Kendisi dahil insanı çevreleyen her şeyin maddelerden oluşan cisimler olduğu bilinmektedir. Bunlar da moleküllerden, ikincisi atomlardan oluşur ve daha da küçük yapılardan oluşurlar. Bununla birlikte, çevreleyen çeşitlilik o kadar büyük ki, bir tür ortak noktayı bile hayal etmek zor. Ve orada. Milyonlarca bileşik sayısı, her birinin özellikleri, yapısı ve rolü benzersizdir. Toplamda, tüm maddelerin ilişkilendirilebileceği birkaç faz durumu ayırt edilir.
Maddenin halleri
Bileşiklerin toplam durumu için dört seçenek vardır.
- Gazlar.
- Katı.
- Sıvılar.
- Plazma oldukça nadir bulunan iyonize gazlardır.
Bu yazıda sıvıların özelliklerini, yapısal özelliklerini ve olası performans parametrelerini ele alacağız.
Sıvı cisimlerin sınıflandırılması
Bu bölüm, sıvıların özelliklerine, yapılarına ve kimyasal yapılarına ve ayrıca bileşiği oluşturan parçacıklar arasındaki etkileşim türlerine dayanır.
- Van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulan atomlardan oluşan bu tür sıvılar. Örnekler sıvı gazlardır (argon, metan ve diğerleri).
- İki özdeş atomdan oluşan maddeler. Örnekler: sıvılaştırılmış gazlar - hidrojen, nitrojen, oksijen ve diğerleri.
- Sıvı metaller - cıva.
- Kovalent polar bağlarla bağlı elementlerden oluşan maddeler. Örnekler: hidrojen klorür, hidrojen iyodür, hidrojen sülfür ve diğerleri.
- Hidrojen bağlarının bulunduğu bileşikler. Örnekler: su, alkoller, çözeltideki amonyak.
Sıvı kristaller, Newton tipi olmayan sıvılar gibi özel özelliklere sahip özel yapılar da vardır.
Bir sıvıyı diğer tüm kümelenme durumlarından ayıran temel özelliklerini ele alacağız. Her şeyden önce, bunlar genellikle fiziksel olarak adlandırılanlardır.
Sıvıların özellikleri: şekil ve hacim
Toplamda, söz konusu maddelerin ne olduğunu, değerlerinin ve özelliklerinin neler olduğunu tanımlamamıza izin veren yaklaşık 15 özellik ayırt edilebilir.
Bir sıvının bu toplanma durumu denilince akla gelen ilk fiziksel özelliği, şekil değiştirebilme ve belirli bir hacim kaplayabilmesidir. Bu nedenle, örneğin, sıvı maddelerin biçiminden bahsedersek, genellikle onun bulunmadığı kabul edilir. Ancak durum böyle değil.
İyi bilinen yerçekimi kuvvetinin etkisi altında, madde damlaları bir miktar deformasyona uğrar, bu nedenle şekilleri kırılır ve belirsiz hale gelir. Ancak, yerçekiminin etki etmediği koşullara bir damla koyarsanızveya ciddi şekilde sınırlıysa, o zaman ideal bir top şeklini alacaktır. Bu nedenle, kendisine "sıvıların özelliklerini adlandırın" görevi verildiğinde, kendisini fizik konusunda bilgili sayan bir kişi bu gerçeği belirtmelidir.
Hacime gelince, burada gazların ve sıvıların genel özelliklerine dikkat etmeliyiz. Her ikisi de, yalnızca geminin duvarları ile sınırlı, bulundukları alanın tüm hacmini işgal edebilirler.
Viskozite
Sıvıların fiziksel özellikleri çok çeşitlidir. Ancak bunlardan biri viskozite gibi benzersizdir. Nedir ve nasıl tanımlanır? Değerlendirilen değerin bağlı olduğu ana parametreler şunlardır:
- teğetsel stres;
- hareket hızı gradyanı.
Belirtilen değerlerin bağımlılığı doğrusaldır. Daha basit kelimelerle açıklarsak, hacim gibi viskozite, sıvıların ve gazların, kendileri için ortak olan ve dış etki kuvvetlerinden bağımsız olarak sınırsız hareket anlamına gelen bu tür özellikleridir. Yani, eğer su kaptan dışarı akarsa, herhangi bir etki altında (yerçekimi, sürtünme ve diğer parametreler) bunu yapmaya devam edecektir.
Bu, daha viskoz olan ve arkalarında zamanla dolan delikler bırakabilen Newton tipi olmayan sıvılardan farklıdır.
Bu gösterge neye bağlı olacak?
- Sıcaklıktan. Artan sıcaklıkla, bazı sıvıların viskozitesi artarken, diğerleri tam tersine,azalır. Spesifik bileşiğe ve kimyasal yapısına bağlıdır.
- Baskıdan. Bir artış viskozite indeksinde bir artışa neden olur.
- Maddenin kimyasal bileşiminden. Bir saf madde örneğinde safsızlıklar ve yabancı bileşenlerin varlığında viskozite değişiklikleri.
Isı kapasitesi
Bu terim, bir maddenin kendi sıcaklığını bir santigrat derece artırmak için belirli bir miktarda ısıyı emme yeteneğini ifade eder. Bu gösterge için farklı bağlantılar vardır. Bazılarının daha fazla, bazılarının ise daha az ısı kapasitesi vardır.
Örneğin, su çok iyi bir ısı akümülatörüdür ve bu da ısıtma sistemleri, yemek pişirme ve diğer ihtiyaçlar için yaygın olarak kullanılmasına olanak tanır. Genel olarak, ısı kapasitesi endeksi her bir sıvı için kesinlikle bireyseldir.
Yüzey gerilimi
Genellikle, "Sıvıların özelliklerini adlandırın" görevini aldıktan sonra, hemen yüzey gerilimini hatırlarlar. Sonuçta, çocuklar ona fizik, kimya ve biyoloji derslerinde tanıtılıyor. Ve her madde bu önemli parametreyi kendi açısından açıklıyor.
Yüzey geriliminin klasik tanımı şudur: bu bir faz sınırıdır. Yani, sıvı belirli bir hacmi işgal ettiğinde, gazlı bir ortam - hava, buhar veya başka bir madde ile dışarıda sınırlanır. Böylece temas noktasında faz ayrımı meydana gelir.
Aynı zamanda, moleküller kendilerini mümkün olduğu kadar çok parçacıkla çevreleme eğilimindedir ve bu nedenle, deyim yerindeyse,sıvıyı bir bütün olarak sıkıştırmak. Bu nedenle, yüzey gerilmiş gibi görünüyor. Aynı özellik, yerçekimi yokluğunda sıvı damlacıklarının küresel şeklini de açıklayabilir. Sonuçta, molekülün enerjisi açısından ideal olan bu formdur. Örnekler:
- sabun köpüğü;
- kaynar su;
- sıvı ağırlıksızlıkta düşer.
Bazı böcekler, yüzey gerilimi nedeniyle tam olarak su yüzeyinde "yürümeye" uyum sağlamıştır. Örnekler: su avcıları, su kuşları, bazı kurtçuklar.
Renk
Sıvıların ve katıların ortak özellikleri vardır. Bunlardan biri akışkanlıktır. Bütün fark, birincisi için sınırsız olmasıdır. Bu parametrenin özü nedir?
Sıvı bir cisme dışarıdan bir kuvvet uygularsanız, parçalara ayrılacak ve birbirinden ayıracaktır, yani akacaktır. Bu durumda, her bir parça tekrar kabın tüm hacmini dolduracaktır. Katılar için bu özellik sınırlıdır ve dış koşullara bağlıdır.
Özelliklerin sıcaklığa bağımlılığı
Bunlar, düşündüğümüz maddeleri karakterize eden üç parametreyi içerir:
- aşırı ısınma;
- soğutma;
- kaynatma.
Sıvıların aşırı ısınma ve hipotermi gibi özellikleri, sırasıyla kritik kaynama ve donma noktaları (noktaları) ile doğrudan ilişkilidir. Aşırı ısınmış bir sıvı, sıcaklığa maruz kaldığında kritik ısıtma noktası eşiğini aşan ancak harici kaynama belirtileri göstermeyen bir sıvıdır.
Süper soğutmalı, sırasıyladüşük sıcaklıkların etkisi altında başka bir faza geçiş kritik noktasının eşiğini geçen, ancak katı hale gelmemiş bir sıvı.
Hem birinci hem de ikinci durumda, bu tür özelliklerin tezahürü için koşullar vardır.
- Sisteme mekanik etki (hareket, titreşim) yoktur.
- Ani sıçramalar ve düşüşler olmadan tek tip sıcaklık.
İlginç bir gerçek şu ki, aşırı ısıtılmış bir sıvının (örneğin su) içine yabancı bir nesne atarsanız, anında kaynar. Radyasyon etkisi altında ısıtarak (mikrodalga fırında) elde edebilirsiniz.
Maddenin diğer evreleriyle birlikte var olma
Bu parametre için iki seçenek vardır.
- Sıvı - gaz. Bu tür sistemler, doğada her yerde var oldukları için en yaygın olanlarıdır. Sonuçta, suyun buharlaşması doğal döngünün bir parçasıdır. Bu durumda ortaya çıkan buhar, sıvı su ile aynı anda bulunur. Kapalı bir sistemden bahsedersek, orada da buharlaşma olur. Sadece buhar çok çabuk doymuş hale gelir ve tüm sistem bir bütün olarak dengeye gelir: sıvı - doymuş buhar.
- Sıvı - katılar. Özellikle bu tür sistemlerde bir özellik daha dikkat çekicidir - ıslanabilirlik. Su ve bir katının etkileşiminde, ikincisi tamamen, kısmen ıslatılabilir veya hatta suyu itebilir. Suda hızlı ve pratik olarak süresiz olarak çözünen bileşikler vardır. Bunu hiç yapamayanlar var (bazı metaller, elmaslar ve diğerleri).
Genel olarak, hidroaeromekanik disiplini, sıvıların diğer kümelenme durumlarındaki bileşiklerle etkileşiminin incelenmesiyle ilgilenir.
Sıkıştırılabilirlik
Sıkıştırılabilirlikten bahsetmeseydik, bir akışkanın temel özellikleri eksik olurdu. Tabii ki, bu parametre gaz sistemleri için daha tipiktir. Ancak, düşündüklerimiz de belirli koşullar altında sıkıştırılabilir.
Temel fark, sürecin hızı ve tekdüzeliğidir. Bir gaz hızlı ve düşük basınç altında sıkıştırılabilirken, sıvılar eşit olmayan, yeterince uzun ve özel olarak seçilmiş koşullar altında sıkıştırılır.
Sıvıların buharlaşması ve yoğunlaşması
Bunlar sıvının iki özelliği daha. Fizik onlara şu açıklamaları yapar:
- Buharlaşma, bir maddenin sıvı agregasyon halinden katı hale kademeli geçişini karakterize eden süreçtir. Bu, sistem üzerindeki termal etkilerin etkisi altında gerçekleşir. Moleküller hareket etmeye başlar ve kristal kafeslerini değiştirerek gaz haline geçer. İşlem, tüm sıvı buhara dönüşene kadar devam edebilir (açık sistemler için). Veya denge kuruluncaya kadar (kapalı kaplar için).
- Yoğuşma, yukarıda belirtilenin tersi bir işlemdir. Burada buhar sıvı moleküllere geçer. Bu, bir denge veya tam bir faz geçişi kurulana kadar olur. Buhar, sıvıya verdiğinden daha fazla parçacığı sıvıya bırakır.
Doğadaki bu iki sürecin tipik örnekleri, suyun Dünya Okyanusu'nun yüzeyinden buharlaşması, su yüzeyinde yoğunlaşmasıdır.üst atmosfer ve ardından serpinti.
Akışkanın mekanik özellikleri
Bu özellikler, hidromekanik gibi bir bilimin inceleme konusudur. Spesifik olarak, bölümü, akışkan ve gaz mekaniği teorisi. Maddelerin göz önünde bulundurulan kümelenme durumunu karakterize eden ana mekanik parametreler şunları içerir:
- yoğunluk;
- paylaş;
- viskozite.
Sıvı bir cismin yoğunluğu altında, bir birim hacimde bulunan kütlesini anlayın. Bu gösterge farklı bileşikler için değişir. Bu gösterge üzerinde, özel tablolara girilmiş, halihazırda hesaplanmış ve deneysel olarak ölçülmüş veriler bulunmaktadır.
Özgül ağırlık, bir birim hacim sıvının ağırlığı olarak kabul edilir. Bu gösterge sıcaklığa oldukça bağlıdır (yükseldikçe ağırlığı azalır).
Neden sıvıların mekanik özelliklerini inceleyelim? Bu bilgi, doğada, insan vücudunda meydana gelen süreçleri anlamak için önemlidir. Ayrıca teknik araçlar, çeşitli ürünler oluştururken. Ne de olsa sıvı maddeler gezegenimizdeki en yaygın agrega formlarından biridir.
Newton olmayan akışkanlar ve özellikleri
Gazların, sıvıların, katıların özellikleri, fiziğin yanı sıra bazı ilgili disiplinlerin çalışma konusudur. Bununla birlikte, geleneksel sıvı maddelere ek olarak, bu bilim tarafından da incelenen Newton olmayanlar olarak adlandırılanlar da vardır. Onlar nedir ve neden aldılar?başlık nedir?
Bu bileşiklerin ne olduğunu anlamak için işte en yaygın ev örnekleri:
- Çocukların oynadığı "Slime";
- "el sakızı" veya eller için sakız;
- düzenli inşaat boyası;
- nişastanın suda çözünmesi vb.
Yani bunlar, viskozitesi hız gradyanına uyan sıvılardır. Etki ne kadar hızlı olursa, viskozite indeksi o kadar yüksek olur. Bu nedenle, bir el sakızı sert bir darbe ile yere çarptığında, tamamen katı bir maddeye dönüşerek parçalanabilir.
Yalnız bırakırsanız, birkaç dakika içinde yapışkan bir su birikintisine yayılır. Newtonyen olmayan sıvılar, yalnızca teknik amaçlar için değil, aynı zamanda kültürel ve günlük amaçlar için de kullanılan, özellikleri bakımından oldukça benzersiz maddelerdir.
