Ўласцівасці вадкасцяў. Асноўныя фізічныя ўласцівасці вадкасці

Вядома, што ўсё, што акружае чалавека, уключаючы і яго самога, - гэта цела, якія складаюцца з рэчываў. Тыя, у сваю чаргу, пабудаваныя з малекул, апошнія з атамаў, а яны - з яшчэ больш дробных структур. Аднак навакольнае разнастайнасць гэтак вяліка, што цяжка ўявіць нават нейкую супольнасць. Так і ёсць. Злучэння вылічаюцца мільёнамі, кожнае з іх унікальна па ўласцівасцях, будынку і выкананай ролі. Усяго вылучаюць некалькі фазавых станаў, па якіх можна суаднесці ўсе рэчывы.

Агрэгатныя станы рэчываў

Можна назваць чатыры варыянты агрэгатнага стану злучэнняў.

1. Газы.
2. Цвёрдыя рэчывы.
3. Вадкасці.
4. Плазма - моцна разрэджаныя іянізаваныя газы.

У дадзеным артыкуле мы разгледзім ўласцівасці вадкасцяў, асаблівасці іх будовы і магчымыя параметры характарыстык.

Класіфікацыя вадкіх тэл

У аснову дадзенага дзялення пакладзены ўласцівасці вадкасцяў, іх структура і хімічны будынак, а таксама тыпы узаемадзеянняў паміж складнікамі злучэння часціцамі.

1. Такія вадкасці, якія складаюцца з атамаў, які ўтрымлівае паміж сабой сіламі Ван-дэр-Ваальса. Прыкладамі могуць служыць вадкія газы (аргон, метан і іншыя).
2. Такія рэчывы, якія складаюцца з двух аднолькавых атамаў. Прыклады: газы у звадкаваным выглядзе - вадарод, азот, кісларод і іншыя.
3. Вадкія металы - ртуць.
4. Рэчывы, якія складаюцца з элементаў, звязаных кавалентная палярнымі сувязямі. Прыклады: Хлоравадарод, йодоводород, серавадарод і іншыя.
5. Злучэнні, у якіх прысутнічаюць вадародныя сувязі. Прыклады: вада, спірты, аміяк ў растворы.

Існуюць і асаблівыя структуры - тыпу вадкіх крышталяў, неньютоновских вадкасцяў, якія валодаюць адмысловымі ўласцівасцямі.

Мы ж разгледзім асноўныя ўласцівасці вадкасці, якія адрозніваюць яе ад усіх іншых агрэгатных станаў. У першую чаргу гэта такія, якія прынята называць фізічнымі.

Ўласцівасці вадкасцяў: форма і аб'ём

Усяго можна вылучыць каля 15 характарыстык, якія дазваляюць апісаць, што жа ўяўляюць сабой разгляданыя рэчывы і ў чым заключаецца іх каштоўнасць, асаблівасці.

Самыя першыя фізічныя ўласцівасці вадкасці, якія прыходзяць на розум пры згадванні гэтага агрэгатнага стану, гэта здольнасць змяняць форму і займаць пэўны аб'ём. Так, напрыклад, калі казаць пра форму вадкіх рэчываў, то агульнапрынята лічыць яе адсутнай. Аднак гэта не так.

Пад дзеяннем ўсім вядомай сілы цяжару кроплі рэчывы падвяргаюцца нейкай дэфармацыі, таму іх форма парушаецца і становіцца нявызначанай. Аднак калі змясціць кроплю ва ўмовы, пры якіх гравітацыя не дзейнічае або моцна абмежаваная, то яна прыме ідэальную форму шара. Такім чынам, атрымаўшы заданне: "Назавіце ўласцівасці вадкасцяў" чалавек, які лічыць сябе дастаткова дасведчаным у фізіцы, павінен згадаць пра гэты факт.

Што датычыцца аб'ёму, то тут варта заўважыць агульныя ўласцівасці газаў і вадкасцей. І тыя і іншыя здольныя займаць увесь аб'ём прасторы, у якім знаходзяцца, абмяжоўваючыся толькі сценкамі пасудзіны.

глейкасць

Фізічныя ўласцівасці вадкасці вельмі разнастайныя. Але унікальным з'яўляецца такое з іх, як глейкасць. Што гэта такое і чым вызначаецца? Галоўныя параметры, ад якіх залежыць разгляданая велічыня, гэта:

• кулявое напружанне;
• градыент хуткасці руху.

Залежнасць названых велічынь лінейная. Калі ж растлумачыць больш простымі словах, то глейкасць, як і аб'ём, - гэта такія ўласцівасці вадкасцяў і газаў, якія з'яўляюцца для іх агульнымі і маюць на ўвазе неабмежаваную рух незалежна ад знешніх сіл ўздзеяння. То бок, калі вада выцякае з посуду, яна будзе працягваць гэта рабіць пры любых уздзеяннях (сіла цяжару, трэння і іншых параметрах).

У гэтым складаецца адрозненне ад неньютоновских вадкасцяў, якія валодаюць большай глейкасцю і могуць пакідаць ўслед за рухам дзіркі, запаўняліся з часам.

Ад чаго ж будзе залежаць дадзены паказчык?

1. Ад тэмпературы. З павелічэннем тэмпературы глейкасць адных вадкасцяў павялічваецца, а іншых, наадварот, памяншаецца. Гэта залежыць ад канкрэтнага злучэння і яго хімічнага будынка.
2. Ад ціску. Павышэнне выклікае павелічэнне паказчыка глейкасці.
3. Ад хімічнага складу рэчывы. Глейкасць змяняецца пры наяўнасці прымешак і старонніх кампанентаў у навеске чыстага рэчывы.

цеплаёмістасць

Гэты тэрмін вызначае здольнасць рэчывы паглынаць пэўную колькасць цяпла для павелічэння свайго тэмпературы на адзін градус па Цэльсіі. Існуюць розныя злучэння па дадзеным паказчыку. Адны валодаюць большай, іншыя меншай цеплаёмістасцю.

Так, напрыклад, вада - вельмі добры теплонакопитель, што дазваляе яе шырока выкарыстоўваць для сістэм ацяплення, падрыхтоўкі ежы і іншых патрэб. У цэлым, паказчык цеплаёмістасці строга індывідуальны для кожнай асобна ўзятай вадкасці.

Павярхоўнае нацяжэнне

Часта, атрымаўшы заданне: "Назавіце ўласцівасці вадкасцяў" адразу ўспамінаюць пра павярхоўнае нацяжэнні. Бо з ім дзяцей знаёмяць на ўроках фізікі, хіміі і біялогіі. І кожны прадмет тлумачыць гэты важны параметр са свайго боку.

Класічнае вызначэнне паверхневага нацяжэння наступнае: гэта мяжа падзелу фаз. Гэта значыць, у той час, калі вадкасць заняла пэўны аб'ём, яна звонку мяжуе з газавай асяроддзем - паветрам, парай ці яшчэ якім-небудзь рэчывам. Такім чынам, на месцы судотыку ўзнікае падзел фаз.

Пры гэтым малекулы імкнуцца акружыць сябе як мага вялікім лікам часціц і, такім чынам, прыводзяць як бы да сцісканні вадкасці ў цэлым. Такім чынам, паверхня нібы нацягваецца. Гэтым жа уласцівасцю можна растлумачыць і шарападобным форму кропель вадкасці пры адсутнасці ўздзеяння сіл цяжару. Бо менавіта такая форма ідэальная з пункту гледжання энергіі малекулы. прыклады:

• мыльныя бурбалкі;
• кіпячая вада;
• кроплі вадкасці ў бязважкасці.

Некаторыя казуркі прыстасаваліся да "хадні" па паверхні вады менавіта дзякуючы павярхоўнаму нацяжэнню. Прыклады: вадамеркі, вадаплаўныя жукі, некаторыя лічынкі.

цякучасць

Ёсць агульныя ўласцівасці вадкасцей і цвёрдых тэл. Адно з іх - цякучасць. Уся розніца ў тым, што для першых яна неабмежаваная. У чым заключаецца сутнасць гэтага параметру?

Калі прыкласці знешняе ўздзеянне да вадкага целе, то яно падзеліцца на часткі і аддзеліць іх адзін ад аднаго, гэта значыць перацячэ. Пры гэтым кожная частка зноў запоўніць ўвесь аб'ём пасудзіны. Для цвёрдых тэл гэта ўласцівасць абмежавана і залежыць ад знешніх умоў.

Залежнасць уласцівасцяў ад тэмпературы

Да такіх можна аднесці тры параметру, якія характарызуюць разгляданыя намі рэчывы:

• перагрэў;
• астуджэнне;
• кіпенне.

Такія ўласцівасці вадкасцяў, як пераграванне і пераахаладжэнне, наўпрост звязаныя з крытычнымі тэмпературамі (кропкамі) кіпення і замярзання адпаведна. Перагрэўшыся называюць вадкасць, якая пераадолела парог крытычнай кропкі награвання пры ўздзеянні тэмпературы, аднак знешніх прыкмет кіпення ня падала.

Пераахаладжэнне, адпаведна, называюць вадкасць, якая пераадолела парог крытычнай пункту пераходу ў іншую фазу пад уздзеяннем нізкіх тэмператур, аднак цвёрдай не стала.

Як у першым, так і ў другім выпадку ёсць умовы для праяўлення такіх уласцівасцяў.

1. Адсутнасць механічных уздзеянняў на сістэму (рух, вібрацыя).
2. Раўнамерная тэмпература, без рэзкіх скокаў і перападаў.

Цікавы факт, што калі ў перагрэтым вадкасць (напрыклад, ваду) кінуць пабочны прадмет, то яна імгненна ускіпіць. Атрымаць жа яе можна награваннем пад уздзеяннем выпраменьвання (у мікрахвалевай печы).

Суіснаванне з іншымі фазамі рэчываў

Можна вылучыць два варыянты па дадзеным параметры.

1. Вадкасць - газ. Такія сістэмы з'яўляюцца найбольш шырока распаўсюджанымі, паколькі існуюць у прыродзе паўсюдна. Бо выпарэнне вады - частка натуральнага кругазвароту. Пры гэтым ўтвараецца пар існуе адначасова з вадкай вадой. Калі ж казаць пра замкнёнай сістэме, то і там адбываецца выпарэнне. Проста пар становіцца насычаным вельмі хутка і ўся сістэма ў цэлым прыходзіць да раўнавагі: вадкасць - насычаны пар.
2. Вадкасць - цвёрдыя рэчывы. Асабліва на такіх сістэмах прыкметна яшчэ адна ўласцівасць - змочвальнасці. Пры ўзаемадзеянні вады і цвёрдага рэчыва апошняе можа змочвацца цалкам, часткова ці ўвогуле адштурхоўваць ваду. Існуюць злучэння, якія раствараюцца ў вадзе хутка і практычна неабмежавана. Ёсць і тыя, што наогул да гэтага не здольныя (некаторыя металы, алмаз і іншыя).

У цэлым вывучэннем ўзаемадзеяння вадкасцяў з злучэннямі ў іншых агрэгатных станах займаецца дысцыпліна гидроаэромеханика.

сціскальнасць

Асноўныя ўласцівасці вадкасці былі б няпоўнымі, калі б мы не згадалі пра сціскальнасці. Вядома, гэты параметр больш характэрны для газавых сістэм. Аднак і разгляданыя намі таксама могуць паддавацца сціску пры пэўных умовах.

Галоўнае адрозненне - гэта хуткасць працэсу і яго роўнасьць. Калі газ можна сціснуць хутка і пад невялікім ціскам, то вадкасці сціскаюцца нераўнамерна, дастаткова доўга і пры спецыяльна падабраных умовах.

Выпарэнне і кандэнсацыя вадкасцяў

Гэта яшчэ два ўласцівасці вадкасці. Фізіка дае ім наступныя тлумачэнні:

1. Выпарэнне - э то працэс, які характарызуе паступовы пераход рэчыва з вадкага агрэгатнага стану ў цвёрдае. Адбываецца гэта пад дзеяннем цеплавых уздзеянняў на сістэму. Малекулы прыходзяць у рух і, мяняючы сваю крышталічную рашотку, пераходзяць у газападобнае стан. Працэс можа адбывацца да таго часу, пакуль уся вадкасць не пяройдзе ў пар (для адкрытых сістэм). Ці ж да ўстанаўлення раўнавагі (для замкнёных сасудаў).
2. Кандэнсацыя - працэс, супрацьлеглы вышэй пазначаным. Тут пар пераходзіць у малекулы вадкасці. Так адбываецца да ўстанаўлення раўнавагі або поўнага фазавага пераходу. Пар аддае ў вадкасць большая колькасць часціц, чым яна яму.

Тыповыя прыклады гэтых двух працэсаў у прыродзе - выпарэнне вады з паверхні Сусветнага акіяна, кандэнсацыя яе ў верхніх пластах атмасферы, а затым выпадзенне ў выглядзе ападкаў.

Механічныя ўласцівасці вадкасці

Дадзеныя ўласцівасці з'яўляюцца прадметам вывучэння такой навукі, як гідрамеханіка. Канкрэтна - яе раздзела, тэорыі механікі вадкасці і газу. Да асноўных механічным параметрах, якія характарызуюць разгляданая агрэгатны стан рэчываў, адносяцца:

• шчыльнасць;
• удзельная вага;
• глейкасць.

Пад шчыльнасцю вадкага цела разумеюць яго масу, якая змяшчаецца ў адной адзінцы аб'ёму. Дадзены паказчык для розных злучэнняў вар'іруецца. Існуюць ужо разлічаныя і вымераныя эксперыментальным шляхам дадзеныя па гэтым паказчыку, якія занесены ў адмысловыя табліцы.

Удзельнай вагой прынята лічыць вага адной адзінкі аб'ёму вадкасці. Дадзены паказчык моцна залежыць ад тэмпературы (пры павышэнні яе вага зніжаецца).

Для чаго варта вывучаць механічныя ўласцівасці вадкасцяў? Дадзеныя веды з'яўляюцца важнымі для разумення працэсаў, якія адбываюцца ў прыродзе, ўнутры чалавечага арганізма. Таксама пры стварэнні тэхнічных сродкаў, рознай прадукцыі. Бо вадкія рэчывы - адна з самых распаўсюджаных агрэгатных формаў на нашай планеце.

Неньютоновские вадкасці і іх ўласцівасці

Ўласцівасці газаў, вадкасцей, цвёрдых тэл - гэта аб'ект вывучэння фізікі, а таксама некаторых сумежных з ёй дысцыплін. Аднак акрамя традыцыйных вадкіх рэчываў, існуюць яшчэ і так званыя неньютоновские, іх таксама вывучае гэтая навука. Што яны сабой уяўляюць і чаму атрымалі такую назву?

Для разумення таго, што сабой уяўляюць падобныя злучэнні, прывядзем самыя распаўсюджаныя бытавыя прыклады:

• "Лізун", якім гуляюць дзеці;
• "Хенд гам", або жвачка для рук;
• звычайная будаўнічая фарба;
• раствор крухмалу ў вадзе і іншае.

То бок, гэта такія вадкасці, глейкасць якіх падпарадкоўваецца градыенце хуткасці. Чым хутчэй ўздзеянне, тым вышэй паказчык глейкасці. Таму пры рэзкім удары хенд тлуму аб падлогу ён ператвараецца ў зусім цвёрдае рэчыва, здольнае раскалоцца на часткі.

Калі ж пакінуць яго ў спакоі, то літаральна праз некалькі хвілін ён растечется ліпкай лужынкай. Неньютоновские вадкасці - досыць унікальныя па ўласцівасцях рэчывы, якія знайшлі прымяненне не толькі ў тэхнічных мэтах, але і ў культурна-бытавых.