مایع حالتی از ماده است که توسط مولکول هایی مشخص می شود که به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک هستند تا پیوندهای موقتی ایجاد کنند (چسبندگی) و در اطراف یکدیگر حرکت کنند (سیالیت). مایعات حجم مشخصی دارند و به شکل ظرف در می آیند. آنها بیشتر در طبیعت یافت می شوند.
بیایید هر یک از اینها را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.
در این پست به موارد زیر می پردازیم:
نمونه هایی از مایعات: بیش از آب
وقتی در مورد مایعات صحبت می کنیم، به حالتی از ماده اشاره می کنیم. برخلاف جامدات که شکل و حجم ثابتی دارند و گازها که منبسط می شوند تا هر ظرفی را پر کنند، مایعات حجم ثابتی دارند اما شکل ظرف خود را می گیرند. برخی از خواص مایعات عبارتند از:
- تقریباً تراکم ناپذیر: مایعات حجم ثابتی دارند، به این معنی که فشرده سازی آنها دشوار است. این به دلیل این واقعیت است که مولکول های یک مایع نزدیک به هم هستند و آزادی حرکت کمی دارند.
- چگالی: مایعات با چگالی آنها که جرم در واحد حجم است مشخص می شود. چگالی یک مایع تحت تأثیر دما و فشار است، اما برای نوع خاصی از ماده، چگالی ثابت می ماند.
- چسبندگی و چسبندگی: مایعات خاصیت چسبندگی دارند، به این معنی که مولکول ها به یکدیگر جذب می شوند. آنها همچنین خاصیت چسبندگی دارند، به این معنی که به سطح یک جامد جذب می شوند.
- ویسکوزیته: مایعات مقاومت خاصی در برابر جریان دارند که به ویسکوزیته معروف است. این خاصیت تحت تأثیر دما و ترکیب شیمیایی مایع است.
نمونه هایی از مایعات
وقتی به مایعات فکر می کنیم، معمولاً اولین چیزی که به ذهنمان خطور می کند آب است. با این حال، نمونه های بسیار دیگری از مایعات وجود دارد، از جمله:
- روغن نباتی: این روغن معمولی برای پخت و پز است که با آب مخلوط نمی شود، یعنی با آب مخلوط نمی شود.
- الکل: این مایع معمولی است که با آب مخلوط می شود، یعنی با آب مخلوط می شود.
- جیوه: این عنصر فلزی است که در دمای اتاق مایع است. با چگالی بالا مشخص می شود و معمولاً در دماسنج ها استفاده می شود.
- روبیدیم: این عنصر فلزی دیگری است که در دماهای بالا مایع است.
- مواد شیمیایی: مواد شیمیایی زیادی وجود دارند که به شکل مایع وجود دارند، از جمله برخی از آنها که در زندگی روزمره ما فراوان هستند، مانند بنزین و محصولات پاک کننده.
مایعات و خواص آنها
خواص مایعات می تواند به پدیده های جالبی منجر شود. مثلا:
- مایعات می توانند شکل خود را تغییر دهند: برخلاف جامدات که شکل ثابتی دارند، مایعات می توانند شکل ظرف خود را بگیرند. این خاصیت به این دلیل است که مولکول های یک مایع نسبتاً آزاد هستند تا در اطراف حرکت کنند.
- مایعات ظروف را پر می کنند: اگرچه مایعات مانند گازها برای پر کردن ظرف منبسط نمی شوند، اما ظرفی را که در آن قرار دارند پر می کنند. این به این دلیل است که مایعات حجم ثابتی دارند.
- مایعات روی سطوح پخش می شوند: وقتی مایعی روی سطحی قرار می گیرد تا زمانی که به حالت تعادل برسد پخش می شود. این به دلیل خاصیت چسبندگی و چسبندگی است.
چه چیزی مایعات را منحصر به فرد می کند؟
مایعات حالت جذابی از ماده هستند که دارای خواصی هستند که آنها را از جامدات و گازها متمایز می کند. در اینجا برخی از خواص کلیدی مایعات آورده شده است:
- حجم: مایعات حجم مشخصی دارند، یعنی فضای خاصی را اشغال می کنند.
- شکل: مایعات به دلیل نیروهای نامتعادل بین ذرات خود شکل ظرف خود را می گیرند.
- نیروهای چسبنده: مولکول های یک مایع به یکدیگر جذب می شوند و در نتیجه کشش سطحی و توانایی تشکیل قطره ها ایجاد می شود.
- ویسکوزیته: مایعات معیاری برای مقاومت در برابر جریان دارند که بسته به نوع مایع می تواند بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، آب دارای ویسکوزیته پایین است، در حالی که عسل دارای ویسکوزیته بالایی است.
- کشش سطحی: مایعات دارای خاصیتی به نام کشش سطحی هستند که حاصل نیروهای پیوستگی بین ذرات در سطح مایع است. این خاصیت در بسیاری از فرآیندها مانند عمل مویرگی مهم است.
- تبخیر: مایعات می توانند از طریق فرآیندی به نام تبخیر به فاز گاز تبدیل شوند که برای شکستن پیوندهای بین ذرات به انرژی نیاز دارد.
تفاوت بین مایعات و جامدات
در حالی که مایعات و جامدات هر دو فاز متراکم ماده در نظر گرفته می شوند، تفاوت های مشخصی بین این دو وجود دارد:
- شکل: جامدات شکل ثابتی دارند، در حالی که مایعات شکل ظرف خود را می گیرند.
- ذرات: ذرات در یک جامد در یک الگوی ثابت قرار گرفته اند، در حالی که ذرات در یک مایع آزادانه در اطراف یکدیگر حرکت می کنند.
- حجم: جامدات حجم ثابتی دارند، در حالی که مایعات حجم مشخصی دارند اما می توانند شکل خود را تغییر دهند.
- چسبندگی: نیروهای چسبنده در جامدات قوی تر از مایعات هستند و در نتیجه کشش سطحی بالاتری ایجاد می شود.
اهمیت درک خواص مایع
درک خواص مایعات در بسیاری از زمینه ها مهم است، از جمله:
- شیمی: دانستن خواص مایعات برای توصیف رفتار ترکیبات و اندازه گیری تغییرات فیزیکی و شیمیایی آنها لازم است.
- فیزیک: مطالعه مایعات در درک رفتار مایعات مهم است که در بسیاری از زمینه های فیزیک کلیدی است.
- علم زمین: خواص مایعات در درک رفتار آب روی زمین از جمله نقش آن در چرخه آب و تأثیر آن بر محیط زیست مهم است.
اندازه گیری خواص مایع
روش های زیادی برای اندازه گیری خواص مایعات وجود دارد، از جمله:
- ویسکوزیته: مقاومت در برابر جریان را می توان با استفاده از ویسکومتر اندازه گیری کرد.
- کشش سطحی: کشش سطحی مایع را می توان با استفاده از تانسیومتر اندازه گیری کرد.
- چگالی: جرم در واحد حجم مایع را می توان با استفاده از هیدرومتر اندازه گیری کرد.
- نقطه جوش: دمایی که در آن یک مایع به فاز گاز تبدیل می شود را می توان با استفاده از دماسنج اندازه گیری کرد.
آینده تحقیقات مایع
هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد مایعات وجود دارد و تحقیقات در این زمینه ادامه دارد. برخی از زمینه های اصلی تمرکز عبارتند از:
- مایعات پیچیده: مایعاتی که ساختار پیچیده تری نسبت به مایعات ساده دارند، مانند پلیمرها و کریستال های مایع.
- مایعات پرفشار: مایعاتی که تحت فشار زیاد قرار دارند، مانند مایعاتی که در اعماق زمین یافت می شوند.
- مایعات داغ: مایعاتی که تا دمای بالا گرم می شوند، مانند آنهایی که در فرآیندهای صنعتی استفاده می شوند.
حالات در حال تغییر: موضوعی از مراحل
ذوب انتقال از فاز جامد به فاز مایع است. در اینجا مواردی وجود دارد که باید در نظر داشته باشید:
- هنگامی که یک جامد گرم می شود، مولکول های آن سریعتر و سریعتر شروع به ارتعاش می کنند.
- در یک نقطه خاص، مولکول ها انرژی کافی برای رها شدن از موقعیت های ثابت خود را دارند و شروع به حرکت می کنند.
- این زمانی است که جامد شروع به ذوب شدن کرده و به مایع تبدیل می شود.
از مایع به جامد: انجماد
انجماد برعکس ذوب است. این انتقال از فاز مایع به فاز جامد است. در اینجا مواردی وجود دارد که باید در نظر داشته باشید:
- هنگامی که یک مایع سرد می شود، مولکول های آن آهسته تر و کندتر حرکت می کنند.
- در یک نقطه خاص، مولکول‌ها انرژی کافی برای حرکت را از دست می‌دهند و شروع به نشستن در موقعیت‌های ثابت می‌کنند.
- این زمانی است که مایع شروع به یخ زدن کرده و تبدیل به جامد می شود.
از مایع به گاز: تبخیر
تبخیر انتقال از فاز مایع به فاز گاز است. در اینجا مواردی وجود دارد که باید در نظر داشته باشید:
- هنگامی که یک مایع گرم می شود، مولکول های آن سریعتر و سریعتر حرکت می کنند.
- در یک نقطه خاص، مولکول ها انرژی کافی برای جدا شدن از سطح مایع و تبدیل شدن به گاز را دارند.
- این زمانی است که مایع شروع به تبخیر کرده و تبدیل به گاز می شود.
از گاز به مایع: تراکم
تراکم برعکس تبخیر است. انتقال از فاز گاز به فاز مایع است. در اینجا مواردی وجود دارد که باید در نظر داشته باشید:
- وقتی گاز سرد می شود، مولکول های آن کندتر و کندتر حرکت می کنند.
- در یک نقطه خاص، مولکول ها انرژی کافی برای ماندن در کنار هم را از دست می دهند و شروع به تشکیل مایع می کنند.
- این زمانی است که گاز شروع به متراکم شدن می کند و به مایع تبدیل می شود.
تغییر حالات ماده فرآیندی جذاب است که در اطراف ما اتفاق می افتد. خواه یخ در حال آب شدن در نوشیدنی شما باشد یا بخاری که از قهوه صبحگاهی شما بلند می شود، درک مراحل ماده می تواند به ما کمک کند تا دنیا را به روشی کاملا جدید درک کنیم.
طبیعت چسبنده آب: پیوستگی و چسبندگی
چسبندگی و چسبندگی به کشش سطحی مایعات مربوط می شود. کشش سطحی نیرویی است که باعث می شود سطح یک مایع منقبض شود و شکلی ایجاد کند که مساحت سطح را به حداقل برساند. چسبندگی مسئول کشش سطحی آب است، در حالی که چسبندگی باعث می شود آب به سطوح دیگر بچسبد.
نمونه هایی از انسجام و چسبندگی در عمل
در اینجا چند نمونه از انسجام و چسبندگی در زندگی روزمره آورده شده است:
- یک قطره آب روی یک سطح براق به دلیل نیروهای منسجم بین مولکول های آب، شکل تقریباً کروی ایجاد می کند.
- آب موجود در ظرف می تواند به دلیل چسبندگی باعث خیس شدن ظرف شود.
- عمل مویرگی، که به آب اجازه می دهد از طریق لوله های باریک حرکت کند، نتیجه هم چسبندگی و هم چسبندگی است.
- منیسک، سطح منحنی یک مایع در یک ظرف، به دلیل تعادل بین نیروهای چسبنده و چسبنده ایجاد می شود.
اثرات چسبندگی و چسبندگی
استحکام نیروهای چسبندگی و چسبندگی به نوع مایع و سطحی که با آن در تماس است بستگی دارد. در اینجا برخی از اثرات چسبندگی و چسبندگی آورده شده است:
- مهره های آب روی سطح موم زده می شود زیرا نیروهای چسبندگی بین مولکول های آب بیشتر از نیروهای چسبنده بین آب و موم است.
- رنگ تمایل به صاف شدن روی سطح شیشه دارد زیرا نیروهای چسب بین رنگ و شیشه بیشتر از نیروهای چسبندگی بین مولکول های رنگ است.
- جیوه یک منیسک مقعر را در داخل یک لوله شیشه ای باریک تشکیل می دهد زیرا نیروهای چسبنده بین جیوه و شیشه بیشتر از نیروهای چسبنده بین مولکول های جیوه است.
- حباب های صابون به دلیل تعادل بین نیروهای چسبنده و چسبنده تمایل به تشکیل کره دارند.
چسبندگی و چسبندگی ویژگی های شگفت انگیز مایعات است که به آنها اجازه می دهد اشکال مختلف ایجاد کنند و با سایر اشیاء تعامل داشته باشند. درک این خواص می تواند به ما در صرفه جویی در مصرف آب و استفاده موثرتر از آن در زندگی روزمره کمک کند.
تجارت چسبنده ویسکوزیته
ویسکوزیته اصطلاحی است که در فیزیک و شیمی فیزیک برای توصیف مقاومت یک مایع در برابر جریان استفاده می شود. این معیار اصطکاک داخلی یک مایع است و تحت تأثیر عواملی مانند دما، فشار و اندازه و شکل مولکول های سازنده مایع است.
ویسکوزیته چگونه اندازه گیری می شود؟
ویسکوزیته معمولاً با استفاده از دستگاهی به نام ویسکومتر اندازه گیری می شود که مدت زمان عبور مایع از یک لوله یا کانال باریک را اندازه گیری می کند. ویسکوزیته یک مایع بر حسب واحد پویز یا سانتی پویز بیان می شود که یک پویز برابر با یک داین ثانیه در هر سانتی متر مربع است.
برخی از مشکلات مرتبط با ویسکوزیته چیست؟
در حالی که ویسکوزیته یکی از ویژگی های مهم مایعات است، می تواند در شرایط خاصی نیز مشکلاتی را ایجاد کند. به عنوان مثال، ویسکوزیته بالا می تواند پمپاژ مایعات را از طریق خطوط لوله دشوار کند، در حالی که ویسکوزیته پایین می تواند منجر به نشت و مسائل دیگر شود.
منابع برای بحث بیشتر
اگر علاقه مند به یادگیری بیشتر در مورد ویسکوزیته و نقش آن در رفتار مایعات هستید، منابع زیادی به صورت آنلاین و چاپی موجود است. برخی از منابع مفید اطلاعات عبارتند از:
- کتاب های درسی شیمی فیزیک و فیزیک ماده متراکم
- مجلات علمی مانند Physical Review Letters و Journal of Chemical Physics
- انجمن های آنلاین و تابلوهای بحث برای دانشمندان و محققان
- وب سایت ها و وبلاگ های اختصاص داده شده به مطالعه مایعات و خواص آنها
تبخیر: علم پشت تبدیل مایع به بخار
تبخیر فرآیندی است که طی آن یک مایع به حالت گاز تبدیل می شود. زمانی اتفاق می‌افتد که مولکول‌های یک مایع انرژی جنبشی کافی برای فرار از نیروهایی که آنها را نگه می‌دارند به دست آورند. انرژی مورد نیاز برای این فرآیند گرما نامیده می شود و می توان آن را به صورت نور خورشید، پخت و پز یا هر منبع گرمایی دیگر به بدن داد. هنگامی که یک مایع گرم می شود، مولکول های آن سریعتر حرکت می کنند و شانس داشتن انرژی کافی برای فرار از فاز مایع افزایش می یابد.
نقش دما و فشار
دما و فشار محیط اطراف نقش بسزایی در فرآیند تبخیر دارد. وقتی دما بالاتر است، مولکول‌های مایع انرژی جنبشی بیشتری دارند و فرار از فاز مایع برای آنها آسان‌تر می‌شود. از طرف دیگر، وقتی فشار کمتر است، مولکول‌ها فضای بیشتری برای حرکت دارند و فرار از فاز مایع برای آنها آسان‌تر می‌شود.
تبخیر در مقابل تبخیر
تبخیر اغلب با تبخیر اشتباه گرفته می شود، اما آنها یکسان نیستند. تبخیر فرآیندی است که طی آن یک مایع به گاز تبدیل می شود و در هر دمایی می تواند اتفاق بیفتد. از طرف دیگر، تبخیر فقط در سطح مایع و تنها زمانی اتفاق می افتد که مایع زیر نقطه جوش خود باشد.
تبخیر در محیط های مختلف
تبخیر می تواند در هر محیطی اتفاق بیفتد، اما در محیط های گرمتر و خشک تر سریعتر اتفاق می افتد. در اینجا چند نمونه خاص آورده شده است:
- تبخیر در آب و هوای گرم و خشک سریعتر از آب و هوای سرد و مرطوب اتفاق می افتد.
- تبخیر در ارتفاعات با سرعت بیشتری اتفاق می افتد زیرا فشار هوا کمتر است.
- تبخیر در مناطقی با توزیع وسیع اکسیژن در هوا سریعتر اتفاق می افتد.
- تبخیر در مناطق سایه دار سریعتر اتفاق می افتد زیرا نور مستقیم خورشید برای گرم کردن مایع کمتر است.
تراکم و چرخه آب
هنگامی که بخار آب موجود در جو سرد می شود، در نهایت از طریق فرآیندی به نام تراکم به مایع تبدیل می شود. سپس این مایع می تواند به صورت بارش دوباره به سطح زمین بریزد و چرخه آب را تکمیل کند.
علم پشت فرار مایعات
فراریت تمایل یک ماده به تبخیر یا تبخیر است. این رابطه نزدیکی با فشار بخار یک مایع دارد، که معیاری برای سنجش تمایل ماده برای فرار به فاز گاز است. فراریت یک مایع به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله اندازه و شکل تک تک مولکول‌های آن، قدرت پیوند بین اتم‌ها یا ذرات مجاور، و انرژی لازم برای شکستن آن پیوندها و تبدیل شدن ماده به مایع از مایع. به یک گاز
اهمیت فشار بخار
فشار بخار اندازه گیری درجه نسبی فرار یک مایع است. فشاری است که توسط بخار یک ماده در یک ظرف بسته در دمای معین وارد می شود. هر چه فشار بخار بیشتر باشد، مایع فرارتر است. این خاصیت در تعیین نقطه جوش مایع و همچنین تمایل آن به تبخیر مهم است.
قابلیت اشتعال و فرار
اشتعال پذیری یک ماده ارتباط نزدیکی با فرار آن دارد. مایعات فراری که نقطه اشتعال پایینی دارند، یعنی دمایی که در آن مایع به اندازه کافی بخار تولید می کند تا مخلوطی قابل اشتعال با هوا ایجاد کند، بسیار قابل اشتعال در نظر گرفته می شوند. به همین دلیل مهم است که با مایعات فرار با احتیاط و مطابق با مقررات ایمنی کار کنید.
کاربردهای صنعتی مایعات فرار
مایعات فرار معمولاً در فرآیندهای صنعتی استفاده می شوند، مانند:
- حلال ها: برای حل کردن سایر مواد در ساخت محصولات مختلف استفاده می شود.
- سوخت: به عنوان منبع انرژی در موتورها و سایر ماشین آلات استفاده می شود.
- مواد تمیز کننده: برای تمیز کردن و ضد عفونی کردن سطوح در صنایع مختلف استفاده می شود.
در نتیجه، فراریت مایعات یک فرآیند پیچیده است که به عوامل متعددی از جمله ویژگی‌های مولکول‌ها، دما و وجود مواد دیگر بستگی دارد. درک علم پشت نوسانات در تعدادی از صنایع، از تولید تا تولید انرژی، مهم است.
نتیجه
بنابراین، این چیزی است که یک مایع است. مایع حالتی از ماده است بر خلاف جامدات که با حجم ثابت و شکل سیال مشخص می شود و تقریباً شامل هر چیزی است که هر روز در اطراف خود می بینیم.
شما واقعاً نمی توانید مایعات را بدون درک خواص چسبندگی و چسبندگی درک کنید، و واقعاً نمی توانید آنها را بدون درک مولکول ها و اتم ها درک کنید. بنابراین، امیدوارم این راهنما به شما درک بهتری از مایعات داده باشد.
من Joost Nusselder، بنیانگذار Tools Doctor، بازاریاب محتوا، و پدر هستم. من عاشق امتحان کردن تجهیزات جدید هستم و به همراه تیمم از سال 2016 مقالات وبلاگ عمیقی ایجاد کرده‌ام تا به خوانندگان وفادار با ابزار و نکات کاردستی کمک کنم.
