Vedelik Aine tahke ja gaasilise vahepealses olekus. See on aine agregatsiooniseisund, milles molekulid (või aatomid) on omavahel niivõrd seotud, et see võimaldab säilitada oma mahtu, kuid mitte piisavalt tugevalt, et säilitada kuju.
Vedelike omadused.
Vedelikud muudavad kergesti oma kuju, kuid säilitavad mahu. IN normaalsetes tingimustes nad võtavad selle konteineri kuju, milles nad on.
Vedeliku pinda, mis ei puutu kokku anuma seintega, nimetatakse tasuta pinnale. See moodustub gravitatsiooni mõjul vedeliku molekulidele.
Vedelike struktuur.
Vedelike omadusi seletatakse asjaoluga, et nende molekulide vahelised vahed on väikesed: vedelikes on molekulid nii tihedalt kokku pakitud, et nende molekulide vaheline kaugus on väike. väiksemad suurused molekulid. Vedelike käitumise seletuse vedeliku molekulaarse liikumise olemuse põhjal andis nõukogude teadlane Ya. I. Frenkel. See koosneb järgmisest. Vedelamolekul võngub ajutise tasakaalu asendi ümber, põrkudes kokku teiste lähimast keskkonnast pärit molekulidega. Aeg-ajalt õnnestub tal teha “hüpe”, et naabrid lähikeskkonnast lahkuda ja teiste naabrite vahel edasi võnguda. Veemolekuli väljakujunenud eluea aeg, st võnkeaeg ühe tasakaaluasendi ümber toatemperatuuril, võrdub keskmiselt 10–11 s. Ühe võnke aeg on palju väiksem - 10 -12 - 10 -13 .
Kuna vedeliku molekulide vahelised kaugused on väikesed, viib vedeliku mahu vähendamise katse molekulide deformatsioonini, nad hakkavad üksteist tõrjuma, mis seletab vedeliku madalat kokkusurutavust. Vedeliku voolavus on seletatav sellega, et molekulide "hüpped" ühest settinud asendist teise toimuvad igas suunas sama sagedusega. Välisjõud ei muuda märgatavalt "hüpete" arvu sekundis, see määrab ainult nende valdava suuna, mis seletab vedeliku voolavust ja asjaolu, et see võtab anuma kuju.
Kogu elutu aine koosneb osakestest, mille käitumine võib erineda. Gaasiliste, vedelate ja tahkete kehade struktuuril on oma omadused. Tahkete ainete osakesi hoitakse koos, kuna need on üksteisele väga lähedal, mistõttu on need väga tugevad. Samuti võivad nad hoida teatud vorm, kuna nende väikseimad osakesed praktiliselt ei liigu, vaid ainult vibreerivad. Vedelikes olevad molekulid on üksteisele üsna lähedal, kuid võivad vabalt liikuda, mistõttu neil ei ole oma kuju. Osakesed gaasides liiguvad väga kiiresti ja nende ümber on tavaliselt palju ruumi, mis viitab sellele, et need on kergesti kokku surutavad.
Tahkete ainete omadused ja struktuur
Milline on tahkete ainete ehitus ja omadused? Need koosnevad osakestest, mis on üksteisele väga lähedal. Nad ei saa liikuda ja seetõttu jääb nende kuju fikseerituks. Millised on tahke keha omadused? See ei kahane, kuid kuumutamisel suureneb selle maht temperatuuri tõustes. Seda seetõttu, et osakesed hakkavad vibreerima ja liikuma, mis viib tiheduse vähenemiseni.
Tahkete ainete üks omadusi on see, et neil on kindel kuju. Tahke aine kuumutamisel suureneb osakeste liikumine. Kiiremini liikuvad osakesed põrkuvad ägedamalt, pannes iga osakese oma naabreid suruma. Seetõttu põhjustab temperatuuri tõus tavaliselt keha tugevuse suurenemist.
Tahkete ainete kristallstruktuur
Molekulidevahelised interaktsioonijõud tahke aine külgnevate molekulide vahel on piisavalt tugevad, et hoida neid fikseeritud asendis. Kui need väikseimad osakesed on väga järjestatud konfiguratsioonis, nimetatakse selliseid struktuure tavaliselt kristalseteks. Elemendi või ühendi osakeste (aatomite, ioonide, molekulide) sisemise järjestamisega tegeleb eriteadus - kristallograafia.
Erilist huvi pakub ka tahke olek. Uurides osakeste käitumist ja nende valmistamist, saavad keemikud selgitada ja ennustada, kuidas teatud tüüpi materjalid teatud tingimustel käituvad. Tahke keha väikseimad osakesed on paigutatud võre kujul. See on osakeste nn regulaarne paigutus, kus erinevad keemilised sidemed nende vahel.
Tahke keha ehituse ribateooria käsitleb seda aatomite kogumina, millest igaüks omakorda koosneb tuumast ja elektronidest. Kristallstruktuuris paiknevad aatomite tuumad kristallvõre sõlmedes, mida iseloomustab teatud ruumiline perioodilisus.
Mis on vedeliku struktuur?
Tahkete ainete ja vedelike struktuur on sarnane selle poolest, et osakesed, millest need koosnevad, on üksteisest väga lähedal. Erinevus seisneb selles, et molekulid liiguvad vabalt, kuna nendevaheline tõmbejõud on palju nõrgem kui tahkel ainel.
Millised on vedeliku omadused? Esiteks on see voolavus ja teiseks võtab vedelik selle anuma kuju, kuhu see asetatakse. Kui seda kuumutatakse, suureneb helitugevus. Kuna osakesed on üksteisele lähedal, ei saa vedelikku kokku suruda.
Milline on gaasiliste kehade ehitus ja ehitus?
Gaasiosakesed asetsevad juhuslikult, on üksteisest nii kaugel, et nende vahel ei saa olla tõmbejõudu. Millised omadused on gaasil ja milline on gaasiliste kehade ehitus? Reeglina täidab gaas ühtlaselt kogu ruumi, kuhu see asetati. See surub kergesti kokku. Gaasilise keha osakeste kiirus suureneb temperatuuri tõustes. Samal ajal on ka rõhu tõus.
Gaasiliste, vedelate ja tahkete kehade struktuuri iseloomustavad erinevad kaugused nende ainete väikseimate osakeste vahel. Gaasi osakesed asuvad üksteisest palju kaugemal kui tahkes või vedelas olekus. Näiteks õhus on osakeste keskmine kaugus umbes kümme korda suurem iga osakese läbimõõdust. Seega moodustab molekulide maht ainult umbes 0,1% kogumahust. Ülejäänud 99,9% on tühi ruum. Seevastu vedelikuosakesed täidavad umbes 70% vedeliku kogumahust.
Iga gaasiosake liigub vabalt mööda sirget rada, kuni põrkab kokku mõne teise osakesega (gaas, vedelik või tahke aine). Osakesed liiguvad tavaliselt piisavalt kiiresti, et pärast kahe kokkupõrget põrkuvad nad üksteiselt tagasi ja jätkavad oma teed üksi. Need kokkupõrked muudavad suunda ja kiirust. Need gaasiosakeste omadused võimaldavad gaasidel laieneda, et täita mis tahes kuju või mahtu.
Riigi muutus
Gaasiliste, vedelate ja tahkete kehade struktuur võib muutuda, kui neile avaldatakse teatud välismõju. Need võivad teatud tingimustel, näiteks soojendamise või jahutamise ajal, isegi muutuda üksteise olekusse.
- Aurustumine. Vedelate kehade struktuur ja omadused võimaldavad neil teatud tingimustel minna täiesti erinevasse füüsikalisse olekusse. Näiteks kui autot tankides kogemata bensiini maha valate, tunnete kiiresti selle teravat lõhna. Kuidas see juhtub? Osakesed liiguvad kogu vedelikus, mille tulemusena jõuab teatud osa neist pinnale. Nende suunatud liikumine võib viia need molekulid pinnalt ja vedeliku kohal olevasse ruumi, kuid külgetõmme tõmbab need tagasi. Teisest küljest, kui osake liigub väga kiiresti, võib see teistest korraliku vahemaa võrra eemalduda. Seega toimub osakeste kiiruse suurenemisega, mis tavaliselt toimub kuumutamisel, aurustumisprotsess, st vedeliku muundumine gaasiks.
Kehade käitumine erinevates füüsikalistes olekutes
Gaaside, vedelike, tahkete ainete struktuur tuleneb peamiselt sellest, et kõik need ained koosnevad aatomitest, molekulidest või ioonidest, kuid nende osakeste käitumine võib olla täiesti erinev. Gaasiosakesed on üksteisest kaootiliselt kaugel, vedelad molekulid on üksteise lähedal, kuid need pole nii jäiga struktuuriga kui tahkes olekus. Gaasiosakesed vibreerivad ja liiguvad suurel kiirusel. Vedeliku aatomid ja molekulid vibreerivad, liiguvad ja libisevad üksteisest mööda. Ka tahke keha osakesed võivad vibreerida, kuid liikumine kui selline pole neile omane.
Sisemise struktuuri omadused
Aine käitumise mõistmiseks tuleb kõigepealt uurida selle sisemise struktuuri tunnuseid. Millised on sisemised erinevused graniidi vahel, oliiviõli ja heelium sisse õhupall? lihtne mudel mateeria struktuur aitab sellele küsimusele vastuse leida.
Mudel on reaalse objekti või aine lihtsustatud versioon. Näiteks enne tegeliku ehituse algust konstrueerivad arhitektid esmalt mudeli ehitusprojekt. Selline lihtsustatud mudel ei tähenda tingimata täpset kirjeldust, kuid samal ajal võib see anda ligikaudse ettekujutuse, milline see või teine struktuur olema saab.
Lihtsustatud mudelid
Teaduses aga mudelid alati ei ole füüsilised kehad. Eelmisel sajandil on inimeste arusaam füüsilisest maailmast märgatavalt kasvanud. aga enamik kogutud teadmised ja kogemused põhinevad äärmiselt keerukatel esitustel, näiteks matemaatiliste, keemiliste ja füüsikaliste valemite kujul.
Et seda kõike mõista, pead nendes täppis- ja keerulistes teadustes üsna hästi kursis olema. Teadlased on välja töötanud lihtsustatud mudelid füüsikaliste nähtuste visualiseerimiseks, selgitamiseks ja ennustamiseks. Kõik see lihtsustab oluliselt arusaamist, miks mõnel kehal on püsiv vorm ja helitugevus at teatud temperatuur, samas kui teised saavad neid muuta jne.
Kogu aine koosneb pisikestest osakestest. Need osakesed on pidevas liikumises. Liikumise maht on seotud temperatuuriga. Kõrgendatud temperatuur näitab kiiruse suurenemist. Gaasiliste, vedelate ja tahkete kehade ehitust eristab nende osakeste liikumisvabadus, aga ka see, kui tugevalt on osakesed üksteise külge tõmbunud. Füüsiline oleneb tema füüsilisest seisundist. Veeaur, vedel vesi ja jää on samad Keemilised omadused, aga nemad füüsikalised omadused erinevad oluliselt.
Õppetund nr 2/5 2
Teema nr 26: „Vedeliku struktuuri mudel. Küllastunud ja küllastumata paarid. Õhuniiskus."
1 Vedeliku struktuuri mudel
Vedelik on üks aine agregeeritud olekud. Vedeliku peamine omadus, mis eristab seda teistest agregatsiooniseisunditest, on võime muuta oma kuju lõputult tangentsiaalsete mehaaniliste pingete toimel, isegi suvaliselt väikeste, säilitades samal ajal praktiliselt mahtu.
Joonis 1
Vedelat olekut peetakse tavaliselt vahepealseks tahke ja gaasiline : gaas ei säilita ei mahtu ega kuju, kuid tahke aine säilitab mõlemad.
molekulid vedelikel ei ole kindlat asendit, kuid samas puudub neil täielik liikumisvabadus. Nende vahel on tõmme, mis on piisavalt tugev, et hoida neid lähedal.
Vedelas olekus aine eksisteerib teatud ajavahemikus temperatuurid , millest allapoole see lähebtahkes olekus(toimub kristalliseerumine või muundamine tahkes olekus amorfseks olekuks - klaas), ülal - gaasiliseks (toimub aurustumine). Selle intervalli piirid sõltuvad surve .
Kõik vedelikud jagunevad tavaliselt puhasteks vedelikeks ja segud . Mõned vedelike segud on suur tähtsus eluks: veri, merevesi jne. Vedelikud võivad seda funktsiooni täita lahustid.
Vedelikkus on vedelike peamine omadus. Kui rakendate tasakaalus oleva vedeliku osa väline jõud , siis toimub vedelikuosakeste vool selles suunas, kuhu see jõud rakendub: vedelik voolab. Seega ei säilita vedelik tasakaalustamata välisjõudude mõjul osade kuju ja suhtelist paigutust ning võtab seetõttu selle anuma kuju, milles see asub.
Erinevalt plastist tahketest ainetest ei ole vedelikelvoolavuspiir: vedeliku voolamiseks piisab suvaliselt väikese välisjõu rakendamisest.
Üks neist iseloomulikud omadused vedelik on see, mis tal on teatud summa ( pidevates välistingimustes). Vedelikku on äärmiselt raske mehaaniliselt kokku suruda, sest erinevalt gaas Molekulide vahel on väga vähe vaba ruumi. Anumasse suletud vedelikule avaldatav rõhk kandub muutumatult edasi selle vedeliku igasse mahupunkti ( pascali seadus , kehtib ka gaaside puhul). Seda funktsiooni koos väga madala kokkusurutavusega kasutatakse hüdraulilistes masinates.
Tavaliselt suureneb vedelike maht (paisub) kuumutamisel ja maht väheneb (kokkutõmbumine) jahutamisel. Siiski on erandeid, näiteks vesi kahaneb kuumutamisel, normaalrõhul ja temperatuurivahemikus 0°C kuni ligikaudu 4°C.
Lisaks iseloomustavad vedelikke (nagu gaase) viskoossus . Seda määratletakse kui võimet seista vastu ühe osa liikumisele teise suhtes - see tähendab sisemise hõõrdumisena.
Kui vedeliku külgnevad kihid liiguvad üksteise suhtes, tekib paratamatult lisaks molekulide kokkupõrgetele.termiline liikumine. On jõud, mis aeglustavad tellitud liikumist. Sel juhul muudetakse järjestatud liikumise kineetiline energia soojusenergiaks – molekulide kaootilise liikumise energiaks.
Liikuma pandud ja omaette jäetud vedelik anumas peatub järk-järgult, kuid selle temperatuur tõuseb.Aurus, nagu gaasis, võib ühtekuuluvusjõude peaaegu ignoreerida ja käsitleda liikumist kui molekulide vaba lendu ja nende kokkupõrget nii üksteise kui ka ümbritsevate kehadega (anuma põhja katva seinad ja vedelik). Vedelikus on molekulid, nagu ka tahkes, omavahel tugevalt vastastikku, hoides üksteist. Kui aga tahkes kehas säilitab iga molekul keha sees määramata kaua kindlat tasakaaluasendit ja selle liikumine taandub selle tasakaaluasendi ümber toimuvaks võnkumiseks, siis vedelikus on liikumise iseloom erinev. Vedelad molekulid liiguvad palju vabamalt kui tahked molekulid, kuigi mitte nii vabalt kui gaasimolekulid. Iga molekul vedelikus liigub mõnda aega edasi-tagasi, eemaldumata siiski oma naabritest. See liikumine meenutab tahke molekuli võnkumist ümber tasakaaluasendi. Aeg-ajalt aga murrab mõni vedelikumolekul oma keskkonnast välja ja läheb teise kohta, langedes uude keskkonda, kus jällegi mõneks ajaks võnkumisele sarnase liikumise teeb.
Seega on vedelate molekulide liikumine midagi sarnast liikumiste seguga tahkes kehas ja gaasis: "võnkuv" liikumine ühes kohas asendub "vaba" üleminekuga ühest kohast teise. Selle kohaselt on vedeliku struktuur midagi tahke keha struktuuri ja gaasi struktuuri vahepealset. Mida kõrgem on temperatuur, st mida suurem on vedeliku molekulide kineetiline energia, seda suuremat rolli mängib "vaba" liikumine: seda lühemad on molekuli "võnke" oleku intervallid ja seda sagedamini "vaba" liikumine. " üleminekud, st mida rohkem vedelik meenutab gaasi. Kui piisavalt kõrge temperatuur, mis on iseloomulik igale vedelikule (nn kriitiline temperatuur), ei erine vedeliku omadused kõrgelt kokkusurutud gaasi omadustest.
2 Küllastunud ja küllastumata aurud ja nende omadused
Eespool vaba pind vedelikes on alati selle vedeliku aurud. Kui anum vedelikuga ei ole suletud, võib auruosakeste kontsentratsioon konstantsel temperatuuril varieeruda laias vahemikus vähenemise ja suurenemise suunas.
Aurustamisprotsess sisse suletud ruum (suletud anum vedelikuga)võib esineda antud temperatuuril ainult teatud piirini. See on tingitud asjaolust, et auru kondenseerumine toimub samaaegselt vedeliku aurustumisega. Esiteks, molekulide arv, mis eraldub vedelikust 1 sekundi jooksul, rohkem numbrit molekulid naasevad ning tihedus ja seega ka aururõhk suureneb. See toob kaasa kondensatsiooni kiiruse suurenemise. Mõne aja pärast saabub dünaamiline tasakaal, mille korral auru tihedus vedeliku kohal muutub konstantseks.
Auru, mis on vedelikuga dünaamilises tasakaalus, nimetatakse küllastunud auruks. Auru, mis ei ole vedelikuga dünaamilises tasakaalus, nimetatakse küllastumata.
Kogemused näitavad, et küllastumata aurud alluvad kõigile gaasiseadused , ja mida täpsem, seda kaugemal on need küllastumisest. Küllastunud aurudele on iseloomulikud järgmised omadused:
- küllastunud auru tihedus ja rõhk antud temperatuuril on maksimaalne tihedus ja rõhk, mis aurul antud temperatuuril olla võib;
- küllastunud auru tihedus ja rõhk sõltuvad aine tüübist. Vähem erisoojus vedeliku aurustumine, seda kiiremini see aurustub ja seda suurem on selle aurude rõhk ja tihedus;
- küllastunud auru rõhu ja tiheduse määrab üheselt selle temperatuur (need ei sõltu sellest, kuidas aur selle temperatuuri saavutas: kuumutamisel või jahutamisel);
- aururõhk ja tihedus suurenevad kiiresti temperatuuri tõustes (joon. 1, a, b).
Kogemused näitavad, et vedeliku kuumutamisel väheneb vedeliku tase suletud anumas. Järelikult suureneb auru mass ja tihedus. Küllastunud auru rõhu tugevam tõus võrreldes ideaalse gaasiga (Gay-Lussaci seadus ei kehti küllastunud auru kohta) on seletatav asjaoluga, et siin ei tõuse rõhk mitte ainult gaasi keskmise kineetilise energia suurenemise tõttu. molekulid (nagu ideaalses gaasis), aga ka molekulide kontsentratsiooni suurenemise tõttu;
- konstantsel temperatuuril ei sõltu küllastunud auru rõhk ja tihedus mahust. Joonisel 2 on võrdluseks näidatud ideaalse gaasi (a) ja küllastunud auru (b) isotermid.
Riis. 2
Kogemus näitab, et isotermilise paisumise käigus vedeliku tase anumas väheneb, kokkusurumisel aga tõuseb, s.t. auru molekulide arv muutub nii, et auru tihedus jääb konstantseks.
3 Niiskus
Veeauru sisaldavat õhku nimetatakse märg . Õhu veeauru sisalduse iseloomustamiseks võetakse kasutusele hulk suurusi: absoluutne niiskus, veeauru rõhk ja suhteline õhuniiskus.
absoluutne niiskusρ õhku nimetatakse väärtuseks, mis on arvuliselt võrdne 1 m-s sisalduva veeauru massiga 3 õhk (st veeauru tihedus õhus antud tingimustes).
Veeauru rõhk lk on veeauru osarõhk õhus. Absoluutse niiskuse ja elastsuse SI ühikud on vastavalt kilogrammi kohta kuupmeeter(kg/m 3) ja Pascal (Pa).
Kui on teada ainult absoluutne õhuniiskus või veeauru rõhk, on ikkagi võimatu hinnata, kui kuiv või niiske õhk on. Õhuniiskuse astme määramiseks on vaja teada, kas veeaur on küllastumise lähedal või kaugel.
suhteline niiskusõhk φ nimetatakse absoluutse niiskuse ja tiheduse protsentuaalseks suhteksρ 0 küllastunud aur antud temperatuuril (või veeauru rõhu ja rõhu suhe p0 küllastunud aur antud temperatuuril):
Mida madalam on suhteline õhuniiskus, mida kaugemal on aur küllastumisest, seda intensiivsem on aurustumine. Küllastunud auru rõhk p0 antud temperatuuril - tabeliväärtus. Veeauru elastsuse (ja seega absoluutse niiskuse) määrab kastepunkt.
Isobaarse jahutamisega temperatuurini tp aur küllastub ja selle olekut tähistab punkt IN . Temperatuur tp mille juures veeaur küllastub, nimetatakse kastepunkt . Alla kastepunkti jahutamisel algab aurude kondenseerumine: tekib udu, langeb kaste, aknad lähevad uduseks.
4 Niiskuse mõõtmine
Kasutatakse õhuniiskuse mõõtmiseks mõõteriistad hügromeetrid. Hügromeetreid on mitut tüüpi, kuid peamised on järgmised: juuksed ja psühromeetriline.
Kuna veeauru rõhku õhus on raske otseselt mõõta, mõõdetakse õhu suhtelist niiskustkaudsel viisil.
Tööpõhimõtejuuste hügromeeterrasvatustatud karvade (inimese või looma) omaduste põhjalmuuta selle pikkustsõltuvalt õhuniiskusest, milles see asub.
Juuksed venitatud üle metallraami. Juuste pikkuse muutus kandub edasi mööda skaalat liikuvale noolele. Juuste hügromeeter sisse talveaeg on välisõhu niiskuse mõõtmise peamine instrument.
Täpsem hügromeeter on psühromeetriline hügromeeter - psühromeeter
(teise kreeka keele järgi tähendab "psychros" külma).
On teada, et suhteline õhuniiskus oleneb aurustumiskiirus.
Mida madalam on õhuniiskus, seda lihtsam on niiskusel aurustuda.
Psühromeetril on kaks termomeetrit . Üks on tavaline, seda nimetatakse kuiv. See mõõdab ümbritseva õhu temperatuuri. Teise termomeetri kolb mähitakse riidest tahiga ja langetatakse veenõusse. Teine termomeeter ei näita õhu, vaid märja taht temperatuuri, sellest ka nimi niisutatud termomeeter. Mida madalam on õhuniiskus, seda intensiivsem niiskus aurustub tahtist, suur kogus Ajaühikus soojust eemaldatakse niisutatud termomeetrist, seda väiksemad on selle näidud, seega seda suurem on kuiva ja märja termomeetri näitude erinevus.
Kastepunkt määratakse hügromeetrite abil. Kondensatsioonihügromeeter on metallkarp AGA , esisein TO mis on hästi poleeritud (joonis 2) Karpi valatakse kergesti aurustuv vedelik - eeter ja sisestatakse termomeeter. Õhu juhtimine läbi kasti kummipirniga G , põhjustavad eetri tugevat aurustumist ja karbi kiiret jahtumist. Termomeeter mõõdab temperatuuri, mille juures seina poleeritud pinnale ilmuvad kastepiisad. TO . Rõhku seinaga külgnevas piirkonnas võib pidada konstantseks, kuna see ala suhtleb atmosfääriga ja jahtumisest tingitud rõhu langust kompenseerib aurukontsentratsiooni tõus. Kaste ilmumine näitab, et veeaur on küllastunud. Teades õhutemperatuuri ja kastepunkti, saate leida veeauru osarõhu ja suhtelise õhuniiskuse.
Riis. 2
5 ülesannet iseseisvaks lahendamiseks
1. ülesanne
Tänaval läheb külmaks sügisene vihm. Millisel juhul kuivab kööki riputatud pesu kiiremini: kui aken on lahti või kui see on suletud? Miks?
2. ülesanne
Õhuniiskus on 78% ja kuivkolvi näit 12°C. Millist temperatuuri näitab märgtermomeeter?(Vastus: 10 °C.)
3. ülesanne
Kuiva ja märja termomeetri näitude erinevus on 4°C. Suhteline niiskusõhk 60%. Millised on kuiva ja märja pirni näidud?(Vastus: t c -l9 ° С, t m \u003d 10 ° С.)
Kahes eelmises lõigus käsitlesime tahkete ainete - kristalsete ja amorfsete - struktuuri ja omadusi. Pöördume nüüd vedelike struktuuri ja omaduste uurimise poole.
Vedeliku tunnuseks on voolavus- võime muuta lühikese aja jooksul kuju isegi väikeste jõudude mõjul. Tänu sellele voolavad vedelikud jugadesse, voolavad ojadena, omandavad anuma kuju, kuhu need valatakse.
Võime muuta kuju erinevates vedelikes väljendub erineval viisil. Vaata pilti. Ligikaudu võrdse raskusjõu korral võtab mee kuju muutmine kauem aega kui vesi. Seetõttu väidetakse, et need ained on ebavõrdsed viskoossus: mett on rohkem kui vett. Seda seletatakse erinevalt keeruline struktuur vee ja mee molekulid. Vesi koosneb molekulidest, mis näevad välja nagu mugulatega pallid, samas kui mesi koosneb molekulidest, mis näevad välja nagu puuoksad. Seetõttu on mee liikumisel selle molekulide "oksad" üksteise külge haakunud, andes sellele suurema viskoossuse kui veele.
Tähtis: muutes kuju, säilitab vedelik oma mahu. Kaaluge kogemust (vt joonist). Keeduklaasis olev vedelik on silindri kujuga ja mahuga 300 ml. Pärast kaussi valamist võttis vedelik tasase kuju, kuid säilitas endise mahu: 300 ml. See on tingitud selle osakeste ligitõmbamisest ja tõrjumisest: keskmiselt hoitakse neid üksteisest jätkuvalt samal kaugusel.
üks veel kõigi vedelike ühine omadus on nende kuulekus Pascali seadusele. 7. klassist saime teada, et see kirjeldab vedelike ja gaaside omadust kanda neile avaldatavat rõhku igas suunas (vt § 4-c). Nüüd märgime, et vähem viskoossed vedelikud teevad seda kiiresti ja viskoossed vedelikud võtavad kaua aega.
Vedelike struktuur. Molekulaarkineetilises teoorias arvatakse, et vedelikes, nagu ka amorfsetes kehades, pole osakeste paigutuses ranget järjekorda, see tähendab, et need pole võrdselt tihedad. Lünki on erinevad suurused, sealhulgas selline, et sinna mahuks veel üks osake. See võimaldab neil hüpata "tihedalt asustatud" kohtadest vabamatesse kohtadesse. Iga vedelikuosake hüppab väga sageli: mitu miljardit korda sekundis.
Kui vedelikule mõjub mingi väline jõud (näiteks gravitatsioon), siis toimub osakeste liikumine ja hüpped peamiselt selle toime suunas (alla). See põhjustab vedeliku pikliku tilga või voolava joa kuju (vt joonist). Niisiis, vedelike voolavus on seletatav nende osakeste hüppamisega ühest stabiilsest asendist teise.
Vedelike osakeste hüppeid esineb sageli, kuid palju sagedamini võnguvad nende osakesed, nagu tahkete ainete puhul, ühes kohas, suheldes pidevalt üksteisega. Seetõttu põhjustab isegi vedeliku väike kokkusurumine osakeste vastasmõju järsu "kõvenemiseni", mis tähendab vedeliku rõhu järsku suurenemist anuma seintele, milles see kokku surutakse. Nii seda seletatakse rõhu ülekandmine vedelikega, see tähendab Pascali seadus, ja samal ajal vedelike omadus kokkusurumisele vastu seista, see tähendab mahu säilitamist.
Pange tähele, et selle mahu säilitamine vedeliku poolt on tingimuslik esitus. See tähendab, et võrreldes gaasidega, mida on lihtne isegi lapse käe jõuga kokku suruda (näiteks õhupallis), võib vedelikke pidada kokkusurumatuks. Maailma ookeanis on aga 10 km sügavusel vesi nii suure rõhu all, et iga kilogramm vett vähendab selle mahtu 5% – 1 liitrist 950 ml-ni. Kõrget rõhku kasutades saab vedelikke veelgi rohkem kokku suruda.
Molekulaarkineetilised ideed aine struktuuri kohta selgitavad vedelike, gaaside ja tahkete ainete omadusi. Aineosakeste vahel on elektromagnetilised vastasmõjud- nad tõmbavad ja tõrjuvad üksteist elektromagnetiliste jõudude abil. Molekulide väga suurte vahemaade korral on need jõud tühised.
Molekulide vastasmõju jõud
Kuid pilt muutub, kui osakeste vaheline kaugus väheneb. Neutraalsed molekulid hakkavad ruumis orienteeruma nii, et nende vastastikku asetsevad pinnad hakkavad omama märgilt vastupidiseid laenguid ja nende vahel hakkavad mõjuma tõmbejõud. See juhtub siis, kui molekulide tsentrite vaheline kaugus on suurem kui nende raadiuste summa.
Kui jätkame molekulide vahelise kauguse vähendamist, hakkavad nad sarnase laenguga elektronkihtide vastasmõju tulemusena tõrjuma. See juhtub siis, kui interakteeruvate molekulide raadiuste summa rohkem kaugust osakeste tsentrite vahel.
See tähendab, et suurtel molekulidevahelistel kaugustel domineerib külgetõmme ja lähikaugustel tõrjumine. Kuid osakeste vahel on teatud vahemaa, kui nad on stabiilses tasakaaluasendis (tõmbejõud on võrdsed tõukejõududega). Selles asendis on molekulidel minimaalne potentsiaalne energia. Molekulidel on ka kineetiline energia, sest nad on kogu aeg pidevas liikumises.
Seega eristab osakeste vaheliste interaktsioonisidemete tugevus aine kolme olekut: tahket, gaasilist ja vedelat ning selgitab nende omadusi.
Võtame näiteks vee. Suurus, kuju ja keemiline koostis veeosakesed jäävad samaks, olgu see siis tahke (jää) või gaasiline (aur). Kuid see, kuidas need osakesed liiguvad ja paigutatakse, on iga oleku puhul erinev.
Tahked ained
Tahked ained säilitavad oma struktuuri ja neid saab jõuga lõhestada või purustada. Te ei saa lauast läbi minna, sest nii teie kui ka laud olete tugevad. Tahketel osakestel on väikseim summa energiat aine kolmest traditsioonilisest olekust. Osakesed on paigutatud teatud struktuurses järjestuses väga väike ruum nende vahel.
Neid hoitakse koos tasakaalus ja saavad ainult vibreerima fikseeritud asendi ümber. Selle tulemusena on tahked ained kõrge tihedusega Ja fikseeritud kuju ja maht. Kui laud mõneks päevaks üksi jätta, siis see ei laiene ja õhuke puidukiht kogu põrandal ei täida ruumi!
Vedelikud
Nii nagu tahkis, on ka vedelikus olevad osakesed pakitud lähestikku, kuid paiknevad juhuslikult. Erinevalt tahketest ainetest suudab inimene vedelikku läbida, see on tingitud osakeste vahel mõjuva tõmbejõu nõrgenemisest. Vedelikus võivad osakesed üksteise suhtes liikuda.
Vedelikel on kindel maht, kuid neil ei ole kindlat kuju. Nad hakkavad gravitatsiooniline vool. Kuid mõned vedelikud on viskoossemad kui teised. Viskoosses vedelikus on molekulide omavaheline interaktsioon tugevam.
Vedelate molekulide kineetiline energia (liikumisenergia) on palju suurem kui tahkel kehal, kuid palju väiksem kui gaasil.
gaasid
Gaaside osakesed on üksteisest kaugel ja paiknevad juhuslikult. Sellel aine olekul on kõrgeim kineetiline energia, kuna osakeste vahel pole praktiliselt ühtegi külgetõmbejõudu.
Gaasi molekulid on pidevas liikumises kõigis suundades (aga ainult sirgjooneliselt), põrkuvad üksteisega ja anuma seintega, milles nad asuvad - see põhjustab survet.
Gaasid paisuvad ka, et täita täielikult anuma ruumala, olenemata selle suurusest või kujust - gaasidel ei ole kindlat kuju ega mahtu.
Laadimine...