Vlastnosti kapalin. Základní fyzikální vlastnosti kapaliny

Je známo, že vše, co obklopuje člověka, včetně sebe sama, je tělo skládající se z látek. Ty zase jsou postaveny z molekul, posledního z atomů, a jsou tvořeny ještě menšími strukturami. Obklopující rozmanitost je však tak velká, že je obtížné si představit i jakoukoli komunitu. Tak to je. Spojení jsou v milionech, každá z nich má své vlastnosti, strukturu a roli. Celkem se rozlišuje několik fázových stavů, které umožňují korelaci všech látek.

Agregované stavy látek

Můžeme pojmenovat čtyři varianty agregovaného stavu sloučenin.

1. Plyny.
2. Pevné látky.
3. Kapaliny.
4. Plazma - velmi zředěné 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 složenými sloučeninami sloučeniny.

1. Takové kapaliny, které se skládají z atomů, které drží síly van der Waalsových. Příkladem jsou kapalné 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 - rtuť.
4. Látky sestávající z prvků vázaných kovalentními polárními vazbami. Příklady: kyselina chlorovodíková, jodovodík, sirovodík a další.
5. Sloučeniny, ve kterých jsou přítomny vodíkové vazby. Příklady: voda, alkoholy, amoniak v roztoku.

K dispozici jsou také speciální konstrukce - typ kapalné krystaly, Non-newtonovské tekutiny, které mají zvláštní vlastnosti.

Budeme uvažovat o základních vlastnostech kapaliny, které ji odlišují od všech ostatních agregátních stavů. Především 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 brzy fyzikální vlastnosti tekutiny, které přišli na mysl, když zmínka o tomto agregátním stavu je schopnost změnit tvar a obsadit určitý objem. Takže například když mluvíme o formě kapalných látek, je obecně uznáno, že chybí. To však není pravda.

Pod vlivem všech známých gravitace kapky hmoty procházejí nějakou deformací, takže jejich forma je narušena a stává se nejistá. Nicméně, pokud umístíte pokles v podmínkách, za nichž gravitační nečiní nebo je silně omezena, bude mít ideální tvar míče. Takže po obdržení úkolu: "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, na kterých závisí daná hodnota, jsou:

• střihový stres;
• rychlostní gradient.

Závislost těchto veličin je lineární. Když vysvětlíme jednodušší slova, viskozita, stejně jako objem, je vlastnostmi kapalin a plynů, které jsou pro ně společné, a znamenají neomezený pohyb bez ohledu na vnější síly vlivu. To znamená, že pokud voda vyteče z nádoby, bude to pokračovat v jakémkoli vlivu (gravitační, třecí a další parametry).

To je na rozdíl od nenewtonských tekutin, které mají vyšší viskozitu a mohou zanechat otvory, které se naplní časem.

Na čem bude tento ukazatel záviset?

1. Z teploty. Jak teplota stoupá, viskozita některých kapalin se zvyšuje, zatímco druhá naopak klesá. Závisí to 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 pro zvýšení své vlastní teploty o jeden stupeň Celsia. Pro tento indikátor existuje různé propojení. Některé z nich mají větší, méně tepelnou kapacitu.

Například voda je velmi dobrá akumulátor tepla, která ji umožňuje široce využívat pro vytápění, vaření a další potřeby. Obecně platí, že tepelná kapacita je striktně individuální pro každou jednotlivou tekutinu.

Povrchové napětí

Často po obdržení úkolu: "Naznačte vlastnosti kapalin" okamžitě vyvoláte povrchové napětí. Koneckonců, děti jsou mu představeny na hodinách fyziky, chemie a biologie. A každý předmět vysvětluje tento důležitý parametr z jeho strany.

Klasická definice povrchového napětí je následující: toto je rozhraní fází. 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 tolik co nejvíce částic, a tak vést ke stlačování kapaliny jako celku. V důsledku toho se povrch natáhne. 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 beztíži.

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

Tekutost

Existují společné vlastnosti kapalin a pevných látek. Jedním z nich je plynulost. 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.

Takové vlastnosti kapalin, jako je přehřátí a podchlazení, jsou přímo spojeny kritické teploty (bodů) varu a zmrazení. Přehřátá je kapalina, která při vystavení teplotě překročila prahovou hodnotu kritického bodu ohřevu, ale nepoužila žádné vnější známky varu.

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

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

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

Zajímavé je, že pokud je cizí látka vrhána do přehřáté kapaliny (např. Vody), okamžitě se vaří. Může být získáno zahříváním pod vlivem záření (v mikrovlnné troubě).

Koexistence 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 dochází ke vzniku par při současném působení kapalné vody. Když hovoříme o uzavřeném systému, pak se odpařuje. Jednoduše pára se nasytí velmi rychle a celý systém jako celek se dostane do rovnováhy: kapalina - syté páry.
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 rozpouštějí ve vodě rychle a prakticky neomezeně. Tam jsou ty, které jsou obecně neschopné toho udělat (některé kovy, diamanty a jiné).

   

Studium interakcí tekutin se sloučeninami v jiných agregátních stavech obecně souvisí s disciplínou hydroaeromechaniky.

Stlačitelnost

Základní vlastnosti kapaliny by byly neúplné, kdybychom nezmiňovali stlačitelnost. Tento parametr je samozřejmě typičtější pro plynárenské systémy. Avšak ty, které uvažujeme, mohou být za určitých podmínek také stlačeny.

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

Odpařování a kondenzace kapalin

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

1. Odpařování - epak proces, který charakterizuje postupný přechod hmoty z stavu kapalného agregátu do pevného stavu. To se děje 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 - proces opačný k postupu uvedenému výše. Zde se pary dostanou do molekul kapaliny. K tomu dochází předtím, než se vytvoří rovnováha nebo úplný přechod fáze. Pára dává do kapaliny více částic než tomu je.

Typické příklady těchto dvou procesů v přírodě - odpařování vody z povrchu Světového oceánu, její 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 úsek, teorie mechaniky tekutin a plynu. Hlavní mechanické parametry charakterizující agregátní stav dotyčné látky jsou:

• hustota;
• měrná hmotnost;
• viskozita.

Hustotou tekutého těla se rozumí jeho hmotnost, která je obsažena v jedné objemové jednotce. Tento indikátor se liší u různých sloučenin. 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 (při zvyšování jeho hmotnosti se sníží).

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. Koneckonců kapalných látek - jeden z nejběžnějších agregátních forem na naší planetě.

Non-newtonovské kapaliny a jejich vlastnosti

Vlastnosti plynů, kapalin, pevných látek - to je předmět studia fyziky, stejně jako některé příbuzné disciplíny. Kromě tradičních tekutých látek existují také tzv. Non-newtonské látky, které jsou také studovány touto vědou. 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 malba;
• škrobový roztok 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 prudkým 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 tekutiny jsou ve svých vlastnostech poměrně jedinečné, které se uplatní nejen pro technické účely, ale i pro kulturní i domácí účely.