Течни вещества и техните свойства. Течно състояние на материята

В ежедневието ние постоянно се сблъскваме с три състояния на материята - течни, газообразни и твърди. Относно какви твърди тела и газове имаме, имаме доста ясна идея. Газът е колекция от молекули, които се движат на случаен принцип във всички посоки. Всички молекули на твърдо тяло си запазват взаимното подреждане. Те правят само малки колебания.

Характеристики на течно вещество

И какви са течните вещества? Основната им особеност е, че заемайки междинна позиция между кристалите и газовете, те съчетават определени свойства на тези две състояния. Например, за течности, както и за твърди (кристални) тела, наличието на обем е присъщо. Същевременно течните вещества, като газовете, са под формата на плавателен съд, в който се намират. Много от нас вярват, че нямат своя собствена форма. Това обаче не е така. Естествената форма на всеки флуид е сфера. Тежестта обикновено възпрепятства приемането на тази форма, така че течността или приема формата на съд, или се разпространява по повърхността в тънък слой.

Чрез своите свойства, течното състояние на веществото е особено трудно, което се дължи на междинното му положение. Започва да се проучва от времето на Архимед (преди 2200 години). Все пак, анализът на поведението на молекулите на течна субстанция все още е една от най-трудните области на приложната наука. Все още няма универсално призната и пълна теория за течностите. Въпреки това, можем да кажем нещо за тяхното поведение съвсем категорично.

Поведение на молекулите в течност

Течността е нещо, което може да тече. Редът на къси разстояния се наблюдава при подреждането на неговите частици. Това означава, че се разпорежда местоположението на най-близките до нея съседи по отношение на всяка частица. Обаче, тъй като се отдалечава от другите, позицията му към тях става все по-малко подредена, а след това заповедта напълно изчезва. Течните вещества се състоят от молекули, които се движат много по-свободно, отколкото в твърдите вещества (и в газовете - дори по-свободно). В рамките на определено време всеки от тях се втурва от едната страна към другата и не се отдалечава от съседите си. Въпреки това, течната молекула се отделя от околната среда от време на време. Тя попада в нова и се премества на друго място. Тук отново, за известно време, той извършва подобни колебания в движението.

Приносът на Й. И. Френкел към изследването на течностите

I. И. И. Френкел, съветски учен, има голямо заслуги в разработването на цяла поредица от проблеми, свързани с такава тематика като течни вещества. Химията е постигнала голям напредък благодарение на своите открития. Той вярва, че в течностите термичното движение има следния характер. В рамките на определено време, всяка молекула се осцилира близо до равновесното положение. От време на време обаче той променя своето място, внезапно се движи в нова позиция, която от предишната е разстояние, което е приблизително размерът на самата молекула. С други думи, молекулите се движат в течността, но бавно. Част от времето те остават близо до определени места. Следователно, тяхното движение е нещо като смес от движения в газа и в движенията на твърдо тяло. Колебанията на едно място след известно време се заменят с безплатен преход от място на място.

Налягане в течност

Някои свойства на течната материя са известни чрез постоянно взаимодействие с тях. И така, от опита на ежедневието знаем, че той действа на повърхността на твърди вещества, които влизат в контакт с него, с известни сили. Те се наричат ​​сили от налягането на флуида.

Например, чрез отваряне на отвора с пръст и включване на вода, ние усещаме как се притиска пръста. Един плувец, който се гмурна дълбоко, без да усеща болка в ушите. Това се обяснява с факта, че силите на натиск действат върху тъпанчето. Водата е течно вещество, така че има всичките си свойства. За да се измери температурата на водата на дълбочината на морето, трябва да се използват много здрави термометри, за да се предотврати смазването на налягането на течността.

Това налягане се дължи на компресия, т.е. промяна в обема на течността. Тя има еластичност по отношение на тази промяна. Силите на натиска - това е силата на еластичността. Ето защо, ако течността действа върху телата, които са в контакт с нея, тя се компресира. Тъй като плътността на масата при компресия се увеличава, може да се приеме, че течностите по отношение на изменението на плътността имат еластичност.

изпаряване

Продължавайки да отчитаме свойствата на течната материя, ние продължаваме да изпаряваме. Близо до повърхността и също така директно в повърхностния слой има сили, които осигуряват самото съществуване на този слой. Те не позволяват на молекулите в него да оставят обема на течността. Някои от тях обаче, благодарение на топлинното движение, развиват доста високи скорости, с които става възможно да се преодолеят тези сили и да се остави течността. Ние наричаме това явление изпаряване. Може да се наблюдава при всяка температура на въздуха, но с увеличаването на скоростта на изпарение се увеличава.

кондензация

Ако молекулите, които са напуснали течността, се отстраняват от пространството близо до повърхността й, то в крайна сметка всичко се изпарява. Ако молекулите, които я напускат, не се отстраняват, те образуват пара. Онези, които попадат в района близо до повърхността на течността, изпаряват молекулите на парите силите на привличане. Този процес се нарича кондензация.

Следователно, ако молекулите не се отстраняват, скоростта на изпарение намалява с течение на времето. Ако плътността на изпаренията допълнително се увеличи, се постига ситуация, при която броят на молекулите, напускащи течността за определено време, ще бъде равен на броя на молекулите, които се връщат по време на това време. Така че има състояние на динамично равновесие. Парата в него се нарича наситена. Налягането и плътността му се увеличават с увеличаване на температурата. Колкото по-високо е, толкова повече молекули на течността имат достатъчно енергия за изпаряване и колкото по-плътна е парата, за да може кондензацията да се изравни с изпаряването.

кипене

Когато се достигне температура при нагряването на течни вещества, при които наситените пари имат същото налягане като външната среда, се установява равновесие между наситената пара и течността. Ако течността отчита допълнително количество топлина, съответната маса течност незабавно се превръща в пара. Този процес се нарича кипене.

Варенето е силно изпаряване на течността. Той се проявява не само от повърхността, но засяга целия му обем. Вътре в течността се появяват мехурчета пара. За да преминат към изпаренията от течност, молекулите трябва да придобият енергия. Необходимо е да се преодолеят силите на привличане, чрез които те се задържат в течността.

Точка на кипене

Точка на кипене - това е мястото, където се наблюдава равновесие на два натиска - външни и наситени пари. Тя се увеличава с увеличаване на налягането и намалява, тъй като намалява. Поради факта, че налягането в течността се променя с височината на колоната, в нея се получава кипене на различни нива при различни температури. само наситена пара, Течността, която се намира над повърхността на течността по време на процеса на кипене, има определена температура. Тя се определя само от външен натиск. Това имаме предвид, когато говорим за точката на кипене. Тя се различава в различните течности, които се използват широко в инженеринга, по-специално при дестилацията на нефтопродукти.

Латентната топлина на изпаряване е количеството топлина, необходимо за преобразуване на изотермично определено количество течност в пара, ако външното налягане е същото като наситеното парно налягане.

Свойства на течни филми

Всички знаем как да получим пяна чрез разтваряне на сапуна във вода. Това не е нищо повече от много мехурчета, които са ограничени до тънък филм, състоящ се от течност. Обаче отделен филм може да бъде получен също от течността, образуваща пяна. Неговите свойства са много интересни. Тези филми могат да бъдат много тънки: тяхната дебелина в най-тънките части не надвишава една хилядна от милиметъра. Те обаче понякога са много стабилни, независимо от това. Сапучният филм може да бъде подложен на деформация и разтягане, като през него може да мине струя вода, без да го разрушава. Как да обясня тази стабилност? За да се появи филмът, е необходимо да добавите към чистите течни вещества, които се разтварят в него. Но не всички, но такива, които значително намаляват повърхностното напрежение.

Течни филми в природата и технологиите

В технологиите и природата се срещаме главно не с отделни филми, а с пяна, която е тяхната съвкупност. Често може да се наблюдава в потоци, където малки капки попадат в спокойна вода. Способността на водата да пени в този случай се дължи на наличието в нея на органично вещество, което се извлича от корените на растенията. Това е пример за това как естествените течни вещества пяна. Но какво ще кажеш за технологията? По време на строителството, например, използвайте специални материали, които имат клетъчна структура, наподобяваща пяна. Те са леки, евтини, достатъчно силни, зле изпълняват звуци и топлина. За да ги получите в специални разтвори, добавете пенообразуватели.

заключение

Така че, разбрахме кои вещества принадлежат към течността, установихме, че течността е междинно състояние на материята между газообразните и твърдите. Следователно, той има свойства, които са характерни за двете. Течни кристали, които в момента се използват широко в областта на машиностроенето и промишлеността (например дисплеи с течни кристали), са отличен пример за това състояние на материята. Те съчетават свойствата на твърдите вещества и течностите. Трудно е да си представим какви вещества течни науки ще измислят в бъдеще. Очевидно е обаче, че в това състояние на материята има голям потенциал, който може да се използва в полза на човечеството.

Особен интерес към отчитането на физикохимичните процеси в течно състояние се дължи на факта, че самият човек се състои от 90% вода, която е най-богатата течност на Земята. Именно в него всички жизненоважни процеси се случват както в растението, така и в животинското царство. Следователно, за всички нас е важно да проучим течното състояние на материята.