Znano je, da so vse, kar človeka obdaja, vključno z njim samim, telesa, sestavljena iz snovi. Ti pa so zgrajeni iz molekul, slednji iz atomov in so iz še manjših struktur. Vendar je okoliška raznolikost tako velika, da si je težko predstavljati celo kakšno skupnost. In obstaja. Število spojin je na milijone, vsaka od njih je edinstvena po lastnostih, strukturi in vlogi. Skupno ločimo več faznih stanj, v skladu s katerimi je mogoče povezati vse snovi.
Stanje zadeve
Obstajajo štiri možnosti za agregatno stanje spojin.
- Plini.
- Solids.
- tekočine.
- Plazma je zelo redek ioniziran plin.
V tem članku bomo obravnavali lastnosti tekočin, njihove strukturne značilnosti in možne parametre delovanja.
Razvrstitev tekočih teles
Ta delitev temelji na lastnostih tekočin, njihovi strukturi in kemični strukturi, pa tudi na vrstah interakcij med delci, ki sestavljajo spojino.
- Takšne tekočine, ki so sestavljene iz atomov, ki jih skupaj držijo Van der Waalsove sile. Primeri so tekoči plini (argon, metan in drugi).
- Snovi, ki so sestavljene iz dveh enakih atomov. Primeri: utekočinjeni plini - vodik, dušik, kisik in drugi.
- Tekoče kovine - živo srebro.
- Snovi, sestavljene iz elementov, povezanih s kovalentnimi polarnimi vezmi. Primeri: vodikov klorid, vodikov jodid, vodikov sulfid in drugi.
- Spojine, v katerih so prisotne vodikove vezi. Primeri: voda, alkoholi, amoniak v raztopini.
Obstajajo tudi posebne strukture - kot so tekoči kristali, ne-newtonske tekočine, ki imajo posebne lastnosti.
Upoštevali bomo osnovne lastnosti tekočine, ki jo razlikujejo od vseh drugih agregacijskih stanj. Najprej so to tisti, ki se običajno imenujejo fizični.
Lastnosti tekočin: oblika in prostornina
Skupaj lahko ločimo približno 15 značilnosti, ki nam omogočajo, da opišemo, kaj so zadevne snovi ter kakšna je njihova vrednost in lastnosti.
Prve fizikalne lastnosti tekočine, ki pridejo na misel ob omembi tega agregacijskega stanja, je sposobnost spreminjanja oblike in zavzemanja določene prostornine. Torej, na primer, če govorimo o obliki tekočih snovi, potem je splošno sprejeto, da je odsotna. Vendar temu ni tako.
Pod delovanjem dobro znane sile gravitacije se kapljice snovi nekoliko deformirajo, zato se njihova oblika pokvari in postane nedoločna. Vendar, če postavite padec v pogoje, pod katerimi gravitacija ne delujeali močno omejen, potem bo dobil idealno obliko žoge. Tako bi morala oseba, ki se šteje za dobro podkovanega v fiziki, omeniti to dejstvo, glede na nalogo: "Poimenujte lastnosti tekočin".
Glede na prostornino je treba opozoriti na splošne lastnosti plinov in tekočin. Oba lahko zasedeta celoten prostor, v katerem se nahajata, omejena le s stenami posode.
Viskoznost
Fizikalne lastnosti tekočin so zelo raznolike. Toda eden od njih je edinstven, na primer viskoznost. Kaj je in kako je opredeljeno? Glavni parametri, od katerih je odvisna obravnavana vrednost, so:
- tangencialna napetost;
- gradient hitrosti.
Odvisnost prikazanih vrednosti je linearna. Če razložimo s preprostejšimi besedami, potem je viskoznost, tako kot prostornina, takšne lastnosti tekočin in plinov, ki so jim skupne in pomenijo neomejeno gibanje, ne glede na zunanje sile vpliva. To pomeni, da če voda izteče iz posode, bo to še naprej počela pod kakršnimi koli vplivi (gravitacija, trenje in drugi parametri).
To se razlikuje od nenewtonovskih tekočin, ki so bolj viskozne in lahko za seboj pustijo luknje, ki se sčasoma napolnijo.
Od česa bo odvisen ta kazalnik?
- Od temperature. Z naraščajočo temperaturo se viskoznost nekaterih tekočin poveča, druge pa, nasprotno,zmanjša. Odvisno je od specifične spojine in njene kemične strukture.
- Od pritiska. Povečanje povzroči povečanje indeksa viskoznosti.
- Iz kemične sestave snovi. Spremembe viskoznosti ob prisotnosti nečistoč in tujih komponent v vzorcu čiste snovi.
Toplotna zmogljivost
Ta izraz se nanaša na sposobnost snovi, da absorbira določeno količino toplote, da poveča svojo temperaturo za eno stopinjo Celzija. Za ta indikator obstajajo različne povezave. Nekateri imajo večjo, drugi manj toplotno zmogljivost.
Tako je voda na primer zelo dober akumulator toplote, ki omogoča široko uporabo za ogrevalne sisteme, kuhanje in druge potrebe. Na splošno je indeks toplotne zmogljivosti za vsako posamezno tekočino strogo individualen.
površinska napetost
Pogosto, ko prejmejo nalogo: "Poimenujte lastnosti tekočin," se takoj spomnijo površinske napetosti. Navsezadnje se otroci z njim seznanijo pri pouku fizike, kemije in biologije. In vsak element razlaga ta pomemben parameter s svoje strani.
Klasična definicija površinske napetosti je naslednja: to je fazna meja. To pomeni, da v času, ko tekočina zasede določeno prostornino, meji na zunanji strani s plinastim medijem - zrakom, paro ali kakšno drugo snovjo. Tako pride do ločitve faz na točki stika.
Hkrati se molekule nagibajo k temu, da se obdajo s čim več delci in tako tako rekoč vodijo dostiskanje tekočine kot celote. Zato se zdi, da je površina raztegnjena. Ista lastnost lahko pojasni tudi sferično obliko kapljic tekočine v odsotnosti gravitacije. Konec koncev je ta oblika idealna z vidika energije molekule. Primeri:
- milni mehurčki;
- vrela voda;
- tekočina pada v breztežnosti.
Nekatere žuželke so se ravno zaradi površinske napetosti prilagodile "hodi" po površini vode. Primeri: vodni pohodniki, vodne ptice, nekaj ličink.
Barva
Obstajajo skupne lastnosti tekočin in trdnih snovi. Ena izmed njih je pretočnost. Vsa razlika je v tem, da je za prvega neomejena. Kaj je bistvo tega parametra?
Če na tekoče telo uporabite zunanjo silo, se bo razcepilo na dele in jih ločilo drug od drugega, torej bo teklo. V tem primeru bo vsak del ponovno zapolnil celotno prostornino posode. Za trdne snovi je ta lastnost omejena in odvisna od zunanjih pogojev.
Odvisnost lastnosti od temperature
Ti vključujejo tri parametre, ki označujejo snovi, ki jih obravnavamo:
- pregrevanje;
- hlajenje;
- vrenje.
Takšne lastnosti tekočin, kot sta pregrevanje in hipotermija, so neposredno povezane s kritičnimi točkami vrelišča oziroma lediščem (točkami). Pregreta tekočina je tekočina, ki je ob izpostavljenosti temperaturi presegla prag kritične ogrevalne točke, vendar ni pokazala zunanjih znakov vrenja.
Supercooled, oztekočina, ki je pod vplivom nizkih temperatur prešla prag kritične točke prehoda v drugo fazo, vendar ni postala trdna.
Tako v prvem kot v drugem primeru obstajajo pogoji za manifestacijo takšnih lastnosti.
- Brez mehanskih učinkov na sistem (gibanje, vibracije).
- Enotna temperatura, brez nenadnih skokov in padcev.
Zanimivo dejstvo je, da če tujek vržete v pregreto tekočino (na primer vodo), bo ta v trenutku zavrel. Dobite ga s segrevanjem pod vplivom sevanja (v mikrovalovni pečici).
Sožitje z drugimi fazami materije
Za ta parameter sta dve možnosti.
- Tekočina - plin. Takšni sistemi so najbolj razširjeni, saj obstajajo povsod v naravi. Konec koncev je izhlapevanje vode del naravnega cikla. V tem primeru nastala para obstaja hkrati s tekočo vodo. Če govorimo o zaprtem sistemu, se tam pojavi tudi izhlapevanje. Samo para postane zelo hitro nasičena in celoten sistem kot celota pride v ravnotežje: tekočina - nasičena para.
- Tekočina - trdne snovi. Predvsem pri takih sistemih je opazna še ena lastnost - omočljivost. Pri medsebojnem delovanju vode in trdne snovi se slednja lahko popolnoma, delno zmoči ali celo odbija vodo. Obstajajo spojine, ki se v vodi raztopijo hitro in praktično neomejeno. So tisti, ki tega sploh niso sposobni (nekatere kovine, diamanti in drugi).
Na splošno se disciplina hidroaeromehanika ukvarja s preučevanjem interakcije tekočin s spojinami v drugih agregacijskih stanjih.
stisljivost
Osnovne lastnosti tekočine bi bile nepopolne, če ne bi omenili stisljivosti. Seveda je ta parameter bolj značilen za plinske sisteme. Vendar pa je mogoče tiste, ki jih razmišljamo, pod določenimi pogoji tudi stisniti.
Glavna razlika je hitrost procesa in njegova enotnost. Medtem ko je plin mogoče stisniti hitro in pod nizkim tlakom, se tekočine stisnejo neenakomerno, dovolj dolgo in pod posebej izbranimi pogoji.
Izhlapevanje in kondenzacija tekočin
To sta še dve lastnosti tekočine. Fizika jim daje naslednje razlage:
- Izhlapevanje je proces, za katerega je značilen postopen prehod snovi iz tekočega agregacijskega stanja v trdno stanje. To se zgodi pod vplivom toplotnih učinkov na sistem. Molekule se začnejo premikati in s spreminjanjem kristalne mreže preidejo v plinasto stanje. Postopek se lahko nadaljuje, dokler se vsa tekočina ne pretvori v paro (za odprte sisteme). Ali dokler se ne vzpostavi ravnotežje (za zaprte posode).
- Kondenzacija je postopek, ki je nasproten od zgoraj navedenega. Tu para prehaja v tekoče molekule. To se zgodi, dokler se ne vzpostavi ravnotežje ali popoln fazni prehod. Para sprosti več delcev v tekočino kot ji.
Tipična primera teh dveh procesov v naravi sta izhlapevanje vode s površine Svetovnega oceana, njena kondenzacija vzgornja atmosfera in nato padavine.
Mehanske lastnosti tekočine
Te lastnosti so predmet študija takšne znanosti, kot je hidromehanika. Natančneje, njen odsek, teorija mehanike tekočin in plinov. Glavni mehanski parametri, ki označujejo obravnavano stanje agregacije snovi, vključujejo:
- gostota;
- deli;
- viskoznost.
Pod gostoto tekočega telesa razumemo njegovo maso, ki jo vsebuje ena prostorninska enota. Ta indikator se razlikuje za različne spojine. Za ta indikator že obstajajo izračunani in eksperimentalno izmerjeni podatki, ki so vneseni v posebne tabele.
Specifična teža se šteje za težo ene prostornine tekočine. Ta indikator je zelo odvisen od temperature (ko se dvigne, se njegova teža zmanjša).
Zakaj preučevati mehanske lastnosti tekočin? To znanje je pomembno za razumevanje procesov, ki se dogajajo v naravi, znotraj človeškega telesa. Tudi pri ustvarjanju tehničnih sredstev, različnih izdelkov. Konec koncev so tekoče snovi ena najpogostejših agregatnih oblik na našem planetu.
Newtonove tekočine in njihove lastnosti
Lastnosti plinov, tekočin, trdnih snovi so predmet preučevanja fizike, pa tudi nekaterih sorodnih disciplin. Vendar pa poleg tradicionalnih tekočih snovi obstajajo tudi tako imenovane nenewtonovske, ki jih ta znanost tudi preučuje. Kaj so in zakaj so dobilikakšen je naslov?
Da bi razumeli, kaj so te spojine, so tukaj najpogostejši primeri gospodinjstev:
- "Slime", ki ga igrajo otroci;
- "ročni gumi" ali žvečilni gumi za roke;
- običajna gradbena barva;
- raztopina škroba v vodi itd.
To pomeni, da so to tekočine, katerih viskoznost ustreza gradientu hitrosti. Hitrejši kot je udarec, višji je indeks viskoznosti. Ko torej žvečilni gumi z ostrim udarcem udari ob tla, se spremeni v popolnoma trdno snov, ki se lahko razbije na koščke.
Če ga pustite pri miru, se bo v samo nekaj minutah razširil v lepljivo lužo. Nenewtonske tekočine so po svojih lastnostih dokaj edinstvene snovi, ki se uporabljajo ne le v tehnične, ampak tudi v kulturne in vsakdanje namene.
