Un líquid és un estat de la matèria caracteritzat per molècules prou properes entre si per formar enllaços temporals (adhesió) i moure's entre si (fluidesa). Els líquids tenen un volum definit i prenen la forma d'un recipient. Es troben sobretot a la natura.
Vegem cadascun d'ells amb més detall.
En aquest post tractarem:
- Exemples de líquids: més que aigua
- Què fa que els líquids siguin únics?
- Canvi d'estats: qüestió de fases
- La naturalesa enganxosa de l'aigua: cohesió i adhesió
- El negoci enganxós de la viscositat
- Evaporació: la ciència darrere de la transformació de líquid a vapor
- La ciència darrere de la volatilitat dels líquids
- Conclusió
Exemples de líquids: més que aigua
Quan parlem de líquids, ens referim a un estat de la matèria. A diferència dels sòlids, que tenen una forma i volum fix, i dels gasos, que s'expandeixen per omplir qualsevol recipient, els líquids tenen un volum fix però prenen la forma del seu recipient. Algunes propietats dels líquids inclouen:
- Gairebé incompressibles: els líquids tenen un volum fix, la qual cosa significa que són difícils de comprimir. Això es deu al fet que les molècules d'un líquid estan juntes i tenen poca llibertat de moviment.
- Densitat: els líquids es caracteritzen per la seva densitat, que és la massa per unitat de volum. La densitat d'un líquid es veu afectada per la temperatura i la pressió, però per a un determinat tipus de substància, la densitat es manté constant.
- Cohesió i adhesió: els líquids tenen la propietat de cohesió, el que significa que les molècules s'atreuen entre si. També tenen la propietat d'adhesió, el que significa que se senten atrets per la superfície d'un sòlid.
- Viscositat: els líquids tenen una certa resistència al flux, que es coneix com a viscositat. Aquesta propietat es veu afectada per la temperatura i la composició química del líquid.
Exemples de líquids
Quan pensem en líquids, el primer que ens ve al cap sol ser l'aigua. Tanmateix, hi ha molts altres exemples de líquids, com ara:
- Oli vegetal: és un oli de cuina comú que és immiscible amb l'aigua, és a dir, no es barreja amb l'aigua.
- Alcohol: És un líquid comú que és miscible amb aigua, és a dir, es barreja amb aigua.
- Mercuri: És un element metàl·lic que és líquid a temperatura ambient. Es caracteritza per la seva alta densitat i s'utilitza habitualment en termòmetres.
- Rubidi: Aquest és un altre element metàl·lic que és líquid a temperatures elevades.
- Substàncies químiques: hi ha moltes substàncies químiques que existeixen en forma líquida, incloent algunes que són abundants en la nostra vida diària, com la gasolina i els productes de neteja.
Els líquids i les seves propietats
Les propietats dels líquids poden donar lloc a alguns fenòmens interessants. Per exemple:
- Els líquids poden canviar de forma: A diferència dels sòlids, que tenen una forma fixa, els líquids poden prendre la forma del seu recipient. Aquesta propietat es deu al fet que les molècules d'un líquid són relativament lliures de moure's.
- Els líquids omplen els recipients: encara que els líquids no s'expandeixen per omplir un recipient com els gasos, sí que omplen el recipient on es troben. Això és degut a que els líquids tenen un volum fix.
- Els líquids es dispersen en superfícies: quan un líquid es col·loca sobre una superfície, es dispersarà fins a arribar a un estat d'equilibri. Això es deu a les propietats de cohesió i adhesió.
Què fa que els líquids siguin únics?
Els líquids són un estat fascinant de la matèria que tenen propietats que els distingeixen dels sòlids i dels gasos. Aquestes són algunes de les propietats clau dels líquids:
- Volum: els líquids tenen un volum definit, és a dir, ocupen una quantitat específica d'espai.
- Forma: Els líquids prenen la forma del seu recipient a causa de les forces desequilibrades entre les seves partícules.
- Forces de cohesió: les molècules d'un líquid s'atreuen entre si, donant lloc a tensió superficial i la capacitat de formar gotes.
- Viscositat: els líquids tenen una mesura de la seva resistència al flux, que pot variar molt segons el tipus de líquid. Per exemple, l'aigua té una viscositat baixa, mentre que la mel té una viscositat alta.
- Tensió superficial: els líquids tenen una propietat anomenada tensió superficial, que és el resultat de les forces de cohesió entre les partícules a la superfície del líquid. Aquesta propietat és important en molts processos, com ara l'acció capil·lar.
- Evaporació: els líquids poden passar a una fase gasosa mitjançant un procés anomenat evaporació, que requereix energia per trencar els enllaços entre les partícules.
Les diferències entre líquids i sòlids
Si bé els líquids i els sòlids es consideren fases condensades de la matèria, hi ha diferents diferències entre els dos:
- Forma: Els sòlids tenen una forma fixa, mentre que els líquids prenen la forma del seu recipient.
- Partícules: les partícules d'un sòlid estan disposades en un patró fix, mentre que les partícules d'un líquid es mouen lliurement les unes al voltant de les altres.
- Volum: els sòlids tenen un volum fix, mentre que els líquids tenen un volum definit però poden canviar de forma.
- Cohesió: les forces de cohesió són més fortes en sòlids que en líquids, donant lloc a una tensió superficial més elevada.
La importància d'entendre les propietats dels líquids
Entendre les propietats dels líquids és important en moltes àrees, com ara:
- Química: Es requereix conèixer les propietats dels líquids per descriure el comportament dels compostos i mesurar-ne els canvis físics i químics.
- Física: l'estudi dels líquids és important per entendre el comportament dels fluids, que és clau en moltes àrees de la física.
- Ciències de la Terra: les propietats dels líquids són importants per entendre el comportament de l'aigua a la Terra, inclòs el seu paper en el cicle de l'aigua i el seu impacte en el medi ambient.
Mesura de propietats del líquid
Hi ha moltes maneres de mesurar les propietats dels líquids, com ara:
- Viscositat: La resistència al flux es pot mesurar amb un viscosímetre.
- Tensió superficial: la tensió superficial d'un líquid es pot mesurar amb un tensiòmetre.
- Densitat: La massa per unitat de volum d'un líquid es pot mesurar amb un hidròmetre.
- Punt d'ebullició: la temperatura a la qual un líquid passa a una fase gasosa es pot mesurar amb un termòmetre.
El futur de la investigació líquida
Encara queda molt per aprendre sobre els líquids i la investigació en aquesta àrea està en curs. Algunes àrees clau de focus inclouen:
- Líquids complexos: líquids que tenen una estructura més complexa que els líquids simples, com els polímers i els cristalls líquids.
- Líquids d'alta pressió: líquids que estan sotmesos a altes pressions, com els que es troben a les profunditats de la Terra.
- Líquids calents: líquids que s'escalfen a altes temperatures, com els que s'utilitzen en processos industrials.
Canvi d'estats: qüestió de fases
La fusió és la transició de la fase sòlida a la fase líquida. Aquí hi ha algunes coses a tenir en compte:
- Quan s'escalfa un sòlid, les seves molècules comencen a vibrar cada cop més ràpid.
- En un moment determinat, les molècules tenen prou energia per alliberar-se de les seves posicions fixes i començar a moure's.
- És quan el sòlid comença a fondre i es converteix en líquid.
De líquid a sòlid: congelació
La congelació és el contrari de la fusió. És el pas de la fase líquida a la sòlida. Aquí hi ha algunes coses a tenir en compte:
- Quan un líquid es refreda, les seves molècules comencen a moure's cada cop més lentament.
- En un moment determinat, les molècules perden prou energia per moure's i comencen a establir-se en posicions fixes.
- És quan el líquid comença a congelar-se i es converteix en sòlid.
De líquid a gas: evaporació
L'evaporació és la transició de la fase líquida a la fase gasosa. Aquí hi ha algunes coses a tenir en compte:
- Quan s'escalfa un líquid, les seves molècules comencen a moure's cada cop més ràpid.
- En un moment determinat, les molècules tenen prou energia per alliberar-se de la superfície del líquid i convertir-se en un gas.
- És quan el líquid comença a evaporar-se i es converteix en gas.
De gas a líquid: condensació
La condensació és el contrari de l'evaporació. És el pas de la fase gasosa a la fase líquida. Aquí hi ha algunes coses a tenir en compte:
- Quan un gas es refreda, les seves molècules comencen a moure's cada cop més lentament.
- En un moment determinat, les molècules perden prou energia per mantenir-se juntes i començar a formar un líquid.
- És quan el gas comença a condensar-se i es converteix en líquid.
El canvi d'estat de la matèria és un procés fascinant que passa al nostre voltant. Tant si es tracta del gel que es fon a la teva beguda com del vapor que surt del teu cafè del matí, entendre les fases de la matèria ens pot ajudar a apreciar el món d'una manera totalment nova.
La naturalesa enganxosa de l'aigua: cohesió i adhesió
La cohesió i l'adhesió estan relacionades amb la tensió superficial dels líquids. La tensió superficial és la força que fa que la superfície d'un líquid es contrau i formi una forma que minimitzi la superfície. La cohesió és responsable de la tensió superficial de l'aigua, mentre que l'adhesió permet que l'aigua s'adhereixi a altres superfícies.
Exemples de cohesió i adhesió en acció
Aquests són alguns exemples de cohesió i adhesió a la vida quotidiana:
- Una gota d'aigua sobre una superfície brillant forma una forma gairebé esfèrica a causa de les forces de cohesió entre les molècules d'aigua.
- L'aigua en un recipient pot fer que el recipient es mulli a causa de l'adhesió.
- L'acció capil·lar, que permet que l'aigua es mogui a través de tubs estrets, és el resultat tant de la cohesió com de l'adhesió.
- El menisc, la superfície corbada d'un líquid en un recipient, és causat per l'equilibri entre les forces de cohesió i d'adhesió.
Els efectes de la cohesió i l'adhesió
La força de les forces de cohesió i adhesiu depèn del tipus de líquid i de la superfície amb la qual està en contacte. Aquests són alguns dels efectes de la cohesió i l'adhesió:
- L'aigua s'aixeca sobre una superfície encerada perquè les forces de cohesió entre les molècules d'aigua són més grans que les forces d'adhesió entre l'aigua i la cera.
- La pintura tendeix a aplanar-se sobre una superfície de vidre perquè les forces adhesives entre la pintura i el vidre són més grans que les forces de cohesió entre les molècules de pintura.
- El mercuri forma un menisc còncau dins d'un tub de vidre estret perquè les forces adhesives entre el mercuri i el vidre són més grans que les forces de cohesió entre les molècules de mercuri.
- Les bombolles de sabó tenen tendència a formar esferes a causa de l'equilibri entre les forces de cohesió i d'adhesió.
La cohesió i l'adhesió són propietats fascinants dels líquids que els permeten formar diferents formes i interactuar amb altres objectes. Comprendre aquestes propietats ens pot ajudar a estalviar aigua i utilitzar-la de manera més eficient en la nostra vida diària.
El negoci enganxós de la viscositat
La viscositat és un terme utilitzat en física i química física per descriure la resistència d'un líquid a fluir. És una mesura de la fricció interna d'un líquid i es veu afectada per factors com la temperatura, la pressió i la mida i la forma de les molècules que componen el líquid.
Com es mesura la viscositat?
La viscositat es mesura normalment mitjançant un dispositiu anomenat viscosímetre, que mesura el temps que triga un líquid a fluir per un tub o canal estret. La viscositat d'un líquid s'expressa en unitats de poise o centipoise, amb un poise igual a una dina-segon per centímetre quadrat.
Quins són alguns problemes associats a la viscositat?
Tot i que la viscositat és una propietat important dels líquids, també pot causar problemes en determinades situacions. Per exemple, una viscositat alta pot dificultar el bombeig de líquids a través de canonades, mentre que una viscositat baixa pot provocar fuites i altres problemes.
Recursos per a una discussió posterior
Si us interessa aprendre més sobre la viscositat i el seu paper en el comportament dels líquids, hi ha molts recursos disponibles en línia i impresos. Algunes fonts d'informació útils inclouen:
- Llibres de text de física química i física de la matèria condensada
- Revistes científiques com Physical Review Letters i Journal of Chemical Physics
- Fòrums en línia i taules de discussió per a científics i investigadors
- Webs i blogs dedicats a l'estudi dels líquids i les seves propietats
Evaporació: la ciència darrere de la transformació de líquid a vapor
L'evaporació és el procés pel qual un líquid passa a un estat gasós. Es produeix quan les molècules d'un líquid guanyen prou energia cinètica per escapar de les forces que les mantenen unides. L'energia necessària per a aquest procés s'anomena calor, i es pot donar en forma de llum solar, cuina o qualsevol altra font de calor. Quan s'escalfa un líquid, les seves molècules es mouen més ràpidament i augmenten les possibilitats de tenir prou energia per escapar de la fase líquida.
El paper de la temperatura i la pressió
La temperatura i la pressió de l'àrea circumdant tenen un paper important en el procés d'evaporació. Quan la temperatura és més alta, les molècules del líquid tenen una major energia cinètica i els resulta més fàcil escapar de la fase líquida. D'altra banda, quan la pressió és menor, les molècules tenen més espai per moure's i els resulta més fàcil escapar de la fase líquida.
Evaporació vs. Vaporització
Sovint es confon evaporació amb vaporització, però no són el mateix. La vaporització és el procés pel qual un líquid es converteix en gas, i pot ocórrer a qualsevol temperatura. L'evaporació, en canvi, només es produeix a la superfície d'un líquid i només quan el líquid està per sota del seu punt d'ebullició.
Evaporació en diferents ambients
L'evaporació pot ocórrer en qualsevol entorn, però passa més ràpidament en entorns més càlids i secs. Aquests són alguns exemples concrets:
- L'evaporació es produeix més ràpidament en climes càlids i secs que en climes freds i humits.
- L'evaporació es produeix més ràpidament a altituds més altes perquè la pressió de l'aire és més baixa.
- L'evaporació es produeix més ràpidament a les zones amb una àmplia distribució d'oxigen a l'aire.
- L'evaporació es produeix més ràpidament a les zones ombrejades perquè hi ha menys llum solar directa per escalfar el líquid.
La condensació i el cicle de l'aigua
Quan el vapor d'aigua de l'atmosfera es refreda, finalment es torna a líquid mitjançant un procés anomenat condensació. Aquest líquid pot tornar a caure a la superfície de la Terra com a precipitació, completant el cicle de l'aigua.
La ciència darrere de la volatilitat dels líquids
La volatilitat és la tendència d'una substància a vaporitzar-se o evaporar-se. Està estretament relacionat amb la pressió de vapor d'un líquid, que és la mesura de la tendència de la substància a escapar a la fase gasosa. La volatilitat d'un líquid depèn d'una sèrie de factors, incloent la mida i la forma de les seves molècules individuals, la força de l'enllaç entre àtoms o partícules veïns i l'energia necessària per trencar aquests enllaços i permetre que la substància es transformi d'un líquid. a un gas.
La importància de la pressió de vapor
La pressió de vapor és una mesura del grau relatiu de volatilitat d'un líquid. És la pressió que exerceix el vapor d'una substància en un recipient tancat a una temperatura determinada. Com més alta sigui la pressió de vapor, més volàtil és el líquid. Aquesta propietat és important per determinar el punt d'ebullició d'un líquid, així com la seva tendència a evaporar-se.
Inflamabilitat i volatilitat
La inflamabilitat d'una substància està estretament relacionada amb la seva volatilitat. Els líquids volàtils que tenen un punt d'inflamació baix, que és la temperatura a la qual un líquid desprèn prou vapor per formar una mescla inflamable amb l'aire, es consideren altament inflamables. Per això és important manipular els líquids volàtils amb cura i d'acord amb les normes de seguretat.
Els usos industrials dels líquids volàtils
Els líquids volàtils s'utilitzen habitualment en processos industrials, com ara:
- Dissolvents: s'utilitzen per dissoldre altres substàncies en la fabricació de diversos productes.
- Combustibles: s'utilitzen com a font d'energia en motors i altres maquinàries.
- Agents de neteja: s'utilitzen per netejar i desinfectar superfícies en diverses indústries.
En conclusió, la volatilitat dels líquids és un procés complex que depèn d'una sèrie de factors, com ara les propietats de les molècules individuals, la temperatura i la presència d'altres substàncies. Entendre la ciència darrere de la volatilitat és important en diverses indústries, des de la fabricació fins a la producció d'energia.
Conclusió
Per tant, això és el que és un líquid. Un líquid és un estat de la matèria a diferència dels sòlids, caracteritzat per un volum fix i una forma fluida, i que inclou gairebé tot el que veiem al nostre voltant cada dia.
No es pot entendre realment els líquids sense comprendre les propietats de la cohesió i l'adhesió, i no es poden entendre realment sense comprendre les molècules i els àtoms. Per tant, espero que aquesta guia us hagi donat una millor comprensió de què són els líquids.
Sóc Joost Nusselder, el fundador de Tools Doctor, venedor de continguts i pare. M'encanta provar equips nous i, juntament amb el meu equip, he estat creant articles de bloc en profunditat des del 2016 per ajudar els lectors fidels amb eines i consells d'elaboració.
