Es ist bekannt, dass alles, was einen Menschen umgibt, einschließlich seiner selbst, Körper sind, die aus Substanzen bestehen. Diese wiederum sind aus Molekülen aufgebaut, letztere aus Atomen, und sie sind aus noch kleineren Strukturen. Die umgebende Vielf alt ist jedoch so groß, dass es schwierig ist, sich auch nur eine Art Gemeinsamkeit vorzustellen. So ist das. Die Zahl der Verbindungen geht in die Millionen, jede von ihnen ist einzigartig in Eigenschaften, Struktur und Funktion. Insgesamt werden mehrere Phasenzustände unterschieden, denen alle Stoffe zugeordnet werden können.
Materiezustände
Für den Aggregatzustand von Verbindungen gibt es vier Möglichkeiten.
- Gase.
- Feststoffe.
- Flüssigkeiten.
- Plasma ist ein stark verdünntes ionisiertes Gas.
In diesem Artikel betrachten wir die Eigenschaften von Flüssigkeiten, ihre strukturellen Merkmale und mögliche Leistungsparameter.
Klassifizierung flüssiger Körper
Diese Unterteilung basiert auf den Eigenschaften von Flüssigkeiten, ihrer Struktur und chemischen Struktur sowie den Arten von Wechselwirkungen zwischen den Partikeln, aus denen die Verbindung besteht.
- Solche Flüssigkeiten, die aus Atomen bestehen, die durch Van-der-Waals-Kräfte zusammengeh alten werden. Beispiele sind Flüssiggase (Argon, Methan und andere).
- Stoffe, die aus zwei identischen Atomen bestehen. Beispiele: verflüssigte Gase - Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und andere.
- Flüssige Metalle - Quecksilber.
- Substanzen, die aus Elementen bestehen, die durch kovalente polare Bindungen verbunden sind. Beispiele: Chlorwasserstoff, Jodwasserstoff, Schwefelwasserstoff und andere.
- Verbindungen, in denen Wasserstoffbrücken vorhanden sind. Beispiele: Wasser, Alkohole, Ammoniak in Lösung.
Es gibt auch spezielle Strukturen - wie Flüssigkristalle, nicht-newtonsche Flüssigkeiten, die besondere Eigenschaften haben.
Wir betrachten die grundlegenden Eigenschaften einer Flüssigkeit, die sie von allen anderen Aggregatzuständen unterscheidet. Zunächst einmal sind dies diejenigen, die allgemein als physisch bezeichnet werden.
Eigenschaften von Flüssigkeiten: Form und Volumen
Insgesamt lassen sich etwa 15 Merkmale unterscheiden, anhand derer wir beschreiben können, um was es sich bei den betreffenden Stoffen handelt und was deren Wert und Eigenschaften sind.
Die allererste physikalische Eigenschaft einer Flüssigkeit, die einem bei der Erwähnung dieses Aggregatzustands in den Sinn kommt, ist die Fähigkeit, ihre Form zu verändern und ein bestimmtes Volumen einzunehmen. Wenn wir also zum Beispiel über die Form flüssiger Substanzen sprechen, dann ist es allgemein akzeptiert, sie als abwesend zu betrachten. Dies ist jedoch nicht der Fall.
Unter der Wirkung der wohlbekannten Schwerkraft unterliegen Materietropfen einer gewissen Verformung, so dass ihre Form gebrochen und unbestimmt wird. Wenn Sie jedoch einen Tropfen unter Bedingungen platzieren, unter denen die Schwerkraft nicht wirktoder stark eingeschränkt, dann nimmt es die ideale Kugelform an. Angesichts der Aufgabe: "Nennen Sie die Eigenschaften von Flüssigkeiten", sollte eine Person, die sich in der Physik gut auskennt, diese Tatsache erwähnen.
Was das Volumen betrifft, so sind hier die allgemeinen Eigenschaften von Gasen und Flüssigkeiten zu beachten. Beide können das gesamte Raumvolumen einnehmen, in dem sie sich befinden, begrenzt nur durch die Gefäßwände.
Viskosität
Die physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten sind sehr vielfältig. Aber einer von ihnen ist einzigartig, wie z. B. die Viskosität. Was ist das und wie wird es definiert? Die Hauptparameter, von denen der betrachtete Wert abhängt, sind:
- Tangentialspannung;
- Bewegungsgeschwindigkeitsgradient.
Die Abhängigkeit der angezeigten Werte ist linear. Wenn wir es in einfacheren Worten erklären, dann ist die Viskosität wie das Volumen solche Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen, die ihnen gemeinsam sind und eine unbegrenzte Bewegung implizieren, unabhängig von äußeren Einflusskräften. Das heißt, wenn Wasser aus dem Gefäß fließt, wird es dies unter allen Einflüssen (Schwerkraft, Reibung und andere Parameter) tun.
Dies unterscheidet sich von nicht-newtonschen Flüssigkeiten, die viskoser sind und Löcher hinterlassen können, die sich mit der Zeit füllen.
Wovon hängt dieser Indikator ab?
- Von der Temperatur. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität einiger Flüssigkeiten zu, während andere dagegensinkt. Es hängt von der spezifischen Verbindung und ihrer chemischen Struktur ab.
- Vom Druck. Eine Erhöhung bewirkt eine Erhöhung des Viskositätsindex.
- Aus der chemischen Zusammensetzung der Materie. Viskositätsänderungen in Gegenwart von Verunreinigungen und Fremdbestandteilen in einer Reinstoffprobe.
Wärmekapazität
Dieser Begriff bezieht sich auf die Fähigkeit einer Substanz, eine bestimmte Wärmemenge aufzunehmen, um ihre eigene Temperatur um ein Grad Celsius zu erhöhen. Für diesen Indikator gibt es verschiedene Anschlüsse. Manche haben mehr, andere weniger Wärmekapazität.
So ist zum Beispiel Wasser ein sehr guter Wärmespeicher, der eine breite Verwendung für Heizungen, Kochen und andere Zwecke ermöglicht. Im Allgemeinen ist der Wärmekapazitätsindex streng individuell für jede einzelne Flüssigkeit.
Oberflächenspannung
Nachdem sie die Aufgabe erh alten haben: "Nennen Sie die Eigenschaften von Flüssigkeiten", erinnern sie sich oft sofort an die Oberflächenspannung. Schließlich werden Kinder im Physik-, Chemie- und Biologieunterricht an ihn herangeführt. Und jeder Punkt erklärt diesen wichtigen Parameter von seiner eigenen Seite.
Die klassische Definition der Oberflächenspannung lautet: Sie ist eine Phasengrenze. Das heißt, wenn die Flüssigkeit ein bestimmtes Volumen eingenommen hat, grenzt sie außen an ein gasförmiges Medium - Luft, Dampf oder eine andere Substanz. Somit kommt es am Kontaktpunkt zur Phasentrennung.
Gleichzeitig neigen die Moleküle dazu, sich mit möglichst vielen Teilchen zu umgeben und so gewissermaßen zu führenKomprimieren der Flüssigkeit als Ganzes. Daher scheint die Oberfläche gestreckt zu sein. Dieselbe Eigenschaft kann auch die Kugelform von Flüssigkeitströpfchen ohne Schwerkraft erklären. Schließlich ist diese Form aus energetischer Sicht des Moleküls ideal. Beispiele:
- Seifenblasen;
- kochendes Wasser;
- flüssige Tropfen in der Schwerelosigkeit.
Einige Insekten haben sich genau aufgrund der Oberflächenspannung daran angepasst, auf der Wasseroberfläche zu "laufen". Beispiele: Wasserläufer, Wasservögel, einige Engerlinge.
Farbe
Es gibt gemeinsame Eigenschaften von Flüssigkeiten und Feststoffen. Eine davon ist die Fließfähigkeit. Der ganze Unterschied besteht darin, dass es für erstere unbegrenzt ist. Was ist die Essenz dieses Parameters?
Wird auf einen flüssigen Körper eine äußere Kraft ausgeübt, wird er in seine Teile zerfallen und sie voneinander trennen, dh er wird fließen. In diesem Fall füllt jeder Teil wieder das gesamte Volumen des Gefäßes aus. Bei Feststoffen ist diese Eigenschaft eingeschränkt und hängt von äußeren Bedingungen ab.
Abhängigkeit der Eigenschaften von der Temperatur
Dazu gehören drei Parameter, die die von uns betrachteten Substanzen charakterisieren:
- Überhitzung;
- Kühlen;
- Kochen.
Solche Eigenschaften von Flüssigkeiten wie Überhitzung und Unterkühlung stehen in direktem Zusammenhang mit den kritischen Siede- bzw. Gefrierpunkten (Punkten). Eine überhitzte Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die die Schwelle des kritischen Erwärmungspunkts überschritten hat, wenn sie Temperatur ausgesetzt ist, aber keine äußeren Anzeichen von Sieden gezeigt hat.
Unterkühlt bzw. genannteine Flüssigkeit, die unter dem Einfluss tiefer Temperaturen die Schwelle des kritischen Übergangspunktes in eine andere Phase überschritten hat, aber nicht fest geworden ist.
Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall gibt es Bedingungen für die Manifestation solcher Eigenschaften.
- Keine mechanischen Einwirkungen auf das System (Bewegung, Vibration).
- Gleichmäßige Temperatur ohne plötzliche Sprünge und Abstürze.
Eine interessante Tatsache ist, dass, wenn Sie einen Fremdkörper in eine überhitzte Flüssigkeit (z. B. Wasser) werfen, dieser sofort kocht. Sie können es durch Erhitzen unter dem Einfluss von Strahlung (in einem Mikrowellenherd) erh alten.
Koexistenz mit anderen Phasen der Materie
Für diesen Parameter gibt es zwei Optionen.
- Flüssigkeit - Gas. Solche Systeme sind am weitesten verbreitet, da sie überall in der Natur vorkommen. Schließlich gehört die Verdunstung von Wasser zum natürlichen Kreislauf. In diesem Fall existiert der entstehende Dampf gleichzeitig mit flüssigem Wasser. Wenn wir von einem geschlossenen System sprechen, dann findet auch dort Verdunstung statt. Nur Dampf wird sehr schnell gesättigt und das Gesamtsystem kommt ins Gleichgewicht: Flüssigkeit - Sattdampf.
- Flüssigkeit - Feststoffe. Gerade bei solchen Systemen macht sich eine weitere Eigenschaft bemerkbar – die Benetzbarkeit. Bei der Wechselwirkung von Wasser und einem Festkörper kann dieser ganz oder teilweise benetzt werden oder sogar Wasser abstoßen. Es gibt Verbindungen, die sich schnell und praktisch unbegrenzt in Wasser auflösen. Es gibt solche, die dazu überhaupt nicht in der Lage sind (einige Metalle, Diamant und andere).
Im Allgemeinen befasst sich die Disziplin der Hydroaeromechanik mit der Untersuchung der Wechselwirkung von Flüssigkeiten mit Verbindungen in anderen Aggregatzuständen.
Kompressibilität
Die grundlegenden Eigenschaften einer Flüssigkeit wären unvollständig, wenn wir die Kompressibilität nicht erwähnen würden. Dieser Parameter ist natürlich eher typisch für Gassysteme. Die von uns in Betracht gezogenen können jedoch unter bestimmten Bedingungen auch komprimiert werden.
Der Hauptunterschied ist die Geschwindigkeit des Prozesses und seine Einheitlichkeit. Während ein Gas schnell und mit geringem Druck komprimiert werden kann, werden Flüssigkeiten ungleichmäßig, lang genug und unter speziell ausgewählten Bedingungen komprimiert.
Verdunstung und Kondensation von Flüssigkeiten
Dies sind zwei weitere Eigenschaften der Flüssigkeit. Die Physik gibt ihnen folgende Erklärungen:
- Verdunstung ist der Prozess, der den allmählichen Übergang eines Stoffes aus einem flüssigen Aggregatzustand in einen festen Zustand charakterisiert. Dies geschieht unter dem Einfluss thermischer Effekte auf das System. Moleküle beginnen sich zu bewegen und gehen durch Veränderung ihres Kristallgitters in einen gasförmigen Zustand über. Der Prozess kann fortgesetzt werden, bis die gesamte Flüssigkeit in Dampf umgewandelt ist (für offene Systeme). Oder bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat (bei geschlossenen Gefäßen).
- Kondensation ist ein Vorgang, der dem oben angegebenen entgegengesetzt ist. Hier geht der Dampf in flüssige Moleküle über. Dies geschieht so lange, bis sich ein Gleichgewicht oder ein vollständiger Phasenübergang eingestellt hat. Der Dampf gibt mehr Partikel an die Flüssigkeit ab als an sie.
Typische Beispiele für diese beiden Prozesse in der Natur sind die Verdunstung von Wasser von der Oberfläche des Weltozeans, seine Kondensation darinobere Atmosphäre und dann Fallout.
Mechanische Eigenschaften der Flüssigkeit
Diese Eigenschaften sind Gegenstand des Studiums einer solchen Wissenschaft wie der Hydromechanik. Insbesondere sein Abschnitt, die Theorie der Fluid- und Gasmechanik. Zu den wichtigsten mechanischen Parametern, die den betrachteten Aggregatzustand von Stoffen charakterisieren, gehören:
- Dichte;
- teilen;
- Viskosität.
Unter der Dichte eines flüssigen Körpers versteht man seine Masse, die in einer Volumeneinheit enth alten ist. Dieser Indikator variiert für verschiedene Verbindungen. Zu diesem Indikator gibt es bereits berechnete und experimentell gemessene Daten, die in spezielle Tabellen eingetragen werden.
Das spezifische Gewicht wird als das Gewicht einer Flüssigkeitseinheit angesehen. Dieser Indikator ist stark temperaturabhängig (mit steigender Temperatur nimmt sein Gewicht ab).
Warum die mechanischen Eigenschaften von Flüssigkeiten studieren? Dieses Wissen ist wichtig für das Verständnis der Vorgänge in der Natur, im menschlichen Körper. Auch bei der Erstellung von technischen Mitteln, diversen Produkten. Schließlich sind flüssige Stoffe eine der häufigsten Aggregatformen auf unserem Planeten.
Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten und ihre Eigenschaften
Die Eigenschaften von Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern sind Gegenstand des Studiums der Physik sowie einiger verwandter Disziplinen. Neben traditionellen flüssigen Substanzen gibt es jedoch auch sogenannte nicht-Newtonsche, die ebenfalls von dieser Wissenschaft untersucht werden. Was sind sie und warum haben sie bekommenWie lautet der Titel?
Um zu verstehen, was diese Verbindungen sind, hier sind die häufigsten Haush altsbeispiele:
- "Slime" gespielt von Kindern;
- "Handgummi" oder Kaugummi für die Hände;
- normale Baufarbe;
- Lösung von Stärke in Wasser usw.
Das sind Flüssigkeiten, deren Viskosität dem Geschwindigkeitsgradienten gehorcht. Je schneller der Aufprall, desto höher der Viskositätsindex. Wenn also ein Handkaugummi mit einem kräftigen Schlag auf den Boden trifft, verwandelt es sich in eine völlig feste Substanz, die in Stücke brechen kann.
Wenn du es in Ruhe lässt, wird es sich in nur wenigen Minuten zu einer klebrigen Pfütze ausbreiten. Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten sind in ihren Eigenschaften ganz einzigartige Substanzen, die nicht nur für technische Zwecke, sondern auch für kulturelle und alltägliche Zwecke genutzt wurden.
