Osnovna svojstva tekućina

Tekućina je tvar koja se nalazi u agregatnom stanju, koja je međufazna između krutog i plinovitog. Štoviše, njegovo je stanje, kao u slučaju krutina, kondenzirajuće, tj. Podrazumijeva vezu između čestica (atoma, molekula, iona). Tekućina ima svojstva koja ga u osnovi razlikuju od tvari koje su u drugim agregatnim stanjima. Glavna je mogućnost da se oblik opetovano mijenja pod utjecajem mehaničko naprezanje bez gubitka volumena. Danas ćemo saznati koja svojstva imaju tekućine i o čemu se radi.

Opće karakteristike

Plin ne zadržava volumen i oblik, čvrsto tijelo zadržava i drugo i drugo, a tekućina zadržava samo volumen. Zbog toga se tekuće agregatno stanje smatra srednjim. Površina tekućine je privid elastične membrane i određuje njen oblik. Molekule takvih tijela, s jedne strane, nemaju određenu poziciju, as druge strane ne mogu dobiti potpunu slobodu kretanja. Mogu se skupljati u kapi i protjecati ispod vlastite površine. Postoji privlačnost između molekula tekućine, što je dovoljno da ih se drži blizu.

Tvar je u tekućem stanju u određenom temperaturnom području. Ako temperatura padne ispod nje, dolazi do prijelaza u čvrsti oblik (kristalizacija), i ako se podigne više, u plinoviti oblik (isparavanje). Granice tog intervala za istu tekućinu mogu varirati ovisno o tlaku. Na primjer, u planinama, gdje je tlak znatno niži nego na ravnicama, voda kipi na nižoj temperaturi.

Obično, tekućina ima samo jednu modifikaciju, stoga je to i agregatno stanje i termodinamička faza. Sve tekućine se dijele na čiste tvari i smjese. Neke od tih mješavina su ključne u ljudskom životu: krvi, morskoj vodi i drugima.

Razmotrite osnovna svojstva tekućina.

teći

Tekućina se razlikuje od ostalih tvari, prije svega, u fluidnosti. Ako se na nju primijeni vanjska sila, pojavljuje se struja čestica u smjeru njezine primjene. Stoga, kada je izložen vanjskim neuravnoteženim silama, tekućina nije u stanju očuvati oblik i relativni položaj čestica. Iz istog razloga, on poprima oblik posude u koju pada. Za razliku od čvrstih plastičnih tijela, tekućine nemaju granicu tečenja, tj. Teče pri najmanjem izlazu iz ravnotežnog stanja.

Očuvanje volumena

Jedna od karakterističnih fizikalnih svojstava tekućina je sposobnost očuvanja volumena pod mehaničkim djelovanjem. Izuzetno ih je teško komprimirati zbog velike gustoće molekula. Prema Pascalovom zakonu, tlak koji nastaje na tekućini zatvorenoj u posudi, bez promjene, prenosi se na svaku točku njezina volumena. Uz minimalnu kompresibilnost, ova značajka se široko koristi u hidraulici. Većina tekućina povećava volumen kada se zagrijava i smanjuje kada se ohladi.

viskoznost

Među glavnim svojstvima tekućina, kao u slučaju plinova, vrijedi spomenuti viskoznost. Viskoznost se odnosi na sposobnost čestica da se odupru međusobnom kretanju, tj. Unutarnjem trenju. Prilikom pomicanja susjednih slojeva tekućine u odnosu jedan na drugi, dolazi do neizbježnog sudara molekula i nastaju sile koje sprečavaju uredan pokret. Kinetička energija uredno gibanje pretvara se u toplinsku energiju kaotičnog gibanja. Ako se tekućina smještena u posudi pomakne i zatim ostavi sama, postupno će se zaustaviti, ali će se njezina temperatura povećati.

Slobodna površina i površinska napetost

Ako pogledate kap vode koja leži na ravnoj površini, možete vidjeti da je zaobljena. Zbog toga takva svojstva tekućina kao stvaranje slobodne površine i površinske napetosti. Sposobnost tekućine za održavanje volumena uzrokuje stvaranje slobodne površine, koja nije ništa drugo do sučelje: tekuće i plinovito. Pri kontaktu tih faza iste tvari nastaju sile koje smanjuju površinu sučelja. Nazivaju se površinska napetost. Fazna granica je elastična membrana koja teži zatezanju.

Površinska napetost se također objašnjava privlačenjem tekućih molekula jedna prema drugoj. Svaka molekula nastoji se "okružiti" drugim molekulama i udaljiti se od sučelja. Zbog toga se površina brzo smanjuje. To objašnjava činjenicu da mjehurići sapuna i mjehurići nastali za vrijeme kuhanja imaju tendenciju da dobiju sferični oblik. Ako samo sila površinske napetosti djeluje na tekućinu, ona će zasigurno uzeti ovaj oblik.

Mali objekti, čija gustoća prelazi gustoću tekućine, mogu ostati na njenoj površini zbog činjenice da je sila koja sprečava povećanje površine veća od sile agresije.

Isparavanje i kondenzacija

Isparavanje se odnosi na postupni prijelaz tvari iz tekućine u plinovito stanje. U procesu toplinskog gibanja neke molekule napuštaju tekućinu, prolazeći kroz njenu površinu i pretvaraju se u paru. Paralelno s tim, drugi dio molekula, naprotiv, prelazi iz pare u tekućinu. Kada broj spojeva koji izlaze iz tekućine prelazi broj spojeva koji su ušli u njega, odvija se proces isparavanja.

Kondenzacija je suprotna od isparavanja. Tijekom kondenzacije, tekućina prima više pare iz pare nego što se ispušta.

Oba opisana procesa su neravnotežna i mogu se nastaviti sve dok se ne uspostavi lokalna ravnoteža. U ovom slučaju, tekućina se može u potpunosti ispariti ili doći u ravnotežu sa svojom parom.

vrenje

Kuhanje je proces unutarnje transformacije tekućine. Kada se temperatura podigne do određene točke, tlak para prelazi tlak unutar tvari i u njemu se stvaraju mjehurići. Pod uvjetima gravitacije, oni lebde prema gore.

vlaženje

Vlaženje je fenomen koji nastaje kada tekućina dođe u kontakt s krutinom u prisutnosti pare. Dakle, to se događa na sučelju tri faze. Ovaj fenomen karakterizira "lijepljenje" tekuće supstance na krutinu i njeno širenje po površini krute tvari. Postoje tri vrste vlaženja: ograničeno, potpuno i nevlaženje.

Miješanje

Karakterizira sposobnost tekućina da se rastvore jedna u drugoj. Primjeri tekućina koje se mogu miješati su voda i alkohol, dok su oni koji se ne miješaju voda i ulje.

difuzija

Kada se dvije miješane tekućine nalaze u istoj posudi, zbog toplinskog gibanja molekule, one počinju prevladavati sučelje, a tekućine se postupno miješaju. Taj se proces naziva difuzija. Može se pojaviti u supstancama koje su u drugim agregativnim stanjima.

Pregrijavanje i hipotermija

Među fascinantnim svojstvima tekućina valja spomenuti pregrijavanje i hipotermiju. Ti procesi često čine osnovu kemijskih žarišta. Uz jednolično zagrijavanje, bez jakih padova temperature i mehaničkih učinaka, tekućina se može zagrijati iznad točke vrenja, bez vrenja. Taj se proces naziva pregrijavanjem. Ako je predmet bačen u pregrijanu tekućinu, odmah će prokuhati.

Na sličan način dolazi do superhlađenja tekućine, odnosno hlađenja do temperature ispod točke smrzavanja, zaobilazeći samu zamrzavanje. Uz lagani udarac, superhlađena tekućina odmah kristalizira i pretvara se u led.

Valovi na površini

Ako narušite ravnotežu površine tekućine, ona će se, pod djelovanjem sila obnove, vratiti u ravnotežu. Ovaj pokret nije ograničen na jedan ciklus, već se pretvara u vibracije i širi se na druge dijelove. Tako nastaju valovi koji se mogu vidjeti na površini bilo koje tekućine.

Kada se kao obnovljiva sila pojavljuje pretežno sila gravitacije, valovi se nazivaju gravitacijskim. Oni se mogu vidjeti na vodi svugdje. Ako se povratna sila uglavnom formira iz sile površinske napetosti, valovi se nazivaju kapilarni. Sada znate što svojstvo tekućina uzrokuje poznato uzbuđenje vode.

Talasi gustoće

Tekućina je izuzetno čvrsto stisnuta, međutim, s promjenom temperature, promjenom volumena i gustoće. To se ne događa odmah: prilikom komprimiranja jednog dijela, ostali se komprimiraju s odgodom. Tako se unutar tekućine šire elastični valovi, koji se nazivaju valovi gustoće. Ako se, kako se val širi, gustoća malo mijenja, onda to nazivam zvukom, a ako je dovoljno jaka, to je šok.

Upoznali smo se s općim svojstvima tekućina. Sve glavne značajke ovise o vrsti i sastavu tekućina.

klasifikacija

Uzimajući u obzir osnovna fizikalna svojstva tekućina, saznajte kako su klasificirani. Struktura i svojstva tekućih tvari ovise o individualnosti čestica u njihovom sastavu, kao io prirodi i dubini interakcije između njih. Na temelju toga emitira:

1. Atomske tekućine. Oni se sastoje od atoma ili sferičnih molekula koje su međusobno povezane središnjim van der Waalsovim silama. Primjeri su tekući argon i tekući metan.
2. Tekućine koje se sastoje od dijatomejskih molekula s identičnim atomima čiji su ioni povezani Coulombovim silama. Primjeri uključuju tekući vodik, tekući natrij i tekuću živu.
3. Tekućine koje se sastoje od polarnih molekula vezanih dipol-dipolnom interakcijom, na primjer, bromovodik.
4. Povezane tekućine. Imaju vodikove veze (voda, glicerin).
5. Tekućine koje se sastoje od velikih molekula. Za potonje, unutarnji stupnjevi slobode igraju važnu ulogu.

Supstance prve dvije (rjeđe tri) skupine nazivaju se jednostavne. Studiraju se bolje od svih ostalih. Među teškim tekućinama, najviše je proučavana voda. Ova klasifikacija ne uključuje tekuće kristale i kvantne tekućine, jer su posebni slučajevi i razmatraju se zasebno.

Sa stajališta hidrodinamičkih svojstava, tekućine su podijeljene na newtonske i ne-newtonske. Prvi koji je poslušao Newtonov zakon. To znači da njihovo smično naprezanje linearno ovisi o gradijentu brzine. Koeficijent proporcionalnosti između tih vrijednosti naziva se viskoznost. Imati ne-newtonske tekućina viskoznost ovisi o gradijentu brzine.

studija

Proučavanje gibanja i mehaničke ravnoteže tekućina i plinova, kao i njihovih interakcija, uključujući i sa krutinama, obrađuje se u takvom dijelu mehanike kao mehanika fluida. Također se naziva hidrodinamika.

Nekompresibilne tekućine proučavaju se u pododjeljku mehanike fluida, što se jednostavno naziva hidromehanika. Budući da je stlačivost tekućina vrlo mala, u mnogim slučajevima ona se jednostavno zanemaruje. Stlačive tekućine koje proučavaju dinamiku plina.

Hidromehanika se dalje dijeli na hidrostatiku i hidrodinamiku (u užem smislu). U prvom slučaju proučava se ravnoteža nestlačivih tekućina, au drugom, njihovo kretanje.

Magnetska hidrodinamika bavi se proučavanjem magnetnih i vodljivih tekućina, a hidraulika se bavi primijenjenim problemima.

Osnovni zakon hidrostatike je Pascalov zakon. Kretanje idealnih nestlačivih fluida opisano je Eulerovom jednadžbom. Za njihov stacionarni tok ispunjen je Bernoullijev zakon. Torricellijeva formula opisuje protok tekućih tvari iz rupa. Kretanje viskoznih tekućina podliježe Navier-Stokesovoj jednadžbi, koja, između ostalog, može uzeti u obzir kompresibilnost.

Elastični valovi i oscilacije u tekućini (kao uostalom iu drugim medijima) proučavaju takvu znanost kao akustiku. Hidroakustika - podsekcija posvećena proučavanju zvuka u vodenom okruženju za rješavanje problema podvodne komunikacije, lokacije i drugih stvari.

U zaključku

Danas smo se susreli s općim fizičkim svojstvima tekućina. Također smo saznali da su takve tvari općenito zastupljene i kako su klasificirane. Što se tiče kemijskih svojstava tekućine, one su izravno ovisne o njegovom sastavu. Stoga ih treba razmatrati zasebno za svaku tvar. Koje svojstvo tekućine je važno, a što nije, teško je odgovoriti. Sve ovisi o zadatku u kojem se razmatra ova tekućina.