É sabido que tudo o que rodeia uma pessoa, incluindoe ele mesmo, são corpos compostos de substâncias. Esses, por sua vez, são feitos de moléculas, os últimos de átomos, e são de estruturas ainda menores. No entanto, a diversidade circundante é tão grande que é difícil imaginar até mesmo algum tipo de comunhão. E aqui está. Os compostos somam milhões, cada um deles é único em propriedades, estrutura e função desempenhada. No total, vários estados de fase são distinguidos, de acordo com os quais todas as substâncias podem ser correlacionadas.
Estado de agregação de substâncias
Existem quatro variantes do estado agregado das conexões.
- Gases.
- Sólidos.
- Líquidos.
- O plasma é um gás ionizado altamente rarefeito.
Neste artigo, consideraremos as propriedades dos líquidos, suas características estruturais e possíveis parâmetros de desempenho.
Classificação de corpos líquidos
Essa divisão é baseada nas propriedades dos líquidos, sua estrutura e estrutura química, bem como os tipos de interação entre as partículas que constituem o composto.
- Esses líquidos, que consistem em átomos mantidos juntos pelas forças de van der Waals. Exemplos são gases líquidos (argônio, metano e outros).
- Essas são substâncias compostas por dois átomos idênticos. Exemplos: gases na forma liquefeita - hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e outros.
- Metais líquidos são mercúrio.
- Substâncias que consistem em elementos ligados por ligações polares covalentes. Exemplos: cloreto de hidrogênio, iodeto de hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e outros.
- Compostos nos quais as ligações de hidrogênio estão presentes. Exemplos: água, álcoois, amônia em solução.
Existem também estruturas especiais - como cristais líquidos, líquidos não newtonianos, que têm propriedades especiais.
Vamos considerar as propriedades básicas de um líquido que o distinguem de todos os outros estados de agregação. Em primeiro lugar, são aqueles que geralmente são chamados de físicos.
Propriedades dos líquidos: forma e volume
No total, podem ser distinguidas cerca de 15 características, que permitem descrever o que são as substâncias em questão e qual o seu valor, características.
As primeiras propriedades físicas de um líquido,o que vem à mente com a menção desse estado de agregação é a capacidade de mudar de forma e ocupar certo volume. Assim, por exemplo, se falamos sobre a forma de substâncias líquidas, é geralmente aceito considerá-la ausente. No entanto, não é.
Sob a influência da conhecida gravidade da gotaas substâncias sofrem algum tipo de deformação, então sua forma é perturbada e torna-se indefinida. No entanto, se você colocar uma queda em condições nas quais a gravidade não atue ou seja fortemente limitada, ela assumirá a forma de bola ideal. Assim, tendo recebido a tarefa: “Nomeie as propriedades dos líquidos”, quem se considera suficientemente versado em física deve mencionar este fato.
No que diz respeito ao volume, as propriedades gerais dos gases e líquidos devem ser observadas. Tanto esses quanto outros são capazes de ocupar todo o volume de espaço em que se encontram, limitados apenas pelas paredes do vaso.
Viscosidade
As propriedades físicas do líquido são muito diversas.Mas o único é como a viscosidade. O que é e como é determinado? Os principais parâmetros dos quais depende o valor considerado são:
- tensão de cisalhamento;
- gradiente de velocidade.
A dependência desses valores é linear.Se explicarmos em palavras mais simples, então a viscosidade, como o volume, são as propriedades dos líquidos e gases que são comuns a eles e implicam movimento ilimitado, independentemente das forças externas de influência. Ou seja, se a água fluir para fora da embarcação, ela continuará a fluir sob quaisquer influências (gravidade, fricção e outros parâmetros).
Isso contrasta com os fluidos não newtonianos, que têm uma viscosidade mais alta e podem deixar buracos após o movimento, preenchendo-se com o tempo.
De que dependerá este indicador?
- Pela temperatura. Com o aumento da temperatura, a viscosidade de alguns líquidos aumenta, enquanto outros, ao contrário, diminui. Depende do composto específico e de sua estrutura química.
- Por causa da pressão. Um aumento causa um aumento no índice de viscosidade.
- Pela composição química da substância. A viscosidade muda na presença de impurezas e componentes estranhos em uma amostra de uma substância pura.
Capacidade de calor
Este termo define a capacidade de uma substânciaabsorver uma certa quantidade de calor para aumentar sua própria temperatura em um grau Celsius. Existem diferentes compostos para este indicador. Alguns têm maior capacidade de calor, outros menos.
Então, por exemplo, a água é muito boaacumulador de calor, o que permite ser amplamente utilizado para sistemas de aquecimento, cozinha e outras necessidades. Em geral, o indicador de capacidade de calor é estritamente individual para cada líquido individual.
Tensão superficial
Freqüentemente, tendo recebido uma tarefa:"Nomeie as propriedades dos líquidos" lembra imediatamente a tensão superficial. Afinal, as crianças são apresentadas a ele em aulas de física, química e biologia. E cada sujeito explica este parâmetro importante de seu lado.
Definição clássica de tensão superficialpróximo: este é o limite da fase. Ou seja, no momento em que o líquido ocupou determinado volume, ele confina externamente com um meio gasoso - ar, vapor ou alguma outra substância. Assim, a separação de fases ocorre no ponto de contato.
Neste caso, as moléculas tendem a se cercar comopossível por um grande número de partículas e, assim, conduzir, por assim dizer, à compressão do líquido como um todo. Consequentemente, a superfície parece esticada. Essa propriedade também pode explicar a forma esférica das gotículas de líquido na ausência de gravidade. Na verdade, é precisamente essa forma que é ideal do ponto de vista da energia da molécula. Exemplos:
- bolha;
- água fervente;
- gotas de líquido sem gravidade.
Alguns insetos se adaptaram para "andar" na superfície da água precisamente por causa da tensão superficial. Exemplos: striders aquáticos, besouros aquáticos, algumas larvas.
Fluidez
Existem propriedades comuns de líquidos e sólidos. Um deles é a fluidez. A única diferença é que para o primeiro é ilimitado. Qual é a essência deste parâmetro?
Se você aplicar uma influência externa a um líquidocorpo, então ele se dividirá em partes e as separará umas das outras, ou seja, transbordará. Neste caso, cada parte irá preencher novamente todo o volume do recipiente. Para sólidos, esta propriedade é limitada e depende de condições externas.
Dependência das propriedades da temperatura
Isso inclui três parâmetros que caracterizam as substâncias que estamos considerando:
- superaquecimento;
- resfriamento;
- ebulição.
Propriedades dos líquidos, como superaquecimento ea hipotermia está diretamente relacionada às temperaturas críticas (pontos) de ebulição e congelamento, respectivamente. Superaquecido é chamado de líquido que ultrapassou o limite do ponto crítico de aquecimento quando exposto à temperatura, mas não mostrou sinais externos de ebulição.
Supercooled, respectivamente, é denominado líquido que ultrapassou o limiar do ponto crítico de transição para outra fase sob a influência de baixas temperaturas, mas não se tornou sólido.
Tanto no primeiro como no segundo caso, existem condições para a manifestação de tais propriedades.
- Ausência de tensão mecânica no sistema (movimento, vibração).
- Temperatura uniforme, sem saltos e mudanças bruscas.
Um fato interessante é que se o líquido superaquecido(por exemplo, água) jogue um objeto estranho, ele irá ferver instantaneamente. Pode ser obtido por aquecimento sob a influência da radiação (em forno de microondas).
Coexistência com outras fases de substâncias
Existem duas opções para este parâmetro.
- O líquido é gás. Esses sistemas são os mais amplamenteamplamente difundidos, uma vez que existem em toda a natureza. A evaporação da água faz parte do ciclo natural. Neste caso, o vapor resultante existe simultaneamente com a água líquida. Se falamos em sistema fechado, existe evaporação. Acontece que o vapor fica saturado muito rapidamente e todo o sistema como um todo chega ao equilíbrio: líquido - vapor saturado.
- Líquido - sólidos. Especialmente em tais sistemas, mais uma coisa é perceptívelpropriedade - molhabilidade. Quando a água e um sólido interagem, o último pode ser umedecido completamente, parcialmente ou totalmente repelir a água. Existem compostos que se dissolvem na água rapidamente e quase indefinidamente. Existem aqueles que geralmente não são capazes disso (alguns metais, diamantes e outros).
Em geral, o estudo da interação de fluidos com compostos em outros estados de agregação é a disciplina da hidroaeromecânica.
Compressibilidade
As propriedades básicas do líquido seriam incompletas,se não mencionássemos a compressibilidade. Claro, este parâmetro é mais comum para sistemas de gás. No entanto, aqueles que estamos considerando também podem ceder à compressão sob certas condições.
A principal diferença é a velocidade do processo e suauniformidade. Se um gás pode ser comprimido rapidamente e sob baixa pressão, então os líquidos são comprimidos de forma desigual, por um longo tempo e sob condições especialmente selecionadas.
Evaporação e condensação de líquidos
Essas são mais duas propriedades do líquido. A física dá-lhes as seguintes explicações:
- Evaporação - uho processo que caracteriza o gradualtransição de uma substância de um estado líquido de agregação para um sólido. Isso acontece sob a influência de influências térmicas no sistema. As moléculas começam a se mover e, mudando sua estrutura cristalina, passam para o estado gasoso. O processo pode continuar até que todo o líquido se transforme em vapor (para sistemas abertos). Ou antes que o equilíbrio seja estabelecido (para vasos fechados).
- Condensação - um processo oposto ao anterior.Aqui, o vapor se transforma em moléculas líquidas. Isso acontece até que o equilíbrio ou a transição de fase completa seja estabelecida. O vapor libera mais partículas para o líquido do que para ele.
Exemplos típicos desses dois processos na natureza são a evaporação da água da superfície do Oceano Mundial, sua condensação nas camadas superiores da atmosfera e, em seguida, a precipitação.
Propriedades mecânicas do líquido
Essas propriedades são objeto de estudo comociência como mecânica dos fluidos. Especificamente - sua seção, a teoria da mecânica dos fluidos e gases. Os principais parâmetros mecânicos que caracterizam o estado agregado considerado das substâncias incluem:
- densidade;
- Gravidade Específica;
- viscosidade.
A densidade de um corpo líquido é entendida como sua massa,que está contido em uma unidade de volume. Este indicador varia para diferentes compostos. Já existem dados calculados e medidos experimentalmente sobre este indicador, que são inseridos em tabelas especiais.
A gravidade específica é considerada o peso de uma unidade de volume de líquido. Este indicador é altamente dependente da temperatura (com um aumento, seu peso diminui).
Por que estudar propriedades mecânicaslíquidos? Esse conhecimento é importante para a compreensão dos processos que ocorrem na natureza, dentro do corpo humano. Também ao criar meios técnicos, vários produtos. Afinal, as substâncias líquidas são uma das formas agregadas mais comuns em nosso planeta.
Fluidos não newtonianos e suas propriedades
As propriedades dos gases, líquidos, sólidos sãoum objeto de estudo da física, bem como algumas disciplinas afins. Porém, além das tradicionais substâncias líquidas, existem também as chamadas não newtonianas, que também são estudadas por essa ciência. O que são e por que receberam esse nome?
Para entender o que são esses compostos, daremos os exemplos mais comuns do dia a dia:
- "limo", que as crianças brincam;
- "goma de mão" ou goma de mão;
- pintura de construção comum;
- uma solução de amido em água, etc.
Ou seja, são líquidos cuja viscosidade éobedece ao gradiente de velocidade. Quanto mais rápido for o impacto, maior será o índice de viscosidade. Portanto, com um forte impacto da goma de mascar no chão, ela se transforma em uma substância totalmente sólida que pode se partir em pedaços.
Se você o deixar sozinho, literalmente por meiopor alguns minutos, ele se espalhará em uma poça pegajosa. Os líquidos não newtonianos são bastante únicos em suas propriedades, substâncias que encontraram aplicação não apenas para fins técnicos, mas também na vida cultural e cotidiana.
