Свойства на течностите. Основни физични свойства на течността

Известно е, че всичко, което заобикаля човек, включително себе си, е тяло, състоящо се от вещества. Тези, от своя страна, са изградени от молекули, последните от атомите, и те са съставени от още по-малки структури. Околното разнообразие обаче е толкова голямо, че е трудно да си представим дори някаква общност. Така е. Връзките са в милионите, всеки от които е уникален по свойствата, структурата и ролята си. Общо се разграничават няколко фазови състояния, чрез които могат да се съпоставят всички вещества.

Съставно състояние на веществата

Можем да назовем четири варианта на агрегатното състояние на съединенията.

1. Газа.
2. Твърдите вещества.
3. Liquid.
4. Плазма - силно разредени йонизирани газове.

В тази статия ще разгледаме свойствата на течностите, характеристиките на тяхната структура и възможните параметри на характеристиките.

Класификация на течни тела

Това разделение се основава на свойствата на течностите, тяхната структура и химическа структура, както и видовете взаимодействия между съставните съединения на съединението.

1. Такива течности, които се състоят от атоми, които се държат заедно от силите на ван дер Ваалс. Примери са течни газове (аргон, метан и др.).
2. Такива вещества, които се състоят от два идентични атома. Примери: газове във втечнена форма - водород, азот, кислород и други.
3. Течни метали - живак.
4. Вещества, състоящи се от елементи, свързани чрез ковалентни полярни връзки. Примери: солна киселина, йоден водород, сероводород и други.
5. Съединения, в които присъстват водородни връзки. Примери: вода, алкохоли, амоняк в разтвор.

Има и специални конструкции - тип течни кристали, Не-Нютоновите флуиди, които имат специални свойства.

Сега ще разгледаме основните свойства на течността, които я отличават от всички останали агрегати. На първо място, това са тези, които обикновено се наричат ​​физически.

Свойства на течностите: форма и обем

Като цяло могат да се разграничат около 15 характеристики, които ни позволяват да опишем какви вещества се разглеждат и каква е тяхната стойност, характеристики.

Много рано физични свойства течности, които идват на ум, когато се споменава това агрегатно състояние е способността да се промени формата и да се заема определен обем. Така например, ако говорим за формата на течни вещества, общоприето е, че тя отсъства. Това обаче не е така.

Под влиянието на всички известни притегляне капчиците на материята се подлагат на някаква деформация, така че тяхната форма се нарушава и става несигурна. Въпреки това, ако поставите капката в условия, при които гравитацията не действа или е силно ограничена, тя ще отнеме идеалната форма на топката. По този начин, след като получи задачата: "Намерете свойствата на течностите", човек, който се смята за достатъчно запознат с физиката, трябва да споменава този факт.

Що се отнася до обема, тук е необходимо да се отбележат общите свойства на газовете и течностите. И двамата могат да заемат целия обем пространство, в което се намират, като се ограничават само до стените на съда.

вискозитет

Физическите свойства на течността са много разнообразни. Но уникален е такъв като вискозитет. Какво е и какво е определено? Основните параметри, на които зависи въпросната стойност, са:

• стрес;
• скоростен градиент.

Зависимостта на тези количества е линейна. Ако обясним по-прости думи, вискозитетът, както и обемът, са свойствата на течностите и газовете, които са общи за тях и предполагат неограничено движение независимо от външните сили на влияние. Това означава, че ако водата изтече от съда, тя ще продължи да прави това при каквито и да било влияния (гравитация, триене и други параметри).

Това е в контраст с не-Нютоновите флуиди, които имат по-висок вискозитет и могат да оставят зад себе си дупки, които запълват с времето.

От какво зависи този показател?

1. От температурата. Тъй като температурата се увеличава, вискозитетът на някои течности се увеличава, докато другият, напротив, намалява. Зависи от специфичното съединение и неговата химическа структура.
2. От натиска. Увеличението води до повишаване на индекса на вискозитета.
3. От химическия състав на материята. Вискозитетът варира в зависимост от примесите и чуждите компоненти в пробата на чистата субстанция.

Отоплителна мощност

Този термин определя способността на дадено вещество да абсорбира определено количество топлина, за да увеличи собствената си температура с един градус по Целзий. Има различни връзки за този индикатор. Някои от тях притежават по-голяма, малко по-малка топлинна мощност.

Например водата е много добър акумулатор на топлина, което позволява широкото й използване за отопление, готвене и други нужди. По принцип топлинният капацитет е строго индивидуален за всяка отделна течност.

Повърхностно напрежение

Често, след като получи задачата: "Намерете свойствата на течностите" незабавно припомни повърхностното напрежение. В края на краищата децата му се запознават с уроците по физика, химия и биология. И всеки предмет обяснява този важен параметър от своя страна.

Класическата дефиниция на повърхностното напрежение е следната: това е интерфейсът на фазите. Тоест, когато течността е заемала определен обем, тя граничи отвън с газовата среда - въздух, пара или някаква друга субстанция. Така фазовото разделяне се извършва в точката на контакт.

В този случай молекулите са склонни да се заобикалят с възможно най-много частици и по този начин водят до компресиране на течността като цяло. Следователно повърхността е опъната. Същото свойство може да обясни и сферичната форма на течните капчици в отсъствието на гравитация. В крайна сметка тази форма е идеална от гледна точка на енергията на молекулата. примери:

• сапунени мехурчета;
• вряща вода;
• капка течност в безтегловност.

Някои насекоми са се приспособили да "ходят" по повърхността на водата точно поради повърхностното напрежение. Примери: водомери, водолюбиви бръмбари, някои ларви.

поток

Има общи свойства на течности и твърди вещества. Един от тях е флуидност. Разликата е, че за първата е неограничена. Каква е същността на този параметър?

Ако се приложи външно действие върху течността, те ще се разделят на части и ще се разделят една от друга, т.е. поток. В този случай всяка част отново ще запълни целия обем на съда. За твърди вещества тази характеристика е ограничена и зависи от външните условия.

Зависимост на свойствата от температурата

Към тези три параметъра, които характеризират веществата, които обмисляме:

• прегряване;
• охлаждане;
• възпаление.

Такива свойства на течности, като например прегряване и подохлаждане, са пряко свързани критични температури (точки) за кипене и замразяване, съответно. Прегряване е течност, която е преминала прага на критичната точка на нагряване, когато е изложена на температура, но не е използвала никакви външни признаци на кипене.

Суперхладеният, съответно, е течност, която е преодоляла прага на критичната точка на преход към друга фаза под въздействието на ниските температури, но не е станала твърда.

Както в първия, така и във втория случай съществуват условия за проявяване на такива свойства.

1. Липса на механични ефекти върху системата (движение, вибрации).
2. Еднаква температура, без резки скокове и капки.

Интересното е, че ако чуждата материя бъде хвърлена в прегрята течност (напр. Вода), тя веднага ще заври. Тя може да бъде получена чрез нагряване под въздействието на радиация (в микровълнова фурна).

Съжителство с други фази на веществата

Има два варианта за този параметър.

1. Течността е газ. Такива системи са най-разпространени, тъй като те съществуват в природата навсякъде. Тъй като изпаряването на водата е част от естествения цикъл. В този случай получената пара съществува едновременно с течна вода. Ако говорим за затворена система, тогава има изпарение. Просто парата се насища много бързо и цялата система като цяло достига до равновесие: течност - наситена пара.
2. Течността е солидна. Особено при такива системи се забелязва още едно свойство: овлажняемост. Когато водата и твърдото вещество взаимодействат, те могат да бъдат намокрени напълно, частично или дори да отблъскват водата. Съществуват съединения, които се разтварят във водата бързо и практически неограничено. Има такива, които като цяло не са в състояние да направят това (някои метали, диаманти и други).

   

Като цяло проучването на взаимодействието на течности със съединения в други агрегатни състояния се отнася до дисциплината на хидроеромеханиката.

свиваемост

Основните свойства на течността биха били непълни, ако не споменахме компресията. Разбира се, този параметър е по-характерен за газовите системи. Обаче тези, които обмисляме, могат да бъдат компресирани при определени условия.

Основната разлика е скоростта на процеса и неговата еднородност. Ако газът може да се компресира бързо и при ниско налягане, тогава течностите се компресират неравномерно, достатъчно дълго и при специално избрани условия.

Изпаряване и кондензация на течности

Това са две други свойства на течността. Физиката им дава следните обяснения:

1. Изпаряване - напртогава процесът, който характеризира постепенния преход на материята от течното агрегатно състояние към твърдото състояние. Това се случва под въздействието на топлинните ефекти върху системата. Молекулите се движат и променят кристалната си решетка до газово състояние. Процесът може да се осъществи, докато цялата течност не попадне в пара (за отворени системи). Или за установяване на равновесие (за затворени съдове).
2. кондензация - Процесът, противоположен на този, посочен по-горе. Тук парите преминават в молекулите на течността. Това става преди да се установи равновесие или пълен фазов преход. Парата внася в течността повече частици, отколкото на нея.

Типични примери за тези два процеса в природата - изпарението на водата от повърхността на Световния океан, кондензирането му в горните слоеве на атмосферата и след това утаяването под формата на утайки.

Механични свойства на течност

Тези свойства са обект на изследване на такава наука като хидромеханиката. По-конкретно, неговата секция, теорията на механика на флуидите и газ. Основните механични параметри, които характеризират общото състояние на въпросните материали, са:

• плътност;
• специфично тегло;
• вискозитет.

Чрез плътността на течното тяло се разбира неговата маса, която се съдържа в една единица обем. Този индикатор варира за различните съединения. Вече са изчислени и експериментално измерени данни за този показател, които са изброени в специални таблици.

Теглото се счита за теглото на една единица обем на течността. Този индикатор силно зависи от температурата (с увеличаване на теглото му се намалява).

Защо трябва да изучавам механичните свойства на течностите? Това знание е важно за разбирането на процесите, които се случват в природата, в човешкото тяло. Също така при създаването на технически средства, различни продукти. В края на краищата течни вещества - един от най-често срещаните форми на нашата планета.

Не-Нютонови флуиди и техните свойства

Свойствата на газове, течности, твърди вещества - това е обект на изучаване на физиката, както и някои свързани с нея дисциплини. Освен традиционните течни вещества, обаче, съществуват и така наречените ненутониански, които също се изследват от тази наука. Какви са те и защо получиха това име?

За да разберем какви са тези съединения, нека да дадем най-често срещаните ежедневни примери:

• "Lizun", играна от деца;
• "ръчно шунка" или дъвка;
• обикновена строителна боя;
• разтвор на нишесте във вода и така нататък.

Това означава, че те са течности, чийто вискозитет е подложен на градиента на скоростта. Колкото по-бързо е експозицията, толкова по-висок е индексът на вискозитета. Следователно, с остър удар на дъното на пода, той се превръща в напълно солидна субстанция, която може да се раздели на части.

Ако го оставите сам, след няколко минути ще се разпростре като лепкава локва. Не-Нютоновите флуиди са доста уникални в своите свойства, които са намерили приложение не само за технически цели, но и в културни и битови.