Un lichid este o substanță care se află într-o stare agregată, care este intermediară între solid și gazos. Mai mult, starea ei, ca în cazul cu solide, este condensabil, adică presupune o legătură între particule (atomi, molecule, ioni). Lichidul are proprietăți care îl deosebesc radical de substanțele care se află în alte stări de agregare. Principala este capacitatea de a schimba în mod repetat forma sub influența solicitărilor mecanice fără pierderi de volum. Astăzi vom afla ce proprietăți au lichidele și care sunt acestea în general.

caracteristici generale

Un gaz nu își păstrează volumul și forma, un solid le păstrează pe ambele, iar un lichid își păstrează doar volumul. De aceea starea lichidă de agregare este considerată intermediară. Suprafața lichidului este ca o membrană elastică și îi determină forma. Moleculele unor astfel de corpuri, pe de o parte, nu au o poziție definită și, pe de altă parte, nu pot primi libertate completă de mișcare. Se pot colecta în picături și curge sub propria lor suprafață. Există o atracție între moleculele lichidului, care este suficientă pentru a le ține aproape.

Substanța este în stare lichidă într-un anumit interval de temperatură. Dacă temperatura scade sub ea, are loc o tranziție la o formă solidă (cristalizare), iar dacă se ridică deasupra acesteia, se transformă într-o formă gazoasă (evaporare). Limitele acestui interval pentru același fluid pot fluctua în funcție de presiune. De exemplu, la munte, unde presiunea este semnificativ mai mică decât la câmpie, apa fierbe la o temperatură mai scăzută.

De obicei, un lichid are o singură modificare, prin urmare este atât o stare agregată, cât și o fază termodinamică. Toate lichidele sunt împărțite în substanțe pure și amestecuri. Unele dintre aceste amestecuri au o importanță decisivă în viața omului: sânge, apă de mare și altele.

Să luăm în considerare proprietățile de bază ale lichidelor.

Fluiditate

Lichidul diferă de alte substanțe, în primul rând, prin fluiditate. Dacă i se aplică o forță externă, se formează un flux de particule în direcția aplicării sale. Astfel, atunci când este expus la forțe externe dezechilibrate, lichidul nu este capabil să mențină forma și poziția relativă a particulelor. Din același motiv, ia forma unui vas în care cade. Spre deosebire de corpurile solide din plastic, lichidele nu au un punct de curgere, adică curg la cea mai mică ieșire dintr-o stare de echilibru.

Păstrarea volumului

Una dintre proprietățile fizice caracteristice ale lichidelor este capacitatea de a reține volumul sub stres mecanic. Sunt extrem de greu de comprimat din cauza densității lor moleculare ridicate. Conform legii lui Pascal, presiunea care este produsă pe un lichid închis într-un vas este transmisă fără modificare în fiecare punct al volumului său. Împreună cu compresibilitatea minimă, această caracteristică este utilizată pe scară largă în hidraulică. Majoritatea lichidelor cresc în volum când sunt încălzite și scade când sunt răcite.

Viscozitate

Printre principalele proprietăți ale lichidelor, ca și în cazul gazelor, este de remarcat vâscozitatea. Vâscozitatea este capacitatea particulelor de a rezista mișcării unele față de altele, adică frecarea internă. Când straturile adiacente de lichid se mișcă unul față de celălalt, are loc o coliziune inevitabilă a moleculelor și apar forțe care încetinesc mișcarea ordonată. Energia cinetică a mișcării ordonate este transformată în energie termică a mișcării haotice. Dacă lichidul așezat în vas este mutat și apoi lăsat singur, atunci se va opri treptat, dar temperatura îi va crește.

Suprafață liberă și tensiune superficială

Dacă te uiți la o picătură de apă care se află pe o suprafață plană, poți vedea că este rotunjită. Acest lucru se datorează unor proprietăți ale lichidelor precum formarea unei suprafețe libere și tensiunea superficială. Capacitatea lichidelor de a păstra volumul determină formarea unei suprafețe libere, care nu este altceva decât o interfață între fazele: lichidă și gazoasă. Când aceste faze ale uneia și aceleiași substanțe intră în contact, apar forțe care au ca scop reducerea aria planului de interfață. Ele se numesc tensiune superficială. Limita de fază este o membrană elastică care tinde să se contracte.

Tensiunea de suprafață se explică și prin atracția moleculelor lichide între ele. Fiecare moleculă caută să se „înconjoare” cu alte molecule și să părăsească interfața. Din această cauză, suprafața scade rapid. Acest lucru explică faptul că bulele și bulele formate în timpul fierberii tind să ia o formă sferică. Dacă asupra lichidului acţionează numai forţa de tensiune superficială, acesta va lua cu siguranţă această formă.

Obiectele mici, a căror densitate depășește densitatea lichidului, sunt capabile să rămână pe suprafața sa datorită faptului că forța care împiedică creșterea suprafeței este mai mare decât forța gravitației.

Evaporare și condensare

Evaporarea este trecerea treptată a unei substanțe de la starea lichidă la starea gazoasă. În procesul de mișcare termică, unele dintre molecule părăsesc lichidul, trecând prin suprafața acestuia și sunt transformate în vapori. În paralel cu aceasta, o altă parte a moleculelor, dimpotrivă, trece de la vapori la lichid. Când numărul de compuși care părăsesc lichidul depășește numărul de compuși care intră în el, are loc procesul de evaporare.

Condensarea este procesul invers de evaporare. În timpul condensării, lichidul primește mai multe molecule din vapori decât eliberează.

Ambele procese descrise sunt neechilibrate și pot continua până când se stabilește un echilibru local. În acest caz, lichidul se poate evapora complet sau intra în echilibru cu vaporii săi.

Fierbere

Fierberea este procesul de transformare internă a unui lichid. Când temperatura crește la o anumită valoare, presiunea vaporilor depășește presiunea din interiorul substanței și în ea încep să se formeze bule. Sub gravitație, ele plutesc în sus.

Udare

Umezirea este un fenomen care apare atunci când un lichid intră în contact cu un solid în prezența aburului. Astfel, apare la interfața dintre cele trei faze. Acest fenomen caracterizează „lipirea” unei substanțe lichide de un solid și răspândirea acesteia pe suprafața solidului. Există trei tipuri de umezire: limitată, plină și fără umectare.

Miscibilitatea

Caracterizează capacitatea lichidelor de a se dizolva unele în altele. Exemple de lichide miscibile sunt apa și alcoolul, iar lichidele nemiscibile sunt apa și uleiul.

Difuzie

Când două lichide amestecate sunt într-un vas, datorită mișcării termice, moleculele încep să depășească interfața, iar lichidele se amestecă treptat. Acest proces se numește difuzie. Poate apărea și în substanțe care se află în alte stări de agregare.

Supraîncălzire și hipotermie

Printre proprietățile fascinante ale lichidelor se numără supraîncălzirea și hipotermia. Aceste procese formează adesea baza focarelor chimice. Cu încălzire uniformă, fără scăderi puternice de temperatură și influențe mecanice, lichidul se poate încălzi peste punctul de fierbere fără a fierbe. Acest proces se numește supraîncălzire. Dacă un obiect este aruncat în lichidul supraîncălzit, acesta va fierbe instantaneu.

Suprarăcirea lichidului are loc într-un mod similar, adică răcirea acestuia la o temperatură sub punctul de îngheț, ocolind înghețarea în sine. Cu o lovitură ușoară, lichidul suprarăcit se cristalizează instantaneu și se transformă în gheață.

Valuri la suprafață

Dacă echilibrul unei secțiuni a suprafeței lichidului este perturbat, atunci acesta, sub acțiunea forțelor de restabilire, se va întoarce la echilibru. Această mișcare nu se limitează la un ciclu, ci se transformă în vibrații și se extinde în alte zone. Acest lucru creează valuri care pot fi observate pe suprafața oricărui lichid.

Când forța gravitației acționează predominant ca forță de restabilire, undele sunt numite gravitaționale. Ele pot fi văzute peste tot pe apă. Dacă forța de restabilire se formează în principal din forța de tensiune superficială, atunci undele se numesc capilare. Acum știți ce proprietăți ale lichidelor provoacă excitarea familiară a apei.

Unde de densitate

Lichidul este extrem de greu de comprimat, cu toate acestea, cu o schimbare a temperaturii, volumul și densitatea acestuia încă se modifică. Acest lucru nu se întâmplă instantaneu: atunci când o zonă este comprimată, altele sunt comprimate cu întârziere. Astfel, undele elastice, care sunt numite unde de densitate, se propagă în interiorul lichidului. Dacă, pe măsură ce unda se propagă, densitatea se schimbă slab, atunci o numesc sunet, iar dacă este suficient de puternică - șoc.

Ne-am familiarizat cu proprietățile generale ale lichidelor. Toate caracteristicile de bază depind de tipul și compoziția fluidelor.

Clasificare

După ce au acoperit proprietățile fizice de bază ale lichidelor, să aflăm cum sunt clasificate. Structura și proprietățile substanțelor lichide depind de individualitatea particulelor care alcătuiesc compoziția lor, precum și de natura și profunzimea interacțiunii dintre ele. Pe baza acesteia, există:

1. Lichide atomice. Ele sunt formate din atomi sau molecule sferice care sunt legate între ele prin forțele centrale van der Waals. Argonul lichid și metanul lichid sunt exemple principale.
2. Lichide formate din molecule diatomice cu atomi identici, ai căror ioni sunt legați de forțele Coulomb. Exemplele includ: hidrogen lichid, sodiu lichid și mercur lichid.
3. Lichide care sunt compuse din molecule polare legate prin interacțiuni dipol-dipol, cum ar fi bromura de hidrogen lichidă.
4. Lichide asociate. Au legături de hidrogen (apă, glicerină).
5. Lichide care sunt formate din molecule mari. Pentru cei din urmă, gradele interne de libertate joacă un rol important.

Substanțele din primele două (mai puțin adesea trei) grupuri sunt numite simple. Sunt mai bine studiati decât toți ceilalți. Dintre lichidele dificile, apa este cea mai studiată. Această clasificare nu include cristalele lichide și lichidele cuantice, deoarece sunt cazuri speciale și sunt considerate separat.

Din punct de vedere al proprietăților hidrodinamice, fluidele sunt împărțite în newtoniene și non-newtoniene. Fluxul celui dintâi se supune legii lui Newton. Aceasta înseamnă că efortul lor de forfecare depinde liniar de gradientul de viteză. Coeficientul de proporționalitate dintre aceste valori se numește vâscozitate. În fluidele non-newtoniene, vâscozitatea fluctuează cu gradientul de viteză.

Studii de

Studiul mișcării și echilibrului mecanic al lichidelor și gazelor, precum și al interacțiunii acestora, inclusiv cu solidele, este tratat de o astfel de ramură a mecanicii precum hidroaeromecanica. Se mai numește și hidrodinamică.

Fluidele incompresibile sunt studiate într-o subsecțiune a mecanicii fluidelor, care se numește pur și simplu mecanica fluidelor. Deoarece compresibilitatea lichidelor este foarte mică, în multe cazuri este pur și simplu neglijată. Lichidele compresibile sunt studiate prin dinamica gazelor.

Hidromecanica este subdivizată suplimentar în hidrostatică și hidrodinamică (în sens restrâns). În primul caz, se studiază echilibrul fluidelor incompresibile, iar în al doilea, mișcarea acestora.

Hidrodinamica magnetică se ocupă cu studiul fluidelor conductoare magnetice și electrice, în timp ce hidraulica este angajată în probleme aplicate.

Legea de bază a hidrostaticii este legea lui Pascal. Mișcarea fluidelor ideale incompresibile este descrisă de ecuația lui Euler. Pentru fluxul lor staționar, legea lui Bernoulli este îndeplinită. Și formula Torricelli descrie scurgerea substanțelor lichide din găuri. Mișcarea fluidelor vâscoase se supune ecuației Navier-Stokes, care, printre altele, poate ține cont de compresibilitatea.

Undele elastice și vibrațiile într-un lichid (precum și în alte medii) sunt studiate de o știință precum acustica. Hidroacustica este o subsecțiune dedicată studiului sunetului într-un mediu acvatic pentru rezolvarea problemelor de comunicare subacvatică, locație și alte lucruri.

In cele din urma

Astăzi ne-am familiarizat cu proprietățile fizice generale ale lichidelor. De asemenea, am aflat ce sunt astfel de substanțe în general și cum sunt clasificate. Cu privire la proprietăți chimice lichid, apoi depind direct de compoziția sa. Prin urmare, merită să le luați în considerare separat pentru fiecare substanță. Este greu de răspuns ce proprietate a unui lichid este importantă și care nu. Totul depinde de sarcina în contextul căreia este luat în considerare acest fluid.

Cel mai comun lichid de pe Pământ este apa: mările și oceanele acoperă aproximativ 7/10 din suprafața pământului.

Principalele proprietăți ale lichidului. Le vom stabili pe baza experienței care vă este bine cunoscută din practica de zi cu zi.

Să punem experiență

Turnând apă dintr-un vas în altul, vom vedea că lichidul ia întotdeauna forma unui vas (Fig. 7.4). Folosind vase de măsurare, se poate observa și că lichidul își păstrează volumul.

Orez. 7.4. Lichidul ia forma unui vas, păstrându-și volumul

Unde se folosește proprietatea unui lichid de a lua forma unui vas?

Am observat deja că fluidele sunt practic incompresibile. Această experiență vorbește despre cât de dificil este să comprimați un lichid. O sferă de plumb cu pereți groși a fost umplută până la refuz cu apă printr-o gaură mică, această gaură a fost sigilată și lovită cu un ciocan pe sferă. Și apa s-a infiltrat prin metal: au apărut picături de apă pe suprafața plumbului.

Cum se explică proprietățile lichidelor?În fig. 7.5 prezintă schematic dispunerea moleculelor într-un lichid. Vedem că (moleculele din lichid sunt situate aproape una de alta, dar nu există o ordine definită în acest aranjament.

Orez. 7.5. Reprezentarea schematică a structurii moleculare a unui lichid

Aranjarea „închisă” a moleculelor dintr-un lichid explică compresibilitatea scăzută a acestuia.

De ce lichidul ia forma unui vas? Faptul este că, din cauza lipsei de ordine în aranjarea moleculelor, acestea își schimbă adesea locul între ele în timpul mișcării haotice. Aceste „sărituri” frecvente de molecule duc la faptul că forma lichidului se poate schimba foarte repede – atât de repede încât spunem: lichidul curge. Fluiditatea lichidului este cea care explică faptul că acesta ia forma vasului în care este turnat. Totuși, lichidul are și propria formă (vezi mai jos secțiunea „De ce sunt picăturile rotunde?”).

Prezentați solide de diferite forme. Rețineți că toate solidele au o formă specifică care este dificil de schimbat.

Concluzie: păstrarea volumului și a formei este o proprietate a solidelor.

Sticla cilindrica gradata contine lichid. Marcați nivelul lichidului din pahar. Apoi, turnați succesiv acest lichid într-un balon, într-un pahar conic, într-un pahar îngust înalt și apoi din nou într-un pahar cilindric cu gradații.

Concluzie: lichidul își păstrează volumul, dar își schimbă ușor forma.

Repetați experimentele - comprimarea gazului și a lichidului. Gazele sunt de o mie de ori mai compresibile decât lichidele.

Legați firul în jurul balonului. Umflați-l și legați gaura din minge cu ata. Dezlegați primul fir. Aerul va ocupa întregul volum furnizat acestuia.

Concluzie: gazele nu au un volum și o formă constantă - ele umplu întregul volum care le este furnizat.

Experimentul 3. Modelul rețelei spațiale cristaline.

Introduceți elevii particularitățile structurii corpurilor cristaline pe modelul rețelei spațiale a unui cristal de clorură de sodiu (NaCl). Pentru a face acest lucru, asamblați modelul și așezați-l pe suport.

Rețineți că bilele unei culori imită ionii de sodiu, în timp ce cealaltă imită ionii de clor. Fiecare ion dintr-un cristal face o mișcare oscilativă în jurul unei anumite poziții medii - un loc. Dacă conectăm nodurile cu linii drepte, atunci se formează o rețea spațială similară cu modelul prezentat.

Ionii alternează între ei; sunt situate la distanțe egale unul de celălalt în trei direcții reciproc perpendiculare și formează o formă cubică regulată în spațiu. Fiecare dintre ionii de sodiu este înconjurat de șase ioni de clor și invers, fiecare ion de clor este înconjurat de șase ioni de sodiu.

Dacă una dintre direcțiile verticale sau orizontale este aleasă pe una sau alta față a rețelei, veți observa că ionii de sodiu și clor alternanți vor apărea întotdeauna de-a lungul acestor direcții.

Dacă desenați o linie dreaptă în diagonală, pe ea vor apărea doar bile de aceeași culoare, adică ionii aceluiași element.

Această observație poate servi ca bază pentru explicarea anizotropiei cristalelor.

Umple tabelul.

Lucrări de laborator 2

Presiunea solidelor, lichidelor și gazelor.

Tema 1. Presiunea gazului. legea lui Pascal.

Experimentul 1: Umflarea camerei de cauciuc de sub clopotul pompei de aer.

Lăsați o cantitate mică de aer în camera de cauciuc (minge, mănușă), strângeți orificiul cu o clemă. Așezați camera pe vasul pompei de aer astfel încât să nu acopere orificiul tubului de evacuare al vasului și acoperiți cu un clopot de sticlă. Conectați placa la pompă și pompați aerul. Pe măsură ce aerul este evacuat, volumul camerei va crește și va lua forma unei mingi. Apoi lăsați încet aer să intre sub clopotul plăcii de vid. Observați fenomenul opus.

Ca urmare a mișcării lor, moleculele de aer bombardează continuu pereții camerei din interior și din exterior. Atâta timp cât presiunea aerului de pe ambele părți a fost aceeași, nu și-a schimbat forma. Când aerul este evacuat, numărul de molecule pe unitate de volum din clopot scade în comparație cu camera. Prin urmare, numărul de impacturi ale moleculelor împotriva pereților camerei din interior devine mai mare decât numărul de impacturi din exterior, iar camera este umflată. Forma sferică a camerei arată că aerul apasă pe pereții camerei în mod egal în toate direcțiile. Acesta din urmă este o consecință a mișcării dezordonate a moleculelor.

Experiența 2. Modelul mecanic al gazului.

Într-un vas plat transparent într-un curent de aer, bile de spumă se mișcă, imitând molecule. Acordăm atenție mișcării dezordonate a „moleculelor”. Ridicați pistonul dispozitivului mai sus, mărind volumul debitului de aer, coborâți-l mai jos. Viteza fluxului de aer crește și scade, determinând creșterea și scăderea vitezei de mișcare a „moleculelor”. Acordați atenție frecvenței impacturilor „moleculelor” pe pereții vasului, în funcție de volumul de aer și viteza de mișcare a acestora.

Presiunea gazului pe pereții vasului este cauzată de impactul moleculelor de gaz.

Experiența 3. Modificarea presiunii gazului la modificarea volumului și temperaturii acestuia.

Închideți strâns capătul tubului de sticlă cu pistonul cu un dop, în care introduceți pâlnia. Strângeți capătul larg al pâlniei cu o folie subțire de cauciuc, care este fixată de pâlnie cu câteva spire de fir puternic. Toate conexiunile trebuie să asigure etanșeitatea. Explicați elevilor că banda de cauciuc va servi ca un indicator al presiunii aerului.

La începutul experimentului, presiunea aerului de pe ambele părți ale filmului este aceeași, deci are o suprafață plană. Deplasând pistonul în jos, reducem volumul de aer din tub. Filmul de cauciuc se îndoaie spre exterior, ceea ce dovedește acumularea presiunii în tub.

Când pistonul este extins, filmul devine din nou plat și apoi se îndoaie spre interiorul pâlniei, indicând o scădere a presiunii interne a aerului. Se poate concluziona că odată cu scăderea volumului de gaz, presiunea scade. Modificarea presiunii se explică printr-o modificare a numărului de impacturi ale moleculelor împotriva pereților vasului.

Pentru a demonstra dependența presiunii gazului de temperatură, o pâlnie cu o peliculă de cauciuc întinsă pe ea este scoasă din tub și introdusă strâns în gâtul unui balon de sticlă. Aer în balon cu grijaîncălzit peste flacăra unei lămpi cu alcool. Observați cum se îndoaie folia de cauciuc pe măsură ce temperatura crește, indicând o creștere a presiunii aerului în interiorul balonului.

Așezați balonul peste cuvă și turnați peste el apă rece... Filmul se îndoaie în interiorul pâlniei. Fenomenul luat în considerare se explică printr-o modificare a vitezei de mișcare a moleculelor, în urma căreia forța și frecvența lovirii lor împotriva pereților vasului se modifică.

Experiență 4. Transfer de presiune prin gaze și lichide.

Luați dispozitivul Pascal Ball. Deșurubați bila din cilindrul dispozitivului și extindeți pistonul cu tija până se oprește. Turnați apă în cilindru și înșurubați mingea înapoi pe el. Cu aparatul peste foaia de copt, împingeți încet pistonul. Jeturile din toate găurile mingii sunt pulverizate la aproximativ aceeași distanță, ceea ce indică aceeași viteză de ieșire a apei din toate găurile. Este de dorit să iluminați jeturile cu o lumină laterală. În acest caz, ele ies în relief pe fundalul întunecat al tablei.

Pentru a demonstra transmiterea presiunii în gaze, puteți lua ca indicator praful de dinți. Deșurubați mingea și turnați niște pudră de dinți în ea. Apoi scuturați mingea de mai multe ori și înșurubați-o pe cilindrul instrumentului. Odată cu scăderea volumului de aer din cilindru atunci când pistonul se mișcă, jeturile de pulbere (fum) sunt scoase din găurile mingii în toate direcțiile la aceeași distanță.

Presiunea aplicată unui lichid sau gaz este transmisă neschimbată în fiecare punct al lichidului sau gazului.

Experiență 4. Proiectarea și principiul de funcționare a unei prese hidraulice.

Realizați într-un caiet un desen schematic al unei prese hidraulice cu un manometru și o supapă de siguranță. Comparați părțile majore ale presei cu desenele lor schematice de pe tablă. Apelând părțile individuale ale dispozitivului și scopul lor, spuneți-ne cum funcționează presa hidraulică și cum interacționează părțile sale individuale între ele. Gândiți-vă la ce dispozitive din presă o protejează de distrugere.

Explicați cum presa obține câștiguri mari în putere.

Demonstrați funcționarea dispozitivului. Așezați dispozitivul de îndoire pe dispozitiv și spargeți un bloc de lemn de 30 - 40 mm lățime, 25 - 30 mm lungime. Bara este plasată în dispozitiv astfel încât să se producă îndoirea și ruperea acesteia peste fibre.

Tema 2. Presiunea într-un lichid.

Experiență 1. Suprafața liberă a lichidului.

Turnați apă într-un recipient de sticlă. Arătați că pentru orice înclinare a vasului, lichidul din vas menține o direcție orizontală.

Suprafața liberă a unui lichid este suprafața care nu vine în contact cu pereții vasului.

Experiența 2. Dispozitivul și principiul nivelului.

Proprietatea suprafeței libere a unui lichid de a fi amplasată pe un nivel orizontal este utilizată în dispozitivele de verificare a suprafeței orizontale a suprafeței, care se numesc pe scurt niveluri.

Modelele de nivel variază. Demonstrați modele de niveluri diferite.

Experiența 3. Forța de presiune a lichidului pe fundul vasului.

Trageți firul strâns și apăsați placa pe marginea de jos, măcinată, a cilindrului. Apoi coborâți cilindrul cu fundul apăsat pe el în vasul cu apă și eliberați firul. Acordați atenție faptului că forța de presiune acționează pe partea inferioară a lichidului, îndreptată de jos în sus, astfel încât să nu cadă de pe cilindru.

Pentru a determina magnitudinea acestei forțe, începeți încet să turnați apa colorată în cilindru. Pe măsură ce cilindrul este umplut cu apă, forța de presiune a lichidului de pe fundul cilindrului, îndreptată de sus în jos, crește. De îndată ce nivelurile apei din vas și din cilindru devin aceleași, fundul va cădea. Forța presiunii apei pe fund de jos este egală cu greutatea coloanei de lichid din cilindru, fundul dispare din cauza acțiunii gravitației asupra acesteia.

Experiența 4. Presiunea lichidului pe pereții vasului.

Luați un cilindru cu găuri laterale. Găurile pot fi închise, de exemplu, cu chibrituri. Umpleți cilindrul cu apă. Scoateți rapid chibriturile din orificiile din cilindru. Vă rugăm să rețineți că, cu cât gaura este mai mică, cu atât jetul curge mai repede și mai departe din ea, adică cu atât presiunea apei în gaură este mai mare. În timpul experimentului, este recomandabil să adăugați apă în cilindru tot timpul.

Lichidul exercită presiune nu numai pe fund, ci și pe pereții vasului. Această presiune depinde de înălțimea coloanei de lichid.

Experiența 5. Forța de presiune a lichidului pe fund nu depinde de forma vasului.

Luați în considerare dispozitivul lui Pascal. Este alcătuit dintr-o bază pe care este fixat un cadru filetat inelar. Cadrul este strâns de jos cu o peliculă subțire de cauciuc sprijinită pe o placă rotundă conectată printr-o pârghie cu o săgeată ușor de mișcat.

Aparatul este furnizat cu trei vase de forme și volume diferite, dar cu aceeași suprafață de bază.

Fiecare vas are un fir cu care este instalat pe dispozitiv.

Fixați un vas cilindric în margine și turnați apă în el la 2 cm sub marginea de sus. Marcați nivelul apei din vas cu un indicator care se mișcă de-a lungul tijei și locul săgeții pe scară cu un indicator special. Turnați apă prin robinetul de scurgere.

Puneți pe rând vase de altă formă în cadru. Asigurați-vă că trebuie să luați mult mai multă sau mai puțină apă decât pentru un vas cilindric, iar săgeata este setată în aceeași poziție pe scară de fiecare dată când nivelul apei din vase crește la nivelul notat în primul caz. Acesta este „paradoxul” sau paradoxul hidrostatic al lui Pascal.

Tema 3. Vase comunicante.

Experiment 1. Conectați două tuburi transparente cu un furtun cu o clemă. Turnați apă colorată într-unul dintre tuburi. Scoateți clema. Apa dintr-un tub curge în celălalt până când suprafețele de apă din ambele tuburi sunt egale.

Vasele în care lichidul poate curge liber dintr-un vas în altul se numesc comunicante.Schimbați poziția unui tub față de celălalt. Asigurați-vă că suprafețele libere ale fluidului repaus din vasele comunicante de orice formă sunt la același nivel.

Experimentul 2. Repetați experimentul 1, dar turnați apă într-unul dintre tuburi la începutul experimentului și în celălalt cu o soluție colorată saturată de clorură de sodiu sau kerosen. După îndepărtarea clemei, verificați dacă nivelurile de lichid din tuburi sunt diferite.

Suprafețele libere ale fluidelor neomogene de repaus sunt la diferite niveluri.

Experiență 3. Dispozitivul și principiul de funcționare a sistemului de alimentare cu apă.

Când studiați dispozitivul și funcționarea unui sistem de alimentare cu apă, acordați atenție faptului că o structură tehnică constă de obicei din două părți principale cu scopuri diferite.

O parte a alimentării cu apă este o pompă sau o stație de pompare, a cărei sarcină este de a pompa apă dintr-o sursă (râu sau fântâni speciale) într-un rezervor de apă situat în partea cea mai înaltă a zonei în care este furnizată apa. A doua parte a sistemului de alimentare cu apă constă din acest rezervor de apă și o rețea de conducte mari și mici prin care apa curge către consumator. Ultima parte funcționează pe principiul vaselor comunicante și este ușor de demonstrat pe un model simplu de casă.

Asamblați instalația modelului de instalații sanitare prezentate în figură. Turnați apă ușor colorată dintr-un pahar în pâlnia care reprezintă rezervorul de apă. Deschideți robinetul superior pentru a permite aerului să scape și observați cum apa din pâlnie intră în conducta principală inferioară. Din această conductă apa pătrunde într-o a doua conductă, verticală, reprezentând o coloană în clădire, din care coboară pe etaje două ramuri, dotate cu robinete.

Experiența 4. Dispozitivul și principiul fântânii.

Asamblați instalația prezentată în figură. În timp ce turnați apă în pâlnie, coborâți încet tubul de cauciuc cu vârf de sticlă în jos. Asigurați-vă că atunci când marginea superioară este puțin sub nivelul apei din pâlnie, apa începe să se reverse din vârf.

Coborâți vârful pe tava de copt și prindeți-l în piciorul trepiedului. Observați cum jetul care curge începe să bată din gaura din vârf. Nu uitați să adăugați apă în pâlnie tot timpul.

Experiența 5. Pe principiul vaselor comunicante, pentru rezervoarele cu apă sunt amenajate tuburi de măsurare a apei.

Astfel de tuburi se găsesc, de exemplu, pe rezervoarele de spălare ale vagoanelor de cale ferată. Într-un tub de sticlă deschis conectat la rezervor, apa este întotdeauna la același nivel ca și în rezervor.

Dacă tubul de apă este instalat pe un cazan de abur, capătul superior al tubului este conectat la partea superioară a cazanului, care este umplut cu abur. Acest lucru se face astfel încât presiunea pe suprafața liberă a apei din cazan și din apometru să fie aceeași. Apoi nivelul apei din tub este la aceeași înălțime cu nivelul apei din cazan.

Tema 4. Greutatea aerului. Presiunea atmosferică.

Experiență 1. Luați un cilindru de sticlă cu un piston dintr-o bilă Pascal. Cufundați capătul deschis al tubului, la care este conectat pistonul, în apă colorată 3 - 4 cm, apoi ridicați încet pistonul. Apa sub influența presiunii atmosferice externe se ridică în sus în spatele pistonului.

Experimentul 2. Greutatea aerului.

Echilibrați bila de cântărire a aerului pe balanță. Apoi evacuați aerul din balon. Echilibrul echilibrului este deranjat. Faceți o concluzie.

Experiența 3. Fântână într-un spațiu subțire.

Luați un vas de sticlă, a cărui deschidere este închisă cu un dop de cauciuc, prin deschiderea căruia trece un tub de sticlă cu un capăt tras. Conectați celălalt capăt al tubului cu un șurub sau o clemă cu arc.

După evacuarea aerului cu o pompă, fixați dispozitivul într-un trepied, eliberați tubul de cauciuc în vasul cu apă colorată și eliberați clema.

Datorită presiunii atmosferice, apa va pătrunde cu forță prin deschiderea îngustă în interiorul aparatului, formând o fântână.

Experiența 4. Acțiunea ficatului sau a pipetei.

Înmuiați ficatul într-un borcan de sticlă cu apă colorată. Apa din ficat și din vas sunt la același nivel. Închideți orificiul superior al ficatului cu degetul și scoateți-l din vas. Apa este reținută în ficat de presiunea atmosferică.

Apoi deschideți ușor deschiderea superioară a tubului. Aerul are acces la ficat, iar apa este turnată din el.

În procesul de explicare a acțiunii ficatului, este necesar să se arate că este posibil să se preleveze o probă lichidă de la diferite adâncimi cu ficatul.

Demonstrați acțiunea pipetei. Explicați fenomenele observate.

Experiența 5. Apa nu este turnată dintr-un vas cu găuri în fund.

Folosiți o sârmă subțire sau o punte pentru a arăta elevilor că există găuri în vas. Apoi scufundați vasul în apă. Imediat ce se umple cu apă, închideți orificiul capacului cu degetul, ridicați aparatul și puneți-l peste tava de copt. Apa nu este turnată prin orificii: este menținută prin presiunea atmosferică externă. După aceea, deschideți orificiul din capac și observați „dușul” abundent format de numeroase șuvoaie de apă.

Experiența 6. Experiența lui Torricelli.

Citiți descrierea experienței din manualul de fizică de clasa a VII-a. Faceți notițe în caiet conform planului: referință istorică; scopul experimentului; diagramă de instalare experimentală; principalele etape ale experimentului; rezultatele experimentului; concluzii.

Tema 5. Acţiunea lichidului şi gazului asupra unui corp scufundat în ele. legea lui Arhimede.

Experiența 1. Acțiunea lichidului și a gazului asupra unui corp scufundat.

Asigurați-vă că un corp într-un lichid sau gaz este expus la o forță de plutire opusă forței de gravitație aplicată acelui corp.

Atârnă-ți corpul de o bandă de cauciuc. Garoul s-a intins din cauza greutatii corporale.

Scufundați-vă corpul într-un recipient cu apă. Lungimea cablului a fost redusă semnificativ. Experimentul poate fi efectuat cu un arc dintr-o găleată lui Arhimede. Este indicat să luați cartofi mari ca corp.

Așezați bila de sticlă, echilibrată pe cântar, într-un recipient deschis. Umpleți vasul dioxid de carbon, care poate fi obținut cu ajutorul aparatului Kip. Echilibrul echilibrului este perturbat. Faceți o concluzie.

Experiența 2. Propuneți variante de experimente care trebuie demonstrate pentru a afla dependența forței de flotabilitate de greutatea corporală; densitatea lichidului; densitatea substanței din care este făcut corpul; adâncimea de scufundare a corpului în lichid; forma corpului; volumul corpului. Efectuați experimente. Faceți o concluzie.

Experiența 3. Legea lui Arhimede.

Arătați că capacitatea găleții este egală cu volumul încărcăturii sub formă de cilindru. Pentru a face acest lucru, puneți cilindrul în găleată. Vă rugăm să rețineți că nu există niciun spațiu între părțile laterale ale găleții și cilindru.

Atârnă găleata de arcul dinamometrului prins în piciorul trepiedului, iar în spatele ei pe un fir subțire - atârnă greutatea. Arcul este deformat de greutatea sarcinii.

Marcați poziția discului pe arc cu o săgeată mobilă.

Scufundați cilindrul complet într-un recipient cu apă. Indicatorul extensiei arcului se mișcă în sus și este poziționat deasupra săgeții.

Explicați elevilor că forța care împinge corpul afară din lichid va fi egală cu greutatea greutății suplimentare care ar aduce discul indicator la locul inițial, adică la săgeată.

Luați un pahar cu apă și turnați-l încet în găleată. Din cauza greutății apei, izvorul este din nou întins și discul, coborând, ajunge la indicator. De îndată ce discul ajunge la săgeată, apă începe să iasă din găleată.

Putem concluziona că forța care împinge un corp scufundat într-un lichid este egală cu greutatea lichidului în volumul acestui corp.

Tema 6. Înot tel. Nave care navighează. Aeronautică.

Apa si gaz. Toate diferă prin proprietățile lor. Lichidele ocupă un loc special în această listă. Spre deosebire de solide, moleculele din lichide nu sunt aranjate ordonat. Lichidul este o stare specială a materiei care este intermediară între un gaz și un solid. Substanțele în această formă pot exista numai cu respectarea strictă a intervalelor anumitor temperaturi. Sub acest interval, corpul lichid se va transforma într-un solid, iar deasupra lui - într-unul gazos. În acest caz, limitele intervalului depind direct de presiune.

Apă

Unul dintre exemplele principale de corp lichid este apa. În ciuda faptului că aparține acestei categorii, apa poate lua forma unui solid sau a unui gaz - în funcție de temperatură mediu inconjurator... În timpul trecerii de la starea lichidă la starea solidă, moleculele unei substanțe obișnuite sunt comprimate. Dar apa se comportă complet diferit. Când este înghețată, densitatea sa scade și, în loc să se scufunde, gheața plutește la suprafață. Apa în starea sa obișnuită, curgătoare, are toate proprietățile unui lichid - are întotdeauna un anumit volum, cu toate acestea, nu are o formă specifică.

Prin urmare, apa se menține mereu caldă sub suprafața gheții. Chiar dacă temperatura ambientală este de -50 ° C, atunci sub gheață va fi totuși aproximativ zero. Cu toate acestea, în școala elementară, nu trebuie să intri în detaliile proprietăților apei sau ale altor substanțe. În clasa 3, exemplele de corpuri lichide pot fi date cele mai simple - și este de dorit să includeți apa în această listă. La urma urmei, studentul scoala primara ar trebui sa aiba vederi generale despre proprietățile lumii înconjurătoare. În această etapă, este suficient să știm că apa în stare normală este lichidă.

Tensiunea superficială este o proprietate a apei

Apa are un indice de tensiune superficială mai mare decât alte lichide. Datorită acestei proprietăți, se formează picături de ploaie și, prin urmare, se menține ciclul apei în natură. În caz contrar, vaporii de apă nu s-ar putea transforma atât de ușor în picături și s-ar putea vărsa pe suprafața pământului sub formă de ploaie. Apa, într-adevăr, este un exemplu de corp lichid, de care depinde direct posibilitatea existenței organismelor vii pe planeta noastră.

Tensiunea de suprafață se datorează faptului că moleculele lichide sunt atrase unele de altele. Fiecare dintre particule tinde să se înconjoare cu altele și să părăsească suprafața corpului lichid. De aceea bulele de săpun și bulele formate în timpul fierberii apei tind să ia formă lichidă - cu acest volum, doar o minge poate avea o grosime minimă a suprafeței.

Metale lichide

Cu toate acestea, nu numai substanțele familiare unei persoane cu care se ocupă în viața de zi cu zi aparțin clasei corpurilor lichide. Există multe elemente diferite ale tabelului periodic al lui Mendeleev în această categorie. Mercurul este, de asemenea, un exemplu de corp lichid. Această substanță este utilizată pe scară largă în fabricarea de dispozitive electrice, metalurgie și industria chimică.

Mercurul este un metal lichid, strălucitor, care se evaporă deja când temperatura camerei... Este capabil să dizolve argintul, aurul și zincul, formând în același timp amalgame. Mercurul este un exemplu al tipului de corpuri lichide care sunt clasificate ca amenințătoare de viață. Vaporii săi sunt toxici și periculoși pentru sănătate. Efectul dăunător al mercurului se manifestă, de regulă, la ceva timp după contactul otrăvirii.

Metalul numit cesiu se referă și la lichide. Deja la temperatura camerei, este sub formă semi-lichidă. Cesiul pare a fi o substanță alb-aurie. Acest metal este ușor asemănător ca culoare cu aurul, cu toate acestea, este mai deschis la culoare.

Acid sulfuric

Aproape toți acizii anorganici sunt, de asemenea, un exemplu de ceea ce sunt corpurile lichide. De exemplu, acidul sulfuric, care arată ca un lichid uleios greu. Nu are nici culoare, nici miros. Când este încălzit, devine un agent oxidant foarte puternic. La frig, nu interacționează cu metale precum fierul și aluminiul. Această substanță își arată caracteristicile numai în forma sa pură. Acidul sulfuric diluat nu prezintă proprietăți oxidante.

Proprietăți

Ce corpuri lichide există în afară de cele enumerate? Acestea sunt sânge, ulei, lapte, ulei mineral, alcool. Proprietățile lor permit acestor substanțe să ia cu ușurință forma unui recipient. Ca și alte lichide, aceste substanțe nu își pierd volumul atunci când sunt turnate dintr-un vas în altul. Ce alte proprietăți sunt inerente fiecăreia dintre substanțele aflate în această stare? Corpurile lichide și proprietățile lor sunt bine studiate de fizicieni. Să luăm în considerare principalele lor caracteristici.

Fluiditate

Unul dintre principalele caracteristici orice corp din această categorie este fluiditate. Acest termen este înțeles ca fiind capacitatea corpului de a lua o formă diferită, chiar dacă nu are o influență externă relativ slabă. Datorită acestei proprietăți, fiecare lichid poate fi turnat în jeturi, pulverizat pe suprafața înconjurătoare cu picături. Dacă corpurile din această categorie nu ar avea fluiditate, ar fi imposibil să turnați apă dintr-o sticlă într-un pahar.

Mai mult, această proprietate este exprimată în diferite substanțe în grade diferite. De exemplu, mierea își schimbă forma foarte lent în comparație cu apa. Această caracteristică se numește vâscozitate. Această proprietate depinde de structura interna corp lichid. De exemplu, moleculele de miere sunt mai mult ca ramurile unui copac, în timp ce moleculele de apă sunt mai mult ca niște bile cu mici umflături. Când lichidul se mișcă, particulele de miere par să „se agăță unele de altele” - acest proces îi conferă o vâscozitate mai mare decât alte tipuri de lichide.

Salvați forma

De asemenea, trebuie amintit că indiferent de ce exemplu de corpuri lichide vorbim, acestea își schimbă doar forma, dar nu își schimbă volumul. Dacă turnați apă într-un pahar și o turnați într-un alt recipient, această caracteristică nu se va schimba, deși corpul însuși va lua forma unui nou vas în care tocmai a fost turnat. Proprietatea de conservare a volumului se explică prin faptul că atât forțele de atracție reciprocă, cât și cele de respingere acționează între molecule. Trebuie remarcat faptul că este practic imposibil ca lichidele să fie comprimate prin influență externă datorită faptului că iau întotdeauna forma unui recipient.

Lichidele și solidele diferă prin aceea că acestea din urmă nu se supun Reamintim că această regulă descrie comportamentul tuturor lichidelor și gazelor și constă în proprietatea lor de a transmite presiunea exercitată asupra lor în toate direcțiile. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că acele lichide care au o vâscozitate mai mică o fac mai repede decât corpurile lichide mai vâscoase. De exemplu, dacă puneți presiune pe apă sau alcool, atunci se va răspândi suficient de repede.

Spre deosebire de aceste substanțe, presiunea asupra mierii sau uleiului lichid se va răspândi mai lent, însă, la fel de uniform. În gradul 3, pot fi date exemple de corpuri lichide fără a specifica proprietățile acestora. Elevii vor avea nevoie de cunoștințe mai detaliate în liceu. Cu toate acestea, dacă elevul pregătește material suplimentar, acesta poate contribui la o notă mai mare la lecție.

De regulă, o substanță în stare lichidă are o singură modificare. (Cele mai importante excepții sunt lichidele cuantice și cristalele lichide.) Prin urmare, în majoritatea cazurilor, un lichid nu este doar o stare de agregare, ci și o fază termodinamică (fază lichidă).

Toate lichidele sunt de obicei împărțite în lichide pure și amestecuri. Unele amestecuri de lichide sunt de mare importanță pentru viață: sânge, apă de mare etc. Lichidele pot funcționa ca solvenți.

Proprietățile fizice ale lichidelor

• Fluiditate

Principala proprietate a lichidelor este fluiditatea. Dacă se aplică o forță externă unei secțiuni de lichid în echilibru, atunci apare un flux de particule lichide în direcția în care se aplică această forță: lichidul curge. Astfel, sub acțiunea forțelor externe dezechilibrate, lichidul nu păstrează forma și poziția relativă a pieselor și, prin urmare, ia forma vasului în care se află.

Spre deosebire de solidele din plastic, un lichid nu are limită de curgere: este suficient să aplicați o forță externă arbitrar mică pentru ca lichidul să curgă.

• Păstrarea volumului

Una dintre proprietățile caracteristice ale unui lichid este că are un anumit volum (în condiții externe constante). Lichidul este extrem de greu de comprimat mecanic deoarece, spre deosebire de gaz, există foarte puțin spațiu liber între molecule. Presiunea exercitată asupra unui lichid închis într-un vas este transmisă fără modificare în fiecare punct al volumului acestui lichid (legea lui Pascal este valabilă și pentru gaze). Această caracteristică, împreună cu compresibilitatea foarte scăzută, este utilizată în mașinile hidraulice.

De obicei, lichidele se dilată (se extind) când sunt încălzite și se micșorează (se contractă) când sunt răcite. Cu toate acestea, există excepții, de exemplu, apa este comprimată atunci când este încălzită, la presiune normală și temperaturi de la 0 ° C până la aproximativ 4 ° C.

• Viscozitate

În plus, lichidele (cum ar fi gazele) sunt vâscoase. Este definită ca abilitatea de a rezista mișcării unei părți față de alta - adică ca frecare internă.

Când straturile adiacente de lichid se mișcă unul față de celălalt, în mod inevitabil apar ciocniri de molecule în plus față de cea cauzată de mișcarea termică. Apar forțe care inhibă mișcarea ordonată. În acest caz, energia cinetică a mișcării ordonate este convertită în energie termică - energia mișcării haotice a moleculelor.

Lichidul din vas, pus în mișcare și lăsat singur, se va opri treptat, dar temperatura îi va crește.

• Formarea liberă a suprafeței și tensiunea superficială

Datorită conservării volumului, lichidul este capabil să formeze o suprafață liberă. O astfel de suprafață este interfața dintre fazele unei substanțe date: pe de o parte există o fază lichidă, pe de altă parte - gazoasă (vapori) și, eventual, alte gaze, de exemplu, aer.

Dacă fazele lichide și gazoase ale aceleiași substanțe intră în contact, apar forțe care tind să reducă aria interfeței - forțele de tensiune superficială. Interfața se comportă ca o membrană elastică care tinde să se contracte.

Tensiunea de suprafață poate fi explicată prin atracția dintre moleculele lichide. Fiecare moleculă atrage alte molecule, caută să se „înconjoare” cu ele și, prin urmare, să părăsească suprafața. În consecință, suprafața tinde să scadă.

Prin urmare, la fierbere, bulele de săpun și bulele tind să ia o formă sferică: pentru un volum dat, o minge are o suprafață minimă. Dacă asupra lichidului acționează numai forțele de tensiune superficială, acesta va lua în mod necesar o formă sferică - de exemplu, picături de apă cu gravitate zero.

Obiectele mici cu o densitate mai mare decât densitatea lichidului sunt capabile să „plutească” pe suprafața lichidului, deoarece forța gravitațională este mai mică decât forța care împiedică creșterea suprafeței. (Consultați Tensiunea de suprafață.)

• Evaporare și condensare

• Difuzie

Atunci când în vas sunt două lichide amestecate, moleculele, ca urmare a mișcării termice, încep să treacă treptat prin interfață și astfel lichidele sunt amestecate treptat. Acest fenomen se numește difuzie (apare și în substanțele aflate în alte stări de agregare).

• Supraîncălzire și hipotermie

Lichidul poate fi încălzit peste punctul său de fierbere, astfel încât să nu aibă loc fierberea. Acest lucru necesită o încălzire uniformă, fără fluctuații semnificative de temperatură în volum și fără influențe mecanice, cum ar fi vibrațiile. Dacă arunci ceva într-un lichid supraîncălzit, fierbe instantaneu. Apa supraîncălzită este ușor de introdus în cuptorul cu microunde.

Subrăcire - răcirea unui lichid sub punctul de îngheț fără a se transforma într-o stare solidă de agregare. Ca și în cazul supraîncălzirii, hipotermia necesită absența vibrațiilor și schimbări semnificative de temperatură.

• Unde de densitate

Deși lichidul este extrem de greu de comprimat, totuși, atunci când presiunea se schimbă, volumul și densitatea acestuia încă se modifică. Acest lucru nu se întâmplă instantaneu; deci, dacă o secțiune este comprimată, atunci o astfel de compresie este transmisă altor secțiuni cu o întârziere. Aceasta înseamnă că undele elastice, mai precis, undele de densitate, sunt capabile să se propagă în interiorul lichidului. Împreună cu densitatea, se modifică și alte mărimi fizice, de exemplu temperatura.

Dacă în timpul propagării unei unde, densitatea se modifică doar puțin, o astfel de undă se numește undă sonoră sau sunet.

Dacă densitatea se modifică suficient de puternic, atunci o astfel de undă se numește undă de șoc. Unda de șoc este descrisă de alte ecuații.

Undele de densitate dintr-un lichid sunt longitudinale, adică densitatea se modifică de-a lungul direcției de propagare a undei. Nu există unde elastice transversale în lichid din cauza neconservării formei.

Undele elastice într-un lichid se descompun cu timpul, energia lor se transformă treptat în energie termică. Motivele atenuării sunt vâscozitatea, „absorbția clasică”, relaxarea moleculară și altele. În acest caz, funcționează așa-numita a doua vâscozitate sau vâscozitate în vrac, care este frecarea internă cu o schimbare a densității. Unda de șoc, ca urmare a atenuării, după un timp trece într-o undă sonoră.

Undele elastice dintr-un lichid sunt, de asemenea, supuse împrăștierii prin neomogenități care decurg din mișcarea termică haotică a moleculelor.

• Valuri la suprafață

Dacă deplasăm o secțiune a suprafeței lichide din poziția de echilibru, atunci sub acțiunea forțelor de restabilire, suprafața începe să se deplaseze înapoi în poziția de echilibru. Această mișcare, însă, nu se oprește, ci se transformă într-o mișcare oscilativă în apropierea poziției de echilibru și se extinde în alte zone. Așa apar undele pe suprafața lichidului.

Dacă forța de restabilire este în principal gravitațională, atunci astfel de unde se numesc unde gravitaționale (a nu se confunda cu undele gravitaționale). Undele gravitaționale pe apă pot fi văzute peste tot.

Dacă forța de restabilire este în principal forța de tensiune superficială, atunci astfel de unde se numesc capilare.

Dacă aceste forțe sunt comparabile, astfel de unde se numesc unde capilar-gravitaționale.

Undele de pe suprafața unui lichid sunt atenuate de vâscozitate și de alți factori.

• Coexistenta cu alte faze

Din punct de vedere formal, pentru coexistența de echilibru a unei faze lichide cu alte faze ale aceleiași substanțe - gazoase sau cristaline - sunt necesare condiții strict definite. Deci, la o anumită presiune, este necesară o temperatură strict definită. Cu toate acestea, în natură și în tehnologie de peste tot, lichidul coexistă cu aburul sau, de asemenea, cu o stare solidă de agregare - de exemplu, apa cu vapori de apă și adesea cu gheață (dacă considerăm vaporii ca o fază separată, care este prezentă împreună cu aerul). ). Acest lucru se datorează următoarelor motive.

Stare de neechilibru. Este nevoie de timp pentru ca lichidul să se evapore până când lichidul s-a evaporat complet, coexistă cu aburul. În natură, evaporarea apei are loc în mod constant, precum și procesul invers - condensarea.

Volum închis. Lichidul dintr-un vas închis începe să se evapore, dar deoarece volumul este limitat, presiunea vaporilor crește, devine saturat chiar înainte ca lichidul să se evapore complet, dacă cantitatea sa a fost suficient de mare. Când se atinge starea de saturație, cantitatea de lichid evaporat este egală cu cantitatea de lichid condensat, sistemul ajunge la echilibru. Astfel, într-un volum limitat, se pot stabili condițiile necesare coexistenței de echilibru a lichidului și vaporilor.

Prezența atmosferei în condițiile gravitației pământului. Lichidul este afectat de presiunea atmosferică (aer și abur), în timp ce pentru abur trebuie luată în considerare aproape doar presiunea parțială a acestuia. Prin urmare, lichidul și vaporii de deasupra suprafeței sale corespund puncte diferite pe diagrama de fază, în regiunea de existență a fazei lichide și respectiv în regiunea de existență a fazei gazoase. Acest lucru nu anulează evaporarea, dar evaporarea necesită timp în care ambele faze coexistă. Fără această condiție, lichidele ar fierbe și s-ar evapora foarte repede.

Teorie

Mecanica

Studiul mișcării și echilibrului mecanic al lichidelor și gazelor și al interacțiunii lor între ele și cu solidele este dedicat secțiunii de mecanică - hidroaeromecanică (denumită adesea și hidrodinamică). Hidroaeromecanica face parte din ramura mai generală a mecanicii, mecanica continuurilor.

Mecanica fluidelor este o ramură a mecanicii fluidelor care se ocupă cu fluidele incompresibile. Deoarece compresibilitatea lichidelor este foarte mică, aceasta poate fi neglijată în multe cazuri. Dinamica gazelor este dedicată studiului lichidelor și gazelor compresibile.

Hidromecanica se împarte în hidrostatică, în care se studiază echilibrul fluidelor incompresibile, și hidrodinamică (în sens restrâns), în care se studiază mișcarea acestora.

Mișcarea fluidelor conductoare și magnetice este studiată în magnetohidrodinamică. Hidraulica este folosită pentru a rezolva probleme aplicate.

Legea de bază a hidrostaticii este legea lui Pascal.

2. Lichide din molecule diatomice formate din atomi identici (hidrogen lichid, azot lichid). Astfel de molecule au un moment cvadrupol.

4. Lichide formate din molecule polare legate prin interacțiune dipol-dipol (bromură de hidrogen lichidă).

5. Lichide asociate, sau lichide cu legături de hidrogen (apă, glicerină).

6. Lichide formate din molecule mari pentru care gradele interne de libertate sunt esentiale.

Lichidele din primele două grupe (uneori trei) sunt de obicei numite simple. Lichidele simple au fost studiate mai bine decât altele; dintre lichidele complexe, apa este cea mai bine studiată. Această clasificare nu include lichidele cuantice și cristalele lichide, care sunt cazuri speciale și ar trebui luate în considerare separat.

Teoria statistică

Structura și proprietățile termodinamice ale lichidelor sunt investigate cu cel mai mare succes folosind ecuația Percus-Yevik.

Dacă folosim modelul bilelor solide, adică considerăm moleculele lichide ca bile cu un diametru d, atunci ecuația Percus-Yevik poate fi rezolvată analitic și se poate obține ecuația de stare pentru lichid:

Unde n- numărul de particule pe unitatea de volum, - densitate adimensională. La densități mici, această ecuație se transformă în ecuația de stare pentru un gaz ideal: ... Pentru densități extrem de mari, se obține ecuația de stare a unui fluid incompresibil:.

Modelul bilelor dure nu ține cont de atracția dintre molecule, prin urmare, nu există o tranziție bruscă între lichid și gaz atunci când condițiile externe se schimbă.

Dacă trebuie să obțineți rezultate mai precise, atunci cea mai buna descriere structura și proprietățile unui lichid se realizează folosind teoria perturbațiilor. În acest caz, modelul bilelor dure este considerat a fi aproximarea zero, iar forțele de atracție dintre molecule sunt considerate a fi o perturbare și dau corecții.

Teoria clusterelor

Una dintre teoriile moderne este „Teoria clusterelor”... Se bazează pe ideea că un lichid este reprezentat ca o combinație între un solid și un gaz. În acest caz, particulele din faza solidă (cristale care se deplasează pe distanțe scurte) sunt situate într-un nor de gaz, formând structura clusterului... Energia particulelor corespunde distribuției Boltzmann, în timp ce energia medie a sistemului rămâne constantă (cu condiția ca acesta să fie izolat). Particulele lente se ciocnesc cu clustere și devin parte a acestora. Astfel, configurația clusterelor este în continuă schimbare, sistemul se află într-o stare de echilibru dinamic. La crearea unei influențe externe, sistemul se va comporta conform principiului Le Chatelier. Astfel, este ușor de explicat transformarea de fază:

• Când este încălzit, sistemul se va transforma treptat la gaz (fierbe)
• Când este răcit, sistemul se va transforma treptat într-un solid (îngheț).

Metode experimentale de studiu

Structura lichidelor este studiată folosind analiza structurală cu raze X, difracția electronilor și difracția neutronilor.

Vezi si

• Caracteristicile stratului superficial al lichidului

Legături

Fundația Wikimedia. 2010.

Vedeți ce sunt „Lichide” în alte dicționare:

LICHIDE- LICHIDE, cu fizic Din punct de vedere, o substanță poate fi considerată un lichid, ale cărui molecule pot fi deplasate cu ușurință unele față de altele, iar cheltuiala forțelor pentru această mișcare este nesemnificativă. Zh. Joacă un rol uriaș în biol. fenomene, când... Enciclopedie medicală grozavă

Corpuri, caracterizate, ca și gazele, prin capacitatea de a curge (vezi Vâscozitate), mobilitatea deosebită a particulelor și, în același timp, posedă un anumit volum limitat de propria suprafață a corpului. Această ultimă proprietate aduce fierul mai aproape de solide. Volumul… Dicţionar enciclopedic al lui F.A. Brockhaus și I.A. Efron

In va in stare condensata de agregare, intermediara intre solid si gazos. In in este in starea Zh. La presiuni mai mari decat presiunea in punctul triplu, si la o rata de pax, concluzionand. în intervalul de la temperatura de cristalizare până la…… Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary

Lichide- substante in stare condensata de agregare, intermediara intre solid (retentie de volum, rezistenta la tractiune) si gazos (variabilitate de forma). Un lichid este caracterizat de ordinea pe distanță scurtă în aranjarea particulelor (molecule, atomi), adică ... ... Începuturile științelor naturale moderne

LICHIDE- Substanțe, a căror presiune de vapori saturați la o temperatură de 25 ° C și o presiune de 101,3 kPa este mai mică de 101,3 kPa. Lichidele includ și substanțe solide de topire, al căror punct de topire sau punct de picurare este mai mic de 50 ° C. GOST 12.1.044 89 ... Securitate cuprinzătoare și protecție antiteroristă a clădirilor și structurilor