Dans la vie de tous les jours, nous rencontrons constamment trois états de la matière: liquide, gazeux et solide. Nous avons une idée assez claire de ce que sont les solides et les gaz. Un gaz est un ensemble de molécules qui se déplacent aléatoirement dans toutes les directions. Toutes les molécules d'un corps solide conservent leur arrangement mutuel. Ils n'oscillent que légèrement.
Caractéristiques d'une substance liquide
Et que sont les substances liquides ? Leur principale caractéristique est que, occupant une position intermédiaire entre les cristaux et les gaz, ils combinent certaines propriétés de ces deux états. Par exemple, pour les liquides, ainsi que pour les corps solides (cristallins), la présence de volume est caractéristique. Cependant, en même temps, les substances liquides, comme les gaz, prennent la forme du récipient dans lequel elles se trouvent. Beaucoup d'entre nous croient qu'ils n'ont pas leur propre forme. Cependant, ce n'est pas le cas. La forme naturelle de tout liquide -Balle. La gravité l'empêche généralement de prendre cette forme, de sorte que le liquide prend la forme d'un récipient ou s'étale finement sur la surface.
En termes de propriétés, l'état liquide d'une substance est particulièrement complexe, en raison de sa position intermédiaire. Il a commencé à être étudié depuis l'époque d'Archimède (il y a 2200 ans). Cependant, l'analyse du comportement des molécules d'une substance liquide reste l'un des domaines les plus difficiles de la science appliquée. Il n'y a toujours pas de théorie des liquides généralement acceptée et complètement complète. Cependant, nous pouvons certainement dire quelque chose sur leur comportement.
Comportement des molécules dans un liquide
Un fluide est quelque chose qui peut couler. L'ordre à courte portée s'observe dans l'arrangement de ses particules. Cela signifie que l'emplacement des voisins les plus proches de lui, par rapport à n'importe quelle particule, est ordonné. Cependant, à mesure qu'elle s'éloigne des autres, sa position par rapport à eux devient de moins en moins ordonnée, puis l'ordre disparaît tout à fait. Les substances liquides sont constituées de molécules qui se déplacent beaucoup plus librement que dans les solides (et encore plus librement dans les gaz). Pendant un certain temps, chacun d'eux fonce d'abord dans un sens, puis dans l'autre, sans s'éloigner de ses voisins. Cependant, une molécule liquide sort de l'environnement de temps en temps. Elle arrive à un nouvel endroit en se déplaçant à un autre endroit. Là encore, pendant un certain temps, elle fait des mouvements de va-et-vient.
Y. I. Frenkel's contribution to the study of liquids
Je. I. Frenkel, un scientifique soviétique, a un grand mérite dans le développement d'un certain nombre deproblèmes sur un sujet tel que les substances liquides. La chimie a beaucoup progressé grâce à ses découvertes. Il croyait que le mouvement thermique dans les liquides avait le caractère suivant. Pendant un certain temps, chaque molécule oscille autour de la position d'équilibre. Cependant, il change de place de temps en temps, se déplaçant brusquement vers une nouvelle position, qui est séparée de la précédente par une distance qui correspond approximativement à la taille de cette molécule elle-même. Autrement dit, à l'intérieur du liquide, les molécules se déplacent, mais lentement. Parfois, ils restent près de certains endroits. Par conséquent, leur mouvement est quelque chose comme un mélange de mouvements dans le gaz et dans le corps solide. Les fluctuations d'un endroit après un certain temps sont remplacées par une transition libre d'un endroit à l'autre.
Pression dans le liquide
Certaines propriétés de la matière liquide nous sont connues en raison d'une interaction constante avec elles. Ainsi, par l'expérience de la vie quotidienne, nous savons qu'il agit à la surface des corps solides qui entrent en contact avec lui, avec certaines forces. Elles sont appelées forces de pression de fluide.
Par exemple, lorsque vous ouvrez un robinet d'eau avec un doigt et que vous ouvrez l'eau, nous sentons comment il appuie sur le doigt. Et un nageur qui a plongé à de grandes profondeurs ne ressent pas accidentellement des douleurs aux oreilles. Cela s'explique par le fait que des forces de pression agissent sur le tympan. L'eau est une substance liquide, elle possède donc toutes ses propriétés. Afin de mesurer la température de l'eau au fond de la mer, très fortethermomètres afin qu'ils ne puissent pas être écrasés par la pression du fluide.
Cette pression est due à la compression, c'est-à-dire à une modification du volume du liquide. Il a une élasticité par rapport à ce changement. Les forces de pression sont les forces d'élasticité. Par conséquent, si un fluide agit sur des corps en contact avec lui, alors il est comprimé. Étant donné que la densité d'une substance augmente pendant la compression, nous pouvons supposer que les liquides ont une élasticité par rapport à un changement de densité.
Évaporation
En continuant à considérer les propriétés d'une substance liquide, nous nous tournons vers l'évaporation. Près de sa surface, ainsi que directement dans la couche superficielle, agissent des forces qui assurent l'existence même de cette couche. Ils ne permettent pas aux molécules qu'il contient de quitter le volume du liquide. Cependant, en raison du mouvement thermique, certains d'entre eux développent des vitesses assez élevées, à l'aide desquelles il devient possible de surmonter ces forces et de quitter le liquide. Nous appelons ce phénomène l'évaporation. Il peut être observé à n'importe quelle température de l'air, cependant, avec son augmentation, l'intensité de l'évaporation augmente.
Condensation
Si les molécules qui ont quitté le liquide sont retirées de l'espace près de sa surface, alors tout cela finit par s'évaporer. Si les molécules qui l'ont quitté ne sont pas éliminées, elles forment de la vapeur. Les molécules de vapeur qui sont tombées dans la région proche de la surface du liquide y sont attirées par les forces d'attraction. Ce processus est appelé condensation.
Par conséquent,si les molécules ne sont pas éliminées, le taux d'évaporation diminue avec le temps. Si la densité de vapeur augmente encore, une situation est atteinte dans laquelle le nombre de molécules quittant le liquide dans un certain temps sera égal au nombre de molécules qui y retournent dans le même temps. Cela crée un état d'équilibre dynamique. La vapeur qu'il contient est dite saturée. Sa pression et sa densité augmentent avec l'augmentation de la température. Plus il est élevé, plus le nombre de molécules de liquide a suffisamment d'énergie pour s'évaporer et plus la densité de la vapeur doit être grande pour que la condensation soit égale à l'évaporation.
Ébullition
Lorsque, lors du chauffage de substances liquides, une température est atteinte à laquelle les vapeurs saturées ont la même pression que le milieu extérieur, un équilibre s'établit entre la vapeur saturée et le liquide. Si le liquide communique une quantité supplémentaire de chaleur, la masse correspondante de liquide est immédiatement convertie en vapeur. Ce processus s'appelle l'ébullition.
L'ébullition est l'évaporation intense d'un liquide. Il se produit non seulement à partir de la surface, mais concerne tout son volume. Des bulles de vapeur apparaissent à l'intérieur du liquide. Pour se transformer en vapeur à partir d'un liquide, les molécules ont besoin d'acquérir de l'énergie. Il est nécessaire de vaincre les forces attractives qui les maintiennent dans le liquide.
Point d'ébullition
Le point d'ébullition est celui auquelil y a une égalité de deux pressions - vapeurs externes et saturées. Il augmente lorsque la pression augmente et diminue lorsque la pression diminue. En raison du fait que la pression dans le liquide change avec la hauteur de la colonne, son ébullition se produit à différents niveaux à différentes températures. Seule la vapeur saturée, qui se trouve au-dessus de la surface du liquide pendant le processus d'ébullition, a une certaine température. Elle est déterminée uniquement par la pression extérieure. C'est ce que nous entendons lorsque nous parlons du point d'ébullition. Il diffère pour différents liquides, ce qui est largement utilisé en ingénierie, en particulier lors de la distillation de produits pétroliers.
La chaleur latente de vaporisation est la quantité de chaleur nécessaire pour transformer une quantité de liquide définie de manière isotherme en vapeur si la pression externe est la même que la pression de vapeur saturante.
Propriétés des films liquides
Nous savons tous comment obtenir de la mousse en dissolvant du savon dans de l'eau. Ce n'est rien d'autre qu'un grand nombre de bulles, qui sont limitées par le film le plus fin constitué de liquide. Cependant, un film séparé peut également être obtenu à partir du liquide moussant. Ses propriétés sont très intéressantes. Ces films peuvent être très fins: leur épaisseur dans les parties les plus fines ne dépasse pas le cent millième de millimètre. Cependant, ils sont parfois très stables, malgré cela. Le film de savon peut subir des déformations et des étirements, un jet d'eau peut le traverser sans le détruire. Comment expliquer une telle stabilité ? Pour qu'un film apparaisse, il est nécessaire d'ajouter des substances qui s'y dissolvent à un liquide pur. Mais pas n'importe lequel, mais tel,ce qui réduit considérablement la tension superficielle.
Films liquides dans la nature et la technologie
Dans la technologie et la nature, nous rencontrons principalement non pas des films individuels, mais de la mousse, qui est leur combinaison. On peut souvent l'observer dans les ruisseaux, où de petits ruisseaux tombent dans des eaux calmes. La capacité de l'eau à mousser dans ce cas est associée à la présence de matière organique, qui est sécrétée par les racines des plantes. Ceci est un exemple de la façon dont les substances liquides naturelles moussent. Mais qu'en est-il de la technologie ? Lors de la construction, par exemple, des matériaux spéciaux sont utilisés qui ont une structure cellulaire ressemblant à de la mousse. Ils sont légers, bon marché, assez solides, conduisent mal le son et la chaleur. Pour les obtenir, des agents moussants sont ajoutés à des solutions spéciales.
Conclusion
Donc, nous avons appris quelles substances sont liquides, découvert que le liquide est un état intermédiaire de la matière entre gazeux et solide. Par conséquent, il a des propriétés caractéristiques des deux. Les cristaux liquides, qui sont largement utilisés aujourd'hui dans la technologie et l'industrie (par exemple, les écrans à cristaux liquides) sont un excellent exemple de cet état de la matière. Ils combinent les propriétés des solides et des liquides. Il est difficile d'imaginer quelles substances liquides la science inventera à l'avenir. Cependant, il est clair qu'il existe un grand potentiel dans cet état de la matière qui peut être utilisé au profit de l'humanité.
Intérêt particulier pour la prise en compte des processus physiques et chimiques se produisantà l'état liquide, du fait que la personne elle-même est constituée à 90% d'eau, qui est le liquide le plus répandu sur Terre. C'est en elle que se déroulent tous les processus vitaux tant dans le monde végétal que dans le monde animal. Par conséquent, il est important pour nous tous d'étudier l'état liquide de la matière.
