Yra žinoma, kad viskas, kas supa žmogų, įskaitantir jis pats yra kūnai, sudaryti iš medžiagų. Savo ruožtu jie yra pastatyti iš molekulių, paskutiniai iš atomų ir dar iš mažesnių struktūrų. Tačiau supanti įvairovė yra tokia didelė, kad sunku įsivaizduoti net kažkokį bendrumą. Ir yra. Junginių skaičius yra milijonai, kiekvienas jų yra unikalus savybėmis, struktūra ir suvaidintu vaidmeniu. Iš viso išskiriamos kelios fazių būsenos, pagal kurias visos medžiagos gali būti susijusios.
Yra keturi sujungimų būsenos variantai.
Šiame straipsnyje mes apsvarstysime skysčių savybes, jų struktūrines savybes ir galimus eksploatacinius parametrus.
Šis skirstymas grindžiamas skysčių savybėmis, jų struktūra ir chemine struktūra, taip pat junginį sudarančių dalelių sąveikos tipais.
Taip pat yra specialių struktūrų - tokių kaip skystieji kristalai, ne Niutono laikų skysčiai, kurie pasižymi ypatingomis savybėmis.
Mes apsvarstysime pagrindines skysčio savybes, išskiriančias jį iš visų kitų agregacijos būsenų. Visų pirma, tai yra tie, kurie paprastai vadinami fiziniais.
Iš viso galima išskirti apie 15 charakteristikų, leidžiančių apibūdinti, kokios yra nagrinėjamos medžiagos ir kokia jų vertė, ypatybės.
Pirmosios skysčio fizinės savybės,kurie ateina į galvą minint šią agregacijos būseną, yra gebėjimas pakeisti formą ir užimti tam tikrą tūrį. Taigi, pavyzdžiui, jei mes kalbame apie skystų medžiagų formą, tada paprastai laikoma, kad jos nėra. Tačiau taip nėra.
Pagal gerai žinomą lašo sunkumąmedžiagos patiria tam tikrą deformaciją, todėl jų forma yra sutrikusi ir tampa neapibrėžta. Tačiau, jei jūs sumažinsite sąlygas, kuriomis gravitacija neveikia arba yra labai ribota, tada ji įgaus idealią rutulio formą. Taigi, gavęs užduotį: „Įvardinkite skysčių savybes“, asmuo, laikantis save pakankamai gerai išmanančiu fiziką, privalo paminėti šį faktą.
Kalbant apie tūrį, čia reikia atkreipti dėmesį į bendras dujų ir skysčių savybes. Tiek tie, tiek kiti sugeba užimti visą erdvės, kurioje jie yra, tūrį, kurį riboja tik indo sienos.
Skysčio fizinės savybės yra labai įvairios.Tačiau unikalus yra toks klampumas. Kas tai yra ir kaip tai nustatoma? Pagrindiniai parametrai, nuo kurių priklauso svarstoma vertė, yra šie:
Šių reikšmių priklausomybė yra tiesinė.Jei paaiškinsime paprastesniais žodžiais, tai klampa, kaip ir tūris, yra tokios skysčių ir dujų savybės, kurios yra bendros jiems ir reiškia neribotą judėjimą, nepaisant išorinių įtakos jėgų. Tai yra, jei vanduo ištekės iš indo, jis ir toliau tai darys esant bet kokiai įtakai (gravitacijai, trinčiai ir kitiems parametrams).
Tai priešingai nei ne Niutono skysčiai, kurių klampa yra didesnė ir kurie gali palikti skylutes sekdami judesį, užpildydami laiką.
Nuo ko priklausys šis rodiklis?
Šis terminas apibrėžia medžiagos gebėjimąsugeria tam tikrą šilumos kiekį, kad padidintų savo temperatūrą vienu laipsniu Celsijaus. Šiam rodikliui yra skirtingi junginiai. Vienų šiluminė talpa yra didesnė, kitų - mažiau.
Taigi, pavyzdžiui, vanduo yra labai gerasšilumos akumuliatorius, leidžiantis jį plačiai naudoti šildymo sistemoms, maisto ruošimui ir kitoms reikmėms. Paprastai šilumos talpos indikatorius yra griežtai individualus kiekvienam skysčiui.
Dažnai gavę užduotį:„Įvardinkite skysčių savybes“ iškart primena paviršiaus įtempimą. Juk vaikai su juo supažindinami fizikos, chemijos ir biologijos pamokose. Ir kiekvienas subjektas paaiškina šį svarbų parametrą iš savo pusės.
Klasikinis paviršiaus įtempimo apibrėžimaskitas: tai yra fazės riba. Tai yra tuo metu, kai skystis užima tam tikrą tūrį, jis išorėje ribojasi su dujine terpe - oru, garais ar kita medžiaga. Taigi, fazių atskyrimas vyksta sąlyčio vietoje.
Šiuo atveju molekulės yra linkusios apsupti save kaipdaugybė dalelių, taigi, švinas tarsi suspaudžia visą skystį. Todėl atrodo, kad paviršius yra ištemptas. Ši savybė taip pat gali paaiškinti skysčio lašelių sferinę formą, kai nėra gravitacijos. Iš tiesų, būtent ši forma yra ideali molekulės energijos požiūriu. Pavyzdžiai:
Kai kurie vabzdžiai prisitaikė „vaikščioti“ vandens paviršiumi būtent dėl paviršiaus įtempimo. Pavyzdžiai: vandens strideriai, vandens paukščių vabalai, kai kurios lervos.
Yra bendros skysčių ir kietųjų medžiagų savybės. Vienas iš jų yra sklandumas. Vienintelis skirtumas yra tas, kad pirmiesiems jis yra neribotas. Kokia šio parametro esmė?
Jei skysčiui pritaikysite išorinę įtakąkūnas, tada jis suskaidys į dalis ir atskirs jas viena nuo kitos, tai yra, jis perpildys. Tokiu atveju kiekviena dalis vėl užpildys visą indo tūrį. Kietųjų medžiagų atveju ši savybė yra ribota ir priklauso nuo išorinių sąlygų.
Tai apima tris parametrus, apibūdinančius medžiagas, kurias svarstome:
Skysčių savybės, tokios kaip perkaitimas irhipotermija yra tiesiogiai susijusi su kritine virimo ir užšalimo temperatūra (taškais). Perkaitimas vadinamas skysčiu, kuris veikdamas temperatūrą peržengė kritinio kaitinimo taško ribą, tačiau išorinių virimo požymių neparodė.
Atšaldytas, atitinkamai, vadinamas skysčiu, kuris peržengęs kritinės perėjimo į kitą fazę taško slenkstį veikdamas žemai temperatūrai, tačiau netvirtėjo.
Tiek pirmuoju, tiek antruoju atveju yra tokių savybių pasireiškimo sąlygos.
Įdomus faktas yra tas, kad jei perkaitintas skystis(pavyzdžiui, vandens) mesti svetimą daiktą, jis akimirksniu užvirs. Jį galima gauti kaitinant veikiant radiacijai (mikrobangų krosnelėje).
Yra du šio parametro variantai.
Apskritai skysčių sąveikos su kitomis agregacijos būsenomis junginių tyrimas yra hidroaeromechanikos disciplina.
Pagrindinės skysčio savybės būtų neišsamios,jei nepaminėtume suspaudžiamumo. Žinoma, šis parametras labiau būdingas dujų sistemoms. Tačiau tie, kuriuos svarstome, tam tikromis sąlygomis taip pat gali suspausti.
Pagrindinis skirtumas yra proceso greitis ir jo greitisvienodumas. Jei dujos gali būti suspaustos greitai ir esant žemam slėgiui, tai skysčiai suspausti netolygiai, pakankamai ilgai ir specialiai pasirinktomis sąlygomis.
Tai dar dvi skysčio savybės. Fizika jiems paaiškina taip:
Tipiški šių dviejų gamtoje vykstančių procesų pavyzdžiai yra vandens garavimas iš Pasaulio vandenyno paviršiaus, jo kondensacija viršutiniuose atmosferos sluoksniuose ir tada krituliai.
Šios savybės yra tokios tyrimo objektasmokslas kaip skysčių mechanika. Konkrečiai - jo skyrius, skysčių ir dujų mechanikos teorija. Pagrindiniai mechaniniai parametrai, apibūdinantys numatomą bendrą medžiagų būklę, yra šie:
Skysto kūno tankis suprantamas kaip jo masė,kuris yra viename tūrio vienete. Skirtingiems junginiams šis rodiklis skiriasi. Jau yra apskaičiuoti ir eksperimentiškai išmatuoti šio rodiklio duomenys, kurie įrašyti į specialias lenteles.
Savitasis svoris laikomas vieno skysčio tūrio vieneto svoriu. Šis rodiklis labai priklauso nuo temperatūros (didėjant jo svoris mažėja).
Kodėl reikia tirti mechanines savybesskysčių? Šios žinios yra svarbios norint suprasti gamtoje, žmogaus kūne vykstančius procesus. Taip pat kuriant technines priemones, įvairius gaminius. Galų gale skystos medžiagos yra viena iš labiausiai paplitusių agregatų formų mūsų planetoje.
Dujų, skysčių, kietųjų medžiagų savybės yrafizikos, taip pat kai kurių susijusių disciplinų tyrimo objektas. Tačiau be tradicinių skystų medžiagų yra ir vadinamųjų ne niutoniškų, kurias taip pat tiria šis mokslas. Kas jie ir kodėl gavo tokį vardą?
Norėdami suprasti, kas yra tokie junginiai, pateiksime dažniausiai naudojamus kasdienius pavyzdžius:
Tai yra, tai yra skysčiai, kurių klampapaklūsta greičio nuolydžiui. Kuo greitesnis poveikis, tuo didesnis klampos indeksas. Todėl, smarkiai paveikus rankos dantenas ant grindų, ji virsta visiškai kieta medžiaga, kuri gali suskaidyti į dalis.
Jei paliksi jį ramybėje, tada tiesiogine to žodžio prasmekelioms minutėms jis pasklis į lipnią balą. Ne Niutono skysčiai yra gana unikalūs savo savybėmis, medžiagomis, kurios buvo pritaikytos ne tik techniniais, bet ir kultūriniais bei buitiniais tikslais.
