Người ta biết rằng mọi thứ xung quanh một người, bao gồm cả bản thân anh ta, đều là cơ thể bao gồm các chất. Đến lượt nó, chúng được xây dựng từ các phân tử, thứ hai từ nguyên tử, và chúng từ những cấu trúc thậm chí còn nhỏ hơn. Tuy nhiên, sự đa dạng xung quanh quá lớn đến mức khó có thể hình dung ra một số điểm giống nhau. Và có. Các hợp chất có số lượng hàng triệu, mỗi hợp chất là duy nhất về đặc tính, cấu trúc và vai trò. Tổng cộng, một số trạng thái pha được phân biệt, theo đó tất cả các chất có thể tương quan với nhau.
Kỳ quan
Có bốn tùy chọn cho trạng thái tổng hợp của các hợp chất.
- Khí.
- Chất rắn.
- Chất lỏng.
- Plasma là khí ion hóa rất hiếm.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét các đặc tính của chất lỏng, đặc điểm cấu trúc của chúng và các thông số hiệu suất có thể có.
Phân loại các thể lỏng
Sự phân chia này dựa trên đặc tính của chất lỏng, cấu trúc và cấu trúc hóa học của chúng, cũng như các loại tương tác giữa các phần tử tạo nên hợp chất.
- Những chất lỏng như vậy bao gồm các nguyên tử được giữ với nhau bằng lực Van der Waals. Ví dụ như khí lỏng (argon, mêtan và các loại khác).
- Chất bao gồm hai nguyên tử giống nhau. Ví dụ: khí hóa lỏng - hydro, nitơ, oxy và các loại khác.
- Kim loại lỏng - thủy ngân.
- Chất gồm các nguyên tố liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị có cực. Ví dụ: hydro clorua, hydro iodua, hydro sunfua và các loại khác.
- Hợp chất trong đó có liên kết hydro. Ví dụ: nước, rượu, amoniac trong dung dịch.
Ngoài ra còn có các cấu trúc đặc biệt - chẳng hạn như tinh thể lỏng, chất lỏng không phải Newton, có các tính chất đặc biệt.
Chúng ta sẽ xem xét các đặc tính cơ bản của chất lỏng để phân biệt nó với tất cả các trạng thái tập hợp khác. Trước hết, đây là những thứ thường được gọi là vật lý.
Tính chất của chất lỏng: hình dạng và thể tích
Tổng cộng, có khoảng 15 đặc điểm có thể được phân biệt cho phép chúng tôi mô tả những chất được đề cập là gì và giá trị và tính năng của chúng.
Tính chất vật lý đầu tiên của chất lỏng mà người ta nghĩ đến khi đề cập đến trạng thái tập hợp này là khả năng thay đổi hình dạng và chiếm một thể tích nhất định. Vì vậy, ví dụ, nếu chúng ta nói về dạng chất lỏng, thì nó thường được chấp nhận là không có. Tuy nhiên, đây không phải là trường hợp.
Dưới tác dụng của lực hấp dẫn nổi tiếng, các giọt vật chất trải qua một số biến dạng, do đó hình dạng của chúng bị phá vỡ và trở nên vô định. Tuy nhiên, nếu bạn thả rơi trong điều kiện mà trọng lực không tác độnghoặc hạn chế nghiêm trọng, thì nó sẽ có hình dạng lý tưởng của một quả bóng. Do đó, được giao nhiệm vụ: "Gọi tên các thuộc tính của chất lỏng", một người tự cho mình là người thông thạo về vật lý nên đề cập đến thực tế này.
Về thể tích, ở đây chúng ta cần lưu ý các tính chất chung của chất khí và chất lỏng. Cả hai đều có thể chiếm toàn bộ không gian mà chúng có, chỉ bị giới hạn bởi thành bình.
Độ nhớt
Tính chất vật lý của chất lỏng rất đa dạng. Nhưng một trong số đó là duy nhất, chẳng hạn như độ nhớt. Nó là gì và nó được định nghĩa như thế nào? Các tham số chính phụ thuộc vào giá trị đang được xem xét là:
- ứng suất tiếp tuyến;
- gradient tốc độ di chuyển.
Sự phụ thuộc của các giá trị được chỉ định là tuyến tính. Nếu chúng ta giải thích bằng những từ đơn giản hơn, thì độ nhớt, giống như thể tích, là những đặc tính chung của chất lỏng và chất khí với chúng và ngụ ý chuyển động không giới hạn, bất kể ngoại lực tác động. Tức là, nếu nước chảy ra khỏi tàu, nó sẽ tiếp tục như vậy dưới bất kỳ ảnh hưởng nào (trọng lực, ma sát và các thông số khác).
Điều này khác với các chất lỏng không phải Newton, nhớt hơn và có thể để lại các lỗ sau chúng lấp đầy theo thời gian.
Chỉ số này sẽ phụ thuộc vào điều gì?
- Từ nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của một số chất lỏng tăng lên, trong khi những chất lỏng khác thì ngược lại,giảm dần. Nó phụ thuộc vào hợp chất cụ thể và cấu trúc hóa học của nó.
- Khỏi áp lực. Sự gia tăng làm tăng chỉ số độ nhớt.
- Từ thành phần hóa học của vật chất. Độ nhớt thay đổi khi có tạp chất và các thành phần lạ trong mẫu chất tinh khiết.
Nhiệt dung
Thuật ngữ này dùng để chỉ khả năng của một chất hấp thụ một lượng nhiệt nhất định để tăng nhiệt độ của chính nó thêm một độ C. Có các kết nối khác nhau cho chỉ báo này. Một số có nhiều hơn, một số khác có khả năng tỏa nhiệt thấp hơn.
Vì vậy, ví dụ, nước là một chất tích tụ nhiệt rất tốt, cho phép nó được sử dụng rộng rãi cho các hệ thống sưởi ấm, nấu ăn và các nhu cầu khác. Nói chung, chỉ số nhiệt dung hoàn toàn riêng biệt đối với từng chất lỏng riêng biệt.
Độ căng bề mặt
Thường, sau khi nhận được nhiệm vụ: "Gọi tên các thuộc tính của chất lỏng", họ ngay lập tức nhớ lại sức căng bề mặt. Sau khi tất cả, trẻ em được làm quen với ông ở các bài học vật lý, hóa học và sinh học. Và mỗi mục giải thích thông số quan trọng này từ phía riêng của nó.
Định nghĩa cổ điển về sức căng bề mặt là như sau: nó là một đường biên pha. Tức là tại thời điểm chất lỏng đã chiếm một thể tích nhất định, nó tiếp giáp với bên ngoài một môi trường khí - không khí, hơi nước hoặc một số chất khác. Do đó, sự phân tách pha xảy ra tại điểm tiếp xúc.
Đồng thời, các phân tử có xu hướng bao quanh chúng bằng càng nhiều hạt càng tốt và do đó, dẫn đếnnén toàn bộ chất lỏng. Do đó, bề mặt dường như bị kéo căng. Tính chất tương tự cũng có thể giải thích hình dạng hình cầu của giọt chất lỏng khi không có trọng lực. Rốt cuộc, nó là hình thức lý tưởng theo quan điểm của năng lượng của phân tử. Ví dụ:
- bọt xà phòng;
- nước sôi;
- chất lỏng rơi xuống không trọng lượng.
Một số loài côn trùng đã thích nghi để "đi" trên bề mặt nước một cách chính xác nhờ sức căng bề mặt. Ví dụ: rặng nước, chim nước, một số loài sâu bọ.
Màu
Có những tính chất chung của chất lỏng và chất rắn. Một trong số đó là tính lưu động. Toàn bộ sự khác biệt là đối với trước đây nó là không giới hạn. Bản chất của thông số này là gì?
Nếu bạn tác dụng một lực bên ngoài vào một thể lỏng, nó sẽ chia thành nhiều phần và tách chúng ra khỏi nhau, tức là nó sẽ chảy. Trong trường hợp này, mỗi phần sẽ lại lấp đầy toàn bộ thể tích của bình. Đối với chất rắn, đặc tính này bị hạn chế và phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài.
Sự phụ thuộc của các đặc tính vào nhiệt độ
Chúng bao gồm ba thông số đặc trưng cho các chất mà chúng tôi đang xem xét:
- quá nóng;
- làm mát;
- sôi.
Các đặc tính như vậy của chất lỏng như quá nhiệt và hạ nhiệt liên quan trực tiếp đến các điểm (điểm) sôi và đông đặc tới hạn, tương ứng. Chất lỏng quá nhiệt là chất lỏng đã vượt qua ngưỡng của điểm phát nhiệt tới hạn khi tiếp xúc với nhiệt độ, nhưng không có dấu hiệu sôi bên ngoài.
Supercooled, tương ứng, được gọi làchất lỏng đã vượt qua ngưỡng của điểm tới hạn để chuyển sang pha khác dưới tác động của nhiệt độ thấp, nhưng chưa trở thành chất rắn.
Trong cả trường hợp thứ nhất và thứ hai, có những điều kiện để biểu hiện các thuộc tính đó.
- Không có tác động cơ học lên hệ thống (chuyển động, rung động).
- Nhiệt độ đồng đều, không bị nhảy và giảm đột ngột.
Một sự thật thú vị là nếu bạn ném một vật lạ vào chất lỏng quá nóng (ví dụ: nước), nó sẽ ngay lập tức sôi lên. Bạn có thể lấy nó bằng cách đun nóng dưới tác động của bức xạ (trong lò vi sóng).
Cùng tồn tại với các giai đoạn khác của vật chất
Có hai tùy chọn cho thông số này.
- Lỏng - khí. Các hệ thống như vậy là phổ biến nhất, vì chúng tồn tại ở khắp mọi nơi trong tự nhiên. Xét cho cùng, sự bay hơi của nước là một phần của chu trình tự nhiên. Trong trường hợp này, hơi nước tạo thành tồn tại đồng thời với nước lỏng. Nếu chúng ta nói về một hệ thống kín, thì sự bay hơi cũng xảy ra ở đó. Chỉ là hơi nước trở nên bão hòa rất nhanh và toàn bộ hệ thống nói chung đạt trạng thái cân bằng: lỏng - hơi bão hòa.
- Chất lỏng - chất rắn. Đặc biệt trên các hệ thống như vậy, một đặc tính nữa đáng chú ý - khả năng thấm ướt. Trong sự tương tác của nước và chất rắn, chất rắn có thể bị thấm ướt hoàn toàn, một phần hoặc thậm chí đẩy lùi nước. Có những hợp chất hòa tan trong nước một cách nhanh chóng và thực tế là vô thời hạn. Có những thứ hoàn toàn không có khả năng này (một số kim loại, kim cương và những loại khác).
Nói chung, ngành thủy cơ học tham gia vào việc nghiên cứu sự tương tác của chất lỏng với các hợp chất ở các trạng thái tập hợp khác.
Khả năng nén
Các tính chất cơ bản của chất lưu sẽ không đầy đủ nếu chúng ta không đề cập đến khả năng nén. Tất nhiên, thông số này là điển hình hơn cho hệ thống khí. Tuy nhiên, những cái mà chúng tôi đang xem xét cũng có thể được nén trong một số điều kiện nhất định.
Sự khác biệt chính là tốc độ của quá trình và tính đồng nhất của nó. Trong khi chất khí có thể được nén nhanh chóng và dưới áp suất thấp, chất lỏng được nén không đều, đủ lâu và trong các điều kiện được lựa chọn đặc biệt.
Sự bay hơi và ngưng tụ của chất lỏng
Đây là hai đặc tính khác của chất lỏng. Vật lý cho họ những lời giải thích sau:
- Sự bay hơi là quá trình đặc trưng cho sự chuyển dần của một chất từ trạng thái tập hợp lỏng sang trạng thái rắn. Điều này xảy ra dưới ảnh hưởng của hiệu ứng nhiệt lên hệ thống. Các phân tử bắt đầu chuyển động và, thay đổi mạng tinh thể của chúng, chuyển sang trạng thái khí. Quá trình có thể tiếp tục cho đến khi tất cả chất lỏng chuyển thành hơi (đối với hệ thống hở). Hoặc cho đến khi trạng thái cân bằng được thiết lập (đối với tàu kín).
- Cô đặc là một quy trình ngược lại với quy trình đã nêu ở trên. Tại đây hơi chuyển thành các phân tử chất lỏng. Điều này xảy ra cho đến khi thiết lập trạng thái cân bằng hoặc chuyển pha hoàn toàn. Hơi nước giải phóng nhiều hạt vào chất lỏng hơn so với nó.
Ví dụ điển hình của hai quá trình này trong tự nhiên là sự bốc hơi của nước từ bề mặt của Đại dương Thế giới, sự ngưng tụ của nó trongbầu khí quyển trên cao và sau đó là bụi phóng xạ.
Tính chất cơ học của chất lỏng
Những đặc tính này là đối tượng nghiên cứu của một ngành khoa học như cơ học thủy lực. Cụ thể là phần của nó, lý thuyết về cơ học chất lỏng và chất khí. Các thông số cơ học chính đặc trưng cho trạng thái tập hợp được coi là của các chất bao gồm:
- mật độ;
- chia sẻ;
- nhớt.
Dưới mật độ của một thể lỏng, hãy hiểu khối lượng của nó, được chứa trong một đơn vị thể tích. Chỉ số này thay đổi đối với các hợp chất khác nhau. Đã có dữ liệu được tính toán và đo lường bằng thực nghiệm về chỉ số này, được nhập vào các bảng đặc biệt.
Trọng lượng riêng được coi là trọng lượng của một đơn vị thể tích chất lỏng. Chỉ số này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ (khi nó tăng, trọng lượng của nó giảm).
Tại sao phải nghiên cứu tính chất cơ học của chất lỏng? Kiến thức này rất quan trọng để hiểu các quá trình xảy ra trong tự nhiên, bên trong cơ thể con người. Ngoài ra khi tạo ra các phương tiện kỹ thuật, các sản phẩm khác nhau. Rốt cuộc, các chất lỏng là một trong những dạng tổng hợp phổ biến nhất trên hành tinh của chúng ta.
Chất lỏng không Newton và đặc tính của chúng
Tính chất của chất khí, chất lỏng, chất rắn là đối tượng nghiên cứu của vật lý, cũng như một số ngành liên quan. Tuy nhiên, ngoài những chất lỏng truyền thống, còn có những chất không phải là Newton, cũng được khoa học này nghiên cứu. Họ là gì và tại sao họ nhận đượctiêu đề là gì?
Để hiểu những hợp chất này là gì, đây là những ví dụ phổ biến nhất trong gia đình:
- "Slime" do trẻ em chơi;
- "kẹo cao su cho tay", hoặc kẹo cao su cho tay;
- sơn xây dựng thông thường;
- dung dịch tinh bột trong nước, v.v.
Đó là, đây là những chất lỏng có độ nhớt tuân theo gradient vận tốc. Tác động càng nhanh thì chỉ số nhớt càng cao. Do đó, khi kẹo cao su chạm tay xuống sàn với một cú đánh mạnh, nó sẽ biến thành một chất hoàn toàn rắn và có thể vỡ thành nhiều mảnh.
Nếu bạn để nó tự nhiên, thì chỉ trong vài phút nó sẽ lan rộng thành một vũng dính. Chất lỏng không phải Newton là những chất khá độc đáo về đặc tính của chúng, không chỉ được sử dụng cho mục đích kỹ thuật mà còn cho mục đích văn hóa và hàng ngày.
