In het dagelijks leven worden we constant geconfronteerd metdrie toestanden van materie - vloeibaar, gasvormig en vast. We hebben een vrij duidelijk idee van wat vaste stoffen en gassen zijn. Gas is een verzameling moleculen die willekeurig in alle richtingen bewegen. Alle moleculen van een vaste stof behouden hun relatieve positie. Ze maken slechts kleine schommelingen.
Kenmerken van een vloeibare substantie
Maar wat zijn vloeibare stoffen?Hun belangrijkste kenmerk is dat ze, doordat ze een tussenpositie innemen tussen kristallen en gassen, bepaalde eigenschappen van deze twee toestanden combineren. Bijvoorbeeld voor vloeistoffen, maar ook voor vaste (kristallijne) lichamen, is de aanwezigheid van volume inherent. Tegelijkertijd nemen vloeibare stoffen, zoals gassen, de vorm aan van een vat waarin ze zich bevinden. Velen van ons geloven dat ze geen eigen vorm hebben. Maar dat is het niet. De natuurlijke vorm van elke vloeistof is een bal. De zwaartekracht verhindert meestal dat het deze vorm aanneemt, dus de vloeistof neemt de vorm van een vat aan of verspreidt zich in een dunne laag over het oppervlak.
Volgens zijn eigenschappen, de vloeibare toestand van materievooral moeilijk vanwege de tussenliggende positie. Het begon te worden bestudeerd sinds de tijd van Archimedes (2200 jaar geleden). Het analyseren van hoe vloeibare moleculen zich gedragen, is echter nog steeds een van de moeilijkste gebieden van de toegepaste wetenschap. Er bestaat nog geen algemeen aanvaarde en volledig volledige theorie van vloeistoffen. We kunnen echter vrij zeker iets zeggen over hun gedrag.
Het gedrag van moleculen in een vloeistof
Vloeistof is iets dat kan stromen.De volgorde op korte afstand wordt waargenomen in de rangschikking van de deeltjes. Dit betekent dat de opstelling van de dichtstbijzijnde buren, in relatie tot een deeltje, wordt geordend. Naarmate ze zich echter van anderen verwijdert, wordt haar positie ten opzichte van hen steeds minder geordend, en dan verdwijnt de volgorde helemaal. Vloeistoffen bestaan uit moleculen die veel vrijer bewegen dan in vaste stoffen (en zelfs vrijer in gassen). Gedurende een bepaalde tijd snelt elk van hen in de ene richting en vervolgens in de andere, zonder van hun buren weg te gaan. Er ontsnapt echter van tijd tot tijd een vloeistofmolecuul uit de omgeving. Ze bevindt zich in een nieuwe, verhuist naar een andere plek. Ook hier maakt hij gedurende een bepaalde tijd oscillerende bewegingen.
De bijdrage van Ya. I. Frenkel aan de studie van vloeistoffen
IK EN.Frenkel, een Sovjetwetenschapper, is grotendeels verantwoordelijk voor de ontwikkeling van een aantal problemen over een onderwerp als vloeibare stoffen. Dankzij zijn ontdekkingen is de chemie enorm vooruitgegaan. Hij geloofde dat thermische beweging in vloeistoffen het volgende karakter heeft. Elk molecuul trilt gedurende een bepaalde tijd rond een evenwichtspositie. Het verandert echter van tijd tot tijd van plaats en beweegt abrupt naar een nieuwe positie, op een afstand van de vorige, die ongeveer zo groot is als dit molecuul zelf. Met andere woorden, moleculen bewegen zich in een vloeistof, maar langzaam. Een deel van de tijd blijven ze in de buurt van bepaalde plaatsen. Bijgevolg is hun beweging zoiets als een mengsel van bewegingen die worden uitgevoerd in een gas en in een vaste stof. Trillingen op één plek worden na een tijdje vervangen door een vrije overgang van plek naar plek.
Vloeistofdruk
We kennen enkele eigenschappen van een vloeibare substantie.dankzij constante interactie met hen. Dus uit de ervaring van het dagelijks leven weten we dat het inwerkt op het oppervlak van vaste lichamen die ermee in contact komen, met bepaalde krachten. Ze worden vloeistofdrukkrachten genoemd.
Bijvoorbeeld het kraangat openentik met een vinger en draai het water aan, we voelen hoe het op de vinger drukt. En het is geen toeval dat een zwemmer die tot grote diepten duikt, pijn in zijn oren ervaart. Het wordt verklaard door de drukkrachten die op het trommelvlies van het oor inwerken. Water is een vloeibare substantie en heeft daarom al zijn eigenschappen. Om de temperatuur van water op zeediepte te meten, moeten zeer sterke thermometers worden gebruikt, zodat ze niet kunnen worden verpletterd door de druk van de vloeistof.
Deze druk is het gevolg van compressie, d.w.z.een verandering in het vloeistofvolume. Ze bezit elasticiteit met betrekking tot deze verandering. De drukkrachten zijn de elasticiteitskrachten. Daarom, als de vloeistof inwerkt op de lichamen die ermee in contact komen, wordt deze gecomprimeerd. Omdat de dichtheid van een stof toeneemt tijdens compressie, kan worden aangenomen dat vloeistoffen elastisch zijn in relatie tot veranderingen in dichtheid.
Verdamping
Blijven nadenken over de eigenschappen van vloeistofstoffen, gaan we over tot verdamping. Zowel nabij het oppervlak als direct in de oppervlaktelaag zijn er krachten die het bestaan van deze laag verzekeren. Ze laten niet toe dat de moleculen erin het volume van de vloeistof verlaten. Sommigen van hen ontwikkelen echter, als gevolg van thermische beweging, vrij hoge snelheden, met behulp waarvan het mogelijk wordt om deze krachten te overwinnen en de vloeistof te verlaten. We noemen dit fenomeen verdamping. Het kan bij elke luchttemperatuur worden waargenomen, maar met de toename neemt de intensiteit van verdamping toe.
Condensatie
Als de moleculen die de vloeistof hebben verlaten, worden verwijderdruimte in de buurt van het oppervlak, en uiteindelijk verdampt alles. Als de moleculen die het hebben verlaten niet worden verwijderd, vormen ze damp. Dampmoleculen die vastzitten in een gebied nabij het oppervlak van de vloeistof worden erin gezogen door de aantrekkingskracht. Dit proces wordt condensatie genoemd.
Daarom, als de moleculen niet worden verwijderd, metde verdampingssnelheid neemt af met de tijd. Als de dampdichtheid verder toeneemt, ontstaat een situatie waarin het aantal moleculen dat de vloeistof in een bepaalde tijd verlaat gelijk zal zijn aan het aantal moleculen dat er in dezelfde tijd naar terugkeert. Dit is hoe een toestand van dynamisch evenwicht ontstaat. De stoom erin wordt verzadigd genoemd. De druk en dichtheid nemen toe met toenemende temperatuur. Hoe hoger het is, hoe groter het aantal vloeistofmoleculen dat voldoende energie heeft voor verdamping en hoe hoger de dampdichtheid moet zijn om condensatie gelijk te laten verdampen.
Koken
Tijdens het verwarmen van vloeibare stoffeneen temperatuur wordt bereikt waarbij verzadigde dampen dezelfde druk hebben als de externe omgeving, er wordt een evenwicht tot stand gebracht tussen verzadigde damp en vloeistof. Als de vloeistof extra warmte geeft, wordt de overeenkomstige vloeistofmassa onmiddellijk omgezet in damp. Dit proces wordt koken genoemd.
Koken is intense verdampingvloeistoffen. Het komt niet alleen vanaf het oppervlak voor, maar betreft het hele volume. Er verschijnen stoombellen in de vloeistof. Om vanuit een vloeistof in damp te veranderen, hebben moleculen energie nodig. Het is nodig om de aantrekkingskracht te overwinnen, waardoor ze in de vloeistof worden vastgehouden.
Kooktemperatuur
Het kookpunt is degene waarbijgelijkheid van twee drukken wordt waargenomen - externe en verzadigde dampen. Het neemt toe met toenemende druk en neemt af met afnemende druk. Vanwege het feit dat de druk in de vloeistof verandert met de hoogte van de kolom, vindt het koken in de vloeistof plaats op verschillende niveaus bij verschillende temperaturen. Alleen verzadigde damp die tijdens het koken boven het vloeistofoppervlak komt, heeft een bepaalde temperatuur. Het wordt alleen bepaald door externe druk. Dit is wat we bedoelen als we het hebben over het kookpunt. Het verschilt in verschillende vloeistoffen, die veel worden gebruikt in de technologie, met name bij de destillatie van aardolieproducten.
Latente verdampingswarmte is de hoeveelheidwarmte die nodig is om een isotherm gedefinieerde hoeveelheid vloeistof om te zetten in stoom, als de externe druk gelijk is aan de verzadigde dampdruk.
Eigenschappen van vloeibare films
We weten allemaal hoe we schuim moeten krijgen,zeep oplossen in water. Dit is niets meer dan een veelvoud aan bellen, die worden beperkt door de dunste film die uit vloeistof bestaat. Uit de schuimende vloeistof kan echter ook een aparte film worden verkregen. De eigenschappen zijn erg interessant. Deze films kunnen erg dun zijn: hun dikte in de dunste delen is niet meer dan honderdduizendste millimeter. Toch zijn ze soms erg stabiel. De zeepfilm kan worden vervormd en uitgerekt, en een stroom water kan er doorheen gaan zonder deze te vernietigen. Hoe kunnen we deze stabiliteit verklaren? Om een film te laten verschijnen, is het noodzakelijk om stoffen die erin oplossen aan de schone vloeistof toe te voegen. Maar niet alle, maar die die de oppervlaktespanning aanzienlijk verlagen.
Vloeibare films in de natuur en technologie
In technologie en natuur ontmoeten we de hoofdrolniet met losse films, maar met schuim, dat is een combinatie daarvan. Het is vaak te zien in beekjes, waar kleine beekjes in kalm water vallen. Het vermogen van water om te schuimen wordt in dit geval geassocieerd met de aanwezigheid van organisch materiaal erin, dat wordt uitgescheiden door de wortels van planten. Dit is een voorbeeld van hoe natuurlijke vloeistoffen schuimen. Maar hoe zit het met technologie? Bij de bouw worden bijvoorbeeld speciale materialen gebruikt die een celstructuur hebben die lijkt op schuim. Ze zijn licht van gewicht, goedkoop, sterk genoeg, geleiden slecht geluid en warmte. Om ze te verkrijgen, worden stoffen die schuimvorming bevorderen, toegevoegd aan speciale oplossingen.
conclusie
Dus we hebben ontdekt welke stoffen erbij horenvloeistof, ontdekte dat vloeistof een tussenliggende toestand is tussen gasvormig en vast. Daarom heeft het eigenschappen die kenmerkend zijn voor beide. Vloeibare kristallen, die tegenwoordig veel worden gebruikt in de technologie en de industrie (bijvoorbeeld liquid crystal displays), zijn een goed voorbeeld van deze toestand. Ze combineren de eigenschappen van vaste stoffen en vloeistoffen. Het is moeilijk voor te stellen welke vloeibare stoffen in de toekomst door de wetenschap zullen worden uitgevonden. Het is echter duidelijk dat er in deze toestand een groot potentieel is dat ten behoeve van de mensheid kan worden gebruikt.
Bijzondere interesse in de overweging van fysisch en chemischProcessen die plaatsvinden in vloeibare toestand zijn te wijten aan het feit dat een persoon zelf voor 90% uit water bestaat, de meest voorkomende vloeistof op aarde. Daarin vinden alle vitale processen plaats in zowel de planten- als de dierenwereld. Daarom is het voor ons allemaal belangrijk om de vloeibare toestand van materie te bestuderen.
