Tekoče snovi in ​​njihove lastnosti. Tekoče stanje snovi

V vsakdanjem življenju se nenehno soočamo s tremi stanja snovi - tekočimi, plinastimi in trdnimi. Glede trdnih teles in plinov imamo precej jasno idejo. Gas je zbirka molekul, ki se naključno premikajo v vseh smereh. Vse molekule trdnega telesa ohranjajo medsebojno razporeditev. Samo majhna nihanja.

Značilnosti tekoče snovi

In kaj so tekoče snovi? Njihova glavna značilnost je, da zasedajo vmesni položaj med kristali in plini, ki združujejo nekatere lastnosti teh dveh držav. Na primer, za tekočine, pa tudi za trdne snovi (kristalni) telesa, Prisotnost volumna je neločljiva. Hkrati pa tekoče snovi, kot so plini, imajo obliko plovila, v katerem se nahajajo. Mnogi od nas verjamejo, da nimajo svoje oblike. Vendar to ni tako. Naravna oblika katere koli tekočine je krogla. Gravitacija ga običajno preprečuje, da bi vzela to obliko, zato je tekočina bodisi v obliki posode ali pa se razteza čez površino v tankem sloju.

S svojimi lastnostmi je tekoče stanje snovi posebno težko, kar je posledica njenega vmesnega položaja. Začelo se je raziskovati iz časa arhimedesa (pred 2200 leti). Vendar analiza o tem, kako se molekule tekoče snovi obnašajo, je še vedno eno od najtežjih področij uporabne znanosti. Še vedno ni splošno priznane in popolne teorije tekočin. Vendar pa lahko nekaj o svojem vedenju povsem zagotovo povemo.

Obnašanje molekul v tekočini

Tekočina je nekaj, kar lahko teče. Vrstni red je opazen pri razporeditvi njegovih delcev. To pomeni, da je določena lokacija sosedov, ki so ji najbližja, glede na kateri koli delec. Vendar, ko se odmakne od drugih, postane njen položaj do njih vse manj urejen, nato pa naloga izgine v celoti. Tekoče snovi sestavljajo molekule, ki se gibljejo veliko bolj prosto kot v trdnih snoveh (in v plinih - še bolj svobodno). V določenem času vsak od njih pobegne z ene strani na drugo in se ne odmika od sosedov. Vendar tekoča molekula občasno izloča iz okolja. Spada v novo, se preseli na drugo mesto. Tukaj spet, za določen čas, opravlja podobna gibanja gibanja.

Prispevek Y. I. Frenkla k študiji tekočin

I. I. Frenkel, sovjetski znanstvenik, ima veliko zaslug pri razvijanju celotne vrste problemov, ki se ukvarjajo s takim predmetom kot tekoče snovi. Kemija je s svojimi odkritji dosegla velik napredek. Verjel je, da ima v tekočinah termično gibanje naslednji značaj. V določenem času se vsaka molekula oscilira blizu ravnovesnega položaja. Vendar se od časa do časa spremeni v svoje mesto, nenadoma se premika na novo lego, ki je od prejšnje razdalje približno enaka velikosti same molekule. Z drugimi besedami, molekule se gibljejo znotraj tekočine, vendar počasi. Del časa ostanejo blizu določenih krajev. Zato je njihovo gibanje nekaj podobnega mešanici premikov v plinu in v trdnih gibanjih telesa. Nihanja na enem mestu po nekaj časa se zamenjajo s prostim prehodom iz kraja v kraj.

Tlak v tekočini

Nekatere lastnosti tekoče snovi so znane z nenehno interakcijo z njimi. Torej, iz izkušenj vsakdanjega življenja vemo, da deluje na površini trdnih snovi, ki pridejo v stik z njo, z znanimi silami. Imenujejo se sile tlaka tekočine.

Na primer z odpiranjem luknje s prstom in z vodo čutimo, kako pritiska na prst. Plavalec, ki se je potopil v veliko globino, ne pa po naključju doživlja bolečine v ušesih. Razlaga ga dejstvo, da tlačne sile delujejo na bobničnem ovratniku. Voda je tekoča snov, zato ima vse svoje lastnosti. Da bi izmerili temperaturo vode na globini morja, je treba uporabiti zelo močne termometre, ki preprečujejo, da bi jih tlakovali.

Ta tlak je posledica stiskanja, to je spremembe volumna tekočine. Ima elastičnost glede te spremembe. Sile tlaka - to je sila elastičnosti. Zato, če tekočina deluje na telesa v stiku z njo, potem je stisnjena. Ker gostota snovi pod stiskanjem narašča, lahko pričakujemo, da imajo tekočine glede na spremembo gostote elastičnost.

Izhlapevanje

Nadaljujemo z upoštevanjem lastnosti tekočih snovi, nadaljujemo z izhlapevanjem. V bližini površine, pa tudi neposredno v površinski plasti, obstajajo sile, ki zagotavljajo sam obstoj te plasti. Molekulam ne dovolijo, da zapustijo količino tekočine. Vendar pa nekateri od njih zaradi toplotnega gibanja razvijejo precej visoke hitrosti, s katerimi je mogoče premagati te sile in zapustiti tekočino. To poimenovanje imenujemo izhlapevanje. Opazimo jo lahko pri kateri koli temperaturi zraka, vendar s povečanjem hitrosti izhlapevanja narašča.

Kondenzacija

Če molekule, ki so zapustile tekočino, odstranijo iz prostora, ki je blizu njegovi površini, potem vse to sčasoma izhlapi. Če molekule, ki jo zapustijo, niso odstranjene, tvorijo paro. Tisti, ki spadajo v območje blizu površine tekočine, se vanj vlečejo molekule hlapov sile privlačnosti. Ta proces se imenuje kondenzacija.

Če se molekule ne odstranijo, se hitrost izhlapevanja s časom zmanjša. Če se gostota hlapov še poveča, se doseže situacija, v kateri bo število molekul, ki zapustijo tekočino za določen čas, enako številu molekul, ki se v tem času vrnejo k njej. Torej obstaja stanje dinamičnega ravnovesja. Hlapi v njem se imenujejo nasičeni. Tlak in gostota se povečujeta s povečano temperaturo. Višja je, več molekul tekočine ima zadostno energijo za izhlapevanje in bolj gosta pa mora imeti hlapi, da se lahko kondenzacija izenači z izhlapevanjem.

Vrelo

Ko je med segrevanjem tekočih snovi dosežena temperatura, pri kateri ima nasičena para isti tlak kot zunanji medij, se med nasičeno hrano in tekočino vzpostavi ravnotežje. Če tekočina poroča o dodatni količini toplote, se ustrezna masa tekočine takoj pretvori v paro. Ta proces se imenuje vrenje.

Vrelišče je intenzivno izhlapevanje tekočine. Pojavlja se ne le s površine, temveč se nanaša na celoten volumen. V tekočini se pojavijo mehurčki pare. Za prehod na hlap iz tekočine morajo molekule pridobiti energijo. Potrebno je premagati privlačne sile, skozi katere se zadržujejo v tekočini.

Vrelišče

Vrelišče - to je tisto, pri kateri opazimo enakost dveh pritiskov - zunanjih in nasičenih hlapov. Poveča se s povečanim pritiskom in se zmanjšuje, ko se zmanjša. Zaradi dejstva, da se tlak v tekočini spreminja z višino kolone, v njem poteka vrenje na različnih ravneh pri različnih temperaturah. Samo nasičena para, Tekočina, ki je med vrenjem nad površino tekočine, ima določeno temperaturo. Določen je le z zunanjim pritiskom. To je tisto, kar mislimo, ko govorimo o vrelišču. Razlikuje se v različnih tekočinah, ki se pogosto uporabljajo v inženirstvu, zlasti pri destilaciji naftnih derivatov.

Skrita toplota izhlapevanja je količina toplote, potrebna za pretvorbo izotermalno določene količine tekočine v paro, če je zunanji tlak enak kot tlak nasičene pare.

Lastnosti tekočih filmov

Vsi vemo, kako priti v peno z raztapljanjem mila v vodi. To ni nič več kot veliko mehurčkov, ki so omejene na tanek film, ki je sestavljen iz tekočine. Vendar pa lahko ločeno folijo dobimo tudi iz tekočine, ki tvori peno. Njegove lastnosti so zelo zanimive. Ti filmi so lahko zelo tanki: njihova debelina v najtanjših delih ne presega tisočine milimetrov. Kljub temu so včasih zelo stabilni. Milo filma se lahko podvrže deformaciji in raztezanju, vodi skozi vodni curek vode, ne da bi ga uničili. Kako razložiti to stabilnost? Da bi se film pojavil, je treba dodati čiste tekoče snovi, ki se v njem raztopijo. Ampak ne, ampak tako, da bistveno zmanjša površinsko napetost.

Tekoči filmi v naravi in ​​tehnologiji

V tehnologiji in naravi se srečujemo predvsem s posameznimi filmi, vendar s peno, ki je njihova celota. Pogosto ga je mogoče opazovati v potokih, kjer majhne spirale padejo v mirno vodo. Sposobnost vode za penjenje v tem primeru je posledica prisotnosti organske snovi, ki se pridobiva iz korenin rastlin. To je primer, kako naravna tekoča snov pene. Kaj pa tehnologija? Pri gradnji, na primer, uporabite posebne materiale, ki imajo celično strukturo, ki spominja na peno. So lahka, poceni, dovolj močna, slabo vodijo zvoke in toploto. Da bi jih dobili v posebnih rešitvah, dodajte sredstva za penjenje.

Zaključek

Torej smo ugotovili, katere snovi spadajo v tekočino, ugotovili, da je tekočina vmesno stanje snovi med plinasto in trdno. Zato ima lastnosti, ki so značilne za obe. Tekoči kristali, ki se zdaj pogosto uporabljajo v inženirstvu in industriji (na primer prikazi tekočih kristalov) so odličen primer tega stanja snovi. Združujejo lastnosti trdnih snovi in ​​tekočin. Težko si je predstavljati, kakšne snovi bodo v prihodnosti odkrili tekoča znanost. Vendar je jasno, da v tem stanju snovi obstaja velik potencial, ki ga lahko uporabimo v korist človeštva.

Posebnega pomena za obravnavo fizikalnih in kemičnih procesov, ki se pojavljajo v tekočem stanju, zaradi dejstva, da je človek, 90% vode, ki je najbolj pogosta tekočina na Zemlji. To je v tem mestu vse vitalne procese v rastlini in v živalskem svetu. Torej, za vse nas, da se dejansko prouči tekoče stanje snovi.