Propriétés des liquides. Propriétés physiques de base du liquide

On sait que tout ce qui entoure une personne, y compriset lui-même, sont des corps composés de substances. Ceux-ci, à leur tour, sont construits à partir de molécules, les derniers à partir d'atomes, et ils proviennent de structures encore plus petites. Cependant, la diversité environnante est si grande qu'il est difficile d'imaginer même une sorte de communité. C'est vrai. Il existe des millions de composés, chacun d'eux est unique en termes de propriétés, de structure et de rôle joué. Au total, plusieurs états de phase sont distingués, selon lesquels toutes les substances peuvent être corrélées.

États agrégés des substances

Il existe quatre variantes de l'état agrégé des connexions.

1. Des gaz.
2. Solides.
3. Liquides.
4. Le plasma est un gaz ionisé hautement raréfié.

Dans cet article, nous examinerons les propriétés des liquides, leurs caractéristiques structurelles et les paramètres de performance possibles.

Classification des corps liquides

Cette division est basée sur les propriétés des liquides, leur structure et leur structure chimique, ainsi que les types d'interactions entre les particules constituant le composé.

1. Ces liquides, qui sont constitués d'atomes maintenus ensemble par les forces de van der Waals. Les exemples sont les gaz liquides (argon, méthane et autres).
2. De telles substances, qui sont composées de deux atomes identiques. Exemples : gaz sous forme liquéfiée - hydrogène, azote, oxygène et autres.
3. Les métaux liquides sont le mercure.
4. Substances constituées d'éléments liés par des liaisons polaires covalentes. Exemples : chlorure d'hydrogène, iodure d'hydrogène, sulfure d'hydrogène et autres.
5. Composés dans lesquels des liaisons hydrogène sont présentes. Exemples : eau, alcools, ammoniac en solution.

Il existe également des structures spéciales - telles que les cristaux liquides, les liquides non newtoniens, qui ont des propriétés spéciales.

Nous considérerons les propriétés fondamentales d'un liquide qui le distinguent de tous les autres états d'agrégation. Tout d'abord, ce sont ceux que l'on appelle habituellement physiques.

Propriétés des liquides : forme et volume

Au total, une quinzaine de caractéristiques peuvent être distinguées, qui permettent de décrire quelles sont les substances considérées et quelle est leur valeur, leurs caractéristiques.

Les toutes premières propriétés physiques d'un liquide,ce qui vient à l'esprit à l'évocation de cet état d'agrégation est la capacité de changer de forme et d'occuper un certain volume. Ainsi, par exemple, si nous parlons de la forme des substances liquides, il est généralement admis de la considérer comme absente. Cependant, ce n'est pas le cas.

Sous l'influence de la force de gravité bien connue de la goutteles substances subissent une sorte de déformation, de sorte que leur forme est perturbée et devient indéfinie. Cependant, si vous placez une chute dans des conditions dans lesquelles la gravité n'agit pas ou est fortement limitée, alors elle prendra la forme idéale d'une boule. Ainsi, ayant reçu la tâche: "Nommez les propriétés des liquides", une personne qui se considère suffisamment bien versée en physique devrait mentionner ce fait.

En ce qui concerne le volume, il convient de noter ici les propriétés générales des gaz et des liquides. Ceux-ci et d'autres sont capables d'occuper tout le volume de l'espace dans lequel ils se trouvent, limités uniquement par les parois du vaisseau.

Viscosité

Les propriétés physiques du liquide sont très diverses.Mais unique est telle que la viscosité. Qu'est-ce que c'est et comment est-il déterminé? Les principaux paramètres dont dépend la valeur considérée sont :

• contrainte de cisaillement;
• le gradient de la vitesse de déplacement.

La dépendance de ces quantités est linéaire.Si nous expliquons en termes plus simples, alors la viscosité, comme le volume, est une propriété commune des liquides et des gaz qui implique un mouvement illimité indépendamment des forces d'influence externes. C'est-à-dire que si de l'eau s'écoule du navire, elle continuera à le faire sous toutes les influences (gravité, frottement et autres paramètres).

Ceci contraste avec les fluides non newtoniens, qui sont plus visqueux et peuvent laisser des trous suivant le mouvement, se remplissant avec le temps.

De quoi dépendra cet indicateur ?

1. De la température. Avec l'augmentation de la température, la viscosité de certains liquides augmente, tandis que d'autres, au contraire, diminuent. Cela dépend du composé spécifique et de sa structure chimique.
2. De la pression. Une augmentation entraîne une augmentation de l'indice de viscosité.
3. De la composition chimique de la substance. La viscosité change en présence d'impuretés et de composants étrangers dans un échantillon d'une substance pure.

Capacité thermique

Ce terme définit la capacité d'une substanceabsorber une certaine quantité de chaleur pour augmenter sa propre température d'un degré Celsius. Il existe différents composés pour cet indicateur. Certains ont une plus grande capacité calorifique, d'autres moins.

Ainsi, par exemple, l'eau est très bonneaccumulateur de chaleur, ce qui lui permet d'être largement utilisé pour les systèmes de chauffage, la cuisson et d'autres besoins. En général, l'indicateur de capacité calorifique est strictement individuel pour chaque liquide individuel.

Tension superficielle

Souvent, ayant reçu une tâche :"Nommez les propriétés des liquides" rappelle immédiatement la tension superficielle. Après tout, les enfants lui sont présentés dans des cours de physique, de chimie et de biologie. Et chaque sujet explique ce paramètre important de son côté.

Définition classique de la tension superficiellele suivant : c'est la limite de phase. C'est-à-dire qu'au moment où le liquide a occupé un certain volume, il borde à l'extérieur un milieu gazeux - air, vapeur ou autre substance. Ainsi, la séparation de phase se produit au point de contact.

Dans ce cas, les molécules ont tendance à s'entourer commepossible par un grand nombre de particules et, ainsi, conduire, pour ainsi dire, à la compression du liquide dans son ensemble. Par conséquent, la surface semble étirée. Cette propriété peut également expliquer la forme sphérique des gouttelettes liquides en l'absence de gravité. Après tout, c'est précisément cette forme qui est idéale du point de vue de l'énergie de la molécule. Exemples:

• bulle;
• eau bouillante;
• gouttes de liquide en apesanteur.

Certains insectes se sont adaptés à "marcher" à la surface de l'eau précisément à cause de la tension superficielle. Exemples : arpenteurs aquatiques, coléoptères de la sauvagine, certaines larves.

Fluidité

Il existe des propriétés communes des liquides et des solides. L'un d'eux est la fluidité. La seule différence est que pour le premier il est illimité. Quelle est l'essence de ce paramètre?

Si vous appliquez une influence externe à un liquidecorps, alors il se divisera en parties et les séparera les uns des autres, c'est-à-dire qu'il débordera. Dans ce cas, chaque partie remplira à nouveau tout le volume du récipient. Pour les solides, cette propriété est limitée et dépend des conditions extérieures.

Dépendance des propriétés sur la température

Il s'agit notamment de trois paramètres qui caractérisent les substances que nous considérons :

• surchauffer;
• le refroidissement;
• ébullition.

Les propriétés des liquides telles que la surchauffe etl'hypothermie est directement liée aux températures critiques (points) d'ébullition et de congélation, respectivement. Surchauffé est appelé un liquide qui a dépassé le seuil du point de chauffage critique lorsqu'il est exposé à la température, mais n'a pas montré de signes externes d'ébullition.

Surfondu, respectivement, est appelé un liquide qui a dépassé le seuil du point critique de transition vers une autre phase sous l'influence des basses températures, mais qui n'est pas devenu solide.

Tant dans le premier que dans le second cas, il existe des conditions pour la manifestation de telles propriétés.

1. Absence d'influences mécaniques sur le système (mouvement, vibration).
2. Température uniforme, sans sauts ni chutes brusques.

Un fait intéressant est que si dans un liquide surchauffé(par exemple, de l'eau) jetez un objet étranger, il bouillira instantanément. Il peut être obtenu par chauffage sous l'influence d'un rayonnement (dans un four à micro-ondes).

Coexistence avec d'autres phases de substances

Il existe deux options pour ce paramètre.

1. Le liquide est du gaz. De tels systèmes sont les plus largementcommuns, puisqu'ils existent partout dans la nature. L'évaporation de l'eau fait partie du cycle naturel. Dans ce cas, la vapeur résultante existe simultanément avec de l'eau liquide. Si nous parlons d'un système fermé, alors l'évaporation se produit là aussi. C'est juste que la vapeur se sature très rapidement et que tout le système dans son ensemble arrive à l'équilibre : liquide - vapeur saturée.
2. Liquide - solides. Surtout sur de tels systèmes, une autre chose est perceptiblepropriété - mouillabilité. Lorsque l'eau et un solide interagissent, ce dernier peut être mouillé complètement, partiellement ou repousser complètement l'eau. Il existe des composés qui se dissolvent dans l'eau rapidement et presque indéfiniment. Il y a ceux qui n'en sont généralement pas capables (certains métaux, diamant et autres).
   

En général, l'étude de l'interaction des fluides avec des composés dans d'autres états d'agrégation est la discipline de l'hydroaéromécanique.

Compressibilité

Les propriétés de base du liquide seraient incomplètes,si nous n'avions pas mentionné la compressibilité. Bien sûr, ce paramètre est plus typique pour les systèmes à gaz. Cependant, ceux que nous considérons peuvent également céder à la compression dans certaines conditions.

La principale différence est la vitesse du processus et sonuniformité. Si un gaz peut être comprimé rapidement et sous basse pression, les liquides sont comprimés de manière inégale, pendant une durée suffisamment longue et dans des conditions spécialement sélectionnées.

Évaporation et condensation de liquides

Ce sont deux autres propriétés du liquide. La physique leur donne les explications suivantes :

1. Évaporation - euhle processus qui caractérise la progressiontransition d'une substance d'un état liquide d'agrégation à un solide. Cela se produit sous l'influence des influences thermiques sur le système. Les molécules commencent à se déplacer et, en changeant leur réseau cristallin, passent à l'état gazeux. Le processus peut continuer jusqu'à ce que tout le liquide se transforme en vapeur (pour les systèmes ouverts). Ou avant que l'équilibre ne soit établi (pour les récipients fermés).
2. Condensation - un procédé inverse à celui indiqué ci-dessus.Ici, la vapeur se transforme en molécules liquides. Cela se produit jusqu'à ce qu'un équilibre ou une transition de phase complète soit établi. La vapeur dégage plus de particules pour le liquide qu'elle n'en fait pour lui.

Des exemples typiques de ces deux processus dans la nature sont l'évaporation de l'eau de la surface de l'océan mondial, sa condensation dans les couches supérieures de l'atmosphère, puis les précipitations.

Propriétés mécaniques du liquide

Ces propriétés font l'objet d'études tellesla science comme la mécanique des fluides. Plus précisément - sa section, la théorie de la mécanique des fluides et des gaz. Les principaux paramètres mécaniques caractérisant l'état agrégé considéré des substances comprennent :

• densité;
• gravité spécifique;
• viscosité.

La densité d'un corps liquide est comprise comme sa masse,qui est contenu dans une unité de volume. Cet indicateur varie pour différents composés. Il existe déjà des données calculées et mesurées expérimentalement sur cet indicateur, qui sont saisies dans des tableaux spéciaux.

La gravité spécifique est considérée comme le poids d'une unité de volume de liquide. Cet indicateur est fortement dépendant de la température (avec une augmentation, son poids diminue).

Pourquoi étudier les propriétés mécaniquesliquides ? Cette connaissance est importante pour comprendre les processus se produisant dans la nature, à l'intérieur du corps humain. Également lors de la création de moyens techniques, de divers produits. Après tout, les substances liquides sont l'une des formes d'agrégats les plus courantes sur notre planète.

Fluides non newtoniens et leurs propriétés

Les propriétés des gaz, des liquides, des solides sontobjet d'étude de la physique, ainsi que certaines disciplines connexes. Cependant, en plus des substances liquides traditionnelles, il existe également des substances dites non newtoniennes, qui sont également étudiées par cette science. Quels sont-ils et pourquoi ont-ils obtenu un tel nom?

Pour comprendre ce que sont de tels composés, nous donnerons les exemples quotidiens les plus courants :

• "slime" utilisé par les enfants;
• « gomme pour les mains », ou gomme pour les mains ;
• peinture de construction ordinaire;
• une solution d'amidon dans l'eau et ainsi de suite.

C'est-à-dire qu'il s'agit de tels liquides dont la viscosité estobéit au gradient de vitesse. Plus l'impact est rapide, plus l'indice de viscosité est élevé. Par conséquent, avec un impact brutal du chewing-gum sur le sol, il se transforme en une substance complètement solide qui peut se diviser en morceaux.

Si vous le laissez seul, alors littéralement à traverspendant quelques minutes, il s'étalera en une flaque collante. Les liquides non newtoniens sont tout à fait uniques dans leurs propriétés, des substances qui ont trouvé des applications non seulement à des fins techniques, mais aussi dans la vie culturelle et quotidienne.