Vökvuefni og eiginleikar þeirra. Vökvastaða efnisins

Í daglegu lífi, erum við stöðugt frammi fyrir þremur ríkjum mál - fljótandi, lofttegund og solid. Um hvað solid líkama og lofttegundir eru, við höfum nokkuð skýr hugmynd. Gas er safn sameinda sem fara handahófi í allar áttir. Allir sameindir af föstu líkama halda samkomulagi sínu. Þeir gera aðeins minniháttar sveiflur.

Lögun af fljótandi efni

Og hvað eru fljótandi efni? Helsta eiginleiki þeirra er sú að, með millistaða milli kristalla og lofttegunda, sameina þau ákveðnar eiginleika þessara tveggja ríkja. Til dæmis, fyrir vökva, eins og heilbrigður eins og fyrir solid (kristallað) líkama, nærveru rúmmál er í eðli sínu. Hins vegar, á sama tíma, eru fljótandi efni, eins og lofttegundir, í formi skipsins þar sem þau eru staðsett. Margir okkar trúa því að þeir hafi ekki sitt eigið form. Hins vegar er þetta ekki raunin. Eðlilegt form hvers vökva er kúla. Þyngdarafl kemur venjulega í veg fyrir að það taki þetta form, þannig að vökvinn heldur annaðhvort í formi skips eða dreifist yfir yfirborðið í þunnt lag.

Að því er varðar eiginleika þess, er fljótandi ástand efnisins sérstaklega erfitt, sem stafar af millistaða. Það byrjaði að vera rannsakað frá Archimedes tíma (2200 árum síðan). Hins vegar er greining á því hvernig sameindir fljótandi efnis haga sér ennþá eitt af erfiðustu sviðum beittra vísinda. Það er ennþá ekki almennt viðurkennt og fullkomið kenning um vökva. Hins vegar getum við sagt eitthvað um hegðun þeirra alveg örugglega.

Hegðun sameinda í vökva

Vökvi er eitthvað sem getur flæði. Skammtíma röðin sést í fyrirkomulagi agna þess. Þetta þýðir að staðsetning nágranna næst því, með tilliti til hvaða agna, er pantað. Hins vegar, þegar það fer í burtu frá öðrum, verður staðsetning þess gagnvart þeim sífellt skipulögð, og þá hverfur pöntunin að öllu leyti. Fljótandi efni samanstanda af sameindum sem hreyfa sig miklu meira frjálslega en í föstu formi (og í lofttegundum - jafnvel meira frjálslega). Innan ákveðins tíma hleypur hver þeirra frá einum hlið til annars, ekki að flytja frá nágrönnum sínum. Hins vegar brýtur vökvaefnið úr umhverfinu frá einum tíma til annars. Hún fellur í nýjan, færist á annan stað. Hér aftur, fyrir ákveðinn tíma, framkvæmir hún svipaðar hreyfissveiflur.

Y. I. Frenkel framlag til rannsóknar á vökva

I. I. I. Frenkel, vísindamaður Sovétríkjanna, hefur mikla hagsmuni í að þróa fjölmörg vandamál á efni eins og fljótandi efni. Efnafræði hefur náð góðum árangri þökk sé uppgötvunum sínum. Hann trúði því að í vökva hafi varma hreyfingin eftirfarandi eðli. Innan ákveðins tíma sveiflast hver sameind í kringum jafnvægisstöðu. Hins vegar breytir það stað sinn frá einum tíma til annars og færist skyndilega til nýrrar stöðu, sem er aðskilinn frá fyrri með fjarlægð sem er u.þ.b. stærð sameindarinnar sjálfu. Með öðrum orðum, hreyfa sameindir inni í vökvanum, en hægt. Hluti af þeim tíma sem þeir eru nálægt ákveðnum stöðum. Þess vegna er hreyfing þeirra eitthvað eins og blöndu af hreyfingum í gasinu og í líkamshreyfingum. Snúningur á einum stað eftir smá stund er skipt út fyrir frjálsa umskipti frá einum stað til annars.

Þrýstingur í vökva

Sumir eiginleikar fljótandi efnis eru þekktar fyrir okkur í gegnum stöðuga samskipti við þá. Svo, af reynslu af daglegu lífi, vitum við að það virkar á yfirborði fastra efna sem koma í snertingu við það, með þekktum sveitir. Þau eru kallað sveitir vökvaþrýstings.

Til dæmis, með því að opna kranaholuna með fingri og þar með talið vatn finnum við hvernig það þrýstir á fingri. A sundmaður sem dýfði til mikillar dýptar, ekki fyrir slysni að upplifa sársauka í eyrunum. Það er skýrist af þeirri staðreynd að þrýstingur sveitir starfa á tromma. Vatn er fljótandi efni, svo það hefur alla eiginleika þess. Til að mæla hitastig vatnsins við hafsdýpt ætti að nota mjög sterkar hitamælar til að koma í veg fyrir að þeir þrengja þrýsting vökvans.

Þessi þrýstingur er vegna þjöppunar, það er breyting á rúmmáli vökvans. Það hefur mýkt með tilliti til þessa breytinga. Þrýstingur - þetta er kraftur mýktar. Því ef vökvinn virkar á líkamanum sem er í snertingu við það, þá er það þjappað. Þar eð þéttleiki efnisins við þjöppun eykst má gera ráð fyrir að vökvanar með tilliti til þéttbreytingar hafi mýkt.

Uppgufun

Halda áfram að íhuga eiginleika fljótandi efnis, við höldum áfram að uppgufun. Nálægt yfirborði þess, og einnig beint í yfirborðslaginu, eru öfl sem tryggja mjög tilvist þessa lags. Þeir leyfa ekki sameindunum í því að yfirgefa rúmmál vökva. Hins vegar, sumir af þeim, þökk sé varma hreyfingu, þróa frekar hár hraocities, þar sem það verður hægt að sigrast á þessum sveitir og yfirgefa vökvann. Við köllum þetta fyrirbæri uppgufun. Það má sjá við hvaða lofttegund sem er, en með aukningu eykst uppgufunartíðni.

Þéttingu

Ef sameindirnir, sem yfirgáfu vökvann, eru fjarlægðir úr rýminu nálægt yfirborðinu, þá gufar allt það að lokum að lokum. Ef sameindirnar, sem yfirgefa það, eru ekki fjarri mynda þau gufu. Fallið inn í svæðið nálægt yfirborði vökvans, eru gufusameindirnir dregnar inn í það með öflum aðdráttaraflsins. Þetta ferli er kallað þéttingu.

Þar af leiðandi, ef sameindirnir eru ekki fjarri, lækkar hraða uppgufunarinnar með tímanum. Ef gufuþéttleiki eykst enn frekar er ástandið náð þar sem fjöldi sameinda sem yfirgefa vökvann á ákveðnum tíma mun jafngilda fjölda sameinda sem snúa aftur til þess á sama tíma. Svo er ástand dynamic jafnvægis. The gufa í það er kallað mettuð. Þrýstingur og þéttleiki þess eykst með aukinni hitastigi. Því hærra sem það er, því meira sem sameindir vökvans hafa nægilega orku til uppgufunar og því þéttari sem gufan verður að hafa til þess að þétting geti jafnað með uppgufun.

Sjóðandi

Þegar hitastig er náð við upphitun fljótandi efna, þar sem mettuð gufa hefur sama þrýsting og ytri miðillinn, er jafnvægi komið á milli mettaðu gufu og vökva. Ef vökvi upplýstir viðbótarhitastigið breytist samsvarandi massi vökva strax í gufu. Þetta ferli er kallað sjóðandi.

Sjóðandi er ákafur uppgufun vökvans. Það kemur ekki aðeins frá yfirborði, en varðar allt bindi hennar. Inni í vökvanum birtast bólur af gufu. Til þess að umbreyta til gufu úr vökva þarf sameindir að afla orku. Það er nauðsynlegt til að sigrast á öflum aðdráttarafl, þar sem þau eru haldið í vökvanum.

Suðumark

Suðumarkið er sá sem sýnir tvö þrýsting - ytri og mettuð gufur. Það eykst með aukinni þrýstingi og minnkar þegar það minnkar. Vegna þess að þrýstingurinn í vökvanum breytist með hæð dálksins, kemur sjóðandi við það á mismunandi stigum við mismunandi hitastig. Aðeins mettuð gufa, sem er yfir yfirborði vökvans við sjóðandi aðstæður, hefur ákveðna hitastig. Það er aðeins ákvörðuð með ytri þrýstingi. Þetta er það sem við áttum þegar við tölum um suðumark. Það er mismunandi í mismunandi vökva, sem er mikið notað í verkfræði, einkum við eimingu jarðolíuafurða.

The dulda hita vaporization er sú upphæð hita sem er nauðsynleg til að breyta ísóþermal skilgreint magn af vökva í gufu ef ytri þrýstingur er sú sama og mettaður gufuþrýstingur.

Eiginleikar fljótandi kvikmynda

Við vitum öll hvernig á að fá froðu með því að leysa sápu í vatni. Þetta er ekkert annað en mikið af kúlum, sem takmarkast af þunnt kvikmynd sem samanstendur af vökva. Hins vegar er hægt að fá sérstaka filmu úr froðu myndandi vökvanum. Eiginleikar hennar eru mjög áhugaverðar. Þessar myndir geta verið mjög þunnar: Þykkt þeirra í þynnstu hlutum er ekki meira en ein milljón af millímetrum. Hins vegar eru þau stundum mjög stöðug, þrátt fyrir þetta. Sápufilminn getur orðið fyrir aflögun og teygja, vatnsþrýstingur getur farið í gegnum það án þess að eyðileggja það. Hvernig á að útskýra þessa stöðugleika? Til þess að kvikmyndin birtist er nauðsynlegt að bæta við hreinu fljótandi efni sem leysast upp í henni. En ekki neitt, en svo að verulega draga úr yfirborði spennu.

Liquid kvikmyndir í náttúrunni og tækni

Í tækni og náttúru hittumst við aðallega ekki með einstökum kvikmyndum, en með froðu, sem er heild þeirra. Það getur oft komið fram í lækjum, þar sem litlar trickles falla í rólegu vatni. Hæfni vatns til froðu í þessu tilfelli er tengt viðveru í lífrænum efnum sem er dregið úr rótum plantna. Þetta er dæmi um hvernig náttúruleg fljótandi efni froða. En hvað um tækni? Í byggingu, til dæmis, nota sérstaka efni sem hafa frumu uppbyggingu líkist freyða. Þeir eru léttar, ódýrir, nógu sterkir, léleg hegðun hljóð og hlýju. Til að fá þær í sérstökum lausnum, bæta við froðuvörnum.

Niðurstaða

Þannig lærðum við hvaða efni tilheyra vökvanum, komist að því að vökvinn er millistaða ástandsins milli lofttegunda og fasts. Þess vegna hefur það eiginleika sem einkennast af báðum. Fljótandi kristallar, sem eru nú mikið notaðar í verkfræði og iðnaði (til dæmis sýningar með fljótandi kristöllum) eru gott dæmi um þetta ástand málsins. Þeir sameina eiginleika fastra efna og vökva. Það er erfitt að ímynda sér hvers konar efni fljótandi vísindi muni finna í framtíðinni. Hins vegar er ljóst að í þessu ástandi máls er mikill möguleiki sem hægt er að nota til hagsbóta fyrir mannkynið.

Sérstakur áhugi á umfjöllun um eðlisefnafræðilega ferli sem kemur fram í vökvaástandi er vegna þess að einstaklingur sjálfur er 90% vatn, sem er ríkasta vökvi jarðarinnar. Það er í því að öll nauðsynleg ferli eiga sér stað bæði í plöntunni og í dýraríkinu. Því fyrir okkur öll er mikilvægt að rannsaka fljótandi ástand málsins.