1. Tečno stanje tvari i njena svojstva.

2.1 BERNOULLI ZAKON.

2.2 Pascal zakon.

2.3 Laminatni protok tečnosti.

2.4 Poisleov zakon.

2.5 Turbulentne tekućine.

3.1 Mjerenje viskoznosti tečnosti.

3.2 Mjerenje volumena i protoka tekućine

1. Tečno stanje tvari i njena svojstva.

Tečnosti zauzimaju srednji položaj između gasovitih i čvrstih tvari. Na temperaturama blizu temperatura ključanja, svojstva tečnosti se približavaju svojstvima plinova; Na temperaturama u blizini temperatura topljenja, svojstva tečnosti se približavaju svojstvima krutih tvari. Ako čvrste tvari karakteriziraju stroga urednost čestica, širenjem na udaljenosti do stotina hiljada međusobnih ili intermolekularnih radija, tada u tečnoj supstanci obično ne postoji više od nekoliko desetaka naručenih čestica - objašnjava ih Činjenica da se naručivanje čestica u različitim mjestima tečne tvari također javlja kao brže, kao i ponovo "erodirane" termičkim fluktuacijama u česticama. Istovremeno, ukupna gustina ambalaže čestica tečne supstance razlikuje se od čvrstog - stoga je njihova gustoća blizu gustoće krutih tvari, a kompresivnost je vrlo mala. Na primjer, da bi se smanjio jačinu zauzeta tekućom vodom, na 1%, potreban je za primjenu pritiska ~ 200 bankomata, dok za isti smanjenje količine plinova zahtijeva pritisak od oko 0,01 bankomata. Slijedom toga, stiskavost tečnosti je oko 200: 0,01 \u003d 2000 puta manje komprimiranja gasova.

Primijećeno je iznad da tekućine imaju određeni volumen i uzivaju oblik plovila u kojem postoje; Ova svojstva su značajno bliže svojstvima čvrstog od gasovitih supstanci. Veća blizina tečnog stanja na čvrste podatke potvrđuje i prema standardnim enthalpijama isparavanja ΔH ° od ° C i standardni otopine enthalpies ΔH ° Pl. Standardna entalpija isparavanja naziva se količina topline potrebna za pretvorbu 1 mol tekućine u paru na 1 bankomatu (101,3 kPa). Ista količina topline dodjeljuje se tijekom kondenzacije od 1 mol pare u tekućinu na 1 bankomatu. Količina topline potrošena na pretvorbi od 1 klica čvrstog u tekućinu na 1 bankomatu naziva se standardnim topljenjem topljenja (ista količina topline oslobađa se u "smrzavanju" ("Očvršćivanje") 1 mol tekućine na 1 atm) . Poznato je da je Δh ° PL mnogo manje nego što se koristi odgovarajuće vrijednosti ΔH ° °, što je lako razumljivo, jer je prijelaz iz čvrstog stanja u tečnost praćen manjim oštećenjem intermolekularne atrakcije od tranzicije iz tečnosti do gasovitih stanja.

Brojni drugi važni svojstva tečnosti podsjeća na svojstva gasova. Dakle, poput plinova tekućine mogu teći - ovo svojstvo se zove fluidnost. Otpornost na protok određuje se viskoznosti. Fluidnost i viskoznost utječu na snagu privlačnosti između molekula tekućine, njihove relativne molekularne težine, i takođe cijela linija Ostali faktori. Viskoznost tečnosti ~ 100 puta više od gasova. Baš kao i plinovi, tečnosti su sposobne da se razlikuju, iako su mnogo sporije, jer su čestice tečnosti pakirane mnogo gušće od čestica plina.

Jedna od najvažnijih svojstava tečnosti je njegova površinska napetost (ova nekretnina nije svojstvena niti gasova ili čvrste tvari). Intermolekularne sile ravnomjerno djeluju na molekulu u tečnosti. Međutim, na površini tečnosti, ravnoteža ovih snaga je slomljena, a kao rezultat toga, molekule "površine" su pod djelovanjem određene rezultirajuće sile usmjerene unutar tečnosti. Iz tog razloga se pojavljuje površina tečnosti u stanju napetosti. Napetost površine je minimalna sila koja obuzda kretanje čestica tečnosti u dubinu tečnosti i na taj redu drži površinu tečnosti iz smanjenja. To je površinska napetost koja objašnjava "ograničeni" oblik slobodno padajućih čestica tekućine.

Zbog očuvanja volumena, tečnost je sposobna formirati slobodnu površinu. Takva površina je površina faznog dijela ova supstanca: Na jednoj strani nalazi se tečna faza, prema drugom - gasovitim (parovima), na primer, a možda i drugi plinovi, na primer, vazduh. Ako tečna i plinovita faza iste supstančne kontakte, snage nastaju da teže smanjiti površinu dijela - sile površinske napetosti. Površina presjeka ponaša se poput elastične membrane koja nastoji pritisnuti.

Površinska napetost može se objasniti privlačnošću između molekula tekućine. Svaka molekula privlači druge molekule, nastoji se "okružiti" sami, što znači napustiti površinu. Prema tome, površina se nastoji smanjiti. Stoga, mjehurići sapuna i vreli mjehurići nastoje uzeti sferni oblik: s ovim zapreminom, lopta ima minimalnu površinu. Ako samo snage za napetost površinskih zatezanja djeluju na tečnosti, nužno će uzeti sferni oblik - na primjer, vode se kapi u bestežine.

Mali predmeti sa gustoćom, većom gustoćom tečnosti, mogu "plivati" na površini tečnosti, jer je snaga gravitacije manja od sile koja sprečava povećanje površine.

Vlaženje - površinski fenomen koji se javlja kada tečnost sa čvršću površinom u prisustvu para, odnosno na granicama tri faze. Vlaženje karakterizira "lijepljenje" tečnosti na površinu i širenje duž nje (ili, na suprotno, odbojnost i neprihvatljivo). Istaknuti su tri slučaja: bez zatvaranja, ograničeno vlaženje i potpuno vlaženje.

Mješovita - sposobnost tekućine da se razrijede. Primjer miješanih tečnosti: Voda i etil alkohol, primjer neraspoloženog: vode i tekućeg ulja.

Kada su u posudi, dvije mješovite tečnosti molekule, kao rezultat toplotnog pokreta, počnu postepeno proći kroz površinu dijela, pa se tečnosti postepeno miješaju. Ovaj fenomen naziva se difuzija (događa se i u tvarima koje se nalaze u drugim agregatnim stanjima).

Tečnost se može grijati iznad tačke ključanja na takav način da se ključanje ne pojavljuje. Ovo zahtijeva jednoliku grijanje, bez značajnih padova temperature u količini i bez mehaničkih utjecaja, poput vibracije. Ako je u pregrijanoj tečnosti nešto baci, odmah kuha. Pregrijana voda je lako ući u mikrovalnu pećnicu.

Superhlađenje je hlađenje tečnosti ispod točke smrzavanja bez pretvaranja u čvrsto stanje zbirnog agregata. Što se tiče pregrijavanja neophodno je odsustvo vibracija i značajne temperaturne razlike.

Ako prebacimo površinu površine tečnosti sa položaja ravnoteže, zatim pod djelovanjem povratnih snaga, površina se počinje vraćati na ravnotežnu poziciju. Ovaj pokret se, međutim, ne zaustavlja, već se pretvara u oscilatorno kretanje u blizini ravnoteže i odnosi se na druge odjeljke. Dakle, talasi nastaju na površini tečnosti.

Ako je povratna sila pretežno gravitacija, tada se takvi talasi nazivaju gravitacijski talasi. Gravitacijski talasi na vodi mogu se vidjeti svuda.

Ako je povratna sila pretežno snaga površinske napetosti, tada se takvi talasi nazivaju kapilarom. Ako su te snage uporedive, takvi talasi se nazivaju kapilarni gravitacijski. Valovi na površini tečnosti blijedi pod djelovanjem viskoznosti i drugih faktora.

Formalno, za ravnotežnu suživot tečnosti faze s drugim fazama iste tvari - gasovitim ili kristalnim - potrebni su nam strogo definirani uvjeti. Dakle, po tom tlaku potrebna je strogo definirana temperatura. Ipak, u prirodi i u tehnici, tekućini koegzistira trajektom, ili i čvrstim agregatno stanje - Na primjer, voda s vodenom parom i često s ledom (ako razmatrate paru za zasebnu fazu koja je prisutna zajedno sa zrakom). To se objašnjava na sledećim razlozima.

Neudnosno stanje. Da biste isparavali tekućinu, treba vam vremena dok tečnost ne isparava u potpunosti, koegzistira sa parom. U prirodi se izvajanje vode neprestano javlja, kao i obrnuti proces - kondenzacija.

Zatvorena zapremina. Tečnost u zatvorenoj posudi počinje isparivati, ali pošto je jačinu ograničena, pritisak pare se povećava, postaje zasićen čak i na potpuno isparavanje tečnosti ako je njegova količina bila dovoljno velika. Kada se postigne stanje zasićenosti, količina ispabilne tečnosti jednaka je količini kondenzovane tečnosti, sustav dolazi u ravnotežu. Dakle, uvjeti potrebni za ravnotežnu suživot tekućine i pare mogu se uspostaviti u ograničenoj količini.

Prisutnost atmosfere u uvjetima zemlja gravitacija. Tečnost je atmosferski tlak (zrak i parna), dok za par treba uzeti u obzir gotovo samo njegov djelomični pritisak. Stoga tečnosti i par iznad njene površine odgovaraju različitim točkama na faznoj dijagramu, u području postojanja tečnosti i u polju plinoznog postojanja, respektivno. Ovo ne otkazuje isparavanje, već vrijeme koje vam treba vremena tokom kojeg oba faze koegzistiraju. Bez ovoga, uvjeti tečnosti bi prokuhali i isparili vrlo brzo.

2.1 BERNOULLI ZAKON - To je posljedica zakona očuvanja energije za stacionarni protok ideala (to jest bez unutrašnjeg trenja) nekompresijskom tekućinom:

- Gustoća tečnosti - brzina protoka je visina na kojoj se razmatra element tekućine,

Za razliku od gasova između tečnih molekula, postoje prilično velike snage međusobne atrakcije, što određuje osebujnu prirodu molekularnog pokreta. Termičko kretanje molekule tekućine uključuje oscilatorni i translacijski pokret. Svaka molekula za neko vrijeme oklijeva o određenoj tački ravnoteže, a zatim se kreće i ponovo zauzima novi ravnotežni položaj. Ovo određuje njegov promet. Sile intermolekularne atrakcije ne daju molekule kada su se udaljene daleko jedan od drugog. Ukupni učinak privlačenja molekula može biti predstavljen kao unutarnji pritisak tečnosti, što dostiže vrlo velike vrijednosti. To objašnjava dosljednost volumena i praktične nekompresibilnosti tečnosti, iako lako poduzimaju bilo koji oblik.

Svojstva tečnosti ovise i o količini molekula, oblika i polariteta njih. Ako su molekuli tečnosti polarni, tada se udruženje (udruženje) dvije ili više molekula javlja u složenom kompleksu. Takve tečnosti se zovu povezan Tečnosti. Pridružene tečnosti (voda, aceton, alkoholi) imaju veće ključne točke, imaju manje volatilnosti, višu dielektričnu konstantu. Na primjer, etil alkohol i dimetil eter imaju istu molekularnu formulu (od 2 h 6 o). Alkohol je pridružena tečnost i ključa na višoj temperaturi od dimetil etera, koji se odnosi na nepridružene tekućine.

Tekuće stanje karakterizira takva fizička svojstva kao gustoća, viskoznost, površinska napetost.

Površinski napon.

Stanje molekula u površinskom sloju značajno se razlikuje od stanja molekula u dubini tečnosti. Razmotrite jednostavan slučaj - tečnost - pare (Sl. 2).

Sl. 2.

Na slici. 2 molekula (a) nalazi se unutar tečnosti, molekula (b) - u površinskom sloju. Sfere oko njih su udaljenosti na koje se distribuiraju sile intermolekularne atrakcije okolnih molekula.

Na molekuli (a), međusobno pogođene su intermulekularne sile na dijelu okolnih molekula, tako da su snage intermolekularne interakcije kompenzirane, što je jednako nuli (F \u003d 0).

Gustina pare je znatno manja od gustoće tečnosti, jer se molekule uklanjaju jedan sa jedan na druge na velike udaljenosti. Stoga molekuli u površinskom sloju gotovo ne doživljavaju sile privlačnosti iz ovih molekula. Ravnopravnost svih ovih snaga bit će usmjerena unutar tečnosti okomito na njenu površinu. Stoga su površinske tekućine molekule uvijek pod djelovanjem sile koje žele nacrtati prema unutra i na taj način da smanji površinu tekućine.

Da biste povećali površinu tečnog dijela, potrebno je provesti posao A (J). Rad koji je potreban za povećanje površine dijela S iznosi 1 m 2, mjera je površinske energije ili površinski napon.

Dakle, površinska napetost D (J / M 2 \u003d Nm / m 2 \u003d N / M) rezultat je nepomirljenja intermolekularnih sila u površinskom sloju:

d \u003d f / s (f - površinska energija) (2.3)

Postoji veliki broj metoda definicije površinskih napetosti. Najčešća stalagmometrijska metoda (metoda brojanja računa) i metoda najvećeg pritiska mjehurića plina.

Korištenje rendgenskih metoda strukturna analiza Utvrđeno je da u tečnostima postoji određena urednost prostornog rasporeda molekula u odvojenim mikrovipom. U blizini svake molekule nalazi se takozvani susjedni nalog. Prilikom uklanjanja na određenu udaljenost, ovaj obrazac se pokvari. I u cjelokupnom zapreminu tekućine nema narudžbe na lokaciji čestica.

Sl. 3.

Viskoznost H (PA · s) - Nekretnina za odupremljivanje pokreta jednog dijela tekućine relativno je drugačija. U praktičnom životu se osoba suočava s velikim setom tečnih sustava čija je viskoznost drugačija, - voda, mlijeko, biljna ulja, pavlaka, med, sokovi, sofija itd.

Viskoznost tečnosti nastaje zbog intermolekularnog učinka koji ograničava mobilnost molekula. To ovisi o prirodi tekućine, temperature, pritiska.

Za mjerenje viskoznosti, uređaji se nazivaju viskofometrima. Izbor viskutra i metode za određivanje viskoznosti ovisi o stanju sustava u okviru studija i njegove koncentracije.

Za tekućine sa niskom viskoznosti ili malom koncentracijom, široko se koriste viskofori kapilarne vrste.

Molekuli materije u tečnom stanju nalaze se gotovo blizu jedni drugima. Za razliku od čvrstih kristalnih tijela, u kojima molekuli formiraju naručene strukture u cijeloj kristalnoj jačini i mogu izvesti termičke oscilacije u blizini fiksnih centara, molekule fluida imaju veću slobodu. Svaka tečna molekula, kao i u čvrstom, "stezaljka" sa svih strana pored susednih molekula i izvodi termičke oscilacije o nekoj ravnotežnom položaju. Međutim, s vremena na vrijeme bilo koji molekul može se preći na sljedeće prazno mjesto. Takvi skokovi u tekućinama javljaju se prilično često; Stoga molekuli nisu vezani za određene centre, kako u kristalima, i mogu se kretati tokom volumena tekućine. To objašnjava fluidnost tečnosti. Zbog snažne interakcije između pomno smještenih molekula, mogu formirati lokalne (nestabilne) naručene grupe koje sadrže nekoliko molekula. Ovaj fenomen se zove srednji postupak (Sl. 1).

Sl. 2 ilustrira razliku između plinovitog tvari iz tečnosti na primjeru vode. Molekul za vodu H2O sastoji se od jednog kiseoničkog atoma i dva atoma vodika smještena pod uglom od 104 °. Prosječna udaljenost između parnih molekula iznosi deset puta više od prosječne udaljenosti između molekula vode. Za razliku od Sl. 1, gdje su molekuli vode prikazani u obliku kuglica, riže. 2 daje ideju o strukturi molekule vode.

Zbog gusto pakiranja molekula, stiskavost tečnosti, odnosno promjena u količini kada se tlaka mijenja, vrlo mala; Ima deset i stotine hiljada puta manjih nego u gasovima. Tečnosti, poput čvrstih tijela, mijenjaju glasnoću kada se temperatura promijeni. Termička ekspanzija vode ima zanimljivu anomaliju za život na zemlji. Na temperaturama ispod 4 ° C voda se širi kada se temperatura smanji. Maksimalna gustina ρ b \u003d 10 3 kg / m 3 Voda ima na temperaturi od 4 ° C. Kad se zamrzava, voda se širi, tako da led ostaje da pliva na površini rezervoara za smrzavanje. Temperatura zamrzavanja vode ispod leda je 0 ° C. U gušćem slojevima vode na dnu rezervoara, temperatura se isključuje od oko 4 ° C. Ovo može postojati u vodi zamrznutih vodenih tijela. Najzanimljivija karakteristika tečnosti je prisustvo besplatna površina. Tečnost, za razliku od gasova, ne ispunjava čitav volumen plovila u kojem je natitis. Između tečnosti i plina (ili trajekta), formira se granica particije, koja je pod posebnim uvjetima u odnosu na ostatak tekućine. Molekuli u graničnom sloju tekućine, za razliku od molekula u svojoj dubini, okruženi su drugim molekulama iste tečnosti ne sa svih strana. Sile intermolekularne interakcije, koje djeluju na jednom od molekula unutar tečnosti iz susjednih molekula, u prosjeku su međusobno kompenzirane. Svaka molekula u graničnom sloju privlači molekuli unutar tečnosti (od strane sila koje djeluju na ovoj molekuli tekućine na strani plinskih molekula (ili pare) mogu se zanemariti). Kao rezultat toga, postoji i neka relejna sila, usmjerena tekućina duboko u tekućinu. Koeficijent σ se naziva koeficijent površinski napon (Σ\u003e 0). Dakle, koeficijent površinskog napetosti jednak raduPotrebno je povećati površinu tečnosti na stalnoj temperaturi po jedinici. U siru se mjeri koeficijent površinske napetosti jULES PER METER TRCK (J / m 2) ili u newton za metar(1 n / m \u003d 1 j / m 2). Stoga molekuli površinskog sloja tekućine imaju višak u odnosu na molekule unutar tečnosti potencijalna energija. Potencijalna energija E p od tečne površine proporcionalna je svom području:

E p \u003d vanjski \u003d Σs.

Poznato je iz mehanike da ravnotežna stanja sistema odgovara minimalnoj vrijednosti njegove potencijalne energije. Slijedi da slobodna površina tekućine nastoji smanjiti svoje područje. Iz tog razloga, slobodna pad tekućine uzima sferni oblik. Tečnost se ponaša kao da je za tangenta njene površine snage koje smanjuju (zatezanje) ove površine. Ove sile se zovu snage površinske napetosti. Prisutnost sila površinske napetosti čini površinu tečnosti sličan elastičnom rastemljenom filmu, sa jeme razlikom da elastična sila u filmu ovisi o njenoj površini (to jest, film je deformiran), i površinski napon ne ovise Sa površine površine tečnosti. Neke tekućine, poput sapuna, imaju mogućnost formiranja tankih filmova. Svi dobro poznati mjehurići sapuna imaju pravi sferni oblik - to također pokazuje učinak sila površinskih zatezanja. Ako ispustite žičani okvir u rešenje sapuna, od kojih se jedna od strana kreće, a zatim će povući tečni film (Sl. 3).

Sile površinske zateze nastoje smanjiti površinu filma. Za ravnotežu pokretne strane okvira, potrebno je primijeniti vanjsku silu $ (\\ vec (f)) _ (vanjsko) \u003d - \\ vec ((f) _ (h) $. Ako je u akciji sile $ (\\ vec (f)) _ (vanjska) $ Crossbar za pomicanje Δx, tada će se izvršiti operacija ΔA vanjska \u003d F, gdje je Δs \u003d 2LΔx priraštaj površine Obje strane sapunice. Budući da se moduli sila (\\ vec (f)) _ (vanjski) $ i $ \\ vec ((f) _ (h)) su isti, možete napisati:

$$ (f) _ (h) \\ delta x \u003d \\ sigma 2l \\ delta x \\: ili \\: \\ sigma \u003d \\ frac ((f) _ (h)) (2l) $$

U blizini granica između tečnosti, krutine i plina, oblik slobodne površine tekućine ovisi o silama interakcije molekula tekućine sa čvrstim molekulama (interakcija s plinskim molekulama (ili parom) mogu se zanemariti). Ako su ove sile više interakcije za molekule tekućine, tekućine sa površinom čvrstog. U ovom se slučaju tečnost približi površini čvrstog ispod oštrog ugla θ, karakterističan za određeni par tečnosti - čvrstim. Kut θ naziva se rubnim uglom. Ako sile interakcije između molekula tekućine premašuju snage njihove interakcije sa molekulama čvrstog tijela, regionalni kutak θ se ispostavilo da bude glup (Sl. 4). U ovom slučaju kažu da tečnost ne mokri Površina čvrstog. Za potpuno vlaženjeθ \u003d 0, kada puni ne-vagon θ \u003d 180 °.

Kapilarni fenomeni Pozovite penjanje ili spuštanje tekućine u epruvete malim promjerom - kapilari. Vlaženje tekućine rastu u kapilarima koji se spuštaju - izostavljaju. Na slici. 5 prikazuje kapilarnu cijev neke polumjere R, spuštena donjim kraju u vlažnu tekućinu gustoće ρ. Gornji kraj kapilare je otvoren. Podizanje tečnosti u kapilaru se nastavlja sve dok se snaga gravitacije ne djeluju na tečnom stupcu u kapilari ne bude jednaka modulu kao rezultat površine površinske napetosti koji djeluje duž granice kontakta tečnosti Sa površinom kapilare: Ft \u003d F N, gdje je Ft \u003d mg \u003d ρhπr2g, f h \u003d σ2πr cos θ. To podrazumijeva:

$$ H \u003d \\ frac (2 \\ sigma \\ cos \\ theta) (\\ rho gr) $$

Sa potpuno vlaženje θ \u003d 0, cos θ \u003d 1. U ovom slučaju

$$ H \u003d \\ frac (2 \\ sigma) (\\ rho gr) $$

Sa punim nekriljem, θ \u003d 180 °, cos θ \u003d -1 i, dakle, h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр. Вода практически полностью смачивает чистую поверхность стекла. Наоборот, ртуть полностью не смачивает стеклянную поверхность. Поэтому уровень ртути в стеклянном капилляре опускается ниже уровня в сосуде.

Odgovori na pitanja:

1. Zašto tečnost ima namjeru prinosa?

2. Kako ovisi termički ekspanzija tekućine na temperaturi?

3. Zbog toga što se pojavljuju sile površinske napetosti?

4. Zašto kišne kapi imaju oblik lopte?

5. Koji je kapilarni fenomen?

6. Zašto tečnost se diže kapilari?

7. Kad tečna tečnost raste na kapilaru, a kada je izostavljen?

Tečnosti Zvani su tvari koje su u stanju tečnog agregata u normalnim uvjetima. Od vanjski znakovi Ovo stanje karakteriše prisustvo stalne volumene za ovaj dio tečnosti, fluidnosti, sposobnosti da postepeno ispari. Oblik matične tekućine je lopta (pad), koja čini tekućinu pod djelovanjem snage površinske napetosti. To je moguće u nedostatku gravitacije. Kapi se formiraju kao Česti pad tečnost i u svemiru svemirski brodPod uslovima bestežine, oblik lopte može preuzeti značajnu količinu tekućine. U mirnom stanju tečnost širi površinu ili ispunjava jačinu bilo kojeg plovila. Među anorganskim tvarima do tečnosti uključuju vodu, brominu, živu, nekoliko stabilnih bezddroznih kiselina (sumpor, fluorid i itd.). Veoma mnogo tečnosti među organskim spojevima: ugljovodonici, alkoholi, kiselina itd. U skoro svim homološkim redovima organskih spojeva postoje tekućine. Kada se ohlade u tekućinu, gasovi se prenose, a za vrijeme grijanja - metala, stabilne soli, metalni oksidi.

Tečnosti se mogu klasificirati po prirodi komponenti njihovih čestica na atomskim (ukapljenim plemenitim gasovima), molekularnim (najobijljivim tečnostima), metala (rastopljeni metali), jonski (rastane soli, metalni oksidi). Pored pojedinih tvari, u tekućem stanju postoje mješavine tečnosti i rješenja širokog spektra u tekućinama. Većina praktična vrijednost Među tečnostima je voda, koja je određena njenom jedinstvenom ulogom kao biološkog otapala. U hemiji i primijenjenim područjima tečnosti, zajedno sa gasovima najvažniji su kao okruženje za provođenje svih mogućih procesa transformacije tvari. Tekućine se koriste i za prenošenje toplote kroz cijevi, na hidrauličkim uređajima - kao radna tekućina, kao podmazivanje mašina za pokretanje.

U tečnom stanju supstance čestica nalazi se na udaljenostima blizu zbroja njihovog vizuelnog radijusa. Potencijalna energija molekula postaje negativna u odnosu na njihovu energiju u plinu. Da bi ga savladali, tokom prelaska u gasovitu stanja, molekuli su potrebni kinetička energija, otprilike jednaka potencijalna energija. Stoga je supstanca u tekućem stanju u takvom rasponu temperature u kojoj je prosječna kinetička energija približno jednaka potencijalnoj energiji interakcije ili ispod nje, ali ne pada na nulu.

gde e - baza prirodni Logaritov; R - Univerzalna konstanta gasa; ANC - molarna toplina isparavanja tečnosti; L - Trajni ovisno o svojstvima tekućine.

Analiza jednadžbe pokazuje da se pritisak tečnosti brzo povećava povećanjem temperature, jer je temperatura u nazivniku negativnog indikatora stupnja. Jednadžba (7.13) je prilično precizno zadovoljna, pod uvjetom da je temperatura znatno niža od kritične temperature pare ove tvari.

Kada temperatura dosegne temperaturu na kojoj pritisak tečnosti postaje jednak atmosferskom pritisku, tečnost vrenja. Razumije se da se zrak nalazi iznad površine tečnosti. Ako zaključite tekućinu u zatvorenu plovilu, na primjer, u cilindru, s klipom koji proizvodi pritisak jednak atmosferskoj (101,3 kPa), zatim kada se tečnost zagrijava u vreliću pare iznad tečnosti,

Među molekulama i plina i tečnosti, postoje i brži i sporiji molekuli u odnosu na prosječnu brzinu njihovog pokreta. Brzi molekuli prevladaju privlačnost i prelaze u fazu plina u prisustvu besplatne jačine zvuka. Kada isparavanje zbog gubitka brže molekula, tečnost se hladi. Iznad površine tečnosti u zatvorenom volumenu postavljena je na određeni pritisak njegove pare, ovisno o prirodi tečnosti i na temperaturi. Zavisnost se izražava eksponencijalnom jednadžbom. Kad se pređe tačka ključanja, parna će se pojaviti, tj. Phonska faza i klip počet će se dizati kao opskrba topline i povećavajući jačinu para (Sl. 7.4).

Sl. 7.4.

Tekućine su ključale na temperaturama ispod tačke ključanja obično se nazivaju volatilni. Iz otvorenog broda brzo nestaju. Na ključnu točku od 20-22 ° C, supstanca se zapravo pokazuje da je bez obruba između isparljive tekućine i lako ukapljenog plina. Primjeri takvih supstanci su acetaldehid of Ch 3 Sno (? Kip \u003d 21 ° C) i HF Fluoroporod (? Kip \u003d 19.4 ° C).

Gotovo važno fizičke karakteristike Tekućine, osim točke ključanja, su zamrzavanje, boja, gustoća, koeficijent viskoznosti, indeks refrakcija. Za homogene medije, šta su tekućine, indeks refrakcije se lako meri i služi za identifikaciju tečnosti. Neke konstante tečnosti prikazane su u tablici. 7.3.

Ravnoteža između tečnosti, krute i gasovitih faza ove supstance prikazana je kao dijagrami statusa. Na slici. 7.5 prikazuje dijagram stanja vode. Dijagram statusa je graf na kojem tlak ovisi zasićeni par Na temperaturi za tekuću vodu i led (krivulje) Oa i S) i ovisnost temperature topljenja vode od pritiska (krivulja) OS). Prisutnost malog pritiska pare preko leda (krivulja) S) To znači da led može ispariti (sublimirano) ako je tlak vode u zraku manje od pritiska ravnoteže preko leda. Isprekidan Oa S lijeve strane točke o, odgovara pritisku pare iznad vodene vode. Ovaj tlak prelazi pritisak pare preko leda na istoj temperaturi. Stoga je superhlađena voda nestabilna i može se spontano pretvoriti u led. Ponekad u hladnom vremenu postoji fenomen pada kiše, od kojih se padaju u led prilikom udaranja čvrste površine. Na površini se nalazi ledena kora. Treba napomenuti da ostale tekućine mogu biti u nestabilnom superkoliziranom stanju.

Neke praktično važne tečnosti

Ime		Gustoća P, g / cm 3 (20 ° S)	Refraktivni faktor i (20 ° C,
Fluoropod
Sumporna kiselina	h 2. Dakle 4.
Muraury
Sirćetna kiselina
Glicerol
Trachoride ugljik
Hloroform
Nitrobenzene	c G II 5 Ne 2.

Sl. 75.

Krivulje će podijeliti grafikon na tri polja - vodu, led i paru. Svaka tačka na dijagramu znači određeni status sistema. Bodovi unutar polja odgovaraju postojanju vode samo u jednoj od tri faze. Na primjer, na 60 ° C i pritisak 50 k11a voda postoji samo u tečnom stanju. Točkice leže na krivuljama OA, ov i OS, Odgovara ravnoteži između dvije faze. Na primjer, na temperaturama i pritiscima duž krivulje Oa U ravnoteži su vode i pare. Tačka raskrižja od tri krivulja s koordinatama od 0,61 kPa i 0,01 ° C odgovara ravnoteži između tri faze vode - leda, tečne vode i trajekta. Ovo je takozvani trostruka vodena tačka. Navedena temperatura je 0,01 ° C veća od normalne temperature zamrzavanja vode 0 ° C, koja se odnosi na pritisak od 101,3 kPa. Iz ovoga slijedi da, uz povećanje vanjskog tlaka temperatura zamrzavanja vode opada. Dopustite da damo drugu tačku: na pritisku 615 bankomata (6.23-10 4 KPA), temperatura zamrzavanja vode kapi na -5 ° C.

Po sposobnosti da se međusobno miješamo, tečnosti se oštro razlikuju od gasova. U tečnosti, za razliku od gasova, važna uloga Reprodukuje intermolekularnu interakciju. Stoga se samo takve tekućine miješaju u bilo kojim odnosima, koji su prilično bliski u energiji intermolekularne interakcije. Na primjer, između molekula vode ne samo da djeluju samo vaidervali snage, već i formirale i vodikove veze. Stoga se miješa sa vodom. Voda se ne miješa, ali može na ovaj ili onaj način, tj. ograničenrastvarati. Stoga su alkoholi s radikalima koji se sastoje od četiri ili više atoma ugljika ograničeni su topljivim u vodi, jer se radikali, okrećući se između molekula vode, miješa se u stvaranje vodenih ventilatora i gurnute iz glasnoće vode.

Unutarnju strukturu tečnosti karakterizira i relativno besplatni međusobno kretanje molekula i pojava strukture koja se spuštaju tekućinom sa čvrstom stanjem. Gore je opisala da se u kristalima u uređenom raspoređenom atomima pojavljuje rendgenski rasipanje. Maxima disperzijskog intenziteta javlja se u određenim uglovima pada početnog snopa u avioni formirani atomima unutar kristala. U tečnostima se događa rendgenski rasipanje. Uz mali ugao pada, koji odgovara rasiju na bliskim atomima, maksimalno se događa, što ukazuje na prisustvo naručivanja u najbližem okruženju atoma. Ali uz povećanje ugla pada, maksima brzo blijedi, što ukazuje na odsustvo prirodne lokacije za udaljene atome. Stoga možemo reći o tečnosti da se nalaze u njima srednja narudžba sa odsustvom dalekog reda.

Tečnost se otkriva prilikom proučavanja različitih fizičkih svojstava. Poznato je, na primjer, da je voda pri hlađenju do 4 ° C zbijena, a daljnje hlađenje počinje se ponovo širiti. To je zbog formiranja više otvorenijeg strukture koja odgovara zračenju vodikovih veza između molekula. Nakon smrzavanja, ove se veze konačno stabiliziraju, što bi trebalo smanjiti iz smanjenja gustoće leda.

· Euler jednadžba · Navier jednadžbe - Stokes · Difuzijska jednadžba · Dungal Zakon

U pravilu, supstanca u tečnom stanju ima samo jednu modifikaciju. (Najvažnije iznimke su kvantna tekućina i tekući kristali.) Stoga u većini slučajeva tečnost nije samo zbirna stanja, već i termodinamička faza (tečna faza).

Sve tekućine prilagođavaju se čistim tečnostima i mješavinama. Neke tečnosti imaju velika važnost Za život: krv, morska voda i druge tečnosti mogu obavljati funkciju solventne.

Fizička svojstva tečnosti

• Fluidnost

Glavna nekretnina tekućine je fluidnost. Ako postoji vanjska sila za područje tečnosti u ravnoteži, a zatim protok čestica tečnosti u smjeru u kojem se primjenjuje ova sila: tečni tokovi. Stoga, pod djelovanjem neuravnoteženih vanjskih snaga, tečnost ne zadržava oblik i relativna lokacija dijelova i zato uzima oblik plovila u kojem se nalazi.

Za razliku od plastičnih čvrstih tijela, tekućina nema snagu prinosa: dovoljno je da pričvrstite proizvoljno malu silu tako da tečni teče.

• Ušteda zapremine

Jedan od karakteristične svojstva Tečnost je da ima određeni volumen (sa nepromijenjenim vanjskim uvjetima). Tečnost je izuzetno teško stisnuti mehanički, jer, za razliku od gasa, postoji vrlo malo slobodnog prostora između molekula. Pritisak proizveden na tečnosti zaključen u posudi prenosi se nepromijenjen u svakoj tački jačine ove tečnosti (Pascal-ov zakon, takođe za gasove). Ova značajka, zajedno sa vrlo niskom kompresibilnom kompresom, koristi se u hidrauličkim mašinama.

Tečnosti obično povećavaju jačinu zvuka (proširuju) prilikom zagrevanja i smanjene jačine (kompresije) prilikom hlađenja. Međutim, postoje i izuzeci, na primjer, voda se komprimira prilikom zagrevanja, pod normalnim pritiskom i temperaturom od 0 ° C na oko 4 ° C.

• Viskoznost

Pored toga, tečnosti (kao i plinovi) karakterišu viskoznost. Definiše se kao sposobnost da se odupre o kretanju jednog od dijela u odnosu na drugi - to je kao unutarnje trenje.

Kada su susjedni slojevi tekućine premještaju međusobno relativni, molekuli se sudarno sudaraju zbog toga zbog toplotnog pokreta. Postoje snage za kočenje naređenog pokreta. Istovremeno, kinetička energija urednog pokreta kreće se u toplotnu - energiju kaotičnog kretanja molekula.

Tečnost u posudi, koja se premješta i pruža sebi, postepeno će se zaustaviti, ali njegova se temperatura povećava.

• Formiranje slobodne površine i površinske napetosti

Zbog očuvanja volumena, tečnost je sposobna formirati slobodnu površinu. Takva je površina površina faze faze ove tvari: na jednoj strani nalazi se tečna faza, na ostalim - gasovitim (parovima), na primjer, i mogući drugi plinovi, na primjer, zraka.

Ako tečna i plinovita faza iste supstančne kontakte, snage nastaju da teže smanjiti površinu dijela - sile površinske napetosti. Površina presjeka ponaša se poput elastične membrane koja nastoji pritisnuti.

Površinska napetost može se objasniti privlačnošću između molekula tekućine. Svaka molekula privlači druge molekule, nastoji se "okružiti" sami, što znači napustiti površinu. Prema tome, površina se nastoji smanjiti.

Stoga, mjehurići sapuna i vreli mjehurići nastoje uzeti sferni oblik: s ovim zapreminom, lopta ima minimalnu površinu. Ako samo snage za napetost površinskih zatezanja djeluju na tečnosti, nužno će uzeti sferni oblik - na primjer, vode se kapi u bestežine.

Mali predmeti sa gustoćom, većom gustoćom tečnosti, mogu "plivati" na površini tečnosti, jer je snaga gravitacije manja od sile koja sprečava povećanje površine. (Vidi površinsku napetost.)

• Isparavanje i kondenzacija

• Difuzija

Kada su u posudi, dvije mješovite tečnosti molekule, kao rezultat toplotnog pokreta, počnu postepeno proći kroz površinu dijela, pa se tečnosti postepeno miješaju. Ovaj fenomen naziva se difuzija (događa se i u tvarima koje se nalaze u drugim agregatnim stanjima).

• Pregrijavanje i superhlađenje

Tečnost se može grijati iznad tačke ključanja na takav način da se ključanje ne pojavljuje. Ovo zahtijeva jednoliku grijanje, bez značajnih padova temperature u količini i bez mehaničkih utjecaja, poput vibracije. Ako je u pregrijanoj tečnosti nešto baci, odmah kuha. Pregrijana voda je lako ući u mikrovalnu pećnicu.

Superhlađenje je hlađenje tečnosti ispod točke smrzavanja bez pretvaranja u čvrsto stanje zbirnog agregata. Što se tiče pregrijavanja neophodno je odsustvo vibracija i značajne temperaturne razlike.

• Talasi gustoće

Iako je tečnost izuzetno teško komprimirati, ipak, kada se tlak promijeni, jačine i gustoće se i dalje mijenjaju. To se ne događa odmah; Dakle, ako se jedna parcela komprimira, takva se kompresija prenosi na druge presjeke. To znači da su elastični talasi sposobni unutar tečnosti, tačnije, gustoće valove. Ostale promjene sa gustoćom fizičke količine, Na primjer, temperatura.

Ako se tijekom širenja talasa gustoća mijenja dovoljno malo, takav val se naziva zvučni val ili zvuk.

Ako se gustoća mijenja dovoljno jaku, takav se val naziva udarnim valom. Šok val opisuju druge jednadžbe.

Gustoće valovi u tečnosti su uzdužni, odnosno gustoće se mijenja duž smjera širenja valova. Poprečni elastični talasi u tečnosti su odsutni zbog kvara obrasca.

Elastični talasi u tečnostima ispunjavaju se s vremenom, njihova se energija postepeno prelazi toplinska energija. Uzroci prigušenja - viskoznost, "klasična apsorpcija", molekularna opuštanja i drugi. U ovom slučaju takozvana druga ili volumetrijska viskoznost - unutarnje trenje pri promjenjivoj gustoći. Šok val kao rezultat prigušenja nakon nekog vremena prelazi u zvuk.

Elastični talasi u tečnosti izloženi su i rasipanju heterogenosti koje proizlaze iz haotičnog toplotnog kretanja molekula.

• Valovi na površini

Ako prebacimo površinu površine tečnosti sa položaja ravnoteže, zatim pod djelovanjem povratnih snaga, površina se počinje vraćati na ravnotežnu poziciju. Ovaj pokret se, međutim, ne zaustavlja, već se pretvara u oscilatorno kretanje u blizini ravnoteže i odnosi se na druge odjeljke. Dakle, talasi nastaju na površini tečnosti.

Ako je sila povratka pretežno gravitacije, takvi se valovi nazivaju gravitacijskim valovima (da se ne bi zbunili gravitacijskim valovima). Gravitacijski talasi na vodi mogu se vidjeti svuda.

Ako je povratna sila pretežno snaga površinske napetosti, tada se takvi talasi nazivaju kapilarom.

Ako su te snage uporedive, takvi talasi se nazivaju kapilarni gravitacijski.

Valovi na površini tečnosti važe se pod djelovanjem viskoznosti i drugih faktora.

• Suživot sa drugim fazama

Formalno, za ravnotežnu suživot tečnosti faze s drugim fazama iste tvari - gasovitim ili kristalnim - potrebni su nam strogo definirani uvjeti. Dakle, po tom tlaku potrebna je strogo definirana temperatura. Međutim, u prirodi i u tehnici svuda, tečni koegstruisti sa trajektom, ili i sa čvrstim agregatnim stanjem - na primjer, vode s vodenom parom i često s ledom (ako razmatrate parove sa zasebnom fazom koja je prisutna sa zasebnom fazom koja je prisutna sa zrakom). To se objašnjava na sledećim razlozima.

Neudnosno stanje. Da biste isparavali tekućinu, treba vam vremena dok tečnost ne isparava u potpunosti, koegzistira sa parom. U prirodi se izvajanje vode neprestano javlja, kao i obrnuti proces - kondenzacija.

Zatvorena zapremina. Tečnost u zatvorenoj posudi počinje isparivati, ali pošto je jačinu ograničena, pritisak pare se povećava, postaje zasićen čak i na potpuno isparavanje tečnosti ako je njegova količina bila dovoljno velika. Kada se postigne stanje zasićenosti, količina ispabilne tečnosti jednaka je količini kondenzovane tečnosti, sustav dolazi u ravnotežu. Dakle, uvjeti potrebni za ravnotežnu suživot tekućine i pare mogu se uspostaviti u ograničenoj količini.

Prisutnost atmosfere u uvjetima zemaljske težine. Tečnost je atmosferski tlak (zrak i parna), dok za par treba uzeti u obzir gotovo samo njegov djelomični pritisak. Stoga tečnosti i par iznad njene površine odgovaraju različitim točkama na faznoj dijagramu, u području postojanja tečnosti i u polju plinoznog postojanja, respektivno. Ovo ne otkazuje isparavanje, već vrijeme koje vam treba vremena tokom kojeg oba faze koegzistiraju. Bez ovoga, uvjeti tečnosti bi prokuhali i isparili vrlo brzo.

Teorija

Mehanika

Studija pokreta I. mehanička ravnoteža Tečnosti i gasovi i njihova interakcija između sebe i čvrstim tijelima posvećena su odjeljku mehanike - hidromerhehanika (često naziva hidrodinamiku). Hydroaromechanica - dio općenitije mehanike industrije, čvrstih medija.

Hydromehanika je dio hidromeromehanika, u kojima se razmatraju nesmetane tekućine. Budući da je stiskavost tečnosti vrlo mala, u mnogim se slučajevima može zanemariti. Studija stisljivih tečnosti i gasova posvećena je dinamici plina.

Hidromehanika su podijeljena u hidrostatiku, u kojima se proučava ravnoteža nekomprimičnih tečnosti, a hidrodinamika (u užem smislu) u kojem se proučava njihovo kretanje.

U magnetskoj hidrodinamici proučava se kretanje električno provodljivih i magnetnih tekućina. Hidraulika se primjenjuje za rješavanje zadataka aplikacija.

Glavni zakon hidrostatike je zakon Pascala.

2. Tečnosti iz dijamonskih molekula koje se sastoje od identičnih atoma (tečni vodonik, tečni azot). Takvi molekuli imaju četverolopski trenutak.

4. Tečnosti koja se sastoje od polarnih molekula povezanih sa dipole-dipolnim interakcijom (tekući bromomotod).

5. Pridružene tekućine ili tečnosti sa vodikove veze (voda, glicerin).

6. Tečnosti koje se sastoje od velikih molekula za koje su unutrašnji stupnjevi slobode od suštinskog značaja.

Tečnosti prve dvije grupe (ponekad tri) obično se nazivaju jednostavnim. Jednostavne tečnosti su proučavaju bolje od ostalih, voda se najviše učini od najpovoljnijih proučavanja. Ova klasifikacija ne uključuje kvantne tečnosti i tekućih kristala, koji su posebni slučajevi i treba ih razmatrati odvojeno.

Statistička teorija

Najuspješniji strukturi i termodinamički svojstva tečnosti istražuju se koristeći perkus-yevik jednadžbe.

Ako koristite model čvrstih kuglica, odnosno razmotriti molekule tečnosti s kuglicama promjera d. Jednadžba perkusa-yevića može se analitički riješiti i dobiti jednadžbu stanja tečnosti:

Gde n. - broj čestica po jedinici zapremine, - Gustoća bez dimenzija. Za male gustoće, ova jednadžba prolazi u idealnu jednadžbu plina: . Za izuzetno velike gustine dobija se jednadžba stanja nekompresijskom tekućinom :.

Model čvrstih kuglica ne uzima u obzir privlačnost između molekula, tako da nema oštar tranziciju između tekućine i plina kada se vanjski uvjeti promijene.

Ako trebate dobiti više tačni rezultatiNajbolji opis strukture i svojstava tekućine postiže se korištenjem poremećajnog teorije. U ovom slučaju, model čvrstih kuglica smatra se nulom, a snage privlačnosti između molekula smatra se ogorčenim i daju izmjene i dopune.

Teorija klastera

Jedan od moderne teorije Služi "Teorija klastera". Zasnovan je na ideji da je tečnost predstavljena kao kombinacija čvrstog tijela i plina. Istovremeno, čvrste fazne čestice (kristali koje se kreću na kratkim udaljenostima) nalaze se u oblaku plina, formiranjem struktura klastera. Energija čestica zadovoljava distribuciju Boltzmanna, prosječna energija sistema ostaje konstantna (podliježe njegovoj izolaciji). Uspori čestice se suočavaju sa klasterima i postaju dio njih. Stoga kontinuirano mijenja konfiguraciju klastera, sustav je u stanju dinamične ravnoteže. Prilikom stvaranja vanjskog utjecaja, sustav će se ponašati prema principu Le Chatel. Dakle, lako je objasniti fazni transformacija:

• Kada se zagrijava, sustav će se postepeno pretvoriti u plin (ključanje)
• Kada se ohladi, sustav će se postepeno pretvoriti u čvrsto tijelo (zamrzavanje).

Eksperimentalne metode učenja

Struktura tečnosti proučava se pomoću rendgenskih strukturalnih analize, elektrona i neutroniaografije.

vidjeti i

• Značajke površinskog sloja tekućine

Linkove

Termodinamičke države supstance
Fizika: Čvrsto tijelo Tečnost Plazma gas