On sait que tout ce qui entoure une personne, y compris lui-même, sont des corps constitués de substances. Celles-ci, à leur tour, sont construites à partir de molécules, ces dernières à partir d'atomes, et à partir de structures encore plus petites. Cependant, la diversité environnante est si grande qu'il est difficile d'imaginer ne serait-ce qu'une sorte de points communs. Et voici. Les composés se comptent par millions, chacun d'eux est unique dans ses propriétés, sa structure et son rôle. Au total, plusieurs états de phase sont distingués, selon lesquels toutes les substances peuvent être corrélées.
États de la matière
Il existe quatre options pour l'état agrégé des composés.
- Gaz.
- Solides.
- Liquides.
- Le plasma est un gaz ionisé hautement raréfié.
Dans cet article, nous examinerons les propriétés des liquides, leurs caractéristiques structurelles et les paramètres de performance possibles.
Classification des corps liquides
Cette division est basée sur les propriétés des liquides, leur structure et leur structure chimique, ainsi que sur les types d'interactions entre les particules qui composent le composé.
- Ces liquides constitués d'atomes maintenus ensemble par les forces de Van der Waals. Des exemples sont les gaz liquides (argon, méthane et autres).
- Substances constituées de deux atomes identiques. Exemples: gaz liquéfiés - hydrogène, azote, oxygène et autres.
- Métaux liquides - mercure.
- Substances constituées d'éléments liés par des liaisons polaires covalentes. Exemples: chlorure d'hydrogène, iodure d'hydrogène, sulfure d'hydrogène et autres.
- Composés dans lesquels des liaisons hydrogène sont présentes. Exemples: eau, alcools, ammoniaque en solution.
Il existe également des structures spéciales - telles que les cristaux liquides, des liquides non newtoniens, qui ont des propriétés particulières.
Nous examinerons les propriétés de base d'un liquide qui le distinguent de tous les autres états d'agrégation. Tout d'abord, ce sont ceux qu'on appelle communément physiques.
Propriétés des liquides: forme et volume
Au total, on peut distinguer environ 15 caractéristiques qui nous permettent de décrire quelles sont les substances en question et quelles sont leur valeur et leurs caractéristiques.
La toute première propriété physique d'un liquide qui vient à l'esprit à l'évocation de cet état d'agrégation est sa capacité à changer de forme et à occuper un certain volume. Ainsi, par exemple, si nous parlons de la forme de substances liquides, il est généralement admis de la considérer comme absente. Cependant, ce n'est pas le cas.
Sous l'action de la force de gravité bien connue, les gouttes de matière subissent une certaine déformation, de sorte que leur forme est brisée et devient indéfinie. Cependant, si vous placez une goutte dans des conditions dans lesquelles la gravité n'agit pasou sévèrement limité, alors il prendra la forme idéale d'une balle. Ainsi, compte tenu de la tâche: "Nommez les propriétés des liquides", une personne qui se considère bien versée en physique devrait mentionner ce fait.
Quant au volume, notons ici les propriétés générales des gaz et des liquides. Les deux sont capables d'occuper tout le volume de l'espace dans lequel ils se trouvent, limités uniquement par les parois du navire.
Viscosité
Les propriétés physiques des liquides sont très diverses. Mais l'un d'entre eux est unique, comme la viscosité. Qu'est-ce que c'est et comment est-il défini ? Les principaux paramètres dont dépend la valeur considérée sont:
- contrainte tangentielle;
- gradient de vitesse de déplacement.
La dépendance des valeurs indiquées est linéaire. Si nous expliquons en termes plus simples, alors la viscosité, comme le volume, est de telles propriétés des liquides et des gaz qui leur sont communes et impliquent un mouvement illimité, quelles que soient les forces d'influence externes. Autrement dit, si de l'eau s'écoule hors du récipient, elle continuera de le faire sous toutes les influences (gravité, frottement et autres paramètres).
Ceci est différent des fluides non newtoniens, qui sont plus visqueux et peuvent laisser derrière eux des trous qui se remplissent avec le temps.
De quoi dépendra cet indicateur ?
- De la température. Avec l'augmentation de la température, la viscosité de certains liquides augmente, tandis que d'autres, au contraire,diminue. Cela dépend du composé spécifique et de sa structure chimique.
- De la pression. Une augmentation entraîne une augmentation de l'indice de viscosité.
- De la composition chimique de la matière. Changements de viscosité en présence d'impuretés et de composants étrangers dans un échantillon d'une substance pure.
Capacité calorifique
Ce terme fait référence à la capacité d'une substance à absorber une certaine quantité de chaleur pour augmenter sa propre température d'un degré Celsius. Il existe différentes connexions pour cet indicateur. Certains ont plus, d'autres moins de capacité calorifique.
Ainsi, par exemple, l'eau est un très bon accumulateur de chaleur, ce qui lui permet d'être largement utilisée pour les systèmes de chauffage, la cuisson et d'autres besoins. En général, l'indice de capacité calorifique est strictement individuel pour chaque liquide individuel.
Tension superficielle
Souvent, après avoir reçu la tâche: "Nommez les propriétés des liquides", ils se souviennent immédiatement de la tension superficielle. Après tout, les enfants lui sont présentés lors des cours de physique, de chimie et de biologie. Et chaque élément explique ce paramètre important de son propre côté.
La définition classique de la tension superficielle est la suivante: c'est une limite de phase. C'est-à-dire qu'au moment où le liquide a occupé un certain volume, il borde à l'extérieur un milieu gazeux - air, vapeur ou une autre substance. Ainsi, la séparation de phase se produit au point de contact.
Dans le même temps, les molécules ont tendance à s'entourer d'un maximum de particules et, ainsi, à conduire, pour ainsi dire, àcomprimer le fluide dans son ensemble. Par conséquent, la surface semble être étirée. La même propriété peut également expliquer la forme sphérique des gouttelettes de liquide en l'absence de gravité. Après tout, c'est cette forme qui est idéale du point de vue de l'énergie de la molécule. Exemples:
- bulles de savon;
- eau bouillante;
- gouttes de liquide en apesanteur.
Certains insectes se sont adaptés pour "marcher" à la surface de l'eau précisément en raison de la tension superficielle. Exemples: marcheurs d'eau, oiseaux aquatiques, quelques larves.
Couleur
Il existe des propriétés communes aux liquides et aux solides. L'un d'eux est la fluidité. Toute la différence est que pour le premier c'est illimité. Quelle est l'essence de ce paramètre ?
Si vous appliquez une force externe à un corps liquide, il se divisera en parties et les séparera les unes des autres, c'est-à-dire qu'il coulera. Dans ce cas, chaque partie remplira à nouveau tout le volume du récipient. Pour les solides, cette propriété est limitée et dépend des conditions extérieures.
Dépendance des propriétés à la température
Ceux-ci incluent trois paramètres qui caractérisent les substances que nous considérons:
- surchauffe;
- refroidissement;
- bouillant.
Les propriétés des liquides telles que la surchauffe et l'hypothermie sont directement liées aux points critiques d'ébullition et de congélation (points), respectivement. Un liquide surchauffé est un liquide qui a dépassé le seuil du point d'échauffement critique lorsqu'il est exposé à la température, mais qui n'a pas montré de signes extérieurs d'ébullition.
Supercooled, respectivement, appeléun liquide qui a dépassé le seuil du point critique de transition vers une autre phase sous l'influence des basses températures, mais qui n'est pas devenu un solide.
Dans les deux cas, il existe des conditions pour la manifestation de telles propriétés.
- Aucun effet mécanique sur le système (mouvement, vibration).
- Température uniforme, sans sauts ni chutes soudains.
Un fait intéressant est que si vous jetez un objet étranger dans un liquide surchauffé (par exemple, de l'eau), il bouillira instantanément. Vous pouvez l'obtenir en chauffant sous l'influence d'un rayonnement (dans un four à micro-ondes).
Coexistence avec d'autres phases de la matière
Il y a deux options pour ce paramètre.
- Liquide - gaz. De tels systèmes sont les plus répandus, puisqu'ils existent partout dans la nature. Après tout, l'évaporation de l'eau fait partie du cycle naturel. Dans ce cas, la vapeur résultante existe simultanément avec de l'eau liquide. Si nous parlons d'un système fermé, alors l'évaporation se produit là aussi. C'est juste que la vapeur se sature très rapidement et que l'ensemble du système s'équilibre: liquide - vapeur saturée.
- Liquide - solides. Surtout sur de tels systèmes, une autre propriété est perceptible - la mouillabilité. Dans l'interaction de l'eau et d'un solide, ce dernier peut être mouillé totalement, partiellement, voire repousser l'eau. Il existe des composés qui se dissolvent dans l'eau rapidement et pratiquement indéfiniment. Il y a ceux qui n'en sont pas du tout capables (certains métaux, diamants et autres).
En général, la discipline de l'hydroaéromécanique est engagée dans l'étude de l'interaction des liquides avec des composés dans d'autres états d'agrégation.
Compressibilité
Les propriétés de base d'un fluide seraient incomplètes si nous ne mentionnions pas la compressibilité. Bien sûr, ce paramètre est plus typique pour les systèmes à gaz. Cependant, ceux que nous envisageons peuvent également être compressés sous certaines conditions.
La principale différence est la vitesse du processus et son uniformité. Alors qu'un gaz peut être comprimé rapidement et sous basse pression, les liquides sont comprimés de manière inégale, assez longtemps et dans des conditions spécialement sélectionnées.
Évaporation et condensation de liquides
Ce sont deux autres propriétés du liquide. La physique leur donne les explications suivantes:
- L'évaporation est le processus qui caractérise la transition progressive d'une substance d'un état liquide d'agrégation à un état solide. Cela se produit sous l'influence des effets thermiques sur le système. Les molécules commencent à bouger et, changeant leur réseau cristallin, passent à l'état gazeux. Le processus peut continuer jusqu'à ce que tout le liquide soit converti en vapeur (pour les systèmes ouverts). Ou jusqu'à ce que l'équilibre soit établi (pour les récipients fermés).
- La condensation est un processus opposé à celui indiqué ci-dessus. Ici, la vapeur passe dans les molécules liquides. Cela se produit jusqu'à ce qu'un équilibre ou une transition de phase complète soit établi. La vapeur libère plus de particules dans le liquide qu'elle n'en fait.
Des exemples typiques de ces deux processus dans la nature sont l'évaporation de l'eau de la surface de l'océan mondial, sa condensation danshaute atmosphère, puis retombées.
Propriétés mécaniques du fluide
Ces propriétés font l'objet d'études d'une science telle que l'hydromécanique. Plus précisément, sa section, la théorie de la mécanique des fluides et des gaz. Les principaux paramètres mécaniques caractérisant l'état d'agrégation considéré des substances comprennent:
- densité;
- partager;
- viscosité.
Sous la densité d'un corps liquide, comprenez sa masse, qui est contenue dans une unité de volume. Cet indicateur varie selon les composés. Il existe déjà des données calculées et mesurées expérimentalement sur cet indicateur, qui sont entrées dans des tableaux spéciaux.
La gravité spécifique est considérée comme le poids d'une unité de volume de liquide. Cet indicateur est fortement dépendant de la température (lorsqu'elle augmente, son poids diminue).
Pourquoi étudier les propriétés mécaniques des liquides ? Cette connaissance est importante pour comprendre les processus qui se produisent dans la nature, à l'intérieur du corps humain. Également lors de la création de moyens techniques, de divers produits. Après tout, les substances liquides sont l'une des formes d'agrégats les plus courantes sur notre planète.
Les fluides non newtoniens et leurs propriétés
Les propriétés des gaz, des liquides, des solides sont l'objet d'étude de la physique, ainsi que de certaines disciplines connexes. Cependant, en plus des substances liquides traditionnelles, il existe également des substances dites non newtoniennes, qui sont également étudiées par cette science. Quels sont-ils et pourquoi ont-ils obtenuquel est le titre ?
Pour comprendre ce que sont ces composés, voici les exemples domestiques les plus courants:
- "Slime" joué par des enfants;
- "hand gum", ou chewing-gum pour les mains;
- peinture de construction ordinaire;
- solution d'amidon dans l'eau, etc.
C'est-à-dire qu'il s'agit de liquides dont la viscosité obéit au gradient de vitesse. Plus l'impact est rapide, plus l'indice de viscosité est élevé. Par conséquent, lorsqu'un chewing-gum frappe le sol d'un coup sec, il se transforme en une substance complètement solide qui peut se briser en morceaux.
Si vous le laissez seul, il se répandra en quelques minutes en une flaque collante. Les liquides non newtoniens sont des substances assez uniques en termes de propriétés, qui ont été utilisées non seulement à des fins techniques, mais aussi à des fins culturelles et quotidiennes.
