Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta liên tục gặp phải ba trạng thái của vật chất - lỏng, khí và rắn. Chúng tôi có một ý tưởng khá rõ ràng về chất rắn và chất khí là gì. Chất khí là tập hợp các phân tử chuyển động ngẫu nhiên theo mọi hướng. Tất cả các phân tử của một vật rắn duy trì sự sắp xếp lẫn nhau của chúng. Chúng chỉ dao động nhẹ.
Tính năng của chất lỏng
Và chất lỏng là gì? Đặc điểm chính của chúng là, chiếm vị trí trung gian giữa tinh thể và khí, chúng kết hợp các tính chất nhất định của hai trạng thái này. Ví dụ, đối với chất lỏng, cũng như đối với thể rắn (tinh thể), sự hiện diện của thể tích là đặc trưng. Tuy nhiên, đồng thời, các chất lỏng, như chất khí, có hình dạng giống như bình chứa chúng. Nhiều người trong chúng ta tin rằng họ không có hình thức riêng của họ. Tuy nhiên, không phải vậy. Dạng tự nhiên của bất kỳ chất lỏng nào -trái bóng. Lực hấp dẫn thường ngăn không cho nó có hình dạng này, vì vậy chất lỏng có thể có hình dạng của một chiếc tàu hoặc trải mỏng trên bề mặt.
Về tính chất của nó, trạng thái lỏng của một chất đặc biệt phức tạp, do vị trí trung gian của nó. Nó bắt đầu được nghiên cứu từ thời Archimedes (2200 năm trước). Tuy nhiên, việc phân tích các phân tử của một chất lỏng hoạt động như thế nào vẫn là một trong những lĩnh vực khoa học ứng dụng khó nhất. Vẫn chưa có lý thuyết được chấp nhận chung và hoàn toàn đầy đủ về chất lỏng. Tuy nhiên, chúng ta có thể nói điều gì đó về hành vi của họ khá chắc chắn.
Hành vi của các phân tử trong chất lỏng
Chất lỏng là thứ có thể chảy. Thứ tự phạm vi ngắn được quan sát trong sự sắp xếp của các hạt của nó. Điều này có nghĩa là vị trí của các hàng xóm gần nó nhất, đối với bất kỳ hạt nào, được sắp xếp theo thứ tự. Tuy nhiên, khi cô ấy rời xa những người khác, vị trí của cô ấy trong mối quan hệ với họ ngày càng trở nên ít có trật tự hơn, và sau đó trật tự biến mất hoàn toàn. Chất lỏng được tạo thành từ các phân tử chuyển động tự do hơn nhiều so với chất rắn (và thậm chí tự do hơn trong chất khí). Trong một thời gian nhất định, mỗi người trong số họ lao đầu tiên về một hướng, sau đó theo hướng khác, mà không di chuyển ra khỏi hàng xóm của nó. Tuy nhiên, một phân tử chất lỏng sẽ thoát ra khỏi môi trường theo thời gian. Cô ấy đến một nơi mới bằng cách chuyển đến một nơi khác. Ở đây một lần nữa, trong một khoảng thời gian nhất định, cô ấy thực hiện các chuyển động giống như lắc lư.
Y. I. Đóng góp của Frenkel trong việc nghiên cứu chất lỏng
Tôi. I. Frenkel, một nhà khoa học Liên Xô, có công lớn trong việc phát triển một sốcác vấn đề về một chủ đề như các chất lỏng. Hóa học tiến bộ rất nhiều nhờ những khám phá của ông. Ông tin rằng chuyển động nhiệt trong chất lỏng có đặc điểm sau. Trong một thời gian nhất định, mỗi phân tử dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng. Tuy nhiên, nó thay đổi vị trí theo thời gian, đột ngột di chuyển đến một vị trí mới, cách vị trí trước đó một khoảng gần bằng kích thước của chính phân tử này. Nói cách khác, bên trong chất lỏng, các phân tử chuyển động, nhưng chậm. Một số thời gian họ ở gần những nơi nhất định. Do đó, chuyển động của chúng giống như một hỗn hợp chuyển động trong chất khí và trong thể rắn. Sự biến động ở một nơi sau một thời gian được thay thế bằng sự chuyển đổi tự do từ nơi này sang nơi khác.
Áp suất trong chất lỏng
Chúng ta đã biết một số đặc tính của vật chất lỏng do tương tác liên tục với chúng. Vì vậy, từ kinh nghiệm của cuộc sống hàng ngày, chúng ta biết rằng nó tác động lên bề mặt của vật rắn tiếp xúc với nó, với một số lực nhất định. Chúng được gọi là lực áp suất chất lỏng.
Ví dụ, khi mở vòi nước bằng ngón tay và bật nước, chúng ta sẽ cảm nhận được nó ấn vào ngón tay như thế nào. Và một vận động viên bơi lội đã lặn xuống độ sâu lớn sẽ không vô tình bị đau tai. Nó được giải thích bởi thực tế là các lực áp lực tác động lên màng nhĩ. Nước là chất lỏng nên có đầy đủ các tính chất của nó. Để đo nhiệt độ của nước ở độ sâu của biển, rất mạnhnhiệt kế để chúng không thể bị nghiền nát bởi áp suất chất lỏng.
Áp suất này là do nén, tức là sự thay đổi thể tích của chất lỏng. Nó có độ co giãn liên quan đến sự thay đổi này. Lực ép là lực đàn hồi. Do đó, nếu một chất lỏng tác động lên các cơ thể tiếp xúc với nó, thì nó sẽ bị nén lại. Vì mật độ của một chất tăng lên trong quá trình nén, chúng ta có thể giả định rằng chất lỏng có tính đàn hồi liên quan đến sự thay đổi mật độ.
Bốc hơi
Tiếp tục xem xét các tính chất của một chất lỏng, chúng ta chuyển sang sự bay hơi. Gần bề mặt của nó, cũng như trực tiếp trong lớp bề mặt, các lực tác động để đảm bảo sự tồn tại của chính lớp này. Chúng không cho phép các phân tử trong đó rời khỏi thể tích của chất lỏng. Tuy nhiên, do chuyển động nhiệt, một số trong số chúng phát triển vận tốc khá cao, với sự trợ giúp của nó có thể vượt qua các lực này và rời khỏi chất lỏng. Chúng tôi gọi hiện tượng này là sự bay hơi. Nó có thể được quan sát thấy ở bất kỳ nhiệt độ không khí nào, tuy nhiên, với sự gia tăng của nó, cường độ bốc hơi tăng lên.
Đặc
Nếu các phân tử rời khỏi chất lỏng bị di chuyển khỏi không gian gần bề mặt của nó, thì cuối cùng tất cả chúng sẽ bay hơi. Nếu các phân tử còn lại nó không được loại bỏ, chúng sẽ tạo thành hơi nước. Các phân tử hơi đã rơi vào vùng gần bề mặt của chất lỏng sẽ bị lực hút hút vào vùng đó. Quá trình này được gọi là quá trình ngưng tụ.
Do đó,nếu các phân tử không được loại bỏ, tốc độ bay hơi giảm theo thời gian. Nếu mật độ hơi tăng hơn nữa, thì sẽ đạt đến tình trạng trong đó số phân tử rời khỏi chất lỏng trong một thời gian nhất định sẽ bằng số phân tử quay trở lại chất lỏng trong cùng một thời gian. Điều này tạo ra một trạng thái cân bằng động. Hơi trong nó được gọi là bão hòa. Áp suất và mật độ của nó tăng lên khi nhiệt độ tăng. Càng lên cao, số lượng phân tử chất lỏng có đủ năng lượng để bay hơi càng lớn và mật độ hơi càng lớn để ngưng tụ có độ bốc hơi bằng nhau.
Sôi
Khi trong quá trình nung nóng chất lỏng, đạt đến nhiệt độ mà hơi bão hòa có cùng áp suất với môi trường bên ngoài thì cân bằng được thiết lập giữa hơi bão hòa và chất lỏng. Nếu chất lỏng truyền thêm một lượng nhiệt, khối lượng tương ứng của chất lỏng ngay lập tức được chuyển thành hơi. Quá trình này được gọi là đun sôi.
Sự sôi là sự bay hơi mạnh của chất lỏng. Nó không chỉ xảy ra từ bề mặt, mà liên quan đến toàn bộ khối lượng của nó. Các bọt hơi xuất hiện bên trong chất lỏng. Để đi thành hơi từ chất lỏng, các phân tử cần phải thu năng lượng. Nó là cần thiết để vượt qua các lực hấp dẫn giữ chúng trong chất lỏng.
Điểm sôi
Điểm sôi là điểm tại đócó sự bằng nhau của hai áp suất - bên ngoài và hơi bão hòa. Nó tăng khi áp suất tăng và giảm khi áp suất giảm. Do áp suất trong chất lỏng thay đổi theo chiều cao của cột, nên sự sôi trong nó xảy ra ở các mức khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau. Chỉ có hơi nước bão hòa ở trên bề mặt chất lỏng trong quá trình sôi mới có nhiệt độ nhất định. Nó chỉ được xác định bởi áp suất bên ngoài. Đây là ý của chúng tôi khi nói về điểm sôi. Nó khác nhau đối với các chất lỏng khác nhau, được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật, đặc biệt là khi chưng cất các sản phẩm dầu mỏ.
Nhiệt ẩn của quá trình hóa hơi là nhiệt lượng cần thiết để biến một lượng chất lỏng được xác định đẳng nhiệt thành hơi nếu áp suất bên ngoài bằng với áp suất hơi bão hòa.
Tính chất của màng lỏng
Chúng ta đều biết cách tạo bọt bằng cách hòa tan xà phòng vào nước. Đây không là gì ngoài rất nhiều bong bóng, được giới hạn bởi lớp màng mỏng nhất bao gồm chất lỏng. Tuy nhiên, cũng có thể thu được một màng riêng từ chất lỏng tạo bọt. Thuộc tính của nó rất thú vị. Những màng này có thể rất mỏng: độ dày của chúng ở những phần mỏng nhất không vượt quá một phần trăm nghìn milimet. Tuy nhiên, chúng đôi khi rất ổn định, bất chấp điều này. Màng xà phòng có thể bị biến dạng và giãn ra, một tia nước có thể đi qua nó mà không phá hủy nó. Làm thế nào để giải thích sự ổn định như vậy? Để có màng, cần phải thêm các chất hòa tan trong đó thành chất lỏng nguyên chất. Nhưng không phải bất kỳ, nhưng như vậy,làm giảm đáng kể sức căng bề mặt.
Màng lỏng trong tự nhiên và công nghệ
Trong công nghệ và tự nhiên, chúng ta chủ yếu gặp không phải với các màng riêng lẻ, mà với bọt, là sự kết hợp của chúng. Nó thường có thể được quan sát thấy ở các dòng suối, nơi các dòng suối nhỏ đổ vào vùng nước lặng. Khả năng tạo bọt của nước trong trường hợp này liên quan đến sự hiện diện của các chất hữu cơ trong đó do rễ cây tiết ra. Đây là một ví dụ về cách các chất lỏng tự nhiên tạo bọt. Nhưng những gì về công nghệ? Trong quá trình xây dựng, ví dụ, các vật liệu đặc biệt được sử dụng có cấu trúc tế bào giống như bọt. Chúng nhẹ, rẻ, đủ mạnh, dẫn âm và nhiệt kém. Để có được chúng, chất tạo bọt được thêm vào các dung dịch đặc biệt.
Kết
Như vậy, chúng ta đã tìm hiểu chất lỏng là gì, tìm hiểu chất lỏng là trạng thái vật chất trung gian giữa thể khí và thể rắn. Do đó, nó có tính chất đặc trưng của cả hai. Tinh thể lỏng, ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghệ và công nghiệp (ví dụ, màn hình tinh thể lỏng) là một ví dụ điển hình của trạng thái vật chất này. Chúng kết hợp các tính chất của chất rắn và chất lỏng. Thật khó để tưởng tượng khoa học sẽ phát minh ra những chất lỏng nào trong tương lai. Tuy nhiên, rõ ràng là có tiềm năng to lớn trong trạng thái vật chất này có thể được sử dụng vì lợi ích của nhân loại.
Đặc biệt quan tâm đến việc xem xét các quá trình vật lý và hóa học xảy raở trạng thái lỏng, do bản thân con người bao gồm 90% là nước, là chất lỏng phổ biến nhất trên Trái đất. Đó là trong đó tất cả các quá trình quan trọng diễn ra cả trong thực vật và động vật. Do đó, điều quan trọng đối với tất cả chúng ta là nghiên cứu trạng thái lỏng của vật chất.
