Proprietățile lichidelor. Proprietățile fizice de bază ale unui lichid

Se știe că tot ceea ce înconjoară o persoană, inclusiv pe sine, este un corp format din substanțe. Acestea, la rândul lor, sunt construite din molecule, ultimul dintre atomi, și sunt alcătuite din structuri chiar mai mici. Cu toate acestea, diversitatea înconjurătoare este atât de mare încât este dificil să ne imaginăm chiar orice fel de comunitate. Așa este. Conexiunile sunt în milioane, fiecare fiind unic în proprietățile, structura și rolul său. Se disting un număr de mai multe stări de fază, prin care toate substanțele pot fi corelate.

Stări agregate de substanțe

Putem numi patru variante ale stării agregate a compușilor.

1. Gaza.
2. Solidele.
3. Lichid.
4. Plasma - gaze ionizate foarte rare.

În acest articol vom analiza proprietățile lichidelor, caracteristicile structurii lor și parametrii posibili ai caracteristicilor.

Clasificarea corpurilor lichide

Această diviziune se bazează pe proprietățile lichidelor, structura și structura lor chimică, precum și tipurile de interacțiuni dintre compușii constituenți ai compusului.

1. Astfel de lichide, care sunt compuse din atomi care sunt ținute împreună de forțele van der Waals. Exemple sunt gazele lichide (argon, metan și altele).
2. Astfel de substanțe, care constau din doi atomi identici. Exemple: gaze în formă lichefiată - hidrogen, azot, oxigen și altele.
3. Metale lichide - mercur.
4. Substanțe constituite din elemente legate prin legături polare covalente. Exemple: acid clorhidric, hidrogen iod, hidrogen sulfurat și altele.
5. Compușii în care sunt prezente legături de hidrogen. Exemple: apă, alcooli, amoniac în soluție.

Există și structuri speciale - de tip cristale lichide, Fluide non-newtoniene care au proprietăți speciale.

Vom analiza acum proprietățile de bază ale unui lichid care o deosebesc de celelalte stări agregate. În primul rând, acestea sunt cele numite de obicei fizice.

Proprietățile lichidelor: forma și volumul

În total, se pot distinge aproximativ 15 caracteristici care ne permit să descriem care sunt substanțele avute în vedere și care sunt valorile, caracteristicile acestora.

Foarte devreme proprietățile fizice lichidele care vin în minte când se menționează această stare agregată este abilitatea de a schimba forma și de a ocupa un anumit volum. De exemplu, dacă vorbim despre forma de substanțe lichide, este general acceptat că este absent. Totuși, acest lucru nu este cazul.

Sub influența tuturor celor cunoscuți gravitate picăturile de materie suferă un fel de deformare, astfel încât forma lor este deranjată și devine incertă. Cu toate acestea, dacă puneți picătură în condiții în care gravitația nu acționează sau este grav limitată, aceasta va lua forma ideală a mingii. Astfel, după ce a primit sarcina: "Denumiți proprietățile lichidelor", o persoană care se consideră suficient de versată în fizică ar trebui să menționeze acest fapt.

În ceea ce privește volumul, aici este necesar să se observe proprietățile generale ale gazelor și lichidelor. Ambii au capacitatea de a ocupa întregul volum de spațiu în care se găsesc, limitându-se numai la pereții vasului.

viscozitate

Proprietățile fizice ale lichidului sunt foarte diverse. Dar unul unic este vâscozitatea. Ce este și ce este determinat? Parametrii principali pe care depinde valoarea în cauză sunt:

• forta de forfecare;
• viteza de gradient.

Dependența acestor cantități este liniară. Dacă explicăm cuvinte mai simple, viscozitatea, ca și volumul, este proprietățile lichidelor și gazelor care sunt comune acestora și implică mișcare nelimitată, indiferent de forțele externe de influență. Adică, dacă apa curge din vas, va continua să o facă sub orice influență (gravitatea, frecare și alți parametri).

Acest lucru este în contrast cu fluidele non-newtoniene, care au o viscozitate mai mare și pot lăsa în urmă găuri care se umple cu timpul.

De ce depinde acest indicator?

1. De la temperatură. Pe măsură ce crește temperatura, vâscozitatea unor lichide crește, în timp ce cealaltă, dimpotrivă, scade. Depinde de compusul specific și de structura sa chimică.
2. Din presiune. Creșterea determină o creștere a indicelui de vâscozitate.
3. Din compoziția chimică a materiei. Viscozitatea variază în funcție de impuritățile și componentele străine din proba substanței pure.

Capacitatea de căldură

Acest termen determină abilitatea unei substanțe de a absorbi o anumită cantitate de căldură pentru a-și crește temperatura proprie cu un grad Celsius. Există diferite conexiuni pentru acest indicator. Unele posedă o capacitate mai mare, o capacitate mai mică de căldură.

De exemplu, apa este un acumulator de căldură foarte bun, care îi permite să fie utilizat pe scară largă pentru încălzire, gătit și alte nevoi. În general, capacitatea de căldură este strict individuală pentru fiecare fluid individual.

Tensiune de suprafață

Adesea, după ce a primit sarcina: "Denumiți proprietățile lichidelor", amintiți imediat tensiunea superficială. La urma urmei, copiii i-au fost prezentați la lecțiile de fizică, chimie și biologie. Și fiecare subiect explică acest parametru important din partea lui.

Definiția clasică a tensiunii de suprafață este după cum urmează: aceasta este interfața fazelor. Adică, în momentul în care lichidul a ocupat un anumit volum, el se înconjoară din exterior cu mediul de gaz - aer, abur sau altă substanță. Astfel, separarea fazelor are loc în punctul de contact.

În acest caz, moleculele tind să se înconjoare cu cât mai multe particule posibil și, astfel, conduc, ca atare, la comprimarea lichidului în ansamblu. În consecință, suprafața este întinsă. Aceeași proprietate poate explica și forma sferică a picăturilor lichide în absența gravitației. La urma urmei, această formă este ideală din punctul de vedere al energiei moleculei. exemple:

• bule de sapun;
• apă fierbinte;
• o picătură de lichid în greutate.

Unele insecte s-au adaptat la "mersul pe jos" pe suprafața apei tocmai din cauza tensiunii de suprafață. Exemple: contoare de apă, gândaci de păsări de apă, unele larve.

flux

Există proprietăți comune ale lichidelor și substanțelor solide. Una dintre ele este fluiditatea. Diferența este că pentru prima este nelimitată. Care este esența acestui parametru?

Dacă se aplică o acțiune externă corpului lichid, acesta se va separa în părți și se va separa unul de celălalt, adică va curge. În acest caz, fiecare parte va umple din nou întregul volum al navei. Pentru solide această proprietate este limitată și depinde de condițiile externe.

Dependența proprietăților de temperatură

Pentru acești trei parametri care caracterizează substanțele pe care le considerăm:

• supraîncălzire;
• răcire;
• se fierbe.

Astfel de proprietăți ale lichidelor, cum ar fi supraîncălzirea și subrăcirea, sunt direct legate de temperaturile critice (puncte) de fierbere și congelare, respectiv. Supraîncălzită este un lichid care a trecut pragul punctului critic de încălzire când este expus la temperatură, dar nu a aplicat semne externe de fierbere.

Supercooledul, respectiv, este un lichid care a depășit pragul punctului critic de tranziție către o altă fază sub influența temperaturilor scăzute, dar nu a devenit solid.

Ca și în primul și în al doilea caz există condiții pentru manifestarea unor astfel de proprietăți.

1. Absența efectelor mecanice asupra sistemului (mișcare, vibrații).
2. Temperatură uniformă, fără sărituri și picături ascuțite.

Interesant, dacă o substanță străină este aruncată într-un lichid supraîncălzit (de ex. Apă), se va fierbe instantaneu. Se poate obține prin încălzire sub influența radiației (într-un cuptor cu microunde).

Coexistența cu alte faze de substanțe

Există două opțiuni pentru acest parametru.

1. Lichidul este gaz. Aceste sisteme sunt cele mai răspândite, deoarece există în natură peste tot. Deoarece evaporarea apei face parte din ciclul natural. În acest caz, vaporii care rezultă există simultan cu apa lichidă. Dacă vorbim despre un sistem închis, atunci există evaporare. Pur și simplu aburul devine saturat foarte repede și întregul sistem ca întreg intră în echilibru: lichid - abur saturat.
2. Lichidul este solid. În special pe astfel de sisteme, se observă încă o proprietate: umectabilitatea. Atunci când apa și solidul interacționează, acesta din urmă poate fi umezit complet, parțial sau chiar respingând apa. Există compuși care se dizolvă în apă rapid și practic nelimitat. Există aceia care, în general, nu pot face acest lucru (unele metale, diamante și altele).

   

În general, studiul interacțiunii lichidelor cu compușii în alte stări agregate se referă la disciplina hidroteomecanică.

compresibilitate

Proprietățile de bază ale lichidului ar fi incomplete dacă nu menționăm compresibilitatea. Desigur, acest parametru este mai tipic pentru sistemele de gaz. Cu toate acestea, cele pe care le considerăm pot fi, de asemenea, comprimate în anumite condiții.

Principala diferență este viteza procesului și uniformitatea acestuia. Dacă gazul poate fi comprimat rapid și sub presiune scăzută, lichidele sunt comprimate neuniform, suficient de lungi și în condiții speciale selectate.

Evaporarea și condensarea lichidelor

Acestea sunt alte două proprietăți ale lichidului. Fizica le oferă următoarele explicații:

1. Evaporarea - eapoi procesul care caracterizează trecerea treptată a materiei de la starea agregată lichidă la starea solidă. Acest lucru se întâmplă sub influența efectelor termice asupra sistemului. Moleculele se mișcă și își schimbă latura cristalină într-o stare gazoasă. Procesul poate avea loc până când tot lichidul intră în abur (pentru sisteme deschise). Sau pentru a stabili un echilibru (pentru navele închise).
2. condensare - procesul opus celui indicat mai sus. Aici, vaporii trec în moleculele lichidului. Acest lucru are loc înainte de stabilirea unui echilibru sau a unei tranziții complete de fază. Aburul dă mai multă particule în lichid decât îi face.

Exemple tipice ale acestor două procese în natură - evaporarea apei de pe suprafața Oceanului Mondial, condensarea acesteia în straturile superioare ale atmosferei și apoi precipitarea sub formă de precipitații.

Proprietățile mecanice ale unui lichid

Aceste proprietăți sunt supuse studiului unei astfel de științe ca hidromecanica. Mai exact, secțiunea sa, teoria mecanicii fluidelor și a gazului. Principalii parametri mecanici care caracterizează starea agregată a materiei în cauză sunt:

• densitate;
• greutate specifică;
• viscozitate.

Prin densitatea unui corp lichid se înțelege masa acestuia, care este cuprinsă într-o unitate de volum. Acest indicator variază în funcție de diferiți compuși. Există date deja calculate și măsurate experimental privind acest indicator, care sunt enumerate în tabele speciale.

Greutatea este considerată a fi greutatea unei unități de volum de fluid. Acest indicator depinde foarte mult de temperatură (cu creșterea greutății sale reduse).

De ce ar trebui să studiez proprietățile mecanice ale lichidelor? Aceste cunoștințe sunt importante pentru înțelegerea proceselor care apar în natură, în corpul uman. De asemenea, atunci când creați mijloace tehnice, diferite produse. La urma urmei substanțe lichide - una dintre cele mai comune forme agregate de pe planeta noastră.

Fluide non-newtoniene și proprietățile acestora

Proprietățile de gaze, lichide, solide - acesta este un obiect de studiu al fizicii, precum și unele discipline conexe. Cu toate acestea, în plus față de substanțele lichide tradiționale, există și așa-numitele non-newtoniene, care sunt, de asemenea, studiate de această știință. Ce sunt ei și de ce au primit acel nume?

Pentru a înțelege ce sunt astfel de compuși, să oferim cele mai comune exemple de zi cu zi:

• "Lizun" jucat de copii;
• "șuncă de mână" sau guma de mestecat;
• vopsea obișnuită de construcție
• amidon soluție în apă și așa mai departe.

Acestea sunt lichide ale căror vâscozitate este supusă gradientului de viteză. Cu cât expunerea este mai rapidă, cu atât este mai mare indicele de vâscozitate. Prin urmare, cu o lovitură puternică în podea, se transformă într-o substanță complet solidă care se poate împărți în părți.

Dacă lăsați-o în pace, în câteva minute se va întinde ca o băltoasă lipicioasă. Fluidele non-newtoniene sunt destul de unice în proprietățile lor, care au găsit aplicații nu numai în scopuri tehnice, ci și în cele culturale și cele interne.