Au quotidien, nous sommes constamment confrontéstrois états de la matière - liquide, gazeux et solide. Nous avons une idée assez claire de ce que sont les solides et les gaz. Le gaz est un ensemble de molécules qui se déplacent au hasard dans toutes les directions. Toutes les molécules d'un solide conservent leur position relative. Ils ne font que des fluctuations mineures.
Caractéristiques d'une substance liquide
Mais que sont les substances liquides? Leur principale caractéristique est que, occupant une position intermédiaire entre les cristaux et les gaz, ils combinent certaines propriétés de ces deux états. Par exemple, pour les liquides, ainsi que pour les corps solides (cristallins), la présence de volume est inhérente. Cependant, dans le même temps, les substances liquides, comme les gaz, prennent la forme d'un récipient dans lequel elles se trouvent. Beaucoup d'entre nous pensent qu'ils n'ont pas leur propre forme. Mais ce n’est pas le cas. La forme naturelle de tout liquide est une boule. La gravité l'empêche généralement de prendre cette forme, de sorte que le liquide prend la forme d'un récipient ou se répand sur la surface en une couche mince.
Selon ses propriétés, l'état liquide de la matièreparticulièrement difficile en raison de sa position intermédiaire. Il a commencé à être étudié depuis l'époque d'Archimède (il y a 2200 ans). Cependant, analyser le comportement des molécules liquides reste l'un des domaines les plus difficiles de la science appliquée. Il n'y a toujours pas de théorie généralement acceptée et complètement complète des liquides. Cependant, nous pouvons dire quelque chose sur leur comportement tout à fait définitivement.
Le comportement des molécules dans un liquide
Le liquide est quelque chose qui peut couler. L'ordre à courte portée est observé dans la disposition de ses particules. Cela signifie que la disposition des voisins les plus proches par rapport à toute particule est ordonnée. Cependant, à mesure qu'elle s'éloigne des autres, sa position par rapport à eux devient de moins en moins ordonnée, puis l'ordre disparaît complètement. Les liquides sont constitués de molécules qui se déplacent beaucoup plus librement que dans les solides (et encore plus libres dans les gaz). Pendant un certain temps, chacun d'eux se précipite dans un sens, puis dans un autre, sans s'éloigner de ses voisins. Cependant, une molécule de liquide s'échappe de l'environnement de temps en temps. Elle se retrouve dans un nouveau, déménageant dans un autre endroit. Là encore, pendant un certain temps, il effectue des oscillations de mouvement similaires.
La contribution de Ya. I. Frenkel à l'étude des liquides
MOI ET. Frenkel, un scientifique soviétique, est en grande partie responsable du développement d'un certain nombre de problèmes sur un sujet comme les substances liquides. La chimie a fait de grands progrès avec ses découvertes. Il croyait que le mouvement thermique dans les liquides avait le caractère suivant. Pendant un certain temps, chaque molécule vibre autour d'une position d'équilibre. Cependant, il change de place de temps en temps, se déplaçant brusquement vers une nouvelle position, qui est à une distance de la précédente, qui est approximativement la taille de cette molécule elle-même. En d'autres termes, les molécules se déplacent à l'intérieur d'un liquide, mais lentement. Une partie du temps, ils restent près de certains endroits. Par conséquent, leur mouvement est quelque chose comme un mélange de mouvements effectués dans un gaz et dans un solide. Les oscillations à un endroit après un certain temps sont remplacées par une transition libre d'un endroit à l'autre.
Pression fluide
Nous connaissons certaines propriétés d'une substance liquide.grâce à une interaction constante avec eux. Ainsi, de l'expérience de la vie quotidienne, nous savons qu'il agit à la surface de corps solides qui entrent en contact avec lui, avec certaines forces. Ils sont appelés forces de pression des fluides.
Par exemple, ouvrir le trou du robinettapotez avec un doigt et allumez l'eau, on sent comment elle appuie sur le doigt. Et ce n'est pas par hasard qu'un nageur qui plonge à de grandes profondeurs éprouve des douleurs aux oreilles. Elle s'explique par des forces de pression agissant sur le tympan de l'oreille. L'eau est une substance liquide, elle a donc toutes ses propriétés. Afin de mesurer la température de l'eau à la profondeur de la mer, des thermomètres très puissants doivent être utilisés afin qu'ils ne puissent pas être écrasés par la pression du liquide.
Cette pression est due à la compression, c'est-à-direune modification du volume de fluide. Il a de l'élasticité par rapport à ce changement. Les forces de pression sont les forces d'élasticité. Par conséquent, si un liquide agit sur les corps en contact avec lui, cela signifie qu'il est comprimé. Puisque la densité d'une substance augmente pendant la compression, on peut supposer que les liquides sont élastiques par rapport aux changements de densité.
Évaporation
Continuer à considérer les propriétés du liquidesubstances, nous procédons à l'évaporation. Près de sa surface, ainsi que directement dans la couche superficielle, il existe des forces qui assurent l'existence même de cette couche. Ils ne permettent pas aux molécules qu'il contient de quitter le volume du liquide. Cependant, certains d'entre eux, en raison du mouvement thermique, développent des vitesses assez élevées, à l'aide desquelles il devient possible de surmonter ces forces et de quitter le liquide. Nous appelons ce phénomène l'évaporation. Il peut être observé à n'importe quelle température de l'air, cependant, avec son augmentation, le taux d'évaporation augmente.
Condensation
Si les molécules qui ont quitté le liquide sont éliminéesl'espace situé près de sa surface, puis tout, à la fin, s'évapore. Si les molécules qui l'ont laissé ne sont pas éliminées, elles forment une vapeur. Les molécules de vapeur piégées dans une région proche de la surface du liquide y sont attirées par les forces d'attraction. Ce processus est appelé condensation.
Par conséquent, si les molécules ne sont pas éliminées, avecle taux d'évaporation diminue avec le temps. Si la densité de vapeur augmente encore, on atteint une situation dans laquelle le nombre de molécules quittant le liquide dans un certain temps sera égal au nombre de molécules qui y reviennent pendant le même temps. C'est ainsi qu'un état d'équilibre dynamique apparaît. La vapeur qu'il contient est appelée saturée. Sa pression et sa densité augmentent avec l'augmentation de la température. Plus il est élevé, plus le nombre de molécules liquides a suffisamment d'énergie pour l'évaporation et plus la densité de vapeur doit être élevée pour que la condensation soit égale à l'évaporation.
Ébullition
Lors du processus de chauffage de substances liquideson atteint une température à laquelle les vapeurs saturées ont la même pression que l'environnement extérieur, un équilibre s'établit entre la vapeur saturée et le liquide. Si le liquide apporte de la chaleur supplémentaire, la masse de liquide correspondante est immédiatement convertie en vapeur. Ce processus s'appelle l'ébullition.
L'ébullition est une évaporation intenseliquides. Il se produit non seulement de la surface, mais concerne tout son volume. Des bulles de vapeur apparaissent à l'intérieur du liquide. Pour se transformer en vapeur d'un liquide, les molécules ont besoin d'acquérir de l'énergie. Il est nécessaire de vaincre les forces d'attraction, grâce auxquelles elles sont maintenues dans le liquide.
Température d'ébullition
Le point d'ébullition est celui auquell'égalité de deux pressions est observée - vapeurs externes et saturées. Il augmente avec l'augmentation de la pression et diminue avec la diminution de la pression. En raison du fait que la pression dans le liquide change avec la hauteur de la colonne, l'ébullition se produit à différents niveaux à différentes températures. Seule la vapeur saturée qui est au-dessus de la surface du liquide pendant l'ébullition a une certaine température. Il n'est déterminé que par la pression externe. C'est ce que nous entendons lorsque nous parlons du point d'ébullition. Il diffère dans différents liquides, qui est largement utilisé dans la technologie, en particulier, dans la distillation des produits pétroliers.
La chaleur latente de vaporisation est la quantitéchaleur nécessaire pour convertir une quantité définie de manière isotherme de liquide en vapeur si la pression externe est la même que la pression de vapeur saturée.
Propriétés des films liquides
Nous savons tous comment obtenir de la mousse,dissoudre le savon dans l'eau. Ce n'est rien de plus qu'une multitude de bulles, qui sont limitées par le film le plus fin constitué de liquide. Cependant, un film séparé peut également être obtenu à partir du liquide mousseux. Ses propriétés sont très intéressantes. Ces films peuvent être très fins: leur épaisseur dans les parties les plus minces ne dépasse pas le cent millième de millimètre. Cependant, ils sont parfois très stables malgré cela. Le film de savon peut être déformé et étiré, et un courant d'eau peut le traverser sans le détruire. Comment expliquer cette stabilité? Pour qu'un film apparaisse, il est nécessaire d'ajouter des substances qui s'y dissolvent au liquide propre. Mais pas aucun, mais ceux qui abaissent considérablement la tension superficielle.
Films liquides dans la nature et la technologie
Dans la technologie et la nature, nous rencontrons les principauxpas avec des films individuels, mais avec de la mousse, qui en est une combinaison. On peut souvent le voir dans les ruisseaux, où les petits ruisseaux tombent dans des eaux calmes. La capacité de l'eau à mousser dans ce cas est associée à la présence de matière organique, qui est sécrétée par les racines des plantes. Ceci est un exemple de la façon dont les liquides naturels moussent. Mais qu'en est-il de la technologie? Lors de la construction, par exemple, des matériaux spéciaux sont utilisés qui ont une structure cellulaire ressemblant à de la mousse. Ils sont légers, bon marché, assez solides, conduisent mal les sons et la chaleur. Pour les obtenir, des substances favorisant le moussage sont ajoutées à des solutions spéciales.
Conclusion
Ainsi, nous avons découvert à quelles substances appartiennentliquide, a découvert que le liquide est un état intermédiaire de la matière entre gazeux et solide. Par conséquent, il a des propriétés caractéristiques des deux. Les cristaux liquides, largement utilisés aujourd'hui dans la technologie et l'industrie (par exemple, les écrans à cristaux liquides) sont un excellent exemple de cet état de la matière. Ils combinent les propriétés des solides et des liquides. Il est difficile d'imaginer quelles substances liquides seront inventées par la science à l'avenir. Cependant, il est clair que dans cet état de la matière, il existe un grand potentiel qui peut être utilisé au profit de l'humanité.
Intérêt particulier pour la prise en compte des aspects physiques et chimiquesles processus se produisant à l'état liquide sont dus au fait qu'une personne elle-même est constituée à 90% d'eau, qui est le liquide le plus courant sur Terre. C'est en lui que tous les processus vitaux ont lieu à la fois dans le monde végétal et animal. Par conséquent, il est important pour nous tous d'étudier l'état liquide de la matière.
