Հեղուկների հատկությունները. Հեղուկի հիմնական ֆիզիկական հատկությունները

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 05:30

Հայտնի է, որ այն ամենը, ինչ շրջապատում է մարդուն, այդ թվում՝ իրեն, նյութերից բաղկացած մարմիններ են։ Դրանք իրենց հերթին կառուցված են մոլեկուլներից, վերջիններս՝ ատոմներից, և դրանք էլ ավելի փոքր կառուցվածքներից են։ Այնուամենայնիվ, շրջապատող բազմազանությունն այնքան մեծ է, որ դժվար է պատկերացնել անգամ ինչ-որ ընդհանրություն։ Եվ կա. Միացությունների թիվը հասնում է միլիոնների, նրանցից յուրաքանչյուրը յուրահատուկ է իր հատկություններով, կառուցվածքով և դերով: Ընդհանուր առմամբ, առանձնանում են մի քանի փուլային վիճակներ, որոնց համաձայն բոլոր նյութերը կարող են փոխկապակցվել։

Նյութի վիճակներ

Միացությունների ագրեգատային վիճակի չորս տարբերակ կա:

1. Գազեր.
2. Պինդ.
3. Հեղուկներ.
4. Պլազման շատ հազվադեպ իոնացված գազ է:

Այս հոդվածում մենք կքննարկենք հեղուկների հատկությունները, դրանց կառուցվածքային առանձնահատկությունները և հնարավոր կատարողականի պարամետրերը:

Հեղուկ մարմինների դասակարգում

Այս բաժանումը հիմնված է հեղուկների հատկությունների, դրանց կառուցվածքի և քիմիական կառուցվածքի, ինչպես նաև միացությունը կազմող մասնիկների միջև փոխազդեցության տեսակների վրա։

1. Այնպիսի հեղուկներ, որոնք բաղկացած են ատոմներից, որոնք միասին պահվում են Վան դեր Վալսի ուժերի կողմից:Օրինակներ են հեղուկ գազերը (արգոն, մեթան և այլն):
2. Նյութեր, որոնք բաղկացած են երկու նույնական ատոմներից: Օրինակներ՝ հեղուկացված գազեր՝ ջրածին, ազոտ, թթվածին և այլն:
3. Հեղուկ մետաղներ՝ սնդիկ.
4. Նյութեր, որոնք կազմված են կովալենտային բևեռային կապերով կապված տարրերից։ Օրինակներ՝ ջրածնի քլորիդ, ջրածնի յոդ, ջրածնի սուլֆիդ և այլն:
5. Միացություններ, որոնցում առկա են ջրածնային կապեր: Օրինակներ՝ ջուր, սպիրտներ, ամոնիակ լուծույթում։

Կան նաև հատուկ կառուցվածքներ, ինչպիսիք են հեղուկ բյուրեղները, ոչ նյուտոնյան հեղուկները, որոնք ունեն հատուկ հատկություններ։

Մենք կդիտարկենք հեղուկի հիմնական հատկությունները, որոնք տարբերում են այն ագրեգացման մյուս բոլոր վիճակներից: Առաջին հերթին, սրանք նրանք են, որոնք սովորաբար կոչվում են ֆիզիկական:

Հեղուկների հատկությունները՝ ձև և ծավալ

Ընդհանուր առմամբ կարելի է առանձնացնել մոտ 15 հատկանիշ, որոնք թույլ են տալիս մեզ նկարագրել, թե որոնք են խնդրո առարկա նյութերը և որոնք են դրանց արժեքն ու առանձնահատկությունները:

Հեղուկի առաջին ֆիզիկական հատկությունները, որոնք մտքում են գալիս ագրեգացման այս վիճակի մասին հիշատակելիս, ձևը փոխելու և որոշակի ծավալ զբաղեցնելու ունակությունն է: Այսպիսով, օրինակ, եթե խոսենք հեղուկ նյութերի ձևի մասին, ապա ընդհանուր առմամբ ընդունված է համարել այն բացակայող։ Այնուամենայնիվ, դա այդպես չէ:

Ծանրության հայտնի ուժի գործողության ներքո նյութի կաթիլները ենթարկվում են որոշակի դեֆորմացման, ուստի դրանց ձևը կոտրվում է և դառնում անորոշ: Այնուամենայնիվ, եթե դուք կաթիլ եք դնում այնպիսի պայմաններում, որոնց դեպքում գրավիտացիան չի գործումկամ խիստ սահմանափակված, ապա այն կստանա գնդակի իդեալական ձև: Այսպիսով, «Անվանեք հեղուկների հատկությունները» առաջադրանքը, ով իրեն լավ գիտակից է համարում ֆիզիկային, պետք է նշի այս փաստը։

Ինչ վերաբերում է ծավալին, ապա այստեղ պետք է նշել գազերի և հեղուկների ընդհանուր հատկությունները։ Նրանք երկուսն էլ կարողանում են զբաղեցնել տարածության ողջ ծավալը, որում գտնվում են՝ սահմանափակված միայն նավի պատերով։

մածուցիկություն

Հեղուկների ֆիզիկական հատկությունները շատ բազմազան են։ Բայց դրանցից մեկը եզակի է, ինչպիսին է մածուցիկությունը: Ի՞նչ է դա և ինչպես է այն սահմանվում: Հիմնական պարամետրերը, որոնցից կախված է դիտարկվող արժեքը՝

• շոշափող սթրես;
• շարժվող արագության գրադիենտ։

Նշված արժեքների կախվածությունը գծային է: Եթե բացատրենք ավելի պարզ բառերով, ապա մածուցիկությունը, ինչպես ծավալը, հեղուկների և գազերի այնպիսի հատկություններ են, որոնք ընդհանուր են նրանց համար և ենթադրում են անսահմանափակ շարժում՝ անկախ արտաքին ազդեցության ուժերից։ Այսինքն, եթե ջուրը դուրս է հոսում նավից, այն կշարունակի դա անել ցանկացած ազդեցության տակ (ձգողականություն, շփում և այլ պարամետրեր):

Սա տարբերվում է ոչ նյուտոնյան հեղուկներից, որոնք ավելի մածուցիկ են և կարող են իրենց հետևում անցքեր թողնել, որոնք ժամանակի ընթացքում լցվում են:

Ինչի՞ց է կախված լինելու այս ցուցանիշը:

1. Ջերմաստիճանից. Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ որոշ հեղուկների մածուցիկությունը մեծանում է, իսկ մյուսները, ընդհակառակը,նվազում է. Դա կախված է կոնկրետ միացությունից և դրա քիմիական կառուցվածքից:
2. Ճնշումից. Բարձրացումն առաջացնում է մածուցիկության ինդեքսի աճ։
3. Նյութի քիմիական կազմից. Մածուցիկությունը փոխվում է մաքուր նյութի նմուշում կեղտերի և օտար բաղադրիչների առկայության դեպքում:

Ջերմային հզորություն

Այս տերմինը վերաբերում է նյութի կարողությանը կլանելու որոշակի քանակությամբ ջերմություն՝ սեփական ջերմաստիճանը մեկ աստիճան Ցելսիուսով բարձրացնելու համար։ Այս ցուցանիշի համար կան տարբեր կապեր: Ոմանք ավելի շատ, մյուսների մոտ ավելի քիչ ջերմային հզորություն ունեն։

Այսպես, օրինակ, ջուրը շատ լավ ջերմակուտակիչ է, որը թույլ է տալիս այն լայնորեն օգտագործել ջեռուցման համակարգերի, ճաշ պատրաստելու և այլ կարիքների համար։ Ընդհանուր առմամբ, ջերմային հզորության ինդեքսը խիստ անհատական է յուրաքանչյուր առանձին հեղուկի համար։

Մակերեւութային լարվածություն

Հաճախ, ստանալով առաջադրանքը՝ «Անվանեք հեղուկների հատկությունները», նրանք անմիջապես հիշում են մակերևութային լարվածությունը։ Չէ՞ որ երեխաներին նրան ծանոթացնում են ֆիզիկայի, քիմիայի և կենսաբանության դասերին։ Եվ յուրաքանչյուր տարր բացատրում է այս կարևոր պարամետրը իր կողմից:

Մակերեւութային լարվածության դասական սահմանումը հետևյալն է. այն ֆազային սահման է: Այսինքն՝ այն պահին, երբ հեղուկը որոշակի ծավալ է զբաղեցրել, այն դրսից սահմանակից է գազային միջավայրին՝ օդին, գոլորշին կամ այլ նյութի։ Այսպիսով, փուլային տարանջատումը տեղի է ունենում շփման կետում:

Միևնույն ժամանակ, մոլեկուլները հակված են իրենց շրջապատել հնարավորինս շատ մասնիկներով և, այդպիսով, հանգեցնել, այսպես ասած, դեպիսեղմելով հեղուկը որպես ամբողջություն: Հետեւաբար, մակերեսը կարծես ձգված է: Նույն հատկությունը կարող է բացատրել նաև հեղուկ կաթիլների գնդաձև ձևը գրավիտացիայի բացակայության դեպքում: Ի վերջո, հենց այս ձևն է իդեալական մոլեկուլի էներգիայի տեսանկյունից: Օրինակներ՝

• օճառի պղպջակներ;
• եռման ջուր;
• հեղուկը նվազում է անկշռության մեջ։

Որոշ միջատներ հարմարվել են ջրի մակերեսով «քայլելու» հենց մակերեսային լարվածության պատճառով։ Օրինակ.

Գույն

Գոյություն ունեն հեղուկների և պինդ մարմինների ընդհանուր հատկությունները: Դրանցից մեկը հոսունությունն է: Ամբողջ տարբերությունն այն է, որ առաջինների համար այն անսահմանափակ է։ Ո՞րն է այս պարամետրի էությունը:

Եթե հեղուկ մարմնին արտաքին ուժ կիրառեք, այն կբաժանվի մասերի և կբաժանի դրանք միմյանցից, այսինքն՝ կհոսի։ Այս դեպքում յուրաքանչյուր մաս կրկին կլրացնի նավի ամբողջ ծավալը։ Պինդ մարմինների համար այս հատկությունը սահմանափակ է և կախված է արտաքին պայմաններից:

Հատկությունների կախվածությունը ջերմաստիճանից

Դրանք ներառում են երեք պարամետր, որոնք բնութագրում են այն նյութերը, որոնք մենք դիտարկում ենք.

• գերտաքացում;
• սառեցում;
• եռում.

Հեղուկների այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են գերտաքացումը և հիպոթերմիան, անմիջականորեն կապված են համապատասխանաբար կրիտիկական եռման և սառեցման կետերի (կետերի) հետ: Գերտաքացած հեղուկը հեղուկ է, որը հաղթահարել է ջերմության կրիտիկական կետի շեմը, երբ ենթարկվել է ջերմաստիճանի, բայց չի ցույց տվել եռման արտաքին նշաններ։

Գերսառեցված, համապատասխանաբար, կոչվածհեղուկ, որը ցածր ջերմաստիճանների ազդեցությամբ անցել է այլ փուլի անցման կրիտիկական կետի շեմը, բայց չի դարձել պինդ։

Ե՛վ առաջին, և՛ երկրորդ դեպքում կան պայմաններ նման հատկությունների դրսևորման համար։

1. Չկան մեխանիկական ազդեցություն համակարգի վրա (շարժում, թրթռում):
2. Միատեսակ ջերմաստիճան՝ առանց հանկարծակի թռիչքների և անկումների։

Հետաքրքիր փաստ այն է, որ եթե օտար առարկան գցեք գերտաքացած հեղուկի մեջ (օրինակ՝ ջրի), այն անմիջապես կեռա։ Այն կարող եք ստանալ ճառագայթման ազդեցության տակ տաքացնելով (միկրոալիքային վառարանում):

Գոյակցություն նյութի այլ փուլերի հետ

Այս պարամետրի երկու տարբերակ կա:

1. Հեղուկ - գազ. Նման համակարգերն ամենատարածվածն են, քանի որ դրանք գոյություն ունեն բնության մեջ ամենուր։ Ի վերջո, ջրի գոլորշիացումը բնական ցիկլի մի մասն է: Այս դեպքում ստացված գոլորշին գոյություն ունի միաժամանակ հեղուկ ջրի հետ: Եթե խոսենք փակ համակարգի մասին, ապա այնտեղ էլ գոլորշիացում է տեղի ունենում։ Պարզապես գոլորշին շատ արագ հագեցվում է, և ամբողջ համակարգը, որպես ամբողջություն, գալիս է հավասարակշռության՝ հեղուկ-հագեցած գոլորշի։
2. Հեղուկ՝ պինդ. Հատկապես նման համակարգերի վրա նկատելի է ևս մեկ հատկություն՝ թրջվելը։ Ջրի և պինդ նյութի փոխազդեցության դեպքում վերջինս կարող է ամբողջությամբ, մասամբ թրջվել կամ նույնիսկ վանել ջուրը։ Կան միացություններ, որոնք ջրի մեջ լուծվում են արագ և գործնականում անորոշ ժամանակով։ Կան այնպիսիք, որոնք ընդհանրապես ունակ չեն դրան (որոշ մետաղներ, ադամանդ և այլն):

Ընդհանուր առմամբ, հիդրոէրոմեխանիկայի դիսցիպլինն զբաղվում է ագրեգացման այլ վիճակներում գտնվող միացությունների հետ հեղուկների փոխազդեցության ուսումնասիրությամբ:

սեղմելիություն

Հեղուկի հիմնական հատկությունները թերի կլինեն, եթե չնշենք սեղմելիությունը: Իհարկե, այս պարամետրը ավելի բնորոշ է գազային համակարգերին։ Այնուամենայնիվ, նրանք, որոնք մենք դիտարկում ենք, կարող են նաև սեղմվել որոշակի պայմաններում:

Հիմնական տարբերությունը գործընթացի արագությունն է և դրա միատեսակությունը։ Թեև գազը կարող է սեղմվել արագ և ցածր ճնշման տակ, հեղուկները սեղմվում են անհավասար, բավական երկար և հատուկ ընտրված պայմաններում:

Հեղուկների գոլորշիացում և խտացում

Սրանք հեղուկի ևս երկու հատկություն են: Ֆիզիկան տալիս է նրանց հետևյալ բացատրությունները.

1. Գոլորշիացումն այն գործընթացն է, որը բնութագրում է նյութի ագրեգացման հեղուկ վիճակից պինդ վիճակի աստիճանական անցումը: Դա տեղի է ունենում համակարգի վրա ջերմային ազդեցությունների ազդեցության տակ: Մոլեկուլները սկսում են շարժվել և փոխելով իրենց բյուրեղային ցանցը, անցնում գազային վիճակի։ Գործընթացը կարող է շարունակվել այնքան ժամանակ, մինչև ամբողջ հեղուկը վերածվի գոլորշու (բաց համակարգերի համար): Կամ մինչև հավասարակշռություն հաստատվի (փակ անոթների համար):
2. Խտացումը վերը նշվածին հակառակ գործընթաց է: Այստեղ գոլորշին անցնում է հեղուկ մոլեկուլների մեջ։ Դա տեղի է ունենում այնքան ժամանակ, քանի դեռ չի հաստատվել հավասարակշռություն կամ ամբողջական փուլային անցում: Գոլորշին ավելի շատ մասնիկներ է արձակում հեղուկի մեջ, քան դրա մեջ:

Բնության մեջ այս երկու գործընթացների բնորոշ օրինակներն են Համաշխարհային օվկիանոսի մակերևույթից ջրի գոլորշիացումը, դրա խտացումը.մթնոլորտի վերին և այնուհետև արտահոսք։

Հեղուկի մեխանիկական հատկություններ

Այս հատկությունները այնպիսի գիտության ուսումնասիրության առարկա են, ինչպիսին է հիդրոմեխանիկան: Կոնկրետ դրա բաժինը՝ հեղուկների և գազերի մեխանիկայի տեսությունը։ Նյութերի ագրեգացման դիտարկված վիճակը բնութագրող հիմնական մեխանիկական պարամետրերը ներառում են՝

• խտություն;
• կիսվել;
• մածուցիկություն.

Հեղուկ մարմնի խտության տակ հասկանալ դրա զանգվածը, որը պարունակվում է մեկ միավորի ծավալում: Այս ցուցանիշը տարբերվում է տարբեր միացությունների համար: Այս ցուցանիշի վերաբերյալ արդեն իսկ կան հաշվարկված և փորձարարական չափված տվյալներ, որոնք մուտքագրված են հատուկ աղյուսակներում։

Տեսակարար կշիռը համարվում է հեղուկի մեկ միավոր ծավալի կշիռը: Այս ցուցանիշը մեծապես կախված է ջերմաստիճանից (քանի որ այն բարձրանում է, նրա քաշը նվազում է):

Ինչու՞ ուսումնասիրել հեղուկների մեխանիկական հատկությունները: Այս գիտելիքը կարևոր է բնության մեջ, մարդու մարմնի ներսում տեղի ունեցող գործընթացները հասկանալու համար: Նաև տեխնիկական միջոցներ, տարբեր ապրանքներ ստեղծելիս։ Ի վերջո, հեղուկ նյութերը մեր մոլորակի ամենատարածված ագրեգատային ձևերից մեկն են:

Ոչ նյուտոնյան հեղուկները և դրանց հատկությունները

Գազերի, հեղուկների, պինդ մարմինների հատկությունները ֆիզիկայի, ինչպես նաև հարակից որոշ գիտությունների ուսումնասիրության առարկա են։ Սակայն ավանդական հեղուկ նյութերից բացի կան նաև այսպես կոչված ոչ նյուտոնականներ, որոնք նույնպես ուսումնասիրվում են այս գիտության կողմից։ Ինչ են նրանք և ինչու են նրանք ստացելինչ է վերնագիրը:

Որպեսզի հասկանաք, թե որոնք են այս միացությունները, ահա ամենատարածված կենցաղային օրինակները.

• «Սլայմ» խաղում են երեխաները;
• «ձեռքի մաստակ», կամ մաստակ ձեռքերի համար;
• կանոնավոր շինարարական ներկ;
• օսլայի լուծույթ ջրի մեջ և այլն:

Այսինքն՝ դրանք հեղուկներ են, որոնց մածուցիկությունը ենթարկվում է արագության գրադիենտին։ Որքան արագ է ազդեցությունը, այնքան բարձր է մածուցիկության ինդեքսը: Հետևաբար, երբ մաստակը սուր հարվածով դիպչում է հատակին, այն վերածվում է միանգամայն պինդ նյութի, որը կարող է մասնատվել։

Եթե հանգիստ թողնեք, ապա ընդամենը մի քանի րոպեից այն կտարածվի կպչուն ջրափոսի մեջ: Ոչ նյուտոնյան հեղուկներն իրենց հատկություններով բավականին յուրահատուկ նյութեր են, որոնք օգտագործվել են ոչ միայն տեխնիկական, այլև մշակութային և կենցաղային նպատակներով։