Poznato je da su sve što okružuje osobu, uključujući i njega samog, tijela koja se sastoje od supstanci. Oni su pak izgrađeni od molekula, drugi od atoma, a oni su od još manjih struktura. Međutim, okolna raznolikost je tolika da je teško zamisliti čak i neku vrstu zajedničkog. I postoji. Broj jedinjenja je u milionima, svaki od njih je jedinstven po svojstvima, strukturi i ulozi. Ukupno se razlikuje nekoliko faznih stanja prema kojima se sve supstance mogu povezati.
Stanje stvari
Postoje četiri opcije za agregatno stanje jedinjenja.
- Gasovi.
- Solids.
- Tečnosti.
- Plazma je visoko razređeni jonizovani gas.
U ovom članku ćemo razmotriti svojstva tečnosti, njihove strukturne karakteristike i moguće parametre performansi.
Klasifikacija tečnih tijela
Ova podjela se zasniva na svojstvima tečnosti, njihovoj strukturi i hemijskoj strukturi, kao i tipovima interakcija između čestica koje čine jedinjenje.
- Takve tečnosti koje se sastoje od atoma koje zajedno drže Van der Waalsove sile. Primjeri su tečni plinovi (argon, metan i drugi).
- Tvari koje se sastoje od dva identična atoma. Primjeri: tečni plinovi - vodonik, dušik, kisik i drugi.
- Tečni metali - živa.
- Tvari koje se sastoje od elemenata povezanih kovalentnim polarnim vezama. Primjeri: hlorovodonik, vodonik jodid, sumporovodik i drugi.
- Jedinjenja u kojima su prisutne vodonične veze. Primjeri: voda, alkoholi, amonijak u rastvoru.
Postoje i posebne strukture - kao što su tečni kristali, nenjutnovske tečnosti, koje imaju posebna svojstva.
Razmatrat ćemo osnovna svojstva tekućine koja je razlikuju od svih ostalih agregacijskih stanja. Prije svega, to su oni koji se obično nazivaju fizičkim.
Svojstva tečnosti: oblik i zapremina
Ukupno se može izdvojiti oko 15 karakteristika koje nam omogućavaju da opišemo koje su supstance u pitanju i koje su njihove vrednosti i karakteristike.
Prva fizička svojstva tečnosti koja padaju na pamet pri spominjanju ovog stanja agregacije je sposobnost da mijenja oblik i zauzima određeni volumen. Tako, na primjer, ako govorimo o obliku tekućih supstanci, onda je općenito prihvaćeno smatrati ga odsutnim. Međutim, to nije slučaj.
Pod dejstvom dobro poznate sile gravitacije, kapljice materije se deformišu, pa se njihov oblik lomi i postaje neodređen. Međutim, ako stavite pad u uslove pod kojima gravitacija ne delujeili jako ograničen, tada će poprimiti idealan oblik lopte. Dakle, s obzirom na zadatak: "Imenujte svojstva tečnosti", osoba koja sebe smatra dobro upućenom u fiziku treba da spomene ovu činjenicu.
Što se tiče zapremine, ovde treba napomenuti opšta svojstva gasova i tečnosti. I jedni i drugi su u stanju da zauzmu cijeli volumen prostora u kojem se nalaze, ograničen samo zidovima posude.
Viskozitet
Fizička svojstva tečnosti su veoma raznolika. Ali jedan od njih je jedinstven, kao što je viskozitet. Šta je to i kako se definiše? Glavni parametri od kojih zavisi vrijednost koja se razmatra su:
- tangencijalni napon;
- gradijent brzine kretanja.
Zavisnost naznačenih vrednosti je linearna. Ako objasnimo jednostavnijim riječima, onda su viskoznost, kao i zapremina, takva svojstva tekućina i plinova koja su im zajednička i podrazumijevaju neograničeno kretanje, bez obzira na vanjske sile utjecaja. Odnosno, ako voda teče iz posude, to će nastaviti da radi pod bilo kakvim uticajima (gravitacija, trenje i drugi parametri).
Ovo se razlikuje od nenjutnovskih tečnosti, koje su viskoznije i mogu ostaviti rupe iza sebe koje se vremenom popunjavaju.
O čemu će zavisiti ovaj indikator?
- Od temperature. Sa povećanjem temperature, viskoznost nekih tečnosti raste, dok drugih, naprotiv,smanjuje se. Zavisi od specifičnog jedinjenja i njegove hemijske strukture.
- Od pritiska. Povećanje uzrokuje povećanje indeksa viskoznosti.
- Od hemijskog sastava materije. Promene viskoziteta u prisustvu nečistoća i stranih komponenti u uzorku čiste supstance.
Kapacitet grijanja
Ovaj termin se odnosi na sposobnost supstance da apsorbuje određenu količinu toplote kako bi povećala sopstvenu temperaturu za jedan stepen Celzijusa. Postoje različite veze za ovaj indikator. Neki imaju veći, drugi manji toplinski kapacitet.
Tako je, na primjer, voda vrlo dobar akumulator topline, što joj omogućava široku primjenu za sisteme grijanja, kuvanje i druge potrebe. Općenito, indeks toplinskog kapaciteta je striktno individualan za svaku pojedinačnu tekućinu.
Površinska napetost
Često, nakon što dobiju zadatak: "Imenujte svojstva tečnosti", odmah se prisjete površinske napetosti. Na kraju krajeva, djeca se upoznaju s njim na časovima fizike, hemije i biologije. I svaka stavka objašnjava ovaj važan parametar sa svoje strane.
Klasična definicija površinske napetosti je sljedeća: to je fazna granica. Odnosno, u trenutku kada tečnost zauzme određenu zapreminu, ona se spolja graniči sa gasovitim medijem - vazduhom, parom ili nekom drugom materijom. Dakle, razdvajanje faza se dešava na tački kontakta.
U isto vrijeme, molekuli teže da se okruže sa što je moguće više čestica i tako, takoreći, vode dokomprimiranje tečnosti u cjelini. Stoga se čini da je površina rastegnuta. Isto svojstvo može objasniti i sferni oblik kapljica tekućine u odsustvu gravitacije. Uostalom, upravo je ovaj oblik idealan sa stanovišta energije molekula. Primjeri:
- mjehurići od sapunice;
- kipuća voda;
- tečnost pada u bestežinskom stanju.
Neki insekti su se prilagodili da "hodaju" po površini vode upravo zbog površinske napetosti. Primjeri: vodoskoci, vodene ptice, neke ličinke.
Boja
Postoje zajednička svojstva tečnosti i čvrstih materija. Jedna od njih je fluidnost. Čitava razlika je u tome što je za prve neograničena. Koja je suština ovog parametra?
Ako primenite spoljnu silu na tečno telo, ono će se podeliti na delove i odvojiti ih jedno od drugog, odnosno teći će. U tom slučaju svaki dio će ponovo ispuniti cijeli volumen posude. Za čvrste materije, ovo svojstvo je ograničeno i zavisi od spoljnih uslova.
Zavisnost svojstava od temperature
Ovo uključuje tri parametra koji karakteriziraju supstance koje razmatramo:
- pregrijati;
- hlađenje;
- vranje.
Ova svojstva tečnosti kao što su pregrijavanje i hipotermija direktno su povezana sa kritičnim tačkama ključanja i smrzavanja (tačkama), respektivno. Pregrejana tečnost je tečnost koja je prešla prag kritične tačke zagrevanja kada je izložena temperaturi, ali nije pokazala spoljašnje znakove ključanja.
Supercooled, odnosno, pozvantečnost koja je prešla prag kritične tačke prelaska u drugu fazu pod uticajem niskih temperatura, ali nije postala čvrsta.
I u prvom i u drugom slučaju postoje uslovi za ispoljavanje takvih svojstava.
- Nema mehaničkih efekata na sistem (kretanje, vibracije).
- Ujednačena temperatura, bez naglih skokova i padova.
Zanimljiva činjenica je da ako bacite strani predmet u pregrijanu tekućinu (na primjer, vodu), on će odmah proključati. Možete ga dobiti zagrevanjem pod uticajem zračenja (u mikrotalasnoj pećnici).
Suživot s drugim fazama materije
Postoje dvije opcije za ovaj parametar.
- Tečnost - gas. Takvi sistemi su najrašireniji, jer postoje svuda u prirodi. Uostalom, isparavanje vode je dio prirodnog ciklusa. U ovom slučaju, nastala para postoji istovremeno s tekućom vodom. Ako govorimo o zatvorenom sistemu, onda se i tamo događa isparavanje. Samo para postaje zasićena veoma brzo i ceo sistem u celini dolazi u ravnotežu: tečnost - zasićena para.
- Tečnost - čvrste materije. Naročito kod ovakvih sistema uočljivo je još jedno svojstvo - vlaženje. U interakciji vode i čvrste tvari, potonja se može navlažiti u potpunosti, djelomično ili čak odbijati vodu. Postoje spojevi koji se brzo i praktično neograničeno otapaju u vodi. Ima onih koji za to uopšte nisu sposobni (neki metali, dijamant i drugi).
Uopšteno govoreći, disciplina hidroaeromehanike se bavi proučavanjem interakcije tečnosti sa jedinjenjima u drugim agregacionim stanjima.
Kompresibilnost
Osnovna svojstva fluida bila bi nepotpuna da ne spomenemo kompresibilnost. Naravno, ovaj parametar je tipičniji za gasne sisteme. Međutim, oni koje razmatramo također se mogu komprimirati pod određenim uvjetima.
Glavna razlika je brzina procesa i njegova uniformnost. Dok se gas može kompresovati brzo i pod niskim pritiskom, tečnosti se kompresuju neravnomerno, dovoljno dugo i pod posebno odabranim uslovima.
Isparavanje i kondenzacija tečnosti
Ovo su još dva svojstva tečnosti. Fizika im daje sljedeća objašnjenja:
- Evaporacija je proces koji karakterizira postepeni prijelaz tvari iz tekućeg agregacijskog stanja u čvrsto stanje. To se dešava pod uticajem toplotnih efekata na sistem. Molekuli se počinju kretati i, mijenjajući svoju kristalnu rešetku, prelaze u plinovito stanje. Proces se može nastaviti sve dok se sva tečnost ne pretvori u paru (za otvorene sisteme). Ili dok se ne uspostavi ravnoteža (za zatvorene posude).
- Kondenzacija je proces suprotan gore navedenom. Ovdje para prelazi u tečne molekule. To se događa sve dok se ne uspostavi ravnoteža ili potpuni fazni prijelaz. Para ispušta više čestica u tečnost nego u nju.
Tipični primjeri ova dva procesa u prirodi su isparavanje vode sa površine Svjetskog okeana, njena kondenzacija ugornja atmosfera, a zatim padavine.
Mehanička svojstva fluida
Ova svojstva su predmet proučavanja takve nauke kao što je hidromehanika. Konkretno, njen dio, teorija mehanike fluida i plina. Glavni mehanički parametri koji karakteriziraju razmatrano stanje agregacije tvari uključuju:
- gustina;
- dijeli;
- viskozitet.
Pod gustinom tečnog tijela razumjeti njegovu masu, koja je sadržana u jednoj jedinici volumena. Ovaj indikator varira za različite spojeve. Već postoje izračunati i eksperimentalno izmjereni podaci o ovom indikatoru, koji se unose u posebne tabele.
Specifična težina se smatra težinom jedne jedinice zapremine tečnosti. Ovaj indikator u velikoj meri zavisi od temperature (kako raste, njegova težina se smanjuje).
Zašto proučavati mehanička svojstva tečnosti? Ovo znanje je važno za razumijevanje procesa koji se odvijaju u prirodi, unutar ljudskog tijela. Takođe pri izradi tehničkih sredstava, raznih proizvoda. Na kraju krajeva, tečne supstance su jedan od najčešćih agregatnih oblika na našoj planeti.
Nenjutnovske tečnosti i njihova svojstva
Svojstva gasova, tečnosti, čvrstih tela su predmet proučavanja fizike, kao i nekih srodnih disciplina. Međutim, pored tradicionalnih tečnih supstanci, postoje i takozvane nenjutnove, koje takođe proučava ova nauka. Šta su i zašto su dobilikoji je naslov?
Da biste razumjeli šta su ovi spojevi, evo najčešćih primjera iz domaćinstva:
- "Slime" koju igraju djeca;
- "guma za ruke", ili žvakaća guma za ruke;
- obična građevinska boja;
- rastvor škroba u vodi, itd.
Odnosno, ovo su tečnosti čija viskoznost odgovara gradijentu brzine. Što je udar brži, to je veći indeks viskoznosti. Stoga, kada žvakaća žvakaća šaka udari o pod oštrim udarcem, pretvara se u potpuno čvrstu supstancu koja se može raspasti u komade.
Ako ga ostavite na miru, onda će se za samo nekoliko minuta raširiti u ljepljivu lokvicu. Nenjutnovske tečnosti su prilično jedinstvene supstance u pogledu svojih svojstava, koje se koriste ne samo u tehničke svrhe, već iu kulturne i svakodnevne svrhe.
