Vlastnosti kapalin. Základní fyzikální vlastnosti kapaliny

Je známo, že vše, co obklopuje člověka, včetně sebe sama, je tělo sestávající z látek. Ty zase jsou postaveny z molekul, poslední z atomů, a jsou tvořeny ještě menšími strukturami. Nicméně okolní rozmanitost je tak velká, že je obtížné si představit i nějakou komunitu. Tak to je. Spojení se počítají v milionech, každá z nich je jedinečná svým vlastnostmi, strukturou a rolí. Celkem se rozlišuje několik fázových stavů, které umožňují korelaci všech látek.

Souhrnné stavy látek

Můžeme pojmenovat čtyři varianty agregovaného stavu sloučenin.

1. Plyny.
2. Pevné látky.
3. Kapaliny.
4. Plazma - silně očištěné ionizované plyny.

V tomto článku budeme uvažovat vlastnosti kapalin, vlastnosti jejich struktury a možné parametry vlastností.

Klasifikace tekutých těles

Toto rozdělení je založeno na vlastnostech kapalin, jejich struktuře a chemické struktuře, jakož i na typech interakcí mezi sloučeninami tvořícími sloučeninu.

1. Takové kapaliny, které se skládají z atomů, jsou drženy společně silami van der Waals. Příklady jsou tekuté plyny (argon, metan a další).
2. Takové látky, které se skládají ze dvou identických atomů. Příklady: plyny ve zkapalněné formě - vodík, dusík, kyslík a další.
3. Tekuté kovy jsou rtuť.
4. Látky sestávající z prvků vázaných kovalentními polárními vazbami. Příklady: kyselina chlorovodíková, jódový vodík, sirovodík a další.
5. Sloučeniny, ve kterých jsou přítomny vodíkové vazby. Příklady: voda, alkoholy, amoniak v roztoku.

Tam jsou také speciální struktury - jako jsou kapalné krystaly, non-newtonovské tekutiny, které mají zvláštní vlastnosti.

Budeme nyní uvažovat o základních vlastnostech kapaliny, které ji odlišují od všech ostatních agregátních stavů. Nejprve jsou to ty, které se obvykle nazývají fyzické.

Vlastnosti kapalin: tvar a objem

Celkově lze rozlišit asi 15 charakteristik, které nám umožňují popsat, jaké jsou zvažované látky a jaká jsou jejich hodnota, vlastnosti.

Velmi první fyzikální vlastnosti kapaliny, která mi přišly na mysli při zmínce o tomto agregovaném stavu, jsou schopnost změnit tvar a obsadit určitý objem. Takže, například, pokud mluvíme o formě kapalných látek, je obecně považováno za chybějící. To však není pravda.

Pod působením veškeré známé gravitace, kapičky hmoty procházejí nějakou deformací, takže jejich forma je narušena a stává se nejistá. Nicméně pokud položíte pokles v podmínkách, za kterých gravitační akce nekoná nebo je silně omezena, bude mít ideální tvar míče. Takže poté, co obdržel úkol: "Naznačte vlastnosti kapalin", osoba, která se domnívá, že je dostatečně vyzbrojená fyzikou, by se měla zmínit o této skutečnosti.

Pokud jde o objem, je třeba si uvědomit obecné vlastnosti plynů a kapalin. Oba jsou schopni obsadit celý objem prostoru, ve kterém se nacházejí, a omezují se pouze na stěny plavidla.

Viskozita

Fyzikální vlastnosti kapaliny jsou velmi rozmanité. Ale jedinečný je takový jako viskozita. Co je a co je určeno? Hlavní parametry, z nichž závisí daná hodnota, jsou:

• Stříhací stres;
• Gradient rychlosti.

Závislost těchto veličin je lineární. Když vysvětlíme jednodušší slova, viskozita, stejně jako objem, je vlastnost kapalin a plynů, které jsou pro ně společné a implikují neomezený pohyb bez ohledu na vnější síly vlivu. To znamená, že pokud voda vyteče z nádoby, bude to i nadále dělat za jakýchkoliv vlivů (gravitace, tření a další parametry).

Toto je v kontrastu s non-newtonovskými tekutinami, které mají vyšší viskozitu a mohou opustit pohybové otvory, které se naplní časem.

Na čem bude tento ukazatel záviset?

1. Z teploty. S rostoucí teplotou se viskozita některých kapalin zvyšuje, zatímco ostatní, naopak, klesají. Závisí na konkrétní sloučenině a její chemické struktuře.
2. Z tlaku. Zvýšení způsobuje zvýšení indexu viskozity.
3. Z chemického složení hmoty. Viskozita se liší nečistotami a cizími složkami ve vzorku čisté látky.

Tepelná kapacita

Tento termín určuje schopnost látky absorbovat určité množství tepla, aby zvýšila svou vlastní teplotu o jeden stupeň Celsia. Existují různé propojení tohoto indikátoru. Některé z nich mají větší, méně tepelnou kapacitu.

Například voda je velmi dobrý akumulátor tepla, který umožňuje jeho široké použití pro vytápění, vaření a další potřeby. Obecně je tepelná kapacita striktně individuální pro každou jednotlivou tekutinu.

Povrchové napětí

Často po obdržení úkolu: "Naznačte vlastnosti kapalin" okamžitě vyvolá povrchové napětí. Koneckonců, je představen dětem ve třídách fyziky, chemie a biologie. A každý předmět vysvětluje tento důležitý parametr z jeho strany.

Klasická definice povrchového napětí je následující: toto je fázová hranice. To znamená, že v době, kdy kapalina obsadila určitý objem, hraničí na vnější straně s plynovým médiem - vzduch, pára nebo nějaká jiná látka. Tak se fázová separace vyskytuje v místě styku.

V tomto případě mají molekuly tendenci obklopovat co nejvíce částic, a tak vést ke stlačování kapaliny jako celku. V důsledku toho se povrch roztahuje. Stejná vlastnost může také vysvětlit sférický tvar kapiček kapaliny v nepřítomnosti gravitace. Koneckonců, tato forma je ideální z hlediska energie molekuly. Příklady:

• Mýdlové bubliny;
• Vroucí voda;
• Kapka kapaliny v nulové gravitaci.

Některý hmyz se přizpůsobil k "chůzi" na hladině vody právě kvůli povrchovému napětí. Příklady: vodní děla, vodní ptáci, některé larvy.

Tekutost

Existují společné vlastnosti kapalin a pevných látek. Jedním z nich je tekutost. Rozdíl je v tom, že pro první je neomezený. Jaká je podstata tohoto parametru?

Pokud se na kapalné těleso aplikuje vnější působení, rozdělí se na části a oddělí je od sebe, tj. Proudí. V takovém případě každá část znovu vyplní celý objem plavidla. U pevných látek je tato vlastnost omezená a závisí na vnějších podmínkách.

Závislost vlastností na teplotě

K těmto třem parametrům, které charakterizují látky, které zvažujeme:

• Přehřátí;
• Chlazení;
• Vaření.

Vlastnosti kapalin, jako je přehřátí a podchlazení, mají přímou souvislost s kritickým bodem varu a bodem zmrazení. Přehřátá je kapalina, která překonala prahovou hodnotu kritického bodu ohřevu při vystavení teplotě, ale nepoužila vnější známky varu.

Podchlazený je kapalina, která překonala prahovou hodnotu kritického bodu přechodu do jiné fáze pod vlivem nízkých teplot, ale nestala se pevná.

Stejně jako v prvním a ve druhém případě existují podmínky pro projev těchto vlastností.

1. Absence mechanických vlivů na systém (pohyb, vibrace).
2. Jednotná teplota bez náhlých skoků a kapek.

Faktem je zajímavé, že pokud je cizí předmět hoden do přehřáté kapaliny (například vody), okamžitě se vaří. To může být dosaženo zahříváním pod vlivem záření (v mikrovlnné troubě).

Soužití s jinými fázemi látek

K tomuto parametru jsou dvě možnosti.

1. Kapalina je plyn. Tyto systémy jsou nejrozšířenější, protože existují v přírodě všude. Protože odpařování vody je součástí přirozeného cyklu. V tomto případě vzniká parní voda současně s kapalnou vodou. Když hovoříme o uzavřeném systému, pak se odpařuje. Jednoduše pára se nasytí velmi rychle a celý systém jako celek se dostane do rovnováhy: kapalina - nasycená pára.
2. Kapalina je pevná. Zejména na takových systémech je patrná ještě jedna vlastnost: smáčivost. Když voda a pevné látky vzájemně reagují, mohou se navlhčit zcela, částečně nebo dokonce odpuzovat vodu. Existují sloučeniny, které se ve vodě rychle a prakticky neomezují. Tam jsou také ty, které jsou obecně neschopné dělat to (některé kovy, diamanty a další).

Obecně platí, že studium interakce kapalin se sloučeninami v jiných agregátních stavech se zabývá disciplínou hydroaeromechaniky.

Stlačitelnost

Základní vlastnosti kapaliny by byly neúplné, kdybychom nezmiňovali stlačitelnost. Tento parametr je samozřejmě typičtější pro plynové systémy. Avšak ty, o kterých uvažujeme, mohou být za určitých podmínek také komprimovány.

Hlavní rozdíl je rychlost procesu a jeho jednotnost. Pokud se plyn může stlačovat rychle a za nízkého tlaku, pak jsou kapaliny stlačovány nerovnoměrně, dostatečně dlouho a za speciálně vybraných podmínek.

Odpařování a kondenzace kapalin

Jedná se o další dvě vlastnosti kapaliny. Fyzika jim dává následující vysvětlení:

1. Odpařování je proces, který charakterizuje postupný přechod látky z stavu kapalného agregátu do pevného stavu. K tomu dochází pod vlivem tepelných účinků na systém. Molekuly se pohybují a mění svou krystalickou mřížku do plynného stavu. Proces se může uskutečnit, dokud se veškerá tekutina nedostane do páry (pro otevřené systémy). Nebo vytvořit rovnováhu (u uzavřených plavidel).
2. Kondenzace je proces opačný k postupu uvedenému výše. Zde prochází pára do molekul kapaliny. K tomu dojde předtím, než nastane rovnováha nebo nastane úplný fázový přechod. Pára dává do kapaliny více částic než tomu je.

Typické příklady těchto dvou procesů v přírodě - odpařování vody z povrchu Světového oceánu, jeho kondenzace v horních vrstvách atmosféry a pak srážení ve formě srážek.

Mechanické vlastnosti kapaliny

Tyto vlastnosti jsou předmětem studia takových věd, jako je hydromechanika. Konkrétně jeho část, teorie mechaniky tekutin a plynu. Hlavní mechanické parametry charakterizující agregovaný stav dané látky jsou:

• Hustota;
• Měrná hmotnost;
• Viskozita.

Hustotou tekutého těla se rozumí jeho hmotnost, která je obsažena v jedné objemové jednotce. Tento indikátor se u různých sloučenin liší. Na tomto ukazateli jsou již vypočteny a experimentálně naměřené údaje, které jsou uvedeny ve zvláštních tabulkách.

Hmotnost je považována za hmotnost jedné jednotky objemu kapaliny. Tento indikátor silně závisí na teplotě (se zvyšující se poklesem hmotnosti).

Proč bych měl studovat mechanické vlastnosti kapalin? Tato znalost je důležitá pro pochopení procesů, které se vyskytují v přírodě, v lidském těle. Také při vytváření technických prostředků, různých produktů. Kapalné látky jsou jednou z nejběžnějších agregátních forem na naší planetě.

Non-newtonovské kapaliny a jejich vlastnosti

Vlastnosti plynů, kapalin, pevných látek jsou předmětem studia fyziky, stejně jako některých souvisejících oborů. Kromě tradičních tekutých látek existují také tzv. Non-newtonské látky, studium této vědy také. Co jsou, a proč dostali toto jméno?

Abychom pochopili, jaké jsou takové sloučeniny, uveďme nejběžnější každodenní příklady:

• "Lizun", které hrají děti;
• "Ruční šunka" nebo žvýkačka;
• Běžná stavební barva;
• Roztok škrobu ve vodě a tak dále.

To znamená, že jsou kapaliny, jejichž viskozita podléhá rychlostnímu gradientu. Čím je expozice rychlejší, tím vyšší je index viskozity. Proto se ostrým úderem do dna podlahy změní na zcela tuhou látku, která se může rozdělit na části.

Pokud necháte to samo, pak za pár minut se rozloží jako lepkavá louže. Non-newtonovské kapaliny jsou ve svých vlastnostech poměrně jedinečné, které se používají nejen pro technické účely, ale i pro kulturní a domácí účely.