Het is bekend dat alles wat een persoon omringt, inclusief zichzelf, lichamen zijn die uit substanties bestaan. Die zijn op hun beurt weer opgebouwd uit moleculen, de laatste uit atomen, en ze zijn van nog kleinere structuren. De omringende diversiteit is echter zo groot dat het moeilijk is om zelfs maar enige vorm van gemeenschappelijkheid voor te stellen. En daar is. Het aantal verbindingen loopt in de miljoenen, elk is uniek in eigenschappen, structuur en rol. In totaal worden verschillende fasetoestanden onderscheiden, volgens welke alle stoffen met elkaar in verband kunnen worden gebracht.
Staten van de zaak
Er zijn vier opties voor de geaggregeerde toestand van verbindingen.
- Gassen.
- Vaste stoffen.
- Vloeistoffen.
- Plasma is zeer ijle geïoniseerde gassen.
In dit artikel gaan we in op de eigenschappen van vloeistoffen, hun structurele kenmerken en mogelijke prestatieparameters.
Classificatie van vloeibare lichamen
Deze indeling is gebaseerd op de eigenschappen van vloeistoffen, hun structuur en chemische structuur, evenals de soorten interacties tussen de deeltjes waaruit de verbinding bestaat.
- Zulke vloeistoffen die bestaan uit atomen die bij elkaar worden gehouden door Van der Waals-krachten. Voorbeelden zijn vloeibare gassen (argon, methaan en andere).
- Stoffen die uit twee identieke atomen bestaan. Voorbeelden: vloeibaar gemaakte gassen - waterstof, stikstof, zuurstof en andere.
- Vloeibare metalen - kwik.
- Stoffen bestaande uit elementen verbonden door covalente polaire bindingen. Voorbeelden: waterstofchloride, waterstofjodide, waterstofsulfide en andere.
- Verbindingen waarin waterstofbruggen aanwezig zijn. Voorbeelden: water, alcoholen, ammoniak in oplossing.
Er zijn ook speciale structuren - zoals vloeibare kristallen, niet-Newtoniaanse vloeistoffen, die speciale eigenschappen hebben.
We zullen de basiseigenschappen van een vloeistof beschouwen die deze onderscheiden van alle andere aggregatietoestanden. Allereerst zijn dit degenen die gewoonlijk fysiek worden genoemd.
Eigenschappen van vloeistoffen: vorm en volume
In totaal zijn er zo'n 15 kenmerken te onderscheiden waarmee we kunnen omschrijven wat de stoffen in kwestie zijn en wat hun waarde en eigenschappen zijn.
De allereerste fysieke eigenschappen van een vloeistof die in je opkomen bij het noemen van deze staat van aggregatie, is het vermogen om van vorm te veranderen en een bepaald volume in te nemen. Dus als we het bijvoorbeeld hebben over de vorm van vloeibare stoffen, dan is het algemeen aanvaard om deze als afwezig te beschouwen. Dit is echter niet het geval.
Onder invloed van de bekende zwaartekracht ondergaan druppels materie enige vervorming, waardoor hun vorm wordt verbroken en onbepaald wordt. Als u echter een druppel plaatst in omstandigheden waaronder de zwaartekracht niet werktof ernstig beperkt, dan zal het de ideale vorm van een bal aannemen. Dus, gezien de taak: "Noem de eigenschappen van vloeistoffen", zou een persoon die zichzelf goed thuis in de natuurkunde acht dit feit moeten vermelden.
Wat betreft het volume, hier moeten we de algemene eigenschappen van gassen en vloeistoffen opmerken. Beiden zijn in staat om het volledige volume van de ruimte waarin ze zich bevinden in te nemen, alleen beperkt door de wanden van het vat.
Viscositeit
Fysieke eigenschappen van vloeistoffen zijn zeer divers. Maar een ervan is uniek, zoals de viscositeit. Wat is het en hoe wordt het gedefinieerd? De belangrijkste parameters waarvan de waarde in kwestie afhangt zijn:
- tangentiële spanning;
- bewegende snelheidsgradiënt.
De afhankelijkheid van de aangegeven waarden is lineair. Als we het in eenvoudiger bewoordingen uitleggen, dan zijn viscositeit, net als volume, de eigenschappen van vloeistoffen en gassen die ze gemeen hebben en onbeperkte beweging impliceren, ongeacht externe invloedskrachten. Dat wil zeggen, als water uit het vat stroomt, zal het dat blijven doen onder alle invloeden (zwaartekracht, wrijving en andere parameters).
Dit is anders dan niet-Newtonse vloeistoffen, die stroperiger zijn en gaten kunnen achterlaten die na verloop van tijd vol raken.
Waar hangt deze indicator van af?
- Van temperatuur. Bij toenemende temperatuur neemt de viscositeit van sommige vloeistoffen toe, terwijl andere juist toenemenneemt af. Het hangt af van de specifieke verbinding en de chemische structuur ervan.
- Van druk. Een verhoging veroorzaakt een verhoging van de viscositeitsindex.
- Van de chemische samenstelling van materie. Viscositeit verandert in aanwezigheid van onzuiverheden en vreemde componenten in een monster van een zuivere stof.
Warmtecapaciteit
Deze term verwijst naar het vermogen van een stof om een bepaalde hoeveelheid warmte te absorberen om zijn eigen temperatuur met één graad Celsius te verhogen. Er zijn verschillende aansluitingen voor deze indicator. Sommige hebben meer, andere minder warmtecapaciteit.
Dus, bijvoorbeeld, water is een zeer goede warmteaccumulator, waardoor het op grote schaal kan worden gebruikt voor verwarmingssystemen, koken en andere behoeften. Over het algemeen is de warmtecapaciteitsindex strikt individueel voor elke afzonderlijke vloeistof.
Oppervlaktespanning
Vaak, nadat ze de taak hebben gekregen: "Benoem de eigenschappen van vloeistoffen", herinneren ze zich onmiddellijk de oppervlaktespanning. Kinderen maken immers kennis met hem bij de lessen natuurkunde, scheikunde en biologie. En elk item legt deze belangrijke parameter van zijn eigen kant uit.
De klassieke definitie van oppervlaktespanning is de volgende: het is een fasegrens. Dat wil zeggen, op het moment dat de vloeistof een bepaald volume heeft ingenomen, grenst deze aan de buitenkant aan een gasvormig medium - lucht, stoom of een andere substantie. Dus fasescheiding vindt plaats op het contactpunt.
Tegelijkertijd hebben de moleculen de neiging zich met zoveel mogelijk deeltjes te omringen en zo als het ware naarhet samenpersen van de vloeistof als geheel. Daarom lijkt het oppervlak uitgerekt. Dezelfde eigenschap kan ook de bolvorm van vloeistofdruppels verklaren in afwezigheid van zwaartekracht. Het is immers deze vorm die ideaal is vanuit het oogpunt van de energie van het molecuul. Voorbeelden:
- zeepbellen;
- kokend water;
- vloeistof da alt in gewichtloosheid.
Sommige insecten hebben zich aangepast om op het wateroppervlak te "lopen", juist vanwege de oppervlaktespanning. Voorbeelden: schaatsenrijders, watervogels, wat larven.
Kleur
Er zijn gemeenschappelijke eigenschappen van vloeistoffen en vaste stoffen. Een daarvan is vloeibaarheid. Het hele verschil is dat het voor de eerste onbeperkt is. Wat is de essentie van deze parameter?
Als je een externe kracht uitoefent op een vloeibaar lichaam, zal het in delen splitsen en ze van elkaar scheiden, dat wil zeggen, het zal stromen. In dit geval zal elk deel opnieuw het volledige volume van het vat vullen. Voor vaste stoffen is deze eigenschap beperkt en afhankelijk van externe omstandigheden.
Afhankelijkheid van eigenschappen van temperatuur
Deze omvatten drie parameters die kenmerkend zijn voor de stoffen die we overwegen:
- oververhitting;
- koeling;
- kokend.
Dergelijke eigenschappen van vloeistoffen als oververhitting en onderkoeling zijn direct gerelateerd aan respectievelijk de kritische kook- en vriespunten (punten). Een oververhitte vloeistof is een vloeistof die de drempel van het kritische verwarmingspunt heeft overschreden bij blootstelling aan temperatuur, maar die geen uiterlijke tekenen van koken vertoont.
Supercooled, respectievelijk, genaamdeen vloeistof die onder invloed van lage temperaturen de drempel van het kritische overgangspunt naar een andere fase heeft gepasseerd, maar geen vaste stof is geworden.
In zowel het eerste als het tweede geval zijn er voorwaarden voor de manifestatie van dergelijke eigenschappen.
- Geen mechanische effecten op het systeem (beweging, trillingen).
- Uniforme temperatuur, zonder plotselinge sprongen en dalingen.
Een interessant feit is dat als je een vreemd voorwerp in een oververhitte vloeistof (bijvoorbeeld water) gooit, het onmiddellijk kookt. Je kunt het krijgen door te verhitten onder invloed van straling (in een magnetron).
Coëxistentie met andere fasen van materie
Er zijn twee opties voor deze parameter.
- Vloeistof - gas. Dergelijke systemen zijn het meest wijdverbreid, omdat ze overal in de natuur voorkomen. Het verdampen van water maakt immers deel uit van de natuurlijke kringloop. In dit geval bestaat de resulterende stoom gelijktijdig met vloeibaar water. Als we het hebben over een gesloten systeem, dan treedt ook daar verdamping op. Alleen raakt stoom zeer snel verzadigd en komt het hele systeem als geheel in evenwicht: vloeibare - verzadigde stoom.
- Vloeistof - vaste stoffen. Vooral op dergelijke systemen is nog een eigenschap merkbaar - bevochtigbaarheid. In de interactie van water en een vaste stof kan de laatste volledig, gedeeltelijk of zelfs water afstoten. Er zijn verbindingen die snel en vrijwel onbeperkt in water oplossen. Er zijn er die hier helemaal niet toe in staat zijn (sommige metalen, diamant en andere).
In het algemeen houdt de discipline van hydro-aeromechanica zich bezig met de studie van de interactie van vloeistoffen met verbindingen in andere aggregatietoestanden.
Compressibiliteit
De basiseigenschappen van een vloeistof zouden onvolledig zijn als we de samendrukbaarheid niet zouden noemen. Deze parameter is natuurlijk meer typerend voor gassystemen. Degenen die we overwegen kunnen echter ook onder bepaalde voorwaarden worden gecomprimeerd.
Het belangrijkste verschil is de snelheid van het proces en de uniformiteit ervan. Terwijl een gas snel en onder lage druk kan worden gecomprimeerd, worden vloeistoffen ongelijk, lang genoeg en onder speciaal geselecteerde omstandigheden gecomprimeerd.
Verdamping en condensatie van vloeistoffen
Dit zijn nog twee eigenschappen van de vloeistof. Natuurkunde geeft ze de volgende uitleg:
- Verdamping is het proces dat de geleidelijke overgang van een stof van een vloeibare toestand van aggregatie naar een vaste toestand kenmerkt. Dit gebeurt onder invloed van thermische effecten op het systeem. Moleculen beginnen te bewegen en veranderen hun kristalrooster en gaan over in een gasvormige toestand. Het proces kan doorgaan totdat alle vloeistof is omgezet in damp (voor open systemen). Of totdat er een evenwicht is bereikt (voor gesloten vaten).
- Condenseren is een proces dat tegengesteld is aan het proces dat hierboven is aangegeven. Hier gaat de damp over in vloeibare moleculen. Dit gebeurt totdat een evenwicht of een volledige faseovergang is bereikt. De stoom laat meer deeltjes in de vloeistof vrij dan er aan.
Typische voorbeelden van deze twee processen in de natuur zijn de verdamping van water van het oppervlak van de Wereldoceaan, de condensatie ervan inbovenste atmosfeer en dan neerslag.
Mechanische eigenschappen van vloeistof
Deze eigenschappen zijn het onderwerp van studie van een wetenschap als hydromechanica. In het bijzonder zijn sectie, de theorie van vloeistof- en gasmechanica. De belangrijkste mechanische parameters die de overwogen staat van aggregatie van stoffen kenmerken, zijn onder meer:
- dichtheid;
- share;
- viscositeit.
Onder de dichtheid van een vloeibaar lichaam verstaan we zijn massa, die zich in één volume-eenheid bevindt. Deze indicator varieert voor verschillende verbindingen. Er zijn al berekende en experimenteel gemeten gegevens over deze indicator, die zijn ingevoerd in speciale tabellen.
Specifieke zwaartekracht wordt beschouwd als het gewicht van één volume-eenheid vloeistof. Deze indicator is sterk afhankelijk van de temperatuur (als deze stijgt, neemt het gewicht af).
Waarom de mechanische eigenschappen van vloeistoffen bestuderen? Deze kennis is belangrijk voor het begrijpen van de processen die plaatsvinden in de natuur, in het menselijk lichaam. Ook bij het maken van technische middelen, diverse producten. Vloeibare stoffen zijn tenslotte een van de meest voorkomende aggregaatvormen op onze planeet.
Niet-Newtonse vloeistoffen en hun eigenschappen
De eigenschappen van gassen, vloeistoffen en vaste stoffen zijn het onderwerp van studie van de natuurkunde, evenals enkele verwante disciplines. Naast traditionele vloeibare stoffen zijn er echter ook zogenaamde niet-Newtoniaanse stoffen, die ook door deze wetenschap worden bestudeerd. Wat zijn het en waarom hebben ze?wat is de titel?
Om te begrijpen wat deze verbindingen zijn, volgen hier de meest voorkomende huishoudelijke voorbeelden:
- "Slime" gespeeld door kinderen;
- "handgom", of kauwgom voor handen;
- gewone bouwverf;
- oplossing van zetmeel in water, enz.
Dat wil zeggen, dit zijn vloeistoffen waarvan de viscositeit de snelheidsgradiënt volgt. Hoe sneller de impact, hoe hoger de viscositeitsindex. Daarom, wanneer een handgom de vloer raakt met een scherpe slag, verandert het in een volledig vaste substantie die in stukken kan breken.
Als je het met rust laat, verspreidt het zich binnen een paar minuten in een plakkerige plas. Niet-Newtoniaanse vloeistoffen zijn vrij unieke stoffen in termen van hun eigenschappen, die niet alleen voor technische doeleinden zijn gebruikt, maar ook voor culturele en alledaagse doeleinden.
