חומרים נוזליים ותכונותיהם. במצב הנוזלי של משנה

בחיי היומיום, אנו נתקלים כל זמן עם שלושת מצבי צבירה - נוזל, גזים מוצקים. אודות כי הם מוצקים וגזים, יש לנו מושג ברור למדי. גז - סט של מולקולות לנוע באופן אקראי לכל הכיוונים. כל המולקולות במצב מוצק לשמור על ההסדר ההדדי. הם עושים רק תנודות קלות.

מאפיינים של חומר נוזלי

ומה הם נוזלים? התכונה העיקרית שלהם היא כי, כובש עמדת ביניים בין הגבישים והגזים, הם משלבים את המאפיינים הספציפיים של שתי מדינות אלה. לדוגמא, עבור נוזלים, כמו גם קשה (גבישים) גופים נוטים נפח נוכחות. עם זאת, בעת ובעונה האחת, חומרים נוזליים, כמו גם גזים אשר מוצאים ביטוי של הכלי שבו הם מתגוררים. רבים מאיתנו מאמינים כי אין להם צורות משלהם. עם זאת, זה לא. הצורה הטבעית של כל נוזל - הכדור. Gravity בדרך כלל למנוע אותו לקחת טופס זה, ולכן, היא לובשת צורה של נוזל או כלי שיט, או מרוח על פני שכבה דקה.

על פי תכונותיו של מדינת משנה הנוזלית הוא קשה במיוחד, בשל עמדת ביניים שלה. זה התחיל להיחקר מאז הפעם של ארכימדס (לפני 2200 שנים). עם זאת, ניתוח של התנהגות של מולקולות של חומר נוזלי עדיין הוא אחד התחומים הקשים ביותר של המדע היישומי. מוכר נרחב ו התאוריה השלמה של נוזלים היא עדיין שם. אבל משהו בהתנהגות שלהם אנו יכולים לומר די בוודאות.

ההתנהגות של מולקולות בנוזל

נוזלים - משהו שיכול לזרום. קצר-טווח כדי שנצפה ההסדר של החלקיקים שלה. משמעות הדבר היא כי המיקום של השכנים ליד זה, ביחס לכל חלק הוא הורה. עם זאת, כפי שהוא מתרחק אחר, עמדתה ביחס אליהם הופכת פחות ופחות הורה, ולאחר מכן סדר נעלמת. חומר נוזלי מורכב ממולקולות אשר לנוע הרבה יותר בחופשיות מאשר מוצק (כמו גזים - ביתר חופשיות). במשך זמן מה, כל אחד מהם רץ לכיוון זה או אחר, מבלי לסטות שכנותיה. עם זאת, המולקולה של הנוזל מעת לעת יוצא של הסביבה. היא מקבלת חדשות, מעבר למקום אחר. הנה, שוב, כמה זמן זה עושה תנועת תנודה כזו.

יה. התרומה הראשונה Frenkelya לחקר נוזלים

יה. I. Frenkelyu, מדען סובייטי, תרם תרומה רבה בפיתוח של מספר סוגיות בהתמודדות עם הנושא של נוזלים איך. כימיה מאוד התקדמה בזכות תגליותיו. הוא האמין כי נוזלים בתנועה התרמית יש את התווים הבאים. בזמן מסוים כל מולקולה נעה על מצב שיווי המשקל שלו. עם זאת, היא משנה את מקומה מעת לעת, נע קפיצה למיקום חדש אשר מופרד הקודם מרחוק, הוא בערך בגודל של מולקולה עצמה. במילים אחרות, מולקולות בתוך הנוזל המעבר, אבל לאט. חלק מהזמן הם נשארים על מקומות מסוימים. תנועתן משהו כמו תערובת של גז והפך בתנועות גוף מוצקות. התנודות באותו המקום אחרי כמה זמן מוחלף על ידי העברה חופשית ממקום למקום.

הלחץ בנוזל

כמה מאפיינים של החומר הנוזלי הידוע לנו בזכות אינטראקציה מתמדת איתם. אז, את החוויה של חיי היומיום, אנו יודעים כי הוא פועל על פני השטח של מוצקים, אשר באים במגע עם זה, עם הכח הידוע. הם נקראים כוחות לחץ נוזל.

לדוגמה, פוער חור עם האצבע ברז כולל מים, אנחנו מרגישים, כפי שהוא מפעיל לחץ על האצבע. שחיין שהימר לעומקים גדולים, לא במקרה הוא חווה כאב באוזניים. זהו בשל העובדה כי עור התוף כדי ללחוץ כוחות. מים - חומר נוזלי, כך יש לו את כל המאפיינים שלו. על מנת למדוד את הטמפרטורה של מים במעמקי הים, אתה צריך להשתמש חום חזק מאוד, כך שהם לא יכלו למחוץ את לחץ הנוזל.

לחץ זו נגרם על ידי דחיסה, כלומר, שינוי הנפח של הנוזל. יש לו ביחס לשינוי זה גמישות. כוח הלחץ - זהו כוח אלסטי. לכן, אם המעשים נוזלים על הגוף במגע עם זה, אז זה נדחס. מאז הצפיפות של עליות החומר ב דחיסה, ניתן להניח כי הנוזל ביחס לשינוי הצפיפות יש גמישות.

אידוי

ממשיך עם התכונות של החומר הנוזלי, המשך האידוי. קרוב לפני השטח, כמו גם ישירות במעשה כוחות שכבת פני השטח, על מנת להבטיח את קיומה של שכבה זו. הם אינם מאפשרים לעזוב את הנפח של מולקולות נוזלות בתוכו. עם זאת, חלקם בגלל תנועה תרמית מפתחת במהירות גדולה למדי שבה ניתן יהיה להתגבר על כוחות אלה ולהשאיר את הנוזל. אנחנו מכנים את התופעה הזאת של אידוי. ניתן לראות בכל אוויר טמפרטורה, אך עם עלייה בשיעור של עליות אידוי.

התעבות

אם המולקולות עזבו את הנוזלים מחללים הממוקם ליד המשטח, אז כל זה, בסופו של דבר מתאדה. אם שהשארנו המולקולות שלו לא יוסרו, הם יוצרים זוגות. לכודים באזור, הממוקם סמוך לפני השטח של הנוזל, מולקולות אדים נמשכות לתוכה כוחות אטרקטיביים. תהליך זה נקרא עיבוי.

לכן, אם המולקולות לא יוסרו, שיעור האידוי פוחת עם זמן. אם צפיפות האד מגבירה עוד יותר, המצב מושג בה מספר מולקולות עוזבות לזמן מסוים את הנוזל יהיה שווה למספר של מולקולות מוחזרות במהלך זמני לתוכו. אז יש מצב של שיווי משקל דינמי. הקיטור הכלול בו, נקרא רווי. ומגביר את הלחץ והצפיפות שלה עם הגדלת טמפרטורה. ככל שהוא, כך גדל מספר מולקולות של הנוזל הוא מספיק אנרגית האידוי ולכן צריך צפיפות גבוהה יותר של זוגות כדי להתעדכן עם התאדות יכול התעבות.

רתיחה

כאשר בתוך הנוזלים בתהליך חימום מושגת הטמפרטורה כי שבה אדי הרווי יש את אותו לחץ כפי הסביבה החיצונית, שיווי משקל נקבע בין הקיטור הרווי ואת הנוזלים. אם נוזל מודיע סכום נוסף של חום מייד נכנס מרת קיטור המקבילה מסה של נוזל. תהליך זה נקרא רתיחה.

רתיחה היא אידוי אינטנסיבי של הנוזל. זה בא לא רק מפני השטח, ואת נוגעת כולה נפחו. בתוך אדי הנוזל יופיעו בועות. על מנת לצאת מן הנוזל לאדים, המולקולות צריכות לרכוש אנרגיה. יש צורך להתגבר על כוחות המשיכה שבאמצעותו הם נשמרים בתוך נוזל.

נקודת רתיחה

נקודת רתיחה - היא זו שבה יש שוויון בין שני הלחצים - ואת החלק החיצוני של האד הרווי. היא מגדילה עם לחץ גובר וירידות עם הירידה שלו. בשל העובדה כי הגובה של שינויים בלחץ הטור נוזל בה רותחים מתרחש ברמות שונות בטמפרטורות שונות. רק קיטור רווי, הנמצא מעל פני הנוזל בתהליך הרתיחה, יש טמפרטורה מסוימת. היא נקבעת רק על ידי לחץ חיצוני. זהו זה, אנחנו צריכים לזכור כאשר אנו מדברים על נקודת הרתיחה. זה שונה נוזלים שונים הנמצאים בשימוש נרחב באמנות, בפרט על ידי זיקוק של נפט.

חום אידוי כמוס - כמות החום הדרושה כדי להמיר סכום מסוים של נוזל קיטור isothermally כאשר לחץ חיצוני זהה ללחץ האדים הרווי.

מאפיינים של סרטים נוזליים

כולנו יודעים איך להשיג את הקצף על ידי המסת סבון במים. זהו לא אחרים מאשרים את הריבוי של בועות, אשר מוגבלות נוזל מורכב סרט דק. עם זאת, המרכיב את הקצף הנוזלי זמינים גם סרט נפרד. תכונותיו מאוד מעניינות. סרטים אלה יכולים להיות רזים מאוד: העובי בחלקים הדקים של לא יותר ממאה אלפית מילימטר. עם זאת, לפעמים הם מאוד יציבים, למרות זאת. סרט סבון עשוי להיות חשוף לעיוות stretchability, לא מסוגל לעבור דרכו זרם של מים, ואילו לא להרוס אותו. איך אפשר להסביר את יציבות כזו? לסרט יש, יש צורך להוסיף חומר נוזלי טהור מומס בהם. אבל לא כל, ואלה להפחית מתח הפנים באופן משמעותי.

סרט נוזלי בטבע וטכנולוגיה

האופי של האמנות אנו נתקלים בעיקר לא עם סרטים בודדים, אך עם קצף, אשר היא קבוצה של אותם. זה לעתים קרובות ניתן לראות את הזרמים שבו מים רגועים לרדת זרזיף קטן. היכולת של מים מקציפים במקרה הזה קשורה לנוכחות של חומר אורגני, המהווה שורשי הצמח מבודד. דוגמא זו של סוכן הקצף הטבעי הנוזלי. ואיך זה עם טכנולוגיה? כאשר בונים, למשל, להשתמש בחומרים מיוחדים שיש להם מבנה הסלולר דומה קצף. הם קלים, זולים, חזקים מספיק, מנצחי עניים של חום וצלילים. במשך אותן בתמיסה מיוחדת מתווסף מקדם חומר מקציף.

מסקנה

אז אנחנו יודעים אילו חומרים הם נוזליים, הם גילו כי הנוזל הוא מצב חומר ביניים בין הגזים מוצקים. לכן, יש לו תכונות אופייניות הוא. גבישים נוזליים, אשר נמצא כיום בשימוש נרחב באמנות והתעשייה (לדוגמא, מציג גביש נוזלי) הם דוגמא מובהקת למצב הזה של עניין. בשנת תכונות משולבות אלו של מוצקים ונוזלים. קשה לדמיין מה את החומר הנוזלי להמציא בעתיד המדע. עם זאת, ברור כי במצב של החומר הזה יש פוטנציאל גדול שיכול לשמש לטובת האנושות.

עניין מיוחד השיקול של תהליכים פיסיקליים וכימיים המתרחשים במצב הנוזלי, בשל העובדה כי אדם הוא 90% מים, המהווה את הנוזל הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ. זה במקום הזה כל התהליכים החיוניים של צמחים ובעלי בממלכת החי. לכן, עבור כולנו בעצם ללמוד במצב הנוזלי של עניין.