Какие свойства относятся к физическим свойствам жидкости

Известно, что все, что окружает человека, включая и его самого, – это тела, состоящие из веществ. Те, в свою очередь, построены из молекул, последние из атомов, а они – из еще более мелких структур. Однако окружающее разнообразие столь велико, что сложно представить даже какую-то общность. Так и есть. Соединения исчисляются миллионами, каждое из них уникально по свойствам, строению и выполняемой роли. Всего выделяют несколько фазовых состояний, по которым можно соотнести все вещества.

Агрегатные состояния веществ

Можно назвать четыре варианта агрегатного состояния соединений.

1. Газы.
2. Твердые вещества.
3. Жидкости.
4. Плазма – сильно разреженные ионизированные газы.

В данной статье мы рассмотрим свойства жидкостей, особенности их строения и возможные параметры характеристик.

Классификация жидких тел

В основу данного деления положены свойства жидкостей, их структура и химическое строение, а также типы взаимодействий между составляющими соединения частицами.

1. Такие жидкости, которые состоят из атомов, удерживающихся между собой силами Ван-дер-Ваальса. Примерами могут служить жидкие газы (аргон, метан и другие).
2. Такие вещества, которые состоят из двух одинаковых атомов. Примеры: газы в сжиженном виде – водород, азот, кислород и другие.
3. Жидкие металлы – ртуть.
4. Вещества, состоящие из элементов, связанных ковалентными полярными связями. Примеры: хлороводород, йодоводород, сероводород и прочие.
5. Соединения, в которых присутствуют водородные связи. Примеры: вода, спирты, аммиак в растворе.

Существуют и особенные структуры – типа жидких кристаллов, неньютоновских жидкостей, которые обладают особыми свойствами.

Мы же рассмотрим основные свойства жидкости, которые отличают ее от всех других агрегатных состояний. В первую очередь это такие, которые принято называть физическими.

Свойства жидкостей: форма и объем

Всего можно выделить около 15 характеристик, которые позволяют описать, что же представляют собой рассматриваемые вещества и в чем заключается их ценность, особенности.

Самые первые физические свойства жидкости, которые приходят на ум при упоминании этого агрегатного состояния, это способность менять форму и занимать определенный объем. Так, например, если говорить о форме жидких веществ, то общепринято считать ее отсутствующей. Однако это не так.

Под действием всем известной силы тяжести капли вещества подвергаются некоей деформации, поэтому их форма нарушается и становится неопределенной. Однако если поместить каплю в условия, при которых гравитация не действует или сильно ограничена, то она примет идеальную форму шара. Таким образом, получив задание: “Назовите свойства жидкостей” человек, считающий себя достаточно сведущим в физике, должен упомянуть об этом факте.

Что касается объема, то здесь следует заметить общие свойства газов и жидкостей. И те и другие способны занимать весь объем пространства, в котором находятся, ограничиваясь лишь стенками сосуда.

Вязкость

Физические свойства жидкости весьма разнообразны. Но уникальным является такое из них, как вязкость. Что это такое и чем определяется? Главные параметры, от которых зависит рассматриваемая величина, это:

• касательное напряжение;
• градиент скорости движения.

Зависимость указанных величин линейная. Если же объяснить более простыми словам, то вязкость, как и объем, – это такие свойства жидкостей и газов, которые являются для них общими и подразумевают неограниченное движение независимо от внешних сил воздействия. То есть если вода вытекает из сосуда, она будет продолжать это делать при любых воздействиях (сила тяжести, трения и прочих параметрах).

В этом состоит отличие от неньютоновских жидкостей, которые обладают большей вязкостью и могут оставлять вслед за движением дыры, заполняющиеся со временем.

От чего же будет зависеть данный показатель?

1. От температуры. С увеличением температуры вязкость одних жидкостей увеличивается, а других, наоборот, уменьшается. Это зависит от конкретного соединения и его химического строения.
2. От давления. Повышение вызывает увеличение показателя вязкости.
3. От химического состава вещества. Вязкость изменяется при наличии примесей и посторонних компонентов в навеске чистого вещества.

Теплоемкость

Этот термин определяет способность вещества поглощать определенное количество тепла для увеличения собственной температуры на один градус по Цельсию. Существуют разные соединения по данному показателю. Одни обладают большей, другие меньшей теплоемкостью.

Так, например, вода – очень хороший теплонакопитель, что позволяет ее широко использовать для систем отопления, приготовления пищи и прочих нужд. В целом, показатель теплоемкости строго индивидуален для каждой отдельно взятой жидкости.

Поверхностное натяжение

Часто, получив задание: “Назовите свойства жидкостей” сразу вспоминают о поверхностном натяжении. Ведь с ним детей знакомят на уроках физики, химии и биологии. И каждый предмет объясняет этот важный параметр со своей стороны.

Классическое определение поверхностного натяжения следующее: это граница раздела фаз. То есть в то время, когда жидкость заняла определенный объем, она снаружи граничит с газовой средой – воздухом, паром или еще каким-либо веществом. Таким образом, на месте соприкосновения возникает разделение фаз.

При этом молекулы стремятся окружить себя как можно большим числом частиц и, таким образом, приводят как бы к сжиманию жидкости в целом. Следовательно, поверхность словно натягивается. Этим же свойством можно объяснить и шарообразную форму капель жидкости при отсутствии воздействия сил тяжести. Ведь именно такая форма идеальна с точки зрения энергии молекулы. Примеры:

• мыльные пузыри;
• кипящая вода;
• капли жидкости в невесомости.

Некоторые насекомые приспособились к “хождению” по поверхности воды именно благодаря поверхностному натяжению. Примеры: водомерки, водоплавающие жуки, некоторые личинки.

Текучесть

Есть общие свойства жидкостей и твердых тел. Одно из них – текучесть. Вся разница в том, что для первых она неограниченна. В чем заключается суть этого параметра?

Если приложить внешнее воздействие к жидкому телу, то оно разделится на части и отделит их друг от друга, то есть перетечет. При этом каждая часть снова заполнит весь объем сосуда. Для твердых тел это свойство ограниченно и зависит от внешних условий.

Зависимость свойств от температуры

К таковым можно отнести три параметра, характеризующие рассматриваемые нами вещества:

• перегрев;
• охлаждение;
• кипение.

Такие свойства жидкостей, как перегревание и переохлаждение, напрямую связаны с критическими температурами (точками) кипения и замерзания соответственно. Перегревшейся называют жидкость, которая преодолела порог критической точки нагревания при воздействии температуры, однако внешних признаков кипения не подала.

Переохлажденной, соответственно, называют жидкость, которая преодолела порог критической точки перехода в другую фазу под воздействием низких температур, однако твердой не стала.

Как в первом, так и во втором случае есть условия для проявления таких свойств.

1. Отсутствие механических воздействий на систему (движение, вибрация).
2. Равномерная температура, без резких скачков и перепадов.

Интересен факт, что если в перегретую жидкость (например, воду) бросить посторонний предмет, то она мгновенно вскипит. Получить же ее можно нагреванием под воздействием излучения (в микроволновой печи).

Сосуществование с другими фазами веществ

Можно выделить два варианта по данному параметру.

1. Жидкость – газ. Такие системы являются наиболее широко распространенными, поскольку существуют в природе повсеместно. Ведь испарение воды – часть естественного круговорота. При этом образующийся пар существует одновременно с жидкой водой. Если же говорить о замкнутой системе, то и там происходит испарение. Просто пар становится насыщенным очень быстро и вся система в целом приходит к равновесию: жидкость – насыщенный пар.
2. Жидкость – твердые вещества. Особенно на таких системах заметно еще одно свойство – смачиваемость. При взаимодействии воды и твердого вещества последнее может смачиваться полностью, частично или вообще отталкивать воду. Существуют соединения, которые растворяются в воде быстро и практически неограниченно. Есть и те, что вообще к этому не способны (некоторые металлы, алмаз и прочие).

   

В целом изучением взаимодействия жидкостей с соединениями в других агрегатных состояниях занимается дисциплина гидроаэромеханика.

Сжимаемость

Основные свойства жидкости были бы неполными, если бы мы не упомянули о сжимаемости. Конечно, этот параметр больше характерен для газовых систем. Однако и рассматриваемые нами также могут поддаваться сжатию при определенных условиях.

Главное отличие – это скорость процесса и его равномерность. Если газ можно сжать быстро и под небольшим давлением, то жидкости сжимаются неравномерно, достаточно долго и при специально подобранных условиях.

Испарение и конденсация жидкостей

Это еще два свойства жидкости. Физика дает им следующие объяснения:

1. Испарение – это процесс, который характеризует постепенный переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Происходит это под действием тепловых воздействий на систему. Молекулы приходят в движение и, меняя свою кристаллическую решетку, переходят в газообразное состояние. Процесс может происходить до тех пор, пока вся жидкость не перейдет в пар (для открытых систем). Или же до установления равновесия (для замкнутых сосудов).
2. Конденсация – процесс, противоположный выше обозначенному. Здесь пар переходит в молекулы жидкости. Так происходит до установления равновесия или полного фазового перехода. Пар отдает в жидкость большее количество частиц, чем она ему.

Типичные примеры этих двух процессов в природе – испарение воды с поверхности Мирового океана, конденсация ее в верхних слоях атмосферы, а затем выпадение в виде осадков.

Механические свойства жидкости

Данные свойства являются предметом изучения такой науки, как гидромеханика. Конкретно – ее раздела, теории механики жидкости и газа. К основным механическим параметрам, характеризующим рассматриваемое агрегатное состояние веществ, относятся:

• плотность;
• удельный вес;
• вязкость.

Под плотностью жидкого тела понимают его массу, которая содержится в одной единице объема. Данный показатель для разных соединений варьируется. Существуют уже рассчитанные и измеренные экспериментальным путем данные по этому показателю, которые занесены в специальные таблицы.

Удельным весом принято считать вес одной единицы объема жидкости. Данный показатель сильно зависит от температуры (при повышении ее вес снижается).

Для чего следует изучать механические свойства жидкостей? Данные знания являются важными для понимания процессов, происходящих в природе, внутри человеческого организма. Также при создании технических средств, различной продукции. Ведь жидкие вещества – одна из самых распространенных агрегатных форм на нашей планете.

Неньютоновские жидкости и их свойства

Свойства газов, жидкостей, твердых тел – это объект изучения физики, а также некоторых смежных с ней дисциплин. Однако помимо традиционных жидких веществ, существуют еще и так называемые неньютоновские, их тоже изучает эта наука. Что они собой представляют и почему получили такое название?

Для понимания того, что собой представляют подобные соединения, приведем самые распространенные бытовые примеры:

• “лизун”, которым играют дети;
• “хенд гам”, или жвачка для рук;
• обычная строительная краска;
• раствор крахмала в воде и прочее.

То есть это такие жидкости, вязкость которых подчиняется градиенту скорости. Чем быстрее воздействие, тем выше показатель вязкости. Поэтому при резком ударе хенд гама об пол он превращается в совершенно твердое вещество, способное расколоться на части.

Если же оставить его в покое, то буквально через несколько минут он растечется липкой лужицей. Неньютоновские жидкости – достаточно уникальные по свойствам вещества, которые нашли применение не только в технических целях, но и в культурно-бытовых.

1. Физические свойства жидкостных веществ
2. Вязкость
3. Тепловая ёмкость и натяжение поверхности
4. Текучесть и сжимаемость

Все объекты, окружающие нас, складываются из разных веществ и располагают разными свойства и характеристики. Все предметы физического мира организованы по всеобщим правилам. Данные предметы складываются из атомов, молекул и других небольших элементов на микроуровне. Все формирования не обладают всеобщими характеристиками, поскольку данные характеристики насчитывают не один миллион. По данной причине все характеристики также различаются. Все объекты располагают четырьмя главными агрегатными состояния:

• Газообразное состояние.
• Твёрдое состояние.
• Жидкостное состояние.
• Состояние плазмы.

При исследовании жидкостного вещества требуется понимание, что жидкости в свою очередь оснащены своими параметрами, и специфическими качествами построения. При группировке разных жидкостных веществ за фундамент приняты их главные параметры, устройство и химическое построение. Кроме того, принципиальной значимостью являются виды взаимосвязей меж разными элементами и их устраивающими компонентами.

Выделяется некоторое количество главных видов жидкостных веществ. Посреди данных веществ доминируют, состоящие из атомов, где главной удерживающей силой считается сила Ван-дер-Ваальса. Аналогичные жидкостные газы возможно увидеть в метане, аргоне и отдельных иных веществах. Аналогичные жидкостные вещества состоят из двух идентичных атомов. Кроме этого, выделяются объекты, состоящие из взаимосвязанных ковалентных связей, и вместе с тем те, где находятся частицы водородной связи. В свою очередь присутствуют замечательные разновидности индивидуальных структур жидкостных веществ. Данные вещества проявляются в формате:

• Жидкостных кристаллов;
• Неньютоновских жидкостей.

Физические свойства жидкостных веществ

Обыкновенно рассматривают физические свойства жидкостных веществ при изучении индивидуальных особенностей разнообразных объектов. Данные особенности отличаются конкретным агрегатным состоянием. На сегодняшний день рассматривается очень значительное число главных свойств жидкостных веществ. Эти свойства предоставляют возможность с огромной точностью создать обзор изучаемых веществ. Особенно выделяются такие физические свойства жидкостных веществ как:

• Минимальная способность увеличения или уменьшения своего объёма с преобразованием температуры либо давления;
• Наличие параметра текучести.

Каждое жидкостное вещество имеет возможность легко изменять собственную форму и распространяться по конкретному объёму. Форма жидкостного вещества обусловливается своими свойствами и влиянием наружных воздействий. Сила тяжести предоставляет возможность деформироваться молекулам жидкостного вещества до конкретного состояния. И форма молекул оказывается неоднозначной.

Во время расположения жидкостного вещества в условия, где силы притяжения абсолютно исключены или незначительны, оно воспримет вполне обновленные конкретные формы. Жидкостные вещества принимают форму совершенного шара. Аналогичную ситуацию возможно увидеть в космическом пространстве на межпланетной станции. Во время изучения объёма жидкостного вещества всеобщие показатели соотношения параметров возможно увидеть и у газообразных веществ. Газообразные и жидкостные вещества обычно занимают пространство, в котором они расположены, практически целиком за конкретное время. Данные вещества могут быть сдержаны только стенами ёмкостей либо помещений.

Вязкость

В числе эксклюзивных характеристики жидкостных веществ числится вязкость. Во время изучения вязкости инициативно используют некоторое количество главных характеристик, заключающихся в градиенте скорости передвижения и касательном напряжении. Данные значения имеют линейную зависимость, отображающуюся в некотором количестве уравнений и системообразующих догмах. Вязкость предполагает образование безграничного передвижения веществ вне зависимости от влияния наружного воздействия.

Для неньютоновских жидкостных веществ работают другие характеристики. Данный вид жидкостных веществ оснащён высоким уровнем вязкости, по данной причине сохраняют некоторые признаки передвижения. Данный признак совершенно зависим от существующей в данный момент времени температуры. С увеличением температуры вязкость определённых объектов исследования либо снижается, либо повышается. Данные изменения находятся в непосредственной зависимости от химического состава жидкостного вещества.

Тепловая ёмкость и натяжение поверхности

Жидкостные вещества наделены дееспособностями по поглощению конкретного числа теплоты. Данная способность требуется им для повышения своей температуры. От веществ с различным уровнем объединений, а также иных характеристик зависит дееспособность тепловой ёмкости. Определённые вещества имеют возможность пользоваться наиболее высокой тепловой ёмкостью сравнительно с иными жидкостными веществами. Одними из удачных теплоёмких жидкостей считается вода.

Вода скапливает в собственных молекулах некоторый объём тепла и поддерживает его определённое время. По данной причине собственно воду общепринято интенсивно применять в роли средства для отопительного оборудования, равно как для изготовления пищевых продуктов и других потребностей людей. Поверхностное натяжение обеспечивается в то время, когда жидкостное вещество заполняет конкретный объём. Жидкость с внешней стороны может соприкасаться с иной средой, к примеру, с воздушным пространством либо иным веществом.

В районе контакта данных веществ возникает так именуемое разделение фаз. Кроме этого данное явление считается поверхностным натяжением. Молекулы жидкостных веществ устремляются в данном положении окутать себя аналогичными частицами и прижимают жидкость ещё больше. В связи с этим зрительно поверхность жидкостного объекта как будто бы натягивается. Аналогичное явление возникает и при недоступности признаков других наружных условий, потому что оптимальной формой жидкостного вещества считается шар.

Текучесть и сжимаемость

Твёрдые и жидкостные объекты обладают некоторым количеством одинаковых свойств. Одним среди данных свойств является текучесть. Для жидкостных веществ текучесть содержит безграничный характер. Данное свойство появляется во время влияния наружных воздействий на предмет изучения. В данной ситуации присутствует некоторое количество разновидностей продолжения действий. Жидкостные вещества в соответствии с уровнем и интенсивностью влияния могут поделиться на несколько объектов, либо могут приступить к перетеканию. Образованные части аналогично наполнят объём ёмкости, так как любая часть вещества хранит изначальные характеристики.

При этом жидкостные вещества тонко откликаются на влияние разных температур. Наибольшее преобразование возникает при перемене агрегатного состояния вещества. Данное преобразование добивается с помощью нагревания, охлаждения либо кипения. Сжимаемость свойственна скорее всего для газообразных веществ. Данные вещества подчиняются сжатию при появлении некоторых ситуаций. Среди особенностей сжимаемости стоит выделить скорость данного явления, в том числе его размеренность. Вместе с тем, жидкостные вещества имеют возможность испаряться и снова конденсироваться. Во время испарения жидкостное вещество постепенно переходит из жидкостного агрегатного состояния в газообразное. А при конденсации происходит противоположное явление в отношении к испарению.