เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวคนรวมถึง personและตัวเขาเองเป็นร่างกายที่ประกอบด้วยสาร ในทางกลับกัน สิ่งเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุล อันสุดท้ายมาจากอะตอม และพวกมันมาจากโครงสร้างที่เล็กกว่า อย่างไรก็ตาม ความหลากหลายโดยรอบนั้นยิ่งใหญ่มากจนยากที่จะจินตนาการถึงความธรรมดาบางอย่างได้ และมี ส่วนผสมนับล้าน แต่ละชนิดมีเอกลักษณ์เฉพาะในคุณสมบัติ โครงสร้าง และบทบาทสมมติ โดยรวมแล้วมีสถานะหลายเฟสแตกต่างกันตามที่สารทั้งหมดสามารถมีความสัมพันธ์กันได้
สถานะรวมของสาร
มีสี่ตัวแปรของสถานะรวมของการเชื่อมต่อ
- ก๊าซ
- ของแข็ง
- ของเหลว
- พลาสม่าเป็นก๊าซไอออไนซ์ที่หายากมาก
ในบทความนี้ เราจะพิจารณาคุณสมบัติของของเหลว ลักษณะโครงสร้าง และพารามิเตอร์ประสิทธิภาพการทำงานที่เป็นไปได้
การจำแนกประเภทของของเหลว
ส่วนนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของของเหลว โครงสร้างและโครงสร้างทางเคมี ตลอดจนประเภทของปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคที่ประกอบเป็นสารประกอบ
- ของเหลวดังกล่าวซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่ยึดเข้าด้วยกันโดยกองกำลังแวนเดอร์วาลส์ ตัวอย่าง ได้แก่ ก๊าซเหลว (อาร์กอน มีเทน และอื่นๆ)
- สารดังกล่าวซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกันสองอะตอม ตัวอย่าง: ก๊าซในรูปของเหลว - ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ออกซิเจน และอื่นๆ
- โลหะเหลวเป็นปรอท
- สารที่ประกอบด้วยองค์ประกอบที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ ตัวอย่าง: ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไฮโดรเจนไอโอไดด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และอื่นๆ
- สารประกอบที่มีพันธะไฮโดรเจนอยู่ ตัวอย่าง: น้ำ แอลกอฮอล์ แอมโมเนียในสารละลาย
นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างพิเศษ เช่น ผลึกเหลว ของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตัน ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษ
เราจะพิจารณาคุณสมบัติพื้นฐานของของเหลวที่แยกความแตกต่างจากสถานะการรวมตัวอื่นๆ ทั้งหมด ประการแรกสิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่มักเรียกว่าทางกายภาพ
คุณสมบัติของของเหลว: รูปร่างและปริมาตร
โดยรวมแล้วสามารถแยกแยะลักษณะเฉพาะได้ประมาณ 15 ประการซึ่งทำให้สามารถอธิบายได้ว่าสารที่อยู่ระหว่างการพิจารณาคืออะไรและคุณค่าของสารเหล่านี้คืออะไร
คุณสมบัติทางกายภาพแรกของของเหลวที่นึกถึงเมื่อกล่าวถึงสถานะของการรวมนี้คือความสามารถในการเปลี่ยนรูปร่างและครอบครองปริมาณที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น หากเราพูดถึงรูปแบบของสารที่เป็นของเหลว โดยทั่วไปแล้วจะถือว่าขาดหายไป อย่างไรก็ตามมันไม่ใช่
ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่รู้จักกันดีของหยดสารได้รับการเปลี่ยนรูปบางประเภท ดังนั้นรูปร่างของพวกมันจึงถูกรบกวนและไม่แน่นอน อย่างไรก็ตาม หากคุณตกอยู่ในสภาพที่แรงโน้มถ่วงไม่ได้กระทำหรือถูกจำกัดอย่างแรง ลูกบอลก็จะมีรูปร่างในอุดมคติ ดังนั้น เมื่อได้รับงาน: "บอกคุณสมบัติของของเหลว" บุคคลที่คิดว่าตนเองเชี่ยวชาญฟิสิกส์เพียงพอควรกล่าวถึงข้อเท็จจริงนี้
สำหรับปริมาตร ควรสังเกตคุณสมบัติทั่วไปของก๊าซและของเหลวที่นี่ ทั้งสิ่งเหล่านั้นและอื่น ๆ สามารถครอบครองพื้นที่ทั้งหมดได้ จำกัด โดยผนังของเรือเท่านั้น
ความเหนียว
คุณสมบัติทางกายภาพของของเหลวมีความหลากหลายมากแต่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว เช่น ความหนืด มันคืออะไรและมันถูกกำหนดอย่างไร? พารามิเตอร์หลักที่ค่าที่พิจารณาขึ้นอยู่กับ:
- แรงเฉือน
- การไล่ระดับความเร็วของการเคลื่อนไหว
การพึ่งพาค่าเหล่านี้เป็นเชิงเส้นหากเราอธิบายด้วยคำที่ง่ายกว่า ความหนืดก็เหมือนกับปริมาตร ก็คือคุณสมบัติของของเหลวและก๊าซซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับพวกมัน และบอกเป็นนัยถึงการเคลื่อนไหวที่ไม่จำกัดโดยไม่คำนึงถึงอิทธิพลภายนอก กล่าวคือ หากน้ำไหลออกจากถัง น้ำจะยังคงทำเช่นนั้นภายใต้อิทธิพลใดๆ (แรงโน้มถ่วง แรงเสียดทาน และปัจจัยอื่นๆ)
ซึ่งตรงกันข้ามกับของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันซึ่งมีความหนืดมากกว่าและสามารถทิ้งรูไว้ตามการเคลื่อนที่ซึ่งเต็มไปด้วยเวลา
ตัวบ่งชี้นี้จะขึ้นอยู่กับอะไร?
- จากอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนืดของของเหลวบางชนิดจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ส่วนอื่นๆ จะลดลง ขึ้นอยู่กับสารประกอบเฉพาะและโครงสร้างทางเคมี
- จากแรงกดดัน. การเพิ่มขึ้นทำให้ดัชนีความหนืดเพิ่มขึ้น
- จากองค์ประกอบทางเคมีของสาร ความหนืดเปลี่ยนแปลงเมื่อมีสิ่งสกปรกและส่วนประกอบแปลกปลอมในตัวอย่างของสารบริสุทธิ์
ความจุความร้อน
คำนี้กำหนดความสามารถของสารดูดซับความร้อนจำนวนหนึ่งเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของตัวเองขึ้นหนึ่งองศาเซลเซียส มีสารประกอบที่แตกต่างกันสำหรับตัวบ่งชี้นี้ บางตัวมีความจุความร้อนมากกว่า บางตัวมีความจุน้อยกว่า
เช่น น้ำดีมากตัวสะสมความร้อน ซึ่งช่วยให้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับระบบทำความร้อน การปรุงอาหาร และความต้องการอื่นๆ โดยทั่วไป ตัวบ่งชี้ความจุความร้อนเป็นตัวบ่งชี้เฉพาะสำหรับของเหลวแต่ละชนิดอย่างเคร่งครัด
แรงตึงผิว
บ่อยครั้งที่ได้รับงาน:"ตั้งชื่อคุณสมบัติของของเหลว" ให้นึกถึงแรงตึงผิวทันที ท้ายที่สุด เด็ก ๆ จะได้รับการแนะนำให้รู้จักกับเขาในบทเรียนฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา และแต่ละวิชาจะอธิบายพารามิเตอร์ที่สำคัญนี้จากด้านข้าง
คำจำกัดความคลาสสิกของแรงตึงผิวถัดไป: นี่คือขอบเขตของเฟส กล่าวคือในขณะที่ของเหลวมีปริมาตรหนึ่ง ของเหลวจะล้อมรอบด้านนอกด้วยตัวกลางที่เป็นก๊าซ - อากาศ ไอน้ำ หรือสารอื่นๆ ดังนั้นการแยกเฟสจึงเกิดขึ้นที่จุดสัมผัส
ในกรณีนี้ โมเลกุลมักจะล้อมรอบตัวเองเป็นเป็นไปได้โดยอนุภาคจำนวนมากและด้วยเหตุนี้จึงนำไปสู่การบีบอัดของเหลวโดยรวม ดังนั้นพื้นผิวจึงดูยืดออก คุณสมบัตินี้ยังสามารถอธิบายรูปทรงกลมของหยดของเหลวในกรณีที่ไม่มีแรงโน้มถ่วง ท้ายที่สุดแล้ว รูปแบบนี้เหมาะอย่างยิ่งจากมุมมองของพลังงานของโมเลกุล ตัวอย่าง:
- ฟอง;
- น้ำเดือด;
- หยดของเหลวในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์
แมลงบางชนิดได้ปรับตัวให้ "เดิน" บนผิวน้ำได้อย่างแม่นยำเพราะแรงตึงผิว ตัวอย่าง: สไตรเดอร์น้ำ ด้วงนกน้ำ ตัวอ่อนบางตัว
ความลื่นไหล
มีคุณสมบัติทั่วไปของของเหลวและของแข็ง หนึ่งในนั้นคือความคล่องตัว ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือสำหรับอดีตนั้นไม่จำกัด สาระสำคัญของพารามิเตอร์นี้คืออะไร?
หากคุณใช้อิทธิพลภายนอกกับของเหลวร่างกายแล้วก็จะแตกออกเป็นส่วนๆ แยกออกจากกัน กล่าวคือ มันจะล้นออกมา ในกรณีนี้ แต่ละส่วนจะเติมปริมาตรทั้งหมดของเรืออีกครั้ง สำหรับของแข็ง คุณสมบัตินี้มีจำกัดและขึ้นอยู่กับสภาวะภายนอก
ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอุณหภูมิ
ซึ่งรวมถึงสามพารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะของสารที่เรากำลังพิจารณา:
- ร้อนมากเกินไป;
- ระบายความร้อน;
- เดือด
คุณสมบัติของของเหลวเช่นความร้อนสูงเกินไปและภาวะอุณหภูมิต่ำกว่านั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับอุณหภูมิวิกฤต (จุด) ของการเดือดและการแช่แข็งตามลำดับ ความร้อนสูงเกินไปเรียกว่าของเหลวที่ผ่านเกณฑ์ของจุดความร้อนวิกฤตเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิ แต่ไม่แสดงอาการเดือดจากภายนอก
Supercooled ตามลำดับเรียกว่าของเหลวที่เอาชนะจุดวิกฤตของการเปลี่ยนแปลงไปสู่อีกเฟสหนึ่งภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิต่ำ แต่ไม่กลายเป็นของแข็ง
ทั้งในกรณีแรกและในกรณีที่สองมีเงื่อนไขสำหรับการแสดงคุณสมบัติดังกล่าว
- ขาดอิทธิพลทางกลต่อระบบ (การเคลื่อนไหว การสั่นสะเทือน)
- อุณหภูมิสม่ำเสมอโดยไม่ต้องกระโดดและลดลงอย่างกะทันหัน
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจก็คือถ้าอยู่ในของเหลวที่มีความร้อนสูงเกินไป(เช่น น้ำ) โยนสิ่งแปลกปลอมเข้าไปก็จะเดือดทันที สามารถรับได้โดยการให้ความร้อนภายใต้อิทธิพลของรังสี (ในเตาไมโครเวฟ)
อยู่ร่วมกับสารในระยะอื่นๆ
มีสองตัวเลือกสำหรับพารามิเตอร์นี้
- ของเหลวเป็นแก๊ส ระบบดังกล่าวแพร่หลายที่สุดธรรมดาเพราะมีอยู่ทุกหนทุกแห่งในธรรมชาติ การระเหยของน้ำเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรธรรมชาติ ในกรณีนี้ ไอน้ำที่ได้จะเกิดขึ้นพร้อมกันกับน้ำที่เป็นของเหลว ถ้าเราพูดถึงระบบปิด การระเหยก็เกิดขึ้นที่นั่นเช่นกัน เป็นเพียงว่าไออิ่มตัวเร็วมาก และทั้งระบบก็เข้าสู่สมดุล นั่นคือ ของเหลว - ไออิ่มตัว
- ของเหลว - ของแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบดังกล่าว สิ่งหนึ่งที่เห็นได้ชัดเจนก็คือคุณสมบัติ - ความเปียกชื้น เมื่อน้ำและของแข็งทำปฏิกิริยากัน สารหลังสามารถเปียกน้ำได้อย่างสมบูรณ์ บางส่วนหรือทั้งหมด มีสารประกอบที่ละลายในน้ำได้เร็วและแทบไม่มีกำหนด มีบางประเภทที่ไม่สามารถทำได้ (โลหะบางชนิด เพชร และอื่นๆ)
โดยทั่วไปแล้ว การศึกษาปฏิสัมพันธ์ของของไหลกับสารประกอบในสถานะการรวมกลุ่มอื่น ๆ ถือเป็นระเบียบวินัยของไฮโดรแอโรเมคานิกส์
การบีบอัด
คุณสมบัติพื้นฐานของของเหลวจะไม่สมบูรณ์,ถ้าเราไม่ได้กล่าวถึงการบีบอัด แน่นอนว่าพารามิเตอร์นี้เป็นเรื่องปกติสำหรับระบบแก๊ส อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เรากำลังพิจารณาอาจยอมให้บีบอัดภายใต้เงื่อนไขบางประการ
ความแตกต่างที่สำคัญคือความเร็วของกระบวนการและความสม่ำเสมอ หากก๊าซสามารถบีบอัดได้อย่างรวดเร็วและอยู่ภายใต้แรงดันต่ำ ของเหลวจะถูกบีบอัดอย่างไม่สม่ำเสมอ เป็นเวลานานเพียงพอและภายใต้สภาวะที่คัดเลือกมาเป็นพิเศษ
การระเหยและการควบแน่นของของเหลว
นี่เป็นคุณสมบัติอีกสองประการของของเหลว ฟิสิกส์ให้คำอธิบายต่อไปนี้:
- การระเหย - เอ่อกระบวนการที่มีลักษณะค่อยเป็นค่อยไปการเปลี่ยนแปลงของสารจากสถานะการรวมตัวของของเหลวเป็นของแข็ง สิ่งนี้เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลทางความร้อนที่มีต่อระบบ โมเลกุลเริ่มเคลื่อนที่และเปลี่ยนโครงผลึกของพวกมันกลายเป็นสถานะก๊าซ กระบวนการนี้สามารถดำเนินต่อไปได้จนกว่าของเหลวทั้งหมดจะกลายเป็นไอน้ำ (สำหรับระบบเปิด) หรือก่อนที่จะสร้างสมดุล (สำหรับเรือปิด)
- การควบแน่น - กระบวนการตรงข้ามกับขั้นตอนที่ระบุข้างต้นที่นี่ไอระเหยกลายเป็นโมเลกุลของเหลว สิ่งนี้จะเกิดขึ้นจนกว่าจะมีการสร้างสมดุลหรือการเปลี่ยนเฟสที่สมบูรณ์ ไอน้ำให้อนุภาคแก่ของเหลวมากกว่าที่ทำกับเขา
ตัวอย่างทั่วไปของกระบวนการทั้งสองนี้ในธรรมชาติ ได้แก่ การระเหยของน้ำจากพื้นผิวของมหาสมุทรโลก การควบแน่นของกระบวนการในบรรยากาศชั้นบน และการตกตะกอน
คุณสมบัติทางกลของของเหลว
คุณสมบัติเหล่านี้เป็นเรื่องของการศึกษาเช่นวิทยาศาสตร์เป็นกลศาสตร์ของไหล โดยเฉพาะ - ส่วนของมัน ทฤษฎีกลศาสตร์ของไหลและก๊าซ พารามิเตอร์ทางกลหลักที่แสดงลักษณะสถานะรวมของสารที่พิจารณา ได้แก่:
- ความหนาแน่น
- แรงดึงดูดเฉพาะ;
- ความหนืด
ความหนาแน่นของของเหลวนั้นเข้าใจว่าเป็นมวลของมันซึ่งมีอยู่ในหน่วยปริมาตรหนึ่งหน่วย ตัวบ่งชี้นี้แตกต่างกันไปตามสารประกอบต่างๆ มีข้อมูลที่คำนวณและทดลองแล้วในตัวบ่งชี้นี้ซึ่งถูกป้อนในตารางพิเศษ
ความถ่วงจำเพาะถือเป็นน้ำหนักของปริมาตรของเหลวหนึ่งหน่วย ตัวบ่งชี้นี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นอย่างมาก (เมื่อเพิ่มขึ้น น้ำหนักจะลดลง)
ทำไมต้องศึกษาคุณสมบัติทางกลของเหลว? ความรู้นี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในธรรมชาติภายในร่างกายมนุษย์ นอกจากนี้เมื่อสร้างวิธีการทางเทคนิคผลิตภัณฑ์ต่างๆ ท้ายที่สุดแล้ว สารเหลวเป็นรูปแบบการรวมตัวที่พบได้บ่อยที่สุดในโลกของเรา
ของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตันและคุณสมบัติของมัน
คุณสมบัติของแก๊ส ของเหลว ของแข็ง คือวัตถุประสงค์ของการศึกษาฟิสิกส์ตลอดจนสาขาวิชาที่เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตามนอกเหนือจากสารเหลวแบบดั้งเดิมแล้วยังมีสิ่งที่เรียกว่าไม่ใช่ของนิวตันซึ่งได้รับการศึกษาโดยวิทยาศาสตร์นี้ด้วย พวกเขาคืออะไรและทำไมพวกเขาถึงได้ชื่อนี้?
เพื่อให้เข้าใจว่าสารประกอบดังกล่าวคืออะไร เราจะยกตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดในชีวิตประจำวัน:
- "เมือก" ที่เด็กใช้
- "หมากฝรั่ง" หรือหมากฝรั่งสำหรับมือ
- สีทาอาคารธรรมดา
- สารละลายแป้งในน้ำเป็นต้น
กล่าวคือ เหล่านี้เป็นของเหลวดังกล่าว ซึ่งมีความหนืดคือเป็นไปตามการไล่ระดับความเร็ว ยิ่งส่งผลกระทบเร็ว ดัชนีความหนืดก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นด้วยการกระแทกที่แรงของหมากฝรั่งบนพื้นก็จะกลายเป็นสารที่เป็นของแข็งอย่างสมบูรณ์ที่สามารถแตกเป็นชิ้น ๆ ได้
ถ้าคุณปล่อยเขาไว้ตามลำพังก็แปลว่าผ่านสักสองสามนาทีมันจะกระจายออกไปในแอ่งน้ำเหนียว ของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวโทเนียนนั้นค่อนข้างพิเศษในคุณสมบัติของพวกเขา สารที่พบการใช้งานไม่เพียงแต่เพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัตถุประสงค์ทางวัฒนธรรมและในครัวเรือนด้วย
