Adalah diketahui bahawa segala sesuatu yang mengelilingi seseorang, termasuk dirinya, adalah badan yang terdiri daripada bahan. Mereka, pada gilirannya, dibina daripada molekul, yang terakhir daripada atom, dan ia daripada struktur yang lebih kecil. Walau bagaimanapun, kepelbagaian di sekelilingnya sangat hebat sehingga sukar untuk membayangkan walaupun beberapa jenis persamaan. Dan ada. Sebatian berjumlah berjuta-juta, setiap daripadanya adalah unik dalam sifat, struktur dan peranan. Secara keseluruhan, beberapa keadaan fasa dibezakan, mengikut mana semua bahan boleh dikaitkan.
Keadaan jirim
Terdapat empat pilihan untuk keadaan agregat sebatian.
- Gas.
- Pepejal.
- Cecair.
- Plasma ialah gas terion yang sangat jarang ditemui.
Dalam artikel ini kita akan mempertimbangkan sifat cecair, ciri strukturnya dan kemungkinan parameter prestasi.
Klasifikasi badan cecair
Pembahagian ini berdasarkan sifat cecair, struktur dan struktur kimianya, serta jenis interaksi antara zarah yang membentuk sebatian.
- Cecair sedemikian yang terdiri daripada atom yang disatukan oleh daya Van der Waals. Contohnya ialah gas cecair (argon, metana dan lain-lain).
- Bahan yang terdiri daripada dua atom yang sama. Contoh: gas cecair - hidrogen, nitrogen, oksigen dan lain-lain.
- Logam cecair - merkuri.
- Bahan yang terdiri daripada unsur yang dihubungkan oleh ikatan polar kovalen. Contoh: hidrogen klorida, hidrogen iodida, hidrogen sulfida dan lain-lain.
- Sebatian yang terdapat ikatan hidrogen. Contoh: air, alkohol, ammonia dalam larutan.
Terdapat juga struktur khas - seperti kristal cecair, cecair bukan Newtonian, yang mempunyai sifat istimewa.
Kami akan mempertimbangkan sifat asas cecair yang membezakannya daripada semua keadaan pengagregatan lain. Pertama sekali, ini adalah yang biasa dipanggil fizikal.
Sifat cecair: bentuk dan isipadu
Secara keseluruhannya, kira-kira 15 ciri boleh dibezakan yang membolehkan kita menerangkan apakah bahan yang dimaksudkan dan nilai serta cirinya.
Sifat fizik pertama cecair yang terlintas di fikiran apabila menyebut keadaan pengagregatan ini ialah keupayaan untuk menukar bentuk dan menduduki isipadu tertentu. Jadi, sebagai contoh, jika kita bercakap tentang bentuk bahan cecair, maka secara umum diterima untuk menganggapnya tidak hadir. Walau bagaimanapun, ini tidak berlaku.
Di bawah tindakan daya graviti yang terkenal, titisan jirim mengalami sedikit ubah bentuk, jadi bentuknya pecah dan menjadi tidak tentu. Walau bagaimanapun, jika anda meletakkan penurunan dalam keadaan di mana graviti tidak bertindakatau sangat terhad, maka ia akan mengambil bentuk bola yang ideal. Oleh itu, memandangkan tugas: "Namakan sifat cecair," seseorang yang menganggap dirinya mahir dalam fizik harus menyebut fakta ini.
Mengenai isipadu, di sini kita harus perhatikan sifat umum gas dan cecair. Kedua-duanya mampu menempati seluruh isipadu ruang di mana mereka berada, hanya dihadkan oleh dinding kapal.
Kelikatan
Sifat fizikal cecair sangat pelbagai. Tetapi salah satu daripadanya adalah unik, seperti kelikatan. Apakah itu dan bagaimana ia ditakrifkan? Parameter utama yang bergantung kepada nilai yang dipertimbangkan ialah:
- tegasan tangensial;
- kecerunan kelajuan bergerak.
Pergantungan nilai yang ditunjukkan adalah linear. Jika kita menerangkan dengan perkataan yang lebih mudah, maka kelikatan, seperti isipadu, adalah sifat cecair dan gas yang biasa bagi mereka dan membayangkan pergerakan tanpa had, tanpa mengira kuasa pengaruh luar. Iaitu, jika air mengalir keluar dari kapal, ia akan terus berbuat demikian di bawah sebarang pengaruh (graviti, geseran dan parameter lain).
Ini berbeza daripada cecair bukan Newtonian, yang lebih likat dan boleh meninggalkan lubang di belakangnya yang terisi dari semasa ke semasa.
Penunjuk ini bergantung kepada apa?
- Daripada suhu. Dengan peningkatan suhu, kelikatan sesetengah cecair meningkat, manakala yang lain, sebaliknya,berkurangan. Ia bergantung pada sebatian khusus dan struktur kimianya.
- Dari tekanan. Peningkatan menyebabkan peningkatan dalam indeks kelikatan.
- Dari komposisi kimia jirim. Kelikatan berubah dengan kehadiran bendasing dan komponen asing dalam sampel bahan tulen.
Kapasiti haba
Istilah ini merujuk kepada keupayaan bahan menyerap sejumlah haba untuk meningkatkan suhunya sendiri sebanyak satu darjah Celsius. Terdapat sambungan yang berbeza untuk penunjuk ini. Ada yang mempunyai lebih banyak, yang lain kurang kapasiti haba.
Jadi, sebagai contoh, air ialah penumpuk haba yang sangat baik, yang membolehkan ia digunakan secara meluas untuk sistem pemanasan, memasak dan keperluan lain. Secara umum, indeks kapasiti haba adalah individu untuk setiap cecair individu.
Ketegangan permukaan
Selalunya, setelah menerima tugas: "Namakan sifat cecair," mereka serta-merta mengingati ketegangan permukaan. Lagipun, kanak-kanak diperkenalkan kepadanya semasa pelajaran fizik, kimia dan biologi. Dan setiap item menerangkan parameter penting ini dari sisinya sendiri.
Takrif klasik bagi tegangan permukaan ialah seperti berikut: ia ialah sempadan fasa. Iaitu, pada masa cecair telah menduduki isipadu tertentu, ia bersempadan di luar dengan medium gas - udara, wap atau beberapa bahan lain. Oleh itu, pemisahan fasa berlaku pada titik sentuhan.
Pada masa yang sama, molekul cenderung mengelilingi diri mereka dengan zarah sebanyak mungkin dan, oleh itu, plumbum, seolah-olah, untukmemampatkan bendalir secara keseluruhan. Oleh itu, permukaan seolah-olah diregangkan. Sifat yang sama juga boleh menerangkan bentuk sfera titisan cecair tanpa kehadiran graviti. Lagipun, bentuk inilah yang ideal dari sudut pandangan tenaga molekul. Contoh:
- buih sabun;
- air mendidih;
- cecair jatuh dalam ketakberatan.
Sesetengah serangga telah menyesuaikan diri untuk "berjalan" di permukaan air dengan tepat disebabkan ketegangan permukaan. Contoh: strider air, unggas air, beberapa belatung.
Warna
Terdapat sifat biasa bagi cecair dan pepejal. Salah satunya ialah kecairan. Perbezaan keseluruhannya ialah untuk yang pertama ia tidak terhad. Apakah intipati parameter ini?
Jika anda mengenakan daya luar pada jasad cecair, ia akan berpecah kepada bahagian-bahagian dan memisahkannya antara satu sama lain, iaitu ia akan mengalir. Dalam kes ini, setiap bahagian sekali lagi akan mengisi keseluruhan isipadu kapal. Untuk pepejal, sifat ini terhad dan bergantung pada keadaan luaran.
Pergantungan sifat pada suhu
Ini termasuk tiga parameter yang mencirikan bahan yang sedang kami pertimbangkan:
- terlalu panas;
- penyejukan;
- mendidih.
Sifat cecair seperti pemanasan lampau dan hipotermia masing-masing secara langsung berkaitan dengan takat didih dan beku kritikal (mata). Cecair yang terlalu panas ialah cecair yang telah melepasi ambang takat pemanasan kritikal apabila terdedah kepada suhu, tetapi tidak menunjukkan tanda luaran mendidih.
Supercooled, masing-masing dipanggilcecair yang telah melepasi ambang titik kritikal peralihan ke fasa lain di bawah pengaruh suhu rendah, tetapi tidak menjadi pepejal.
Dalam kedua-dua kes pertama dan kedua, terdapat syarat untuk manifestasi sifat tersebut.
- Tiada kesan mekanikal pada sistem (pergerakan, getaran).
- Suhu seragam, tanpa lompatan dan penurunan mendadak.
Fakta menarik ialah jika anda membuang objek asing ke dalam cecair panas lampau (contohnya, air), ia akan mendidih serta-merta. Anda boleh mendapatkannya dengan memanaskan di bawah pengaruh sinaran (dalam ketuhar gelombang mikro).
Kewujudan bersama dengan fasa jirim yang lain
Terdapat dua pilihan untuk parameter ini.
- Cecair - gas. Sistem sedemikian adalah yang paling meluas, kerana ia wujud di mana-mana di alam semula jadi. Lagipun, penyejatan air adalah sebahagian daripada kitaran semula jadi. Dalam kes ini, wap yang terhasil wujud serentak dengan air cecair. Jika kita bercakap tentang sistem tertutup, maka penyejatan berlaku di sana juga. Cuma wap menjadi tepu dengan cepat dan keseluruhan sistem menjadi keseimbangan: cecair - stim tepu.
- Cecair - pepejal. Terutama pada sistem sedemikian, satu lagi harta yang ketara - kebolehbasahan. Dalam interaksi air dan pepejal, yang terakhir boleh dibasahi sepenuhnya, sebahagian, atau malah menolak air. Terdapat sebatian yang larut dalam air dengan cepat dan praktikal selama-lamanya. Ada yang tidak mampu melakukan ini sama sekali (beberapa logam, berlian dan lain-lain).
Secara amnya, disiplin hidroaeromekanik terlibat dalam kajian interaksi cecair dengan sebatian dalam keadaan pengagregatan lain.
Kebolehmampatan
Sifat asas bendalir akan menjadi tidak lengkap jika kita tidak menyebut kebolehmampatan. Sudah tentu, parameter ini lebih tipikal untuk sistem gas. Walau bagaimanapun, yang kami sedang pertimbangkan juga boleh dimampatkan dalam keadaan tertentu.
Perbezaan utama ialah kelajuan proses dan keseragamannya. Walaupun gas boleh dimampatkan dengan cepat dan di bawah tekanan rendah, cecair dimampatkan tidak sekata, cukup lama dan dalam keadaan yang dipilih khas.
Penyejatan dan pemeluwapan cecair
Ini adalah dua lagi sifat cecair. Fizik memberi mereka penjelasan berikut:
- Sejatan ialah proses yang mencirikan peralihan beransur-ansur sesuatu bahan daripada keadaan cair terkumpul kepada keadaan pepejal. Ini berlaku di bawah pengaruh kesan haba pada sistem. Molekul mula bergerak dan, menukar kekisi kristal mereka, masuk ke dalam keadaan gas. Proses ini boleh diteruskan sehingga semua cecair ditukar kepada wap (untuk sistem terbuka). Atau sehingga keseimbangan diwujudkan (untuk kapal tertutup).
- Kondensasi ialah proses yang bertentangan dengan yang ditunjukkan di atas. Di sini wap masuk ke dalam molekul cecair. Ini berlaku sehingga keseimbangan atau peralihan fasa lengkap ditubuhkan. Wap membebaskan lebih banyak zarah ke dalam cecair berbanding dengannya.
Contoh tipikal kedua-dua proses di alam ini ialah penyejatan air dari permukaan Lautan Dunia, pemeluwapannya dalamatmosfera atas dan kemudian kejatuhan.
Sifat mekanikal cecair
Sifat-sifat ini adalah subjek kajian sains seperti hidromekanik. Secara khusus, bahagiannya, teori mekanik bendalir dan gas. Parameter mekanikal utama yang mencirikan keadaan pengagregatan bahan yang dipertimbangkan termasuk:
- ketumpatan;
- kongsi;
- kelikatan.
Di bawah ketumpatan jasad cecair fahami jisimnya, yang terkandung dalam satu unit isipadu. Penunjuk ini berbeza untuk sebatian yang berbeza. Terdapat data yang dikira dan diukur secara eksperimen pada penunjuk ini, yang dimasukkan dalam jadual khas.
Graviti tentu dianggap sebagai berat satu unit isipadu cecair. Penunjuk ini sangat bergantung pada suhu (apabila ia meningkat, beratnya berkurangan).
Mengapa mengkaji sifat mekanikal cecair? Pengetahuan ini penting untuk memahami proses yang berlaku di alam semula jadi, di dalam tubuh manusia. Juga apabila mencipta cara teknikal, pelbagai produk. Lagipun, bahan cecair ialah salah satu bentuk agregat yang paling biasa di planet kita.
Bendalir bukan Newton dan sifatnya
Sifat-sifat gas, cecair, pepejal adalah objek kajian fizik, serta beberapa disiplin yang berkaitan. Walau bagaimanapun, sebagai tambahan kepada bahan cecair tradisional, terdapat juga yang dipanggil bukan Newtonian, yang juga dikaji oleh sains ini. Apakah mereka dan mengapa mereka dapatapakah tajuknya?
Untuk memahami apakah sebatian ini, berikut ialah contoh isi rumah yang paling biasa:
- "Slime" dimainkan oleh kanak-kanak;
- "gula getah tangan", atau gula-gula getah untuk tangan;
- cat pembinaan biasa;
- larutan kanji dalam air, dsb.
Iaitu, ini adalah cecair yang kelikatannya mematuhi kecerunan halaju. Lebih cepat impak, lebih tinggi indeks kelikatan. Oleh itu, apabila gusi tangan mengenai lantai dengan pukulan yang tajam, ia bertukar menjadi bahan pepejal sepenuhnya yang boleh pecah berkeping-keping.
Jika anda membiarkannya begitu sahaja, maka dalam beberapa minit sahaja ia akan merebak ke dalam lopak yang melekit. Cecair bukan Newton ialah bahan yang agak unik dari segi sifatnya, yang telah digunakan bukan sahaja untuk tujuan teknikal, tetapi juga untuk tujuan kebudayaan dan harian.
