Günlük hayatta sürekli olarak maddenin üç hali ile karşılaşırız - sıvı, gaz ve katı. Katıların ve gazların ne olduğu konusunda oldukça net bir fikrimiz var. Bir gaz, her yöne rastgele hareket eden bir molekül topluluğudur. Katı bir cismin tüm molekülleri karşılıklı düzenlemelerini korur. Sadece hafifçe salınırlar.
Sıvı bir maddenin özellikleri
Peki sıvı maddeler nelerdir? Ana özellikleri, kristaller ve gazlar arasında bir ara konum işgal ederek bu iki durumun belirli özelliklerini birleştirmeleridir. Örneğin, sıvılar için olduğu kadar katı (kristal) gövdeler için hacmin varlığı karakteristiktir. Ancak aynı zamanda gazlar gibi sıvı maddeler de bulundukları kabın şeklini alırlar. Birçoğumuz kendi biçimlerinin olmadığına inanıyoruz. Ancak öyle değil. Herhangi bir sıvının doğal formu -top. Yerçekimi genellikle onun bu şekli almasını engeller, bu nedenle sıvı ya bir kap şeklini alır ya da yüzey üzerinde ince bir şekilde yayılır.
Özellikleri açısından, bir maddenin sıvı hali, ara konumu nedeniyle özellikle karmaşıktır. Arşimet zamanından beri (2200 yıl önce) incelenmeye başlandı. Bununla birlikte, sıvı bir maddenin moleküllerinin nasıl davrandığının analizi, hala uygulamalı bilimin en zor alanlarından biridir. Hala genel kabul görmüş ve tamamen tamamlanmış bir sıvı teorisi yoktur. Ancak davranışları hakkında kesinlikle bir şeyler söyleyebiliriz.
Bir sıvıdaki moleküllerin davranışı
Akışkan, akabilen bir şeydir. Kısa menzilli düzen, parçacıklarının düzeninde gözlenir. Bu, herhangi bir parçacığa göre ona en yakın komşuların konumunun sıralandığı anlamına gelir. Ancak, diğerlerinden uzaklaştıkça, onlara göre konumu giderek daha az düzenli hale gelir ve sonra düzen tamamen ortadan kalkar. Sıvı maddeler, katılara göre çok daha serbest (ve hatta gazlarda daha serbest) hareket eden moleküllerden oluşur. Belli bir süre için, her biri komşularından uzaklaşmadan önce bir yöne, sonra diğerine koşar. Ancak zaman zaman sıvı bir molekül ortamdan kopar. Başka bir yere taşınarak yeni bir yere gelir. Burada yine belli bir süre yalpalama gibi hareketler yapıyor.
Y. I. Frenkel'in sıvıların çalışmasına katkısı
I. I. Bir Sovyet bilim adamı olan Frenkel, bir dizi bilim adamının geliştirilmesinde büyük değere sahiptir.sıvı maddeler gibi bir konuda problemler. Kimya, keşifleri sayesinde büyük ölçüde ilerledi. Sıvılardaki termal hareketin aşağıdaki karaktere sahip olduğuna inanıyordu. Belirli bir süre için her molekül denge pozisyonu etrafında salınım yapar. Bununla birlikte, zaman zaman yerini değiştirerek, bir öncekinden yaklaşık olarak bu molekülün kendisi kadar bir mesafe ile ayrılan yeni bir konuma aniden hareket eder. Başka bir deyişle, sıvının içinde moleküller hareket eder, ancak yavaştır. Bazen belirli yerlerin yakınında kalırlar. Sonuç olarak, hareketleri gazdaki ve katı cisimdeki hareketlerin bir karışımı gibidir. Bir yerdeki dalgalanmalar bir süre sonra yerini bir yerden bir yere serbest geçişle değiştirir.
Sıvıdaki basınç
Sıvı maddenin bazı özellikleri, onlarla sürekli etkileşim halinde olduklarından bizim tarafımızdan bilinmektedir. Dolayısıyla, günlük yaşam deneyiminden, onunla temas eden katı cisimlerin yüzeyinde belirli kuvvetlerle hareket ettiğini biliyoruz. Bunlara sıvı basıncı kuvvetleri denir.
Örneğin bir su musluğunu parmakla açıp suyu açarken parmakta nasıl bastığını hissederiz. Ve büyük derinliklere dalan bir yüzücü, yanlışlıkla kulaklarında ağrı hissetmez. Basınç kuvvetlerinin kulak zarına etki etmesi ile açıklanır. Su sıvı bir maddedir, bu nedenle tüm özelliklerine sahiptir. Denizin derinliklerindeki suyun sıcaklığını ölçmek için çok kuvvetlitermometreler, böylece sıvı basıncıyla ezilemezler.
Bu basınç, sıkıştırmadan, yani sıvının hacmindeki bir değişiklikten kaynaklanır. Bu değişime göre esnekliğe sahiptir. Basınç kuvvetleri, esneklik kuvvetleridir. Bu nedenle, bir sıvı, kendisiyle temas halinde olan cisimlere etki ederse, sıkıştırılır. Sıkıştırma sırasında bir maddenin yoğunluğu arttığından, yoğunluktaki bir değişime göre sıvıların esnekliğe sahip olduğunu varsayabiliriz.
Buharlaşma
Sıvı bir maddenin özelliklerini düşünmeye devam ederek, buharlaşmaya dönüyoruz. Yüzeyinin yakınında ve doğrudan yüzey katmanında, bu katmanın varlığını sağlayan kuvvetler hareket eder. İçindeki moleküllerin sıvının hacmini terk etmesine izin vermezler. Bununla birlikte, termal hareket nedeniyle, bazıları oldukça yüksek hızlar geliştirir ve bu kuvvetlerin üstesinden gelmek ve sıvıyı terk etmek mümkün olur. Bu olaya buharlaşma diyoruz. Herhangi bir hava sıcaklığında gözlemlenebilir, ancak artmasıyla buharlaşma yoğunluğu artar.
Yoğuşma
Sıvıyı bırakan moleküller, sıvının yüzeyine yakın boşluktan çıkarılırsa, sonunda hepsi buharlaşır. Onu terk eden moleküller uzaklaştırılmazsa buhar oluştururlar. Sıvının yüzeyine yakın bölgeye düşen buhar molekülleri, çekim kuvvetleri tarafından sıvının içine çekilir. Bu işleme yoğuşma denir.
Dolayısıyla,moleküller uzaklaştırılmazsa, buharlaşma hızı zamanla azalır. Buhar yoğunluğu daha da artarsa, belirli bir zamanda sıvıyı terk eden moleküllerin sayısının aynı anda sıvıya dönen moleküllerin sayısına eşit olacağı bir duruma ulaşılır. Bu dinamik bir denge durumu yaratır. İçindeki buhara doymuş denir. Artan sıcaklıkla basıncı ve yoğunluğu artar. Ne kadar yüksekse, buharlaşma için yeterli enerjiye sahip sıvı moleküllerinin sayısı o kadar fazla olur ve yoğuşmanın buharlaşmaya eşit olması için buharın yoğunluğu o kadar büyük olmalıdır.
Kaynatma
Sıvı maddelerin ısıtılması sürecinde, doymuş buharların dış ortamla aynı basınca sahip olduğu bir sıcaklığa ulaşıldığında, doymuş buhar ve sıvı arasında bir denge kurulur. Sıvı ek bir miktar ısı verirse, karşılık gelen sıvı kütlesi hemen buhara dönüştürülür. Bu işleme kaynatma denir.
Kaynama, bir sıvının yoğun buharlaşmasıdır. Sadece yüzeyden değil, tüm hacmiyle de ilgilidir. Sıvının içinde buhar kabarcıkları belirir. Bir sıvıdan buhara geçebilmek için moleküllerin enerji elde etmesi gerekir. Onları sıvının içinde tutan çekici kuvvetlerin üstesinden gelmek gerekir.
Kaynama noktası
Kaynama noktası,iki basıncın eşitliği vardır - dış ve doymuş buharlar. Basınç arttıkça artar, azaldıkça azalır. Sıvıdaki basıncın kolonun yüksekliği ile değişmesi nedeniyle, içinde farklı sıcaklıklarda farklı seviyelerde kaynama meydana gelir. Sadece kaynama işlemi sırasında sıvının yüzeyinin üzerinde olan doymuş buhar belirli bir sıcaklığa sahiptir. Sadece dış basınçla belirlenir. Kaynama noktasından bahsettiğimizde kastettiğimiz budur. Mühendislikte, özellikle petrol ürünlerinin damıtılmasında yaygın olarak kullanılan farklı sıvılar için farklılık gösterir.
Gizli buharlaşma ısısı, dış basınç doymuş buhar basıncı ile aynıysa, izotermal olarak tanımlanmış miktarda sıvıyı buhara dönüştürmek için gereken ısı miktarıdır.
Sıvı filmlerin özellikleri
Sabun suda çözülerek köpüğün nasıl elde edileceğini hepimiz biliyoruz. Bu, sıvıdan oluşan en ince filmle sınırlanan çok sayıda kabarcıktan başka bir şey değildir. Ancak köpürme sıvısından ayrı bir film de elde edilebilir. Özellikleri çok ilginç. Bu filmler çok ince olabilir: en ince kısımlardaki kalınlıkları milimetrenin yüz binde birini geçmez. Ancak, buna rağmen bazen çok kararlıdırlar. Sabun filmi deformasyona ve esnemeye maruz kalabilir, bir su jeti onu bozmadan içinden geçebilir. Bu istikrar nasıl açıklanır? Bir filmin ortaya çıkması için, içinde çözünen maddelerin saf bir sıvıya eklenmesi gerekir. Ama hiçbiri değil, ama böyle,yüzey gerilimini önemli ölçüde düşürür.
Doğada ve teknolojide sıvı filmler
Teknolojide ve doğada, çoğunlukla tek tek filmlerle değil, onların birleşimi olan köpükle tanışıyoruz. Küçük akarsuların sakin suya düştüğü akarsularda sıklıkla gözlemlenebilir. Bu durumda suyun köpürme kabiliyeti, içinde bitki kökleri tarafından salgılanan organik maddenin varlığı ile ilişkilidir. Bu, doğal sıvı maddelerin nasıl köpürdüğüne bir örnektir. Ama teknoloji ne olacak? İnşaat sırasında, örneğin, köpüğü andıran hücresel bir yapıya sahip özel malzemeler kullanılır. Hafif, ucuz, yeterince güçlü, ses ve ısıyı zayıf iletirler. Bunları elde etmek için özel solüsyonlara köpürtücü maddeler eklenir.
Sonuç
Böylece hangi maddelerin sıvı olduğunu öğrendik, sıvının maddenin gaz ile katı arasında bir ara hali olduğunu öğrendik. Bu nedenle, her ikisinin de özelliklerine sahiptir. Günümüzde teknoloji ve endüstride yaygın olarak kullanılan sıvı kristaller (örneğin sıvı kristal ekranlar) maddenin bu halinin en güzel örneğidir. Katıların ve sıvıların özelliklerini birleştirirler. Bilimin gelecekte hangi sıvı maddeleri icat edeceğini hayal etmek zor. Ancak, maddenin bu halinde insanlığın yararına kullanılabilecek büyük bir potansiyel olduğu da açıktır.
Oluşan fiziksel ve kimyasal süreçlerin dikkate alınmasına özel ilgisıvı halde, kişinin kendisinin dünyadaki en yaygın sıvı olan suyun% 90'ından oluşması nedeniyle. İçinde hem bitkide hem de hayvan dünyasında tüm hayati süreçler gerçekleşir. Bu nedenle, maddenin sıvı halini incelemek hepimiz için önemlidir.
