Dalam kehidupan seharian, kita sentiasa menghadapi tiga keadaan jirim - cecair, gas dan pepejal. Kami mempunyai idea yang agak jelas tentang apa itu pepejal dan gas. Gas ialah himpunan molekul yang bergerak secara rawak ke semua arah. Semua molekul badan pepejal mengekalkan susunan bersama mereka. Mereka hanya berayun sedikit.
Ciri-ciri bahan cecair
Dan apakah bahan cecair? Ciri utama mereka ialah, menduduki kedudukan pertengahan antara kristal dan gas, mereka menggabungkan sifat-sifat tertentu kedua-dua keadaan ini. Sebagai contoh, untuk cecair, serta untuk badan pepejal (hablur), kehadiran isipadu adalah ciri. Walau bagaimanapun, pada masa yang sama, bahan cecair, seperti gas, mengambil bentuk kapal di mana ia berada. Ramai di antara kita percaya bahawa mereka tidak mempunyai bentuk mereka sendiri. Walau bagaimanapun, ia tidak. Bentuk semula jadi mana-mana cecair -bola. Graviti biasanya menghalangnya daripada menganggap bentuk ini, jadi cecair sama ada mengambil bentuk bekas atau merebak nipis di atas permukaan.
Dari segi sifatnya, keadaan cecair sesuatu bahan adalah sangat kompleks, disebabkan kedudukannya yang pertengahan. Ia mula dikaji sejak zaman Archimedes (2200 tahun dahulu). Walau bagaimanapun, analisis tentang bagaimana molekul bahan cecair berkelakuan masih merupakan salah satu bidang sains gunaan yang paling sukar. Masih tiada teori cecair yang diterima umum dan lengkap sepenuhnya. Walau bagaimanapun, kita boleh mengatakan sesuatu tentang tingkah laku mereka dengan pasti.
Kelakuan molekul dalam cecair
Bendalir ialah sesuatu yang boleh mengalir. Susunan jarak pendek diperhatikan dalam susunan zarahnya. Ini bermakna bahawa lokasi jiran yang paling dekat dengannya, berkenaan dengan mana-mana zarah, dipesan. Walau bagaimanapun, apabila dia menjauhi orang lain, kedudukannya berhubung dengan mereka menjadi semakin kurang teratur, dan kemudian perintah itu hilang sama sekali. Bahan cecair terdiri daripada molekul yang bergerak lebih bebas daripada pepejal (dan lebih bebas lagi dalam gas). Untuk masa tertentu, setiap daripada mereka bergegas terlebih dahulu ke satu arah, kemudian ke arah yang lain, tanpa berganjak dari jirannya. Walau bagaimanapun, molekul cecair pecah dari persekitaran dari semasa ke semasa. Dia pergi ke tempat baru dengan berpindah ke tempat lain. Di sini sekali lagi, untuk jangka masa tertentu, dia membuat pergerakan seperti goyah.
Y. I. Sumbangan Frenkel kepada kajian cecair
Saya. I. Frenkel, seorang saintis Soviet, mempunyai merit besar dalam pembangunan beberapamasalah mengenai topik seperti bahan cecair. Kimia berkembang pesat berkat penemuannya. Beliau percaya bahawa gerakan terma dalam cecair mempunyai ciri berikut. Untuk masa tertentu, setiap molekul berayun di sekitar kedudukan keseimbangan. Walau bagaimanapun, ia menukar tempatnya dari semasa ke semasa, bergerak secara tiba-tiba ke kedudukan baru, yang dipisahkan dari yang sebelumnya dengan jarak yang lebih kurang saiz molekul ini sendiri. Dalam erti kata lain, di dalam cecair, molekul bergerak, tetapi perlahan-lahan. Kadang-kadang mereka tinggal berhampiran tempat tertentu. Akibatnya, pergerakan mereka adalah seperti campuran pergerakan dalam gas dan dalam badan pepejal. Turun naik di satu tempat selepas beberapa ketika digantikan dengan peralihan percuma dari satu tempat ke tempat.
Tekanan dalam cecair
Sesetengah sifat bahan cecair diketahui oleh kita kerana interaksi berterusan dengannya. Jadi, dari pengalaman kehidupan seharian, kita tahu bahawa ia bertindak pada permukaan badan pepejal yang bersentuhan dengannya, dengan daya tertentu. Ia dipanggil daya tekanan bendalir.
Contohnya, apabila membuka pili air dengan jari dan menghidupkan air, kita rasa bagaimana ia menekan pada jari. Dan seorang perenang yang telah menyelam dengan sangat dalam tidak secara tidak sengaja mengalami sakit di telinganya. Ia dijelaskan oleh fakta bahawa daya tekanan bertindak pada gegendang telinga. Air adalah bahan cair, jadi ia mempunyai semua sifatnya. Untuk mengukur suhu air di kedalaman laut, sangat kuattermometer supaya ia tidak boleh dihancurkan oleh tekanan bendalir.
Tekanan ini disebabkan oleh pemampatan, iaitu perubahan isipadu cecair. Ia mempunyai keanjalan berhubung dengan perubahan ini. Daya tekanan ialah daya keanjalan. Oleh itu, jika bendalir bertindak pada badan yang bersentuhan dengannya, maka ia dimampatkan. Memandangkan ketumpatan bahan meningkat semasa pemampatan, kita boleh mengandaikan bahawa cecair mempunyai keanjalan berhubung dengan perubahan ketumpatan.
Sejatan
Terus mempertimbangkan sifat bahan cecair, kita beralih kepada penyejatan. Berhampiran permukaannya, serta secara langsung di lapisan permukaan, daya bertindak yang memastikan kewujudan lapisan ini. Mereka tidak membenarkan molekul di dalamnya meninggalkan isipadu cecair. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh gerakan terma, sebahagian daripada mereka mengembangkan halaju yang agak tinggi, dengan bantuan yang menjadi mungkin untuk mengatasi daya ini dan meninggalkan cecair. Kami memanggil fenomena ini penyejatan. Ia boleh diperhatikan pada sebarang suhu udara, namun, dengan peningkatannya, keamatan penyejatan meningkat.
Kondensasi
Jika molekul-molekul yang meninggalkan cecair dikeluarkan dari ruang berhampiran permukaannya, maka kesemuanya akhirnya tersejat. Jika molekul yang meninggalkannya tidak dikeluarkan, ia membentuk wap. Molekul wap yang telah jatuh ke dalam kawasan berhampiran permukaan cecair ditarik ke dalamnya oleh daya tarikan. Proses ini dipanggil pemeluwapan.
Oleh itu,jika molekul tidak disingkirkan, kadar sejatan berkurangan dari semasa ke semasa. Jika ketumpatan wap bertambah lagi, satu keadaan dicapai di mana bilangan molekul yang meninggalkan cecair dalam masa tertentu akan sama dengan bilangan molekul yang kembali kepadanya dalam masa yang sama. Ini mewujudkan keadaan keseimbangan dinamik. Wap di dalamnya dipanggil tepu. Tekanan dan ketumpatannya meningkat dengan peningkatan suhu. Semakin tinggi ia, semakin banyak bilangan molekul cecair yang mempunyai tenaga yang mencukupi untuk penyejatan dan semakin besar ketumpatan wap tersebut supaya pemeluwapan menjadi sama sejatan.
Mendidih
Apabila, dalam proses memanaskan bahan cecair, suhu dicapai di mana wap tepu mempunyai tekanan yang sama seperti persekitaran luaran, keseimbangan diwujudkan antara wap tepu dan cecair. Jika cecair memberikan jumlah haba tambahan, jisim cecair yang sepadan segera ditukar kepada wap. Proses ini dipanggil mendidih.
Mendidih ialah penyejatan sengit cecair. Ia berlaku bukan sahaja dari permukaan, tetapi melibatkan keseluruhan isipadunya. Gelembung wap muncul di dalam cecair. Untuk masuk ke dalam wap daripada cecair, molekul perlu memperoleh tenaga. Ia diperlukan untuk mengatasi daya tarikan yang mengekalkan mereka dalam cecair.
Takat didih
Takat didih ialah titik di manaterdapat kesamaan dua tekanan - wap luaran dan tepu. Ia meningkat apabila tekanan meningkat dan berkurang apabila tekanan berkurangan. Disebabkan fakta bahawa tekanan dalam cecair berubah dengan ketinggian lajur, mendidih di dalamnya berlaku pada tahap yang berbeza pada suhu yang berbeza. Hanya wap tepu, yang berada di atas permukaan cecair semasa proses mendidih, mempunyai suhu tertentu. Ia hanya ditentukan oleh tekanan luaran. Inilah yang kita maksudkan apabila kita bercakap tentang takat didih. Ia berbeza untuk cecair yang berbeza, yang digunakan secara meluas dalam kejuruteraan, khususnya, semasa penyulingan produk petroleum.
Haba pendam pengewapan ialah jumlah haba yang diperlukan untuk menukar jumlah cecair yang ditakrifkan secara isoterma kepada wap jika tekanan luaran adalah sama dengan tekanan wap tepu.
Sifat filem cecair
Kita semua tahu cara mendapatkan buih dengan melarutkan sabun dalam air. Ini tidak lain hanyalah banyak buih, yang dihadkan oleh filem paling nipis yang terdiri daripada cecair. Walau bagaimanapun, filem yang berasingan juga boleh diperoleh daripada cecair berbuih. Ciri-cirinya sangat menarik. Filem ini boleh menjadi sangat nipis: ketebalannya di bahagian paling nipis tidak melebihi seratus ribu milimeter. Walau bagaimanapun, mereka kadang-kadang sangat stabil, walaupun ini. Filem sabun boleh mengalami ubah bentuk dan regangan, pancutan air boleh melaluinya tanpa memusnahkannya. Bagaimana untuk menerangkan kestabilan sedemikian? Agar filem muncul, perlu menambah bahan yang larut di dalamnya kepada cecair tulen. Tetapi tidak ada, tetapi seperti itu,yang merendahkan ketegangan permukaan dengan ketara.
Filem cair dalam alam semula jadi dan teknologi
Dalam teknologi dan alam semula jadi, kami terutamanya bertemu bukan dengan filem individu, tetapi dengan buih, yang merupakan gabungan mereka. Ia selalunya boleh diperhatikan di sungai, di mana aliran kecil jatuh ke dalam air yang tenang. Keupayaan air untuk berbuih dalam kes ini dikaitkan dengan kehadiran bahan organik di dalamnya, yang dirembeskan oleh akar tumbuhan. Ini adalah contoh bagaimana bahan cecair semula jadi berbuih. Tetapi bagaimana dengan teknologi? Semasa pembinaan, sebagai contoh, bahan khas digunakan yang mempunyai struktur selular yang menyerupai buih. Mereka adalah ringan, murah, cukup kuat, kurang mengalirkan bunyi dan haba. Untuk mendapatkannya, agen berbuih ditambah pada penyelesaian khas.
Kesimpulan
Jadi, kita telah mempelajari apa bahan itu cecair, mendapati bahawa cecair adalah keadaan perantaraan bahan antara gas dan pepejal. Oleh itu, ia mempunyai ciri ciri kedua-duanya. Kristal cecair, yang digunakan secara meluas hari ini dalam teknologi dan industri (contohnya, paparan kristal cecair) adalah contoh utama keadaan jirim ini. Mereka menggabungkan sifat pepejal dan cecair. Sukar untuk membayangkan bahan cecair yang akan dicipta oleh sains pada masa hadapan. Walau bagaimanapun, jelas bahawa terdapat potensi besar dalam keadaan jirim ini yang boleh digunakan untuk faedah manusia.
Kepentingan khusus dalam pertimbangan proses fizikal dan kimia yang berlakudalam keadaan cair, kerana fakta bahawa orang itu sendiri terdiri daripada 90% air, yang merupakan cecair yang paling biasa di Bumi. Di dalamnya semua proses penting berlaku di dalam tumbuhan dan di dunia haiwan. Oleh itu, adalah penting bagi kita semua untuk mengkaji keadaan cecair jirim.
