Det er kendt, at alt, der omgiver en person, inklusive ham selv, er kroppe bestående af stoffer. De er til gengæld bygget af molekyler, sidstnævnte af atomer, og de er fra endnu mindre strukturer. Den omkringliggende mangfoldighed er dog så stor, at det er svært at forestille sig en eller anden form for fællestræk. Og der er. Forbindelser tæller i millioner, hver af dem er unikke i egenskaber, struktur og rolle. I alt skelnes der adskillige fasetilstande, hvorefter alle stoffer kan korreleres.
Sagens tilstand
Der er fire muligheder for den aggregerede tilstand af forbindelser.
- gasser.
- Solids.
- Væsker.
- Plasma er meget sjældne ioniserede gasser.
I denne artikel vil vi overveje væskers egenskaber, deres strukturelle egenskaber og mulige ydeevneparametre.
Klassificering af flydende legeme
Denne opdeling er baseret på væskers egenskaber, deres struktur og kemiske struktur samt typerne af interaktioner mellem de partikler, der udgør forbindelsen.
- Sådanne væsker, der består af atomer, der holdes sammen af Van der Waals-kræfter. Eksempler er flydende gasser (argon, metan og andre).
- Stoffer, der består af to identiske atomer. Eksempler: flydende gasser - brint, nitrogen, oxygen og andre.
- Flydende metaller - kviksølv.
- Stoffer bestående af grundstoffer forbundet med kovalente polære bindinger. Eksempler: hydrogenchlorid, hydrogeniodid, hydrogensulfid og andre.
- Forbindelser, hvori der er hydrogenbindinger. Eksempler: vand, alkoholer, ammoniak i opløsning.
Der er også specielle strukturer - såsom flydende krystaller, ikke-newtonske væsker, som har særlige egenskaber.
Vi vil overveje de grundlæggende egenskaber ved en væske, der adskiller den fra alle andre aggregeringstilstande. Først og fremmest er det dem, der almindeligvis kaldes fysiske.
Væskes egenskaber: form og volumen
I alt kan der skelnes mellem omkring 15 egenskaber, der gør det muligt for os at beskrive, hvad de pågældende stoffer er, og hvad deres værdi og egenskaber er.
De allerførste fysiske egenskaber ved en væske, der kommer til at tænke på, når denne tilstand af aggregering nævnes, er evnen til at ændre form og optage et vist volumen. Så hvis vi for eksempel taler om formen af flydende stoffer, er det generelt accepteret at betragte det som fraværende. Dette er dog ikke tilfældet.
Under påvirkning af den velkendte tyngdekraft undergår dråber af stof en vis deformation, så deres form brydes og bliver ubestemt. Men hvis du placerer et fald i forhold, hvorunder tyngdekraften ikke virkereller stærkt begrænset, så får den den ideelle form som en bold. I betragtning af opgaven: "Navngiv væskers egenskaber," bør en person, der anser sig selv for velbevandret i fysik, nævne dette faktum.
Med hensyn til volumen skal vi her bemærke de generelle egenskaber for gasser og væsker. Begge er i stand til at optage hele det rum, hvori de er, kun begrænset af fartøjets vægge.
Viskositet
Fysiske egenskaber ved væsker er meget forskellige. Men en af dem er unik, såsom viskositet. Hvad er det, og hvordan defineres det? De vigtigste parametre, som værdien under overvejelse afhænger af, er:
- tangentiel stress;
- bevægende hastighedsgradient.
Afhængigheden af de angivne værdier er lineær. Hvis vi forklarer i enklere ord, så er viskositet, ligesom volumen, sådanne egenskaber af væsker og gasser, der er fælles for dem og indebærer ubegrænset bevægelse, uanset ydre påvirkningskræfter. Det vil sige, at hvis vand strømmer ud af fartøjet, vil det fortsætte med at gøre det under enhver påvirkning (tyngdekraft, friktion og andre parametre).
Dette er forskelligt fra ikke-newtonske væsker, som er mere tyktflydende og kan efterlade huller bag dem, der fyldes op med tiden.
Hvad vil denne indikator afhænge af?
- Fra temperatur. Med stigende temperatur øges viskositeten af nogle væsker, mens andre tværtimodfalder. Det afhænger af den specifikke forbindelse og dens kemiske struktur.
- Fra pres. En stigning forårsager en stigning i viskositetsindekset.
- Fra den kemiske sammensætning af stof. Viskositetsændringer ved tilstedeværelse af urenheder og fremmede komponenter i en prøve af et rent stof.
Varmekapacitet
Dette udtryk refererer til et stofs evne til at absorbere en vis mængde varme for at øge sin egen temperatur med én grad celsius. Der er forskellige forbindelser til denne indikator. Nogle har mere, andre mindre varmekapacitet.
Så vand er for eksempel en rigtig god varmeakkumulator, som gør det muligt at bruge det bredt til varmesystemer, madlavning og andre behov. Generelt er varmekapacitetsindekset strengt individuelt for hver enkelt væske.
Overfladespænding
Ofte, efter at have modtaget opgaven: "Navngiv væskers egenskaber," husker de straks overfladespændingen. Trods alt bliver børn introduceret til ham i lektionerne i fysik, kemi og biologi. Og hvert element forklarer denne vigtige parameter fra sin egen side.
Den klassiske definition af overfladespænding er følgende: det er en fasegrænse. Det vil sige, på det tidspunkt, hvor væsken har optaget et vist volumen, grænser den på ydersiden til et gasformigt medium - luft, damp eller et andet stof. Således forekommer faseadskillelse ved kontaktpunktet.
Samtidig har molekylerne en tendens til at omgive sig med så mange partikler som muligt og dermed føre så at sige tilkomprimering af væsken som helhed. Derfor ser overfladen ud til at være strakt. Den samme egenskab kan også forklare den sfæriske form af væskedråber i fravær af tyngdekraft. Det er trods alt denne form, der er ideel ud fra molekylets energisynspunkt. Eksempler:
- sæbebobler;
- kogende vand;
- flydende dråber i vægtløshed.
Nogle insekter har tilpasset sig til at "gå" på vandoverfladen netop på grund af overfladespænding. Eksempler: vandstride, vandfugle, nogle larver.
Farve
Der er almindelige egenskaber for væsker og faste stoffer. En af dem er flydende. Hele forskellen er, at for førstnævnte er den ubegrænset. Hvad er essensen af denne parameter?
Hvis du påfører et flydende legeme en ydre kraft, vil det opdeles i dele og adskille dem fra hinanden, det vil sige, at det vil flyde. I dette tilfælde vil hver del igen fylde hele karrets volumen. For faste stoffer er denne egenskab begrænset og afhænger af eksterne forhold.
Egenskabernes afhængighed af temperatur
Disse omfatter tre parametre, der karakteriserer de stoffer, vi overvejer:
- overophedning;
- køling;
- kogende.
Sådanne egenskaber ved væsker som overophedning og hypotermi er direkte relateret til henholdsvis de kritiske koge- og frysepunkter (punkter). En overophedet væske er en væske, der har overvundet tærsklen for det kritiske varmepunkt, når den udsættes for temperatur, men som ikke har vist ydre tegn på kogning.
Supercooled, henholdsvis kaldeten væske, der har passeret tærsklen for det kritiske overgangspunkt til en anden fase under påvirkning af lave temperaturer, men som ikke er blevet et fast stof.
I både det første og det andet tilfælde er der betingelser for manifestationen af sådanne egenskaber.
- Ingen mekaniske effekter på systemet (bevægelse, vibration).
- Ensartet temperatur uden pludselige hop og fald.
En interessant kendsgerning er, at hvis du smider et fremmedlegeme i en overophedet væske (f.eks. vand), vil det øjeblikkeligt koge. Du kan få det ved at varme under påvirkning af stråling (i en mikrobølgeovn).
Sameksistens med andre faser af stof
Der er to muligheder for denne parameter.
- Væske - gas. Sådanne systemer er de mest udbredte, da de findes over alt i naturen. Fordampning af vand er jo en del af det naturlige kredsløb. I dette tilfælde eksisterer den resulterende damp samtidigt med flydende vand. Hvis vi taler om et lukket system, så sker der også fordampning. Det er bare, at damp bliver mættet meget hurtigt, og hele systemet som helhed kommer i ligevægt: flydende - mættet damp.
- Væske - faste stoffer. Især på sådanne systemer er endnu en egenskab mærkbar - befugtning. I samspillet mellem vand og et fast stof kan sidstnævnte fugtes helt, delvist eller endda afvise vand. Der er forbindelser, der opløses i vand hurtigt og praktisk t alt på ubestemt tid. Der er dem, der slet ikke er i stand til dette (nogle metaller, diamanter og andre).
Generelt er disciplinen hydroaeromekanik engageret i studiet af væskers interaktion med forbindelser i andre aggregeringstilstande.
Kompressibilitet
De grundlæggende egenskaber ved en væske ville være ufuldstændige, hvis vi ikke nævnte kompressibilitet. Selvfølgelig er denne parameter mere typisk for gassystemer. Dem, vi overvejer, kan dog også komprimeres under visse forhold.
Den største forskel er processens hastighed og ensartethed. Mens en gas kan komprimeres hurtigt og under lavt tryk, komprimeres væsker ujævnt, længe nok og under særligt udvalgte forhold.
Fordampning og kondensering af væsker
Dette er yderligere to egenskaber ved væsken. Fysikken giver dem følgende forklaringer:
- Fordampning er den proces, der karakteriserer den gradvise overgang af et stof fra en flydende aggregeringstilstand til en fast tilstand. Dette sker under indflydelse af termiske effekter på systemet. Molekyler begynder at bevæge sig, og ved at ændre deres krystalgitter går de over i en gasform. Processen kan fortsætte, indtil al væsken er omdannet til damp (for åbne systemer). Eller indtil ligevægt er etableret (for lukkede kar).
- Kondensation er en proces modsat den, der er angivet ovenfor. Her går dampen over i flydende molekyler. Dette sker indtil en ligevægt eller en fuldstændig faseovergang er etableret. Dampen frigiver flere partikler til væsken, end den gør til den.
Typiske eksempler på disse to processer i naturen er fordampningen af vand fra verdenshavets overflade, dets kondensering iøvre atmosfære og derefter nedfald.
Mekaniske egenskaber ved væske
Disse egenskaber er genstand for undersøgelse af en sådan videnskab som hydromekanik. Specifikt dens sektion, teorien om væske- og gasmekanik. De vigtigste mekaniske parametre, der karakteriserer den betragtede tilstand af aggregering af stoffer omfatter:
- density;
- share;
- viskositet.
Under tætheden af et flydende legeme forstå dets masse, som er indeholdt i en volumenhed. Denne indikator varierer for forskellige forbindelser. Der er allerede beregnede og eksperimentelt målte data på denne indikator, som er indtastet i særlige tabeller.
Specifikke tyngdekraft anses for at være vægten af en enhedsvolumen væske. Denne indikator er meget afhængig af temperaturen (efterhånden som den stiger, falder dens vægt).
Hvorfor studere væskers mekaniske egenskaber? Denne viden er vigtig for at forstå de processer, der foregår i naturen, inde i den menneskelige krop. Også ved oprettelse af tekniske midler, forskellige produkter. Flydende stoffer er trods alt en af de mest almindelige aggregatformer på vores planet.
Ikke-newtonske væsker og deres egenskaber
Egenskaberne af gasser, væsker, faste stoffer er genstand for studier af fysik, såvel som nogle relaterede discipliner. Ud over traditionelle flydende stoffer findes der dog også såkaldte ikke-newtonske stoffer, som også studeres af denne videnskab. Hvad er de og hvorfor fik dehvad er titlen?
For at forstå, hvad disse forbindelser er, er her de mest almindelige husholdningseksempler:
- "Slime" spillet af børn;
- "håndgummi", eller tyggegummi til hænder;
- almindelig byggemaling;
- opløsning af stivelse i vand osv.
Det vil sige, disse er væsker, hvis viskositet adlyder hastighedsgradienten. Jo hurtigere stød, jo højere viskositetsindeks. Derfor, når et håndgummi rammer gulvet med et skarpt slag, bliver det til et helt fast stof, der kan gå i stykker.
Hvis du lader det være, vil det i løbet af få minutter spredes til en klistret vandpyt. Ikke-newtonske væsker er ganske unikke stoffer med hensyn til deres egenskaber, som ikke kun er blevet brugt til tekniske formål, men også til kulturelle og dagligdags formål.
