È noto che tutto ciò che circonda una persona, compreso se stesso, sono corpi costituiti da sostanze. Quelli, a loro volta, sono costruiti da molecole, questi ultimi da atomi, e provengono da strutture ancora più piccole. Tuttavia, la diversità circostante è così grande che è difficile immaginare anche un qualche tipo di comunanza. E c'è. I composti sono milioni, ognuno di essi è unico per proprietà, struttura e ruolo. In totale si distinguono diversi stati di fase, in base ai quali tutte le sostanze possono essere correlate.
Stato della materia
Ci sono quattro opzioni per lo stato aggregato dei composti.
- Gas.
- Solidi.
- Liquidi.
- Il plasma è gas ionizzato altamente rarefatto.
In questo articolo considereremo le proprietà dei liquidi, le loro caratteristiche strutturali e i possibili parametri prestazionali.
Classificazione dei corpi liquidi
Questa divisione si basa sulle proprietà dei liquidi, sulla loro struttura e struttura chimica, nonché sui tipi di interazioni tra le particelle che compongono il composto.
- Liquidi che consistono in atomi tenuti insieme dalle forze di Van der Waals. Esempi sono i gas liquidi (argon, metano e altri).
- Sostanze che consistono di due atomi identici. Esempi: gas liquefatti - idrogeno, azoto, ossigeno e altri.
- Metalli liquidi - mercurio.
- Sostanze costituite da elementi legati da legami polari covalenti. Esempi: acido cloridrico, acido ioduro, acido solfidrico e altri.
- Composti in cui sono presenti legami idrogeno. Esempi: acqua, alcoli, ammoniaca in soluzione.
Ci sono anche strutture speciali, come cristalli liquidi, liquidi non newtoniani, che hanno proprietà speciali.
Considereremo le proprietà di base di un liquido che lo distinguono da tutti gli altri stati di aggregazione. Prima di tutto, questi sono quelli comunemente chiamati fisici.
Proprietà dei liquidi: forma e volume
In totale si possono distinguere circa 15 caratteristiche che ci permettono di descrivere quali sono le sostanze in questione e quali sono il loro valore e le loro caratteristiche.
La primissima proprietà fisica di un liquido che viene in mente alla menzione di questo stato di aggregazione è la capacità di cambiare forma e di occupare un certo volume. Quindi, ad esempio, se parliamo della forma delle sostanze liquide, è generalmente accettato di considerarla assente. Tuttavia, non è così.
Sotto l'azione della ben nota forza di gravità, le gocce di materia subiscono una certa deformazione, per cui la loro forma si spezza e diventa indefinita. Tuttavia, se si posiziona una goccia in condizioni in cui la gravità non agisceo gravemente limitato, assumerà la forma ideale di una palla. Quindi, dato il compito: "Nomina le proprietà dei liquidi", una persona che si considera esperta in fisica dovrebbe menzionare questo fatto.
Per quanto riguarda il volume, qui dovremmo notare le proprietà generali di gas e liquidi. Entrambi sono in grado di occupare l'intero volume di spazio in cui si trovano, limitato solo dalle pareti della nave.
Viscosità
Le proprietà fisiche dei liquidi sono molto diverse. Ma uno di questi è unico, come la viscosità. Che cos'è e come si definisce? I parametri principali da cui dipende il valore in esame sono:
- stress tangenziale;
- gradiente di velocità in movimento.
La dipendenza dei valori indicati è lineare. Se spieghiamo in parole più semplici, allora la viscosità, come il volume, è tale proprietà di liquidi e gas che sono comuni a loro e implicano un movimento illimitato, indipendentemente dalle forze di influenza esterne. Cioè, se l'acqua fuoriesce dalla nave, continuerà a farlo sotto qualsiasi influenza (gravità, attrito e altri parametri).
Questo è diverso dai fluidi non newtoniani, che sono più viscosi e possono lasciare buchi dietro di loro che si riempiono nel tempo.
Da cosa dipenderà questo indicatore?
- Dalla temperatura. Con l'aumentare della temperatura, la viscosità di alcuni liquidi aumenta, mentre altri, al contrario,diminuisce. Dipende dal composto specifico e dalla sua struttura chimica.
- Dalla pressione. Un aumento provoca un aumento dell'indice di viscosità.
- Dalla composizione chimica della materia. La viscosità cambia in presenza di impurità e componenti estranei in un campione di una sostanza pura.
Capacità termica
Questo termine si riferisce alla capacità di una sostanza di assorbire una certa quantità di calore per aumentare la propria temperatura di un grado Celsius. Esistono diverse connessioni per questo indicatore. Alcuni hanno una capacità termica maggiore, altri meno.
Quindi, ad esempio, l'acqua è un ottimo accumulatore di calore, il che le consente di essere ampiamente utilizzato per i sistemi di riscaldamento, la cottura e altre esigenze. In generale, l'indice di capacità termica è strettamente individuale per ogni singolo liquido.
Tensione superficiale
Spesso, dopo aver ricevuto il compito: "Nomina le proprietà dei liquidi", ricordano immediatamente la tensione superficiale. Dopotutto, i bambini vengono presentati a lui durante le lezioni di fisica, chimica e biologia. E ogni elemento spiega questo importante parametro dalla propria parte.
La definizione classica di tensione superficiale è la seguente: è un confine di fase. Cioè, nel momento in cui il liquido ha occupato un certo volume, confina all'esterno con un mezzo gassoso: aria, vapore o qualche altra sostanza. Pertanto, la separazione di fase si verifica nel punto di contatto.
Allo stesso tempo, le molecole tendono a circondarsi di quante più particelle possibili e, quindi, portano, per così dire, acomprimere il fluido nel suo complesso. Pertanto, la superficie sembra essere allungata. La stessa proprietà può anche spiegare la forma sferica delle goccioline di liquido in assenza di gravità. Dopotutto, è questa forma l'ideale dal punto di vista dell'energia della molecola. Esempi:
- bolle di sapone;
- acqua bollente;
- il liquido scende nell'assenza di gravità.
Alcuni insetti si sono adattati a "camminare" sulla superficie dell'acqua proprio a causa della tensione superficiale. Esempi: strider d'acqua, uccelli acquatici, alcune larve.
Colore
Ci sono proprietà comuni di liquidi e solidi. Uno di questi è la fluidità. L'intera differenza è che per il primo è illimitato. Qual è l'essenza di questo parametro?
Se applichi una forza esterna a un corpo liquido, questo si dividerà in parti e le separerà l'una dall' altra, cioè fluirà. In questo caso, ogni parte riempirà nuovamente l'intero volume della nave. Per i solidi, questa proprietà è limitata e dipende dalle condizioni esterne.
Dipende delle proprietà dalla temperatura
Questi includono tre parametri che caratterizzano le sostanze che stiamo considerando:
- surriscaldamento;
- raffreddamento;
- bollente.
Proprietà dei liquidi come il surriscaldamento e l'ipotermia sono direttamente correlate rispettivamente ai punti critici di ebollizione e congelamento (punti). Un liquido surriscaldato è un liquido che ha superato la soglia del punto di riscaldamento critico quando esposto alla temperatura, ma non ha mostrato segni esterni di ebollizione.
Supercooled, rispettivamente, chiamatoun liquido che ha superato la soglia del punto critico di passaggio ad un' altra fase sotto l'influenza delle basse temperature, ma non è diventato un solido.
Nel primo e nel secondo caso, ci sono condizioni per la manifestazione di tali proprietà.
- Nessun effetto meccanico sul sistema (movimento, vibrazione).
- Temperatura uniforme, senza sbalzi e cali improvvisi.
Un fatto interessante è che se lanci un oggetto estraneo in un liquido surriscaldato (ad esempio acqua), esso bollirà istantaneamente. Puoi ottenerlo riscaldando sotto l'influenza delle radiazioni (in un forno a microonde).
Coesistenza con altre fasi della materia
Ci sono due opzioni per questo parametro.
- Liquido - gas. Tali sistemi sono i più diffusi, poiché esistono ovunque in natura. Dopotutto, l'evaporazione dell'acqua fa parte del ciclo naturale. In questo caso, il vapore risultante esiste contemporaneamente all'acqua liquida. Se parliamo di un sistema chiuso, anche lì si verifica l'evaporazione. È solo che il vapore si satura molto rapidamente e l'intero sistema nel suo insieme raggiunge l'equilibrio: liquido - vapore saturo.
- Liquido - solidi. Soprattutto su tali sistemi, si nota un' altra proprietà: la bagnabilità. Nell'interazione di acqua e un solido, quest'ultimo può essere bagnato completamente, parzialmente o addirittura respingere l'acqua. Ci sono composti che si dissolvono in acqua rapidamente e praticamente all'infinito. Ci sono quelli che non ne sono affatto capaci (alcuni metalli, diamanti e altri).
In generale, la disciplina dell'idroaeromeccanica è impegnata nello studio dell'interazione di liquidi con composti in altri stati di aggregazione.
Comprimibilità
Le proprietà di base di un fluido sarebbero incomplete se non menzionassimo la comprimibilità. Naturalmente, questo parametro è più tipico per i sistemi a gas. Tuttavia, quelli che stiamo considerando possono anche essere compressi in determinate condizioni.
La differenza principale è la velocità del processo e la sua uniformità. Mentre un gas può essere compresso rapidamente ea bassa pressione, i liquidi vengono compressi in modo non uniforme, abbastanza a lungo e in condizioni appositamente selezionate.
Evaporazione e condensazione di liquidi
Queste sono altre due proprietà del liquido. La fisica dà loro le seguenti spiegazioni:
- L'evaporazione è il processo che caratterizza il passaggio graduale di una sostanza dallo stato liquido di aggregazione allo stato solido. Ciò accade sotto l'influenza degli effetti termici sul sistema. Le molecole iniziano a muoversi e, cambiando il loro reticolo cristallino, passano allo stato gassoso. Il processo può continuare fino a quando tutto il liquido non viene convertito in vapore (per sistemi aperti). O fino a quando non si stabilisce l'equilibrio (per vasi chiusi).
- La condensazione è un processo opposto a quello sopra indicato. Qui il vapore passa in molecole liquide. Ciò accade fino a quando non viene stabilito un equilibrio o una transizione di fase completa. Il vapore rilascia più particelle nel liquido di quante ne faccia.
Esempi tipici di questi due processi in natura sono l'evaporazione dell'acqua dalla superficie dell'Oceano Mondiale, la sua condensazione inatmosfera superiore e poi fallout.
Proprietà meccaniche del fluido
Queste proprietà sono oggetto di studio di una scienza come l'idromeccanica. Nello specifico, la sua sezione, la teoria della meccanica dei fluidi e dei gas. I principali parametri meccanici che caratterizzano lo stato di aggregazione delle sostanze considerato sono:
- densità;
- condividi;
- viscosità.
Sotto la densità di un corpo liquido comprendi la sua massa, che è contenuta in un'unità di volume. Questo indicatore varia per i diversi composti. Esistono già dati calcolati e misurati sperimentalmente su questo indicatore, che vengono inseriti in apposite tabelle.
Il peso specifico è considerato il peso di un'unità di volume di liquido. Questo indicatore dipende fortemente dalla temperatura (mentre sale, il suo peso diminuisce).
Perché studiare le proprietà meccaniche dei liquidi? Questa conoscenza è importante per comprendere i processi che avvengono in natura, all'interno del corpo umano. Anche durante la creazione di mezzi tecnici, vari prodotti. Dopotutto, le sostanze liquide sono una delle forme aggregate più comuni sul nostro pianeta.
Fluidi non newtoniani e loro proprietà
Le proprietà di gas, liquidi, solidi sono oggetto di studio della fisica, oltre che di alcune discipline correlate. Tuttavia, oltre alle tradizionali sostanze liquide, esistono anche quelle cosiddette non newtoniane, anch'esse studiate da questa scienza. Cosa sono e perché hanno ottenutoqual è il titolo?
Per capire cosa sono questi composti, ecco gli esempi domestici più comuni:
- "Slime" interpretato dai bambini;
- "gomma per le mani", o gomma da masticare per le mani;
- vernice da costruzione normale;
- soluzione di amido in acqua, ecc.
Cioè, questi sono liquidi la cui viscosità obbedisce al gradiente di velocità. Più veloce è l'impatto, maggiore è l'indice di viscosità. Pertanto, quando una gomma per le mani colpisce il pavimento con un forte colpo, si trasforma in una sostanza completamente solida che può rompersi in pezzi.
Se lo lasci in pace, in pochi minuti si diffonderà in una pozzanghera appiccicosa. I liquidi non newtoniani sono sostanze piuttosto uniche in termini di proprietà, che sono state utilizzate non solo per scopi tecnici, ma anche per scopi culturali e quotidiani.
