Sabe-se que tudo o que cerca uma pessoa, inclusive ela mesma, são corpos constituídos por substâncias. Estas, por sua vez, são construídas a partir de moléculas, as últimas de átomos, e são de estruturas ainda menores. No entanto, a diversidade circundante é tão grande que é difícil imaginar até mesmo algum tipo de semelhança. E aqui está. Os compostos chegam a milhões, cada um deles é único em propriedades, estrutura e função. No total, são distinguidos vários estados de fase, segundo os quais todas as substâncias podem ser correlacionadas.
Estados da matéria
Existem quatro opções para o estado agregado dos compostos.
- Gases.
- Sólidos.
- Líquidos.
- Plasma são gases ionizados altamente rarefeitos.
Neste artigo vamos considerar as propriedades dos líquidos, suas características estruturais e possíveis parâmetros de desempenho.
Classificação de corpos líquidos
Esta divisão é baseada nas propriedades dos líquidos, sua estrutura e estrutura química, bem como os tipos de interações entre as partículas que compõem o composto.
- Tais líquidos que consistem em átomos mantidos juntos pelas forças de Van der Waals. Exemplos são gases líquidos (argônio, metano e outros).
- Substâncias que consistem em dois átomos idênticos. Exemplos: gases liquefeitos - hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e outros.
- Metais líquidos - mercúrio.
- Substâncias constituídas por elementos ligados por ligações polares covalentes. Exemplos: cloreto de hidrogênio, iodeto de hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e outros.
- Compostos nos quais as ligações de hidrogênio estão presentes. Exemplos: água, álcoois, amônia em solução.
Há também estruturas especiais - como cristais líquidos, líquidos não newtonianos, que possuem propriedades especiais.
Consideraremos as propriedades básicas de um líquido que o distinguem de todos os outros estados de agregação. Em primeiro lugar, estes são os que são comumente chamados de físicos.
Propriedades dos líquidos: forma e volume
No total, podem ser distinguidas cerca de 15 características que nos permitem descrever o que são as substâncias em questão e qual o seu valor e características.
As primeiras propriedades físicas de um líquido que vêm à mente ao mencionar esse estado de agregação é a capacidade de mudar de forma e ocupar um certo volume. Assim, por exemplo, se falamos sobre a forma de substâncias líquidas, geralmente é aceito considerá-lo ausente. No entanto, este não é o caso.
Sob a ação da conhecida força da gravidade, as gotas de matéria sofrem alguma deformação, de modo que sua forma é quebrada e se torna indefinida. No entanto, se você colocar uma gota em condições nas quais a gravidade não atuaou severamente limitada, então terá a forma ideal de uma bola. Assim, dada a tarefa: "Dê um nome às propriedades dos líquidos", uma pessoa que se considere bem versada em física deve mencionar esse fato.
Quanto ao volume, aqui devemos observar as propriedades gerais dos gases e líquidos. Ambos são capazes de ocupar todo o volume de espaço em que se encontram, limitados apenas pelas paredes do vaso.
Viscosidade
As propriedades físicas dos líquidos são muito diversas. Mas um deles é único, como a viscosidade. O que é e como é definido? Os principais parâmetros dos quais depende o valor considerado são:
- tensão tangencial;
- gradiente de velocidade de movimento.
A dependência dos valores indicados é linear. Se explicarmos em palavras mais simples, a viscosidade, como o volume, são propriedades de líquidos e gases que são comuns a eles e implicam movimento ilimitado, independentemente de forças externas de influência. Ou seja, se a água fluir para fora da embarcação, ela continuará a fazê-lo sob quaisquer influências (gravidade, atrito e outros parâmetros).
Isso é diferente dos fluidos não newtonianos, que são mais viscosos e podem deixar buracos atrás deles que se enchem com o tempo.
De que depende este indicador?
- De temperatura. Com o aumento da temperatura, a viscosidade de alguns líquidos aumenta, enquanto outros, ao contrário,diminui. Depende do composto específico e sua estrutura química.
- De pressão. Um aumento causa um aumento no índice de viscosidade.
- Da composição química da matéria. A viscosidade muda na presença de impurezas e componentes estranhos em uma amostra de uma substância pura.
Capacidade de calor
Este termo refere-se à capacidade de uma substância de absorver uma certa quantidade de calor para aumentar sua própria temperatura em um grau Celsius. Existem diferentes conexões para este indicador. Alguns têm mais, outros menos capacidade de calor.
Assim, por exemplo, a água é um acumulador de calor muito bom, o que permite que seja amplamente utilizada para sistemas de aquecimento, cozinha e outras necessidades. Em geral, o índice de capacidade calorífica é estritamente individual para cada líquido individual.
Tensão superficial
Muitas vezes, tendo recebido a tarefa: "Nomear as propriedades dos líquidos", eles imediatamente lembram a tensão superficial. Afinal, as crianças são apresentadas a ele nas aulas de física, química e biologia. E cada item explica esse importante parâmetro do seu próprio lado.
A definição clássica de tensão superficial é a seguinte: é uma fronteira de fase. Ou seja, no momento em que o líquido ocupou um certo volume, ele faz fronteira com um meio gasoso - ar, vapor ou alguma outra substância. Assim, a separação de fases ocorre no ponto de contato.
Ao mesmo tempo, as moléculas tendem a se cercar do maior número possível de partículas e, assim, levam, por assim dizer, acomprimir o fluido como um todo. Portanto, a superfície parece ser esticada. A mesma propriedade também pode explicar a forma esférica das gotículas de líquido na ausência de gravidade. Afinal, é essa forma que é ideal do ponto de vista da energia da molécula. Exemplos:
- bolhas de sabão;
- água fervente;
- líquido cai na ausência de peso.
Alguns insetos se adaptaram a "andar" na superfície da água justamente devido à tensão superficial. Exemplos: andarilhos aquáticos, aves aquáticas, algumas larvas.
Cor
Existem propriedades comuns de líquidos e sólidos. Uma delas é a fluidez. A diferença é que para o primeiro é ilimitado. Qual é a essência deste parâmetro?
Se você aplicar uma força externa a um corpo líquido, ele se dividirá em partes e as separará umas das outras, ou seja, fluirá. Nesse caso, cada parte preencherá novamente todo o volume do vaso. Para sólidos, esta propriedade é limitada e depende de condições externas.
Dependência das propriedades da temperatura
Estes incluem três parâmetros que caracterizam as substâncias que estamos considerando:
- superaquecimento;
- resfriamento;
- ebulição.
Propriedades de líquidos como superaquecimento e hipotermia estão diretamente relacionadas aos pontos críticos de ebulição e congelamento (pontos), respectivamente. Um líquido superaquecido é um líquido que ultrapassou o limiar do ponto crítico de aquecimento quando exposto à temperatura, mas não mostrou sinais externos de ebulição.
Superrefrigerado, respectivamente, chamadoum líquido que ultrapassou o limiar do ponto crítico de transição para outra fase sob a influência de baixas temperaturas, mas não se tornou um sólido.
Tanto no primeiro como no segundo caso, existem condições para a manifestação de tais propriedades.
- Sem efeitos mecânicos no sistema (movimento, vibração).
- Temperatura uniforme, sem s altos e quedas bruscos.
Um fato interessante é que se você jogar um objeto estranho em um líquido superaquecido (por exemplo, água), ele ferverá instantaneamente. Você pode obtê-lo aquecendo sob a influência da radiação (em um forno de microondas).
Coexistência com outras fases da matéria
Existem duas opções para este parâmetro.
- Líquido - gás. Tais sistemas são os mais difundidos, pois existem em toda a natureza. Afinal, a evaporação da água faz parte do ciclo natural. Neste caso, o vapor resultante existe simultaneamente com a água líquida. Se falamos de um sistema fechado, a evaporação também ocorre lá. É só que o vapor fica saturado muito rapidamente e todo o sistema como um todo chega ao equilíbrio: líquido - vapor saturado.
- Líquido - sólidos. Especialmente em tais sistemas, mais uma propriedade é perceptível - molhabilidade. Na interação da água com um sólido, este pode ser umedecido completamente, parcialmente ou até mesmo repelir a água. Existem compostos que se dissolvem na água de forma rápida e praticamente indefinida. Há aqueles que não são capazes disso (alguns metais, diamantes e outros).
Em geral, a disciplina de hidroaeromecânica dedica-se ao estudo da interação de líquidos com compostos em outros estados de agregação.
Compressibilidade
As propriedades básicas de um fluido seriam incompletas se não mencionássemos a compressibilidade. Obviamente, esse parâmetro é mais típico para sistemas de gás. No entanto, os que estamos considerando também podem ser compactados sob certas condições.
A principal diferença é a velocidade do processo e sua uniformidade. Enquanto um gás pode ser comprimido rapidamente e sob baixa pressão, os líquidos são comprimidos de forma desigual, por tempo suficiente e sob condições especialmente selecionadas.
Evaporação e condensação de líquidos
Estas são mais duas propriedades do líquido. A física lhes dá as seguintes explicações:
- Evaporação é o processo que caracteriza a transição gradual de uma substância do estado líquido de agregação para o estado sólido. Isso acontece sob a influência de efeitos térmicos no sistema. As moléculas começam a se mover e, mudando sua rede cristalina, passam para um estado gasoso. O processo pode continuar até que todo o líquido seja convertido em vapor (para sistemas abertos). Ou até que o equilíbrio seja estabelecido (para vasos fechados).
- A condensação é um processo oposto ao indicado acima. Aqui o vapor passa para moléculas líquidas. Isso acontece até que um equilíbrio ou uma transição de fase completa seja estabelecido. O vapor libera mais partículas no líquido do que nele.
Exemplos típicos desses dois processos na natureza são a evaporação da água da superfície do Oceano Mundial, sua condensação ematmosfera superior e depois precipitação.
Propriedades mecânicas do fluido
Estas propriedades são objeto de estudo de uma ciência como a hidromecânica. Especificamente, sua seção, a teoria da mecânica dos fluidos e dos gases. Os principais parâmetros mecânicos que caracterizam o estado considerado de agregação das substâncias incluem:
- densidade;
- compartilhar;
- viscosidade.
Sob a densidade de um corpo líquido entenda sua massa, que está contida em uma unidade de volume. Este indicador varia para diferentes compostos. Já existem dados calculados e medidos experimentalmente sobre este indicador, que são inseridos em tabelas especiais.
Gravidade específica é considerada o peso de uma unidade de volume de líquido. Este indicador é altamente dependente da temperatura (à medida que aumenta, seu peso diminui).
Por que estudar as propriedades mecânicas dos líquidos? Esse conhecimento é importante para a compreensão dos processos que ocorrem na natureza, dentro do corpo humano. Também ao criar meios técnicos, vários produtos. Afinal, as substâncias líquidas são uma das formas agregadas mais comuns em nosso planeta.
Fluidos não newtonianos e suas propriedades
As propriedades dos gases, líquidos, sólidos são objeto de estudo da física, assim como de algumas disciplinas afins. No entanto, além das substâncias líquidas tradicionais, existem também as chamadas não newtonianas, que também são estudadas por essa ciência. O que são e por que conseguiramqual é o título?
Para entender o que são esses compostos, aqui estão os exemplos domésticos mais comuns:
- "Slime" tocado por crianças;
- "chiclete de mão", ou goma de mascar para as mãos;
- tinta de construção regular;
- solução de amido em água, etc.
Ou seja, são líquidos cuja viscosidade obedece ao gradiente de velocidade. Quanto mais rápido o impacto, maior o índice de viscosidade. Portanto, quando um chiclete atinge o chão com um golpe forte, ele se transforma em uma substância completamente sólida que pode se quebrar em pedaços.
Se você deixá-lo sozinho, em apenas alguns minutos ele se espalhará em uma poça pegajosa. Os líquidos não newtonianos são substâncias bastante singulares em termos de suas propriedades, que têm sido usadas não apenas para fins técnicos, mas também para fins culturais e cotidianos.
