Vedelik on aine olek, mida iseloomustavad molekulid, mis on üksteisele piisavalt lähedal, et moodustada ajutisi sidemeid (adhesioon) ja liikuda üksteise ümber (voolavus). Vedelikud on kindla mahuga ja anuma kuju. Neid leidub enamasti looduses.
Vaatame neid kõiki üksikasjalikumalt.
Selles postituses käsitleme:
Näited vedelikest: rohkem kui lihtsalt vesi
Kui me räägime vedelikest, peame silmas aine olekut. Erinevalt tahketest ainetest, millel on kindel kuju ja maht, ja gaasidest, mis paisuvad, et täita mis tahes mahutit, on vedelikel kindel maht, kuid need võtavad oma anuma kuju. Mõned vedelike omadused hõlmavad järgmist:
- Peaaegu kokkusurumatu: vedelikel on fikseeritud maht, mis tähendab, et neid on raske kokku suruda. See on tingitud asjaolust, et vedelikus olevad molekulid on lähestikku ja neil on vähe liikumisvabadust.
- Tihedus: vedelikke iseloomustab nende tihedus, mis on mass mahuühiku kohta. Vedeliku tihedust mõjutavad temperatuur ja rõhk, kuid teatud tüüpi aine puhul jääb tihedus konstantseks.
- Kohesioon ja adhesioon: vedelikel on ühtekuuluvusomadus, mis tähendab, et molekulid tõmbuvad üksteise külge. Neil on ka adhesiooniomadus, mis tähendab, et neid tõmbab tahke aine pind.
- Viskoossus: vedelikel on teatav voolutakistus, mida nimetatakse viskoossuseks. Seda omadust mõjutavad temperatuur ja vedeliku keemiline koostis.
Näited vedelikest
Kui me mõtleme vedelikele, siis esimese asjana meenub tavaliselt vesi. Siiski on palju muid vedelike näiteid, sealhulgas:
- Taimeõli: see on tavaline toiduõli, mis ei segune veega, mis tähendab, et see ei segune veega.
- Alkohol: see on tavaline vedelik, mis seguneb veega, mis tähendab, et see seguneb veega.
- Elavhõbe: see on metalliline element, mis on toatemperatuuril vedel. Seda iseloomustab suur tihedus ja seda kasutatakse tavaliselt termomeetrites.
- Rubiidium: see on veel üks metalliline element, mis on kõrgendatud temperatuuril vedel.
- Kemikaalid: Vedelal kujul on palju kemikaale, sealhulgas mõned, mida leidub meie igapäevaelus ohtralt, näiteks bensiin ja puhastusvahendid.
Vedelikud ja nende omadused
Vedelike omadused võivad kaasa tuua huvitavaid nähtusi. Näiteks:
- Vedelikud võivad kuju muuta: erinevalt tahketest ainetest, millel on kindel kuju, võivad vedelikud võtta oma anuma kuju. See omadus on tingitud asjaolust, et vedelikus olevad molekulid võivad suhteliselt vabalt ringi liikuda.
- Vedelikud täidavad mahuteid: kuigi vedelikud ei paisu mahuti täitmiseks nagu gaasid, täidavad nad siiski mahutit, milles nad on. Seda seetõttu, et vedelikel on kindel maht.
- Vedelikud hajuvad pindadele: kui vedelik asetatakse pinnale, hajub see kuni tasakaaluolekuni. See on tingitud ühtekuuluvuse ja adhesiooni omadustest.
Mis teeb vedelikud ainulaadseks?
Vedelikud on põnev aine olek, millel on omadused, mis eristavad neid tahketest ainetest ja gaasidest. Siin on mõned vedelike peamised omadused:
- Maht: vedelikel on kindel maht, mis tähendab, et nad võtavad teatud hulga ruumi.
- Kuju: vedelikud võtavad oma mahuti kuju, kuna nende osakeste vahel on tasakaalustamata jõud.
- Kohessioonijõud: vedelikus olevad molekulid tõmbuvad üksteise poole, mille tulemuseks on pindpinevus ja võime moodustada tilka.
- Viskoossus: vedelike voolukindluse mõõt võib olenevalt vedeliku tüübist oluliselt erineda. Näiteks vesi on madala viskoossusega, mesi aga kõrge viskoossusega.
- Pindpinevus: vedelikel on omadus, mida nimetatakse pindpinevaks, mis tuleneb vedeliku pinnal olevate osakeste vahelisest kohesioonijõududest. See omadus on oluline paljudes protsessides, näiteks kapillaartegevuses.
- Aurustumine: vedelikud võivad muutuda gaasifaasiks protsessi kaudu, mida nimetatakse aurustumiseks, mis nõuab energiat osakeste vaheliste sidemete katkestamiseks.
Erinevused vedelike ja tahkete ainete vahel
Kuigi nii vedelikke kui ka tahkeid aineid peetakse aine kondenseerunud faasideks, on nende kahe vahel selged erinevused:
- Kuju: tahketel ainetel on kindel kuju, vedelikud aga oma mahuti kuju.
- Osakesed: tahkis olevad osakesed on paigutatud kindla mustriga, samas kui vedelikus olevad osakesed võivad vabalt üksteise ümber liikuda.
- Maht: tahketel ainetel on kindel maht, vedelikel aga kindel maht, kuid need võivad kuju muuta.
- Kohesioon: tahkes aines on kohesioonijõud tugevam kui vedelikes, mille tulemuseks on suurem pindpinevus.
Vedeliku omaduste mõistmise tähtsus
Vedelike omaduste mõistmine on oluline paljudes valdkondades, sealhulgas:
- Keemia: Vedelike omaduste tundmine on vajalik ühendite käitumise kirjeldamiseks ning nende füüsikaliste ja keemiliste muutuste mõõtmiseks.
- Füüsika: vedelike uurimine on oluline vedelike käitumise mõistmisel, mis on paljudes füüsikavaldkondades võtmetähtsusega.
- Maateadus: vedelike omadused on olulised vee käitumise mõistmisel Maal, sealhulgas selle rollist veeringes ja selle mõjust keskkonnale.
Vedeliku omaduste mõõtmine
Vedelike omaduste mõõtmiseks on palju viise, sealhulgas:
- Viskoossus: Voolutakistust saab mõõta viskosimeetriga.
- Pindpinevus: Vedeliku pindpinevust saab mõõta tensiomeetriga.
- Tihedus: vedeliku massi mahuühiku kohta saab mõõta hüdromeetriga.
- Keemistemperatuur: temperatuuri, mille juures vedelik muutub gaasifaasiks, saab mõõta termomeetriga.
Vedelate uurimistöö tulevik
Vedelike kohta on veel palju õppida ja selle valdkonna uurimine jätkub. Mõned peamised fookusvaldkonnad on järgmised:
- Komplekssed vedelikud: vedelikud, mille struktuur on keerulisem kui lihtsatel vedelikel, näiteks polümeerid ja vedelkristallid.
- Kõrgsurvevedelikud: vedelikud, mis on allutatud kõrgele rõhule, näiteks sügaval Maa sees leiduvad vedelikud.
- Kuumad vedelikud: kõrge temperatuurini kuumutatud vedelikud, näiteks tööstusprotsessides kasutatavad vedelikud.
Seisundide muutumine: faaside küsimus
Sulamine on üleminek tahkest faasist vedelasse faasi. Siin on mõned asjad, mida meeles pidada.
- Tahke aine kuumutamisel hakkavad selle molekulid üha kiiremini vibreerima.
- Teatud hetkel on molekulidel piisavalt energiat, et oma fikseeritud positsioonidest vabaneda ja ringi liikuda.
- See on siis, kui tahke aine hakkab sulama ja muutub vedelaks.
Vedelast tahkeks: külmutamine
Külmutamine on sulamise vastand. See on üleminek vedelast faasist tahkesse faasi. Siin on mõned asjad, mida meeles pidada.
- Vedeliku jahutamisel hakkavad selle molekulid aina aeglasemalt liikuma.
- Teatud hetkel kaotavad molekulid liikumiseks piisavalt energiat ja hakkavad kindlatesse asenditesse asuma.
- See on siis, kui vedelik hakkab külmuma ja muutub tahkeks.
Vedelikust gaasiks: Aurustumine
Aurustumine on üleminek vedelast faasist gaasifaasi. Siin on mõned asjad, mida meeles pidada.
- Vedeliku kuumutamisel hakkavad selle molekulid aina kiiremini liikuma.
- Teatud hetkel on molekulidel piisavalt energiat, et vabaneda vedeliku pinnalt ja muutuda gaasiks.
- See on siis, kui vedelik hakkab aurustuma ja muutub gaasiks.
Gaasist vedelikku: kondenseerumine
Kondensatsioon on aurustumise vastand. See on üleminek gaasifaasist vedelasse faasi. Siin on mõned asjad, mida meeles pidada.
- Kui gaas jahutatakse, hakkavad selle molekulid liikuma üha aeglasemalt.
- Teatud hetkel kaotavad molekulid piisavalt energiat, et koos püsida ja vedelikku moodustada.
- See on siis, kui gaas hakkab kondenseeruma ja muutub vedelikuks.
Aine olekute muutumine on põnev protsess, mis toimub kõikjal meie ümber. Olgu selleks teie joogis sulav jää või hommikukohvist tõusev aur – aine faaside mõistmine võib aidata meil hinnata maailma täiesti uuel viisil.
Vee kleepuv iseloom: ühtekuuluvus ja adhesioon
Kohesioon ja adhesioon on seotud vedelike pindpinevusega. Pindpinevus on jõud, mis paneb vedeliku pinna kokku tõmbuma ja moodustama kuju, mis minimeerib pindala. Kohesioon vastutab vee pindpinevuse eest, adhesioon aga võimaldab vee kleepumist teistele pindadele.
Näited ühtekuuluvusest ja adhesioonist tegevuses
Siin on mõned näited ühtekuuluvusest ja haardumisest igapäevaelus:
- Läikival pinnal olev veepiisk moodustab veemolekulide vaheliste sidusjõudude tõttu peaaegu sfäärilise kuju.
- Anumas olev vesi võib adhesiooni tõttu anuma märjaks muutuda.
- Kapillaartegevus, mis võimaldab vett läbi kitsaste torude liikuda, on nii ühtekuuluvuse kui ka adhesiooni tulemus.
- Meniski, anumas oleva vedeliku kõvera pinna, põhjustab tasakaal sidus- ja kleepuvusjõudude vahel.
Ühtekuuluvuse ja adhesiooni mõjud
Kohessiooni- ja nakkejõudude tugevus sõltub vedeliku tüübist ja pinnast, millega see kokku puutub. Siin on mõned ühtekuuluvuse ja adhesiooni mõjud:
- Vesi kerkib vahatatud pinnale, kuna veemolekulide vahelised kohesioonijõud on suuremad kui vee ja vaha vahelised nakkejõud.
- Värv kipub klaaspinnal tasaseks tõmbuma, kuna värvi ja klaasi vahelised nakkejõud on suuremad kui värvimolekulide vahelised kohesioonijõud.
- Elavhõbe moodustab kitsas klaastoru sees nõgusa meniski, kuna elavhõbeda ja klaasi vahelised nakkejõud on suuremad kui elavhõbedamolekulide vahelised kohesioonijõud.
- Seebimullidel on kalduvus moodustada kerasid sidus- ja nakkejõudude tasakaalu tõttu.
Kohesioon ja adhesioon on vedelike põnevad omadused, mis võimaldavad neil moodustada erinevaid kujundeid ja suhelda teiste objektidega. Nende omaduste mõistmine aitab meil vett säästa ja seda oma igapäevaelus tõhusamalt kasutada.
Viskoossuse kleepuv äri
Viskoossus on füüsikas ja füüsikalises keemias kasutatav termin, mis kirjeldab vedeliku takistust voolule. See mõõdab vedeliku sisehõõrdumist ja seda mõjutavad sellised tegurid nagu temperatuur, rõhk ning vedeliku moodustavate molekulide suurus ja kuju.
Kuidas viskoossust mõõdetakse?
Viskoossust mõõdetakse tavaliselt seadmega, mida nimetatakse viskosimeetriks, mis mõõdab aega, mis kulub vedeliku voolamiseks läbi kitsa toru või kanali. Vedeliku viskoossust väljendatakse poisi või sentipoisi ühikutes, kusjuures üks puis võrdub ühe düünisekundiga ruutsentimeetri kohta.
Millised on viskoossusega seotud probleemid?
Kuigi viskoossus on vedelike oluline omadus, võib see teatud olukordades probleeme tekitada. Näiteks võib kõrge viskoossus raskendada vedelike pumpamist läbi torustike, samas kui madal viskoossus võib põhjustada lekkeid ja muid probleeme.
Ressursid edasiseks aruteluks
Kui soovite rohkem teada saada viskoossuse ja selle rolli kohta vedelike käitumises, on Internetis ja trükituna saadaval palju ressursse. Mõned kasulikud teabeallikad on järgmised:
- Füüsikalise keemia ja kondenseeritud aine füüsika õpikud
- Teadusajakirjad, nagu Physical Review Letters ja Journal of Chemical Physics
- Veebifoorumid ja arutelutahvlid teadlastele ja teadlastele
- Veebisaidid ja ajaveebid, mis on pühendatud vedelike ja nende omaduste uurimisele
Aurustumine: vedelikust auruks muundamise taga olev teadus
Aurustumine on protsess, mille käigus vedelik muutub gaasiliseks. See tekib siis, kui vedelikus olevad molekulid saavad piisavalt kineetilist energiat, et põgeneda neid koos hoidvate jõudude eest. Selle protsessi jaoks vajalikku energiat nimetatakse soojuseks ja seda võib anda päikesevalguse, toiduvalmistamise või mõne muu soojusallika kujul. Kui vedelikku kuumutatakse, liiguvad selle molekulid kiiremini ja tõenäosus, et neil on piisavalt energiat vedelast faasist väljumiseks, suureneb.
Temperatuuri ja rõhu roll
Ümbritseva ala temperatuur ja rõhk mängivad aurustumisprotsessis olulist rolli. Kui temperatuur on kõrgem, on vedelikus olevatel molekulidel suurem kineetiline energia ja neil on lihtsam vedelast faasist välja pääseda. Teisest küljest, kui rõhk on madalam, on molekulidel rohkem ruumi liikumiseks ja neil on lihtsam vedelast faasist välja pääseda.
Aurustumine vs aurustamine
Aurutamist aetakse sageli segi aurustamisega, kuid need pole samad asjad. Aurustumine on protsess, mille käigus vedelik muudetakse gaasiks ja see võib toimuda igal temperatuuril. Aurustumine seevastu toimub ainult vedeliku pinnal ja ainult siis, kui vedelik on alla keemistemperatuuri.
Aurustumine erinevates keskkondades
Aurustumine võib toimuda igas keskkonnas, kuid soojemas ja kuivemas keskkonnas toimub see kiiremini. Siin on mõned konkreetsed näited.
- Aurumine toimub kuumas ja kuivas kliimas kiiremini kui külmas ja niiskes kliimas.
- Aurustumine toimub kõrgematel kõrgustel kiiremini, kuna õhurõhk on madalam.
- Aurustumine toimub kiiremini piirkondades, kus õhus on lai hapnikujaotus.
- Aurustumine toimub kiiremini varjulistes kohtades, kuna seal on vähem otsest päikesevalgust, mis vedelikku soojendab.
Kondensatsioon ja veetsükkel
Kui veeaur atmosfääris jahtub, muutub see lõpuks kondenseerumiseks kutsutava protsessi kaudu vedelikuks. See vedelik võib seejärel langeda sademetena tagasi Maa pinnale, viies veeringe lõpule.
Teadus vedelike volatiilsuse taga
Lenduvus on aine kalduvus aurustuda või aurustuda. See on tihedalt seotud vedeliku aururõhuga, mis mõõdab aine kalduvust põgeneda gaasifaasi. Vedeliku lenduvus sõltub paljudest teguritest, sealhulgas selle üksikute molekulide suurusest ja kujust, naaberaatomite või -osakeste vahelise sideme tugevusest ning energiast, mis on vajalik nende sidemete katkestamiseks ja ainel vedelikust muutumiseks. gaasi juurde.
Aururõhu tähtsus
Aururõhk on vedeliku suhtelise lenduvuse määr. See on rõhk, mida avaldab aine aur suletud anumas teatud temperatuuril. Mida kõrgem on aururõhk, seda lenduvam on vedelik. See omadus on oluline nii vedeliku keemistemperatuuri kui ka selle aurustumisvõime määramisel.
Süttivus ja lenduvus
Aine süttivus on tihedalt seotud selle lenduvusega. Lenduvaid vedelikke, millel on madal leekpunkt, mis on temperatuur, mille juures vedelik eraldab piisavalt auru, et moodustada õhuga süttiv segu, loetakse väga tuleohtlikeks. Seetõttu on oluline käidelda lenduvaid vedelikke ettevaatlikult ja järgides ohutusnõudeid.
Lenduvate vedelike tööstuslik kasutamine
Lenduvaid vedelikke kasutatakse tavaliselt tööstuslikes protsessides, näiteks:
- Lahustid: kasutatakse muude ainete lahustamiseks erinevate toodete valmistamisel.
- Kütused: kasutatakse mootorites ja muudes masinates energiaallikana.
- Puhastusvahendid: kasutatakse pindade puhastamiseks ja desinfitseerimiseks erinevates tööstusharudes.
Kokkuvõtteks võib öelda, et vedelike lendumine on keeruline protsess, mis sõltub paljudest teguritest, sealhulgas üksikute molekulide omadustest, temperatuurist ja teiste ainete olemasolust. Volatiilsuse taga oleva teaduse mõistmine on oluline paljudes tööstusharudes, alates tootmisest kuni energia tootmiseni.
Järeldus
Nii et see on vedelik. Vedelik on aine olek, erinevalt tahkest ainest, mida iseloomustab kindel maht ja vedeliku kuju ning mis hõlmab peaaegu kõike, mida me iga päev enda ümber näeme.
Te ei saa tegelikult aru vedelikest, kui ei mõista kohesiooni ja adhesiooni omadusi, ja te ei saa tegelikult aru neist, kui ei mõista molekule ja aatomeid. Seega loodan, et see juhend on andnud teile parema ülevaate vedelikust.
Olen Joost Nusselder, Tools Doctori asutaja, sisuturundaja ja isa. Mulle meeldib uusi seadmeid proovida ja olen koos oma meeskonnaga loonud põhjalikke ajaveebiartikleid alates 2016. aastast, et aidata lojaalseid lugejaid tööriistade ja meisterdamisnõuannetega.
