Основна својства течности

Течност је супстанца која је у агрегатном стању, која је међуфазна између чврстог и гасовитог. Штавише, његово стање, као у случају чврстих материја, је кондензирајуће, односно подразумева везу између честица (атома, молекула, јона). Флуид има својства која га у основи разликују од супстанци које су у другим агрегатним стањима. Главни је способност да се стално мијења облик под утјецајем механичко напрезање без губитка волумена. Данас ћемо сазнати која својства имају течности и о чему се ради.

Опште карактеристике

Гас не чува волумен и облик, чврсто тело задржава и друго, и друго, а течност - само волумен. Због тога се текуће агрегатно стање сматра средњим. Површина течности је привид еластичне мембране и одређује њен облик. Молекули таквих тијела, с једне стране, немају одређену позицију, ас друге, не могу добити потпуну слободу кретања. Могу се сакупити у капи и тећи испод своје површине. Постоји привлачност између молекула течности, што је довољно да се држе близу.

Супстанца је у течном стању у одређеном температурном опсегу. Ако температура падне испод ње, долази до преласка у чврсти облик (кристализација), и ако се подигне више, до гасног облика (испаравање). Границе овог интервала за исти флуид могу варирати у зависности од притиска. На пример, у планинама, где је притисак знатно нижи него на равницама, вода кључа на нижој температури.

Обично, течност има само једну модификацију, стога је то и агрегатно стање и термодинамичка фаза. Све течности се деле на чисте супстанце и смеше. Неке од ових мешавина су кључне у људском животу: крви, морској води и другима.

Размотрите основне особине течности.

Флуидност

Течност се разликује од осталих материја, пре свега, флуидности. Ако се на њу примени спољашња сила, појављује се струја честица у смеру њене примене. Према томе, када је изложен спољашњим небалансираним силама, течност није способна да очува облик и релативни положај честица. Из истог разлога, он има облик посуде у коју пада. За разлику од чврстих пластичних тела, течности немају границу течења, односно тече на најмањи излаз из равнотежног стања.

Очување запремине

Једна од карактеристичних физичких својстава течности је способност очувања запремине под механичким дјеловањем. Изузетно их је тешко компримирати због велике густине молекула. Према Пасцаловом закону, притисак који се ствара на течности затвореној у посуди, без промене, преноси се на сваку тачку његовог волумена. Уз минималну компресибилност, ова особина се широко користи у хидраулици. Већина течности се повећава када се загреје и смањује када се охлади.

Вискозност

Међу главним својствима течности, као иу случају гасова, вреди поменути вискозност. Вискозност се односи на способност честица да се одупру међусобном кретању, односно унутрашњем трењу. Приликом померања суседних слојева флуида у односу један на други, долази до неизбежног судара молекула, и настају силе које спречавају уредно кретање. Кинетичка енергија уредно кретање се претвара у топлотну енергију хаотичног кретања. Ако се течност која се налази у посуди помера и затим остави сама, постепено ће се зауставити, али ће се температура повећати.

Слободна површина и површинска напетост

Ако погледате кап воде која лежи на равној површини, можете видјети да је заобљена. Због овога таква својства течности као формирање слободне површине и површинске напетости. Способност течности за одржавање волумена узрокује формирање слободне површине, која није ништа друго до сучеље: текуће и плиновито. При контакту ових фаза исте супстанце, настају силе да се смањи површина површине интерфејса. Називају се површинска напетост. Граница фазе је еластична мембрана која тежи да се затегне.

Површинска напетост се такође објашњава привлачењем молекула течности једна према другој. Сваки молекул настоји да се "окружи" другим молекулима и одмакне се од интерфејса. Због тога се површина брзо смањује. Ово објашњава чињеницу да мехурићи сапуна и мехурићи настали током кључања имају тенденцију да заузму сферични облик. Ако само сила површинске напетости делује на течност, она ће сигурно узети овај облик.

Мали објекти, чија густина прелази густину течности, могу остати на њеној површини због чињенице да је сила која спречава повећање површине већа од силе агресије.

Испаравање и кондензација

Упаравање се односи на постепени прелаз супстанце из течности у гасовито стање. У процесу топлотног кретања, неки молекули напуштају течност, пролазећи кроз њену површину и претварају се у пару. Паралелно са тим, други део молекула, напротив, прелази из паре у течност. Када број једињења која излазе из течности прелази број једињења која су у њега ушла, долази до процеса испаравања.

Кондензација је супротна од испаравања. Током кондензације, течност добија више паре из паре него што се испушта.

Оба описана процеса су неуједначена и могу се наставити док се не успостави локална равнотежа. У овом случају, течност може потпуно испарити или доћи у равнотежу са својом паром.

Боил

Кухање је процес унутрашње трансформације флуида. Када се температура подигне до одређене тачке, притисак паре прелази притисак унутар супстанце, и мјехурићи почињу да се формирају у њему. Под условима гравитације, они лебде према горе.

Веттинг

Мокрење је феномен који настаје када течност дође у контакт са чврстом супстанцом у присуству паре. Дакле, то се дешава на сучељу три фазе. Овај феномен карактерише "лепљење" течне супстанце на чврсту супстанцу и њено ширење преко површине чврстог материјала. Постоје три типа влажења: ограничено, потпуно и невлажење.

Мисцибилити

Карактерише способност течности да се растопају једна у другој. Примери мешљивих течности су вода и алкохол, док су они који се не мешају са водом и уљем.

Дифузија

Када се две мешане течности налазе у истој посуди, услед топлотног кретања молекула, оне почињу да превазилазе интерфејс, а течности постепено мешају. Овај процес се назива дифузија. Може се појавити у супстанцама које су у другим агрегатним стањима.

Прегријавање и хипотермија

Међу фасцинантним својствима течности треба напоменути прегријавање и хипотермију. Ови процеси често чине основу хемијских жаришта. Уз равномерно загревање, без јаких падова температуре и механичких ефеката, течност може да се загреје изнад тачке кључања, без врења. Овај процес се зове прегријавање. Ако је предмет бачен у прегрејану течност, одмах ће прокухати.

На сличан начин долази до суперхлађења течности, односно хлађења до температуре испод тачке смрзавања, заобилазећи саму замрзавање. Са благим ударцем, суперхлађена течност одмах кристализује и претвара се у лед.

Валови на површини

Ако поремете равнотежу површине течности, она ће се, под дејством сила обнављања, вратити у равнотежу. Овај покрет није ограничен само на један циклус, већ се претвара у вибрације и шири се на друге делове. Овако се добијају таласи који се могу уочити на површини било које течности.

Када се као обновљива сила појављује претежно гравитација таласи се називају гравитациони. Они се могу видјети на води свугдје. Ако се повратна сила углавном формира из силе површинске напетости, онда се валови називају капиларна. Сада знате која својства течности узрокују познато узбуђење воде.

Таласи густине

Течност је изузетно чврста, међутим, са променом температуре, променом запремине и густине. Ово се не дешава одмах: приликом компримирања једне секције, друге се компресују са закашњењем. Тако се унутар течности шире еластични валови, који се називају таласи густине. Ако се талас шири, густина се благо мења, онда ја то зовем звук, а ако је довољно јак, то је шок.

Упознали смо се са општим својствима течности. Све главне карактеристике зависе од врсте и састава течности.

Класификација

Узимајући у обзир основне физичке особине течности, хајде да откријемо како се оне класификују. Структура и својства течних материја зависе од индивидуалности честица у њиховом саставу, као и од природе и дубине интеракције између њих. На основу тога, емитовати:

1. Атомиц флуид. Они се састоје од атома или сферних молекула који су међусобно повезани централним ван дер Валсовим силама. Течни аргон и течни метан су примарни примери.
2. Течности које се састоје од диатомских молекула са идентичним атомима чији су јони везани Цоуломб силама. Примери укључују течни водоник, течни натријум и течну живу.
3. Течности које се састоје од поларних молекула везаних дипол-диполном интеракцијом, на пример, бромоводоник.
4. Повезане течности. Имају водоничне везе (вода, глицерин).
5. Течности које се састоје од великих молекула. За ово друго, унутрашњи степени слободе играју важну улогу.

Супстанце прве две (рјеђе три) групе се називају једноставне. Студирају се боље од свих других. Међу тешким течностима, највише проучаване воде. Ова класификација не укључује течне кристале и квантне течности, јер су посебни случајеви и разматрају се одвојено.

Са становишта хидродинамичких својстава, течности су подељене на Њутнов и Не-Њутновске. Први који је послушао Невтонов закон. То значи да њихово смично напрезање линеарно зависи од градијента брзине. Коефицијент пропорционалности између ових вриједности назива се вискозност. Имати не-Њутнова вискозност течности варира у зависности од градијента брзине.

Студија

Проучавање кретања и механичке равнотеже течности и гасова, као и њихових интеракција, укључујући и чврсте материје, обрађује се у таквом делу механике као механика флуида. Зове се и хидродинамика.

Некомпресибилни флуиди су проучавани у подсекцији механике флуида, која се једноставно назива хидромеханика. Пошто је компресибилност течности веома мала, у многим случајевима она се једноставно занемарује. Компресибилни флуиди који проучавају динамику гаса.

Хидромеханика се даље дели на хидростатику и хидродинамику (у ужем смислу). У првом случају проучава се равнотежа нестишљивих течности, ау другом, њихово кретање.

Магнетна хидродинамика се бави проучавањем магнетних и проводних течности, а хидраулика се бави примењеним проблемима.

Основни закон хидростатике је закон Паскала. Кретање идеалних некомпресибилних флуида описано је Ејлеровом једначином. За њихов стационарни ток, испуњен је Бернулијев закон. Торрицелијева формула описује проток течних материја из рупа. Кретање вискозних флуида подлеже Навиер-Стокесовој једначини, која, између осталог, може узети у обзир компресибилност.

Еластични таласи и осцилације у флуиду (као уосталом иу другим медијима) проучавају такву науку као акустику. Хидроакустика - подсекција посвећена проучавању звука у воденој средини за решавање проблема подводне комуникације, локације и других ствари.

У закључку

Данас смо се сусрели са општим физичким својствима течности. Такође смо сазнали да су такве супстанце генерално заступљене и како су класификоване. Што се тиче хемијских својстава течности, оне директно зависе од његовог састава. Стога их треба разматрати одвојено за сваку супстанцу. Која је особина флуида важна, а што није, тежак одговор. Све зависи од задатка у којем се разматра ова течност.