsgradienten. Jo raskere slag, jo høyere viskositetsindeks. Derfor, når en håndgummi treffer gulvet med et kraftig slag, blir den til en helt fast substans som kan gå i stykker.
Hvis du lar den ligge, vil den i løpet av få minutter spre seg til en klissete sølepytt. Ikke-newtonske væsker er ganske unike stoffer når det gjelder deres egenskaper, som ikke bare har blitt brukt til tekniske formål, men også til kulturelle og dagligdagse formål.
