A mindennapi életben folyamatosan szembesülünk azzalhárom halmazállapot - folyékony, gáznemű és szilárd. Elég világos elképzelésünk van arról, hogy mik a szilárd anyagok és a gázok. A gáz olyan molekulák gyűjteménye, amelyek véletlenszerűen mozognak minden irányba. A szilárd anyag minden molekulája megtartja relatív helyzetét. Csak kisebb ingadozást mutatnak.
A folyékony anyag jellemzői
És mik azok a folyékony anyagok?Fő jellemzőjük, hogy a kristályok és gázok köztes helyzetét elfoglalva egyesítik e két állapot bizonyos tulajdonságait. Például folyadékok, valamint szilárd (kristályos) testek esetében a térfogat jelen van. Ugyanakkor a folyékony anyagok, mint a gázok, olyan edény alakját öltik, amelyben elhelyezkednek. Sokan úgy gondoljuk, hogy nincs saját formájuk. Azonban nem az. Minden folyadék természetes formája a labda. A gravitáció általában megakadályozza, hogy felvegye ezt az alakot, így a folyadék vagy edény alakját veszi fel, vagy vékony rétegben terjed a felületen.
Tulajdonságai szerint az anyag folyékony állapotaköztes helyzete miatt különösen nehéz. Archimedes kora óta (2200 évvel ezelőtt) kezdték tanulmányozni. A folyékony molekulák viselkedésének elemzése azonban még mindig az alkalmazott tudomány egyik legnehezebb területe. Még mindig nincs általánosan elfogadott és teljesen teljes elmélet a folyadékokról. Viselkedésükről azonban határozottan mondhatunk valamit.
A molekulák viselkedése folyadékban
A folyadék olyan dolog, ami tud áramlani.A rövid hatótávolságú sorrend a részecskék elrendezésében figyelhető meg. Ez azt jelenti, hogy a hozzá legközelebbi szomszédok elrendezése bármely részecskéhez képest rendezett. Ahogy azonban eltávolodik másoktól, helyzete velük szemben egyre kevésbé rendeződik, majd a rend teljesen eltűnik. A folyadékok molekulákból állnak, amelyek sokkal szabadabban mozognak, mint a szilárd anyagokban (és még szabadabban a gázokban). Egy bizonyos ideig mindegyikük az egyik irányba, majd a másikba rohan, nem távolodva el szomszédaitól. Egy folyadékmolekula azonban időről időre kiszökik a környezetből. Új helyen találja magát, egy másik helyre költözik. Itt megint egy bizonyos ideig oszcilláló mozgásokat végez.
Ya. I. Frenkel hozzájárulása a folyadékok tanulmányozásához
ÉN ÉS.Frenkel szovjet tudósnak számos problémát fejlesztettek ki egy olyan témában, mint a folyékony anyagok. A kémia nagyot lépett előre felfedezéseinek köszönhetően. Úgy vélte, hogy a folyadékok hőmozgása a következő karakterű. Egy bizonyos ideig minden molekula egyensúlyi helyzetben rezeg. Azonban időről időre megváltoztatja a helyét, hirtelen új pozícióba lép, amely olyan távolságban van az előzőtől, amely nagyjából ennek a molekulának a mérete. Más szóval, a molekulák a folyadék belsejében mozognak, de lassan. Az idő egy részében bizonyos helyek közelében tartózkodnak. Következésképpen mozgásuk olyan, mint a gázban és szilárd anyagban végzett mozgások keveréke. Az egy helyen lévő oszcillációt egy idő után felváltja a szabad átmenet egyik helyről a másikra.
Folyadéknyomás
Ismerjük a folyékony anyag néhány tulajdonságát.a velük való folyamatos interakciónak köszönhetően. Tehát a mindennapi élet tapasztalataiból tudjuk, hogy bizonyos erőkkel hat a vele érintkező szilárd anyagok felületére. Ezeket folyadéknyomás erőknek nevezik.
Például a csapnyílás kinyitásaütögessük meg ujjal, és a vizet bekapcsolva érezzük, hogyan nyomja az ujját. A nagy mélységbe merülő úszó pedig nem véletlenül tapasztal fájdalmat a fülében. Ez azzal magyarázható, hogy nyomóerők hatnak a fül dobhártyájára. A víz folyékony anyag, ezért minden tulajdonságával rendelkezik. A víz hőmérsékletének tengermélységben történő méréséhez nagyon tartós hőmérőket kell használni, hogy a folyadék nyomása ne törje össze őket.
Ez a nyomás a kompressziónak köszönhető, pl.a folyadék térfogatának változása. Rugalmassággal rendelkezik e változáshoz képest. A nyomáserők a rugalmassági erők. Ezért, ha egy folyadék a vele érintkező testekre hat, akkor összenyomódik. Mivel az anyag sűrűsége az összenyomás során növekszik, feltételezhető, hogy a folyadékok rugalmasak a sűrűség változásaihoz képest.
Párolgás
Továbbra is figyelembe véve a folyadék tulajdonságaitanyagokat, folytatjuk a párologtatást. A felszín közelében, valamint közvetlenül a felszíni rétegben olyan erők vannak, amelyek biztosítják ennek a rétegnek a létezését. Nem engedik, hogy a benne lévő molekulák elhagyják a folyadék térfogatát. Néhányuk azonban a hőmozgás miatt meglehetősen nagy sebességet fejleszt ki, aminek segítségével lehetővé válik ezen erők leküzdése és a folyadék elhagyása. Ezt a jelenséget párolgásnak nevezzük. Bármilyen léghőmérsékleten megfigyelhető, azonban ennek növekedésével a párolgási sebesség nő.
Páralecsapódás
Ha eltávolítják a folyadékot elhagyó molekulákata felszín közelében elhelyezkedő űr, majd végül minden elpárolog. Ha az elhagyott molekulákat nem távolítják el, gőzt képeznek. A folyadék felszínéhez közeli tartományban csapdába esett gőzmolekulákat a vonzási erők vonják be a folyadékba. Ezt a folyamatot kondenzációnak nevezik.
Ezért, ha a molekulákat nem távolítjuk el, azzala párolgási sebesség idővel csökken. Ha a gőzsűrűség tovább nő, olyan helyzet jön létre, amelyben a folyadékot egy bizonyos idő alatt elhagyó molekulák száma megegyezik az azonos idő alatt visszatérő molekulák számával. Így jön létre a dinamikus egyensúly állapota. A benne lévő gőzt telítettnek nevezik. Nyomás és sűrűség a hőmérséklet emelkedésével nő. Minél nagyobb, annál nagyobb számú folyadékmolekulának van elegendő energiája a párolgáshoz, és annál nagyobbnak kell lennie a gőzsűrűségnek ahhoz, hogy a kondenzáció egyenlő legyen a párologtatással.
Forró
Amikor folyékony anyagok melegítésének folyamataolyan hőmérsékletet érünk el, amelyen a telített gőzök nyomása megegyezik a külső környezetével, egyensúly jön létre a telített gőz és a folyadék között. Ha a folyadék további hőt bocsát ki, a megfelelő folyadéktömeg azonnal gőzzé alakul. Ezt a folyamatot forralásnak nevezik.
A forralás intenzív párolgásfolyadékok. Nem csak a felszínről fordul elő, hanem a teljes térfogatra vonatkozik. A folyadék belsejében gőzbuborékok jelennek meg. Ahhoz, hogy folyadékból gőzzé alakuljon, a molekuláknak energiát kell szerezniük. Szükség van a vonzóerők leküzdésére, amelyeknek köszönhetően a folyadékban tartják őket.
Forrás hőmérséklete
A forráspont az, amelyenkét nyomás egyenlő - külső és telített gőzök. A nyomás növekedésével növekszik, és a nyomás csökkenésével csökken. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a folyadékban lévő nyomás változik az oszlop magasságával, a forralás különböző hőmérsékleten történik. Csak azoknak a telített gőzöknek van bizonyos hőmérséklete, amelyek a forralás során a folyadék felszíne felett vannak. Csak külső nyomás határozza meg. Erre gondolunk, amikor a forráspontról beszélünk. Különböző folyadékokban különbözik, amelyet széles körben használnak a technológiában, különösen a kőolajtermékek desztillációjában.
A látens párolgáshő a mennyiségizotermikusan meghatározott mennyiségű folyadék gőzzé alakításához szükséges hő, ha a külső nyomás megegyezik a telített gőznyomással.
Folyékony filmek tulajdonságai
Mindannyian tudjuk, hogyan lehet habot kapni,szappan feloldása vízben. Ez nem más, mint buborékok sokasága, amelyeket a folyadékból álló legvékonyabb film határol. A habosított folyadékból azonban külön film is beszerezhető. Tulajdonságai nagyon érdekesek. Ezek a filmek nagyon vékonyak lehetnek: vastagságuk a legvékonyabb részeken nem haladja meg a milliméter százezred részét. Ennek ellenére néha nagyon stabilak. A szappanfilm deformálódhat és nyújtható, és egy vízáram átmehet rajta anélkül, hogy elpusztítaná. Hogyan magyarázza ezt a stabilitást? A film megjelenéséhez a tiszta folyadékhoz hozzá kell adni a benne oldódó anyagokat. De nem bármelyiket, hanem azokat, amelyek jelentősen csökkentik a felületi feszültséget.
Folyékony fóliák a természetben és a technológiában
A technikában és a természetben találkozunk a főnem egyedi filmekkel, hanem habbal, ami ezek kombinációja. Gyakran látható patakokban, ahol kis patakok hullanak a nyugodt vízbe. A víz habzási képessége ebben az esetben a szerves anyagok jelenlétével függ össze, amelyeket a növények gyökerei választanak ki. Ez egy példa arra, hogyan habzanak a természetes folyadékok. De mi a helyzet a technológiával? Az építés során például speciális anyagokat használnak, amelyek cellás szerkezete a habhoz hasonlít. Könnyűek, olcsók, elég erősek, rosszul vezetik a hangokat és a hőt. Elkészítésükhöz speciális oldatokhoz adnak habzást elősegítő anyagokat.
következtetés
Tehát megtudtuk, mely anyagok tartoznakfolyékony, rájöttek, hogy a folyadék egy köztes halmazállapot a gáz- és szilárd halmazállapotúak között. Ezért mindkettőre jellemző tulajdonságokkal rendelkezik. A technológiában és az iparban manapság széles körben használt folyadékkristályok (például folyadékkristályos kijelzők) kiváló példái ennek az állapotnak. Egyesítik a szilárd és a folyadék tulajdonságait. Nehéz elképzelni, milyen folyékony anyagokat talál majd fel a tudomány a jövőben. Világos azonban, hogy az anyagnak ebben az állapotában nagy potenciál rejlik az emberiség javára.
Különös érdeklődés a fizikai-kémiai szempontok figyelembevétele irántA folyékony halmazállapotú folyamatok annak a ténynek köszönhetők, hogy az ember maga 90%-ban vízből áll, amely a Föld leggyakoribb folyadéka. Ebben benne van minden létfontosságú folyamat a növényi és az állati világban egyaránt. Ezért mindannyiunk számára fontos, hogy tanulmányozzuk az anyag folyékony állapotát.
