Tekućina je stanje tvari koje karakteriziraju molekule koje su dovoljno blizu jedna drugoj da tvore privremene veze (adhezija) i kreću se jedna oko druge (fluidnost). Tekućine imaju određeni volumen i imaju oblik posude. Uglavnom se nalaze u prirodi.
Pogledajmo svaki od njih detaljnije.
U ovom ćemo članku obraditi:
Primjeri tekućina: Više od vode
Kada govorimo o tekućinama, mislimo na agregatno stanje. Za razliku od čvrstih tvari, koje imaju fiksni oblik i volumen, i plinova, koji se šire kako bi ispunili bilo koju posudu, tekućine imaju fiksni volumen, ali poprimaju oblik svoje posude. Neka svojstva tekućina uključuju:
- Gotovo nestlačive: Tekućine imaju fiksni volumen, što znači da ih je teško komprimirati. To je zbog činjenice da su molekule u tekućini blizu jedna drugoj i imaju malo slobode kretanja.
- Gustoća: Tekućine karakterizira njihova gustoća, što je masa po jedinici volumena. Na gustoću tekućine utječu temperatura i tlak, ali za određenu vrstu tvari gustoća ostaje konstantna.
- Kohezija i adhezija: Tekućine imaju svojstvo kohezije, što znači da se molekule međusobno privlače. Također imaju svojstvo prianjanja, što znači da ih privlači površina čvrstog tijela.
- Viskoznost: Tekućine imaju određeni otpor protoku, što je poznato kao viskoznost. Na ovo svojstvo utječu temperatura i kemijski sastav tekućine.
Primjeri tekućina
Kada pomislimo na tekućinu, obično nam prva padne na pamet voda. Međutim, postoje mnogi drugi primjeri tekućina, uključujući:
- Biljno ulje: ovo je uobičajeno ulje za kuhanje koje se ne miješa s vodom, što znači da se ne miješa s vodom.
- Alkohol: Ovo je uobičajena tekućina koja se miješa s vodom, što znači da se miješa s vodom.
- Merkur: Ovo je metalni element koji je tekući na sobnoj temperaturi. Karakterizira ga visoka gustoća i često se koristi u termometrima.
- Rubidij: Ovo je još jedan metalni element koji je tekući na povišenim temperaturama.
- Kemikalije: Postoje mnoge kemikalije koje postoje u tekućem obliku, uključujući neke koje su u izobilju u našem svakodnevnom životu, poput benzina i proizvoda za čišćenje.
Tekućine i njihova svojstva
Svojstva tekućina mogu dovesti do nekih zanimljivih pojava. Na primjer:
- Tekućine mogu promijeniti oblik: Za razliku od krutih tvari, koje imaju fiksni oblik, tekućine mogu poprimiti oblik svoje posude. Ovo svojstvo je zbog činjenice da se molekule u tekućini mogu relativno slobodno kretati.
- Tekućine pune spremnike: Iako se tekućine ne šire da bi ispunile spremnik poput plinova, one ispunjavaju spremnik u kojem se nalaze. To je zato što tekućine imaju fiksni volumen.
- Tekućine se raspršuju po površinama: Kada se tekućina stavi na površinu, raspršit će se dok ne postigne stanje ravnoteže. To je zbog svojstava kohezije i adhezije.
Što tekućine čini jedinstvenima?
Tekućine su fascinantno agregatno stanje koje ima svojstva koja ih razlikuju od krutina i plinova. Evo nekih ključnih svojstava tekućina:
- Volumen: Tekućine imaju određeni volumen, što znači da zauzimaju određenu količinu prostora.
- Oblik: Tekućine poprimaju oblik svoje posude zbog neuravnoteženih sila između njihovih čestica.
- Kohezijske sile: Molekule u tekućini se privlače jedna drugoj, što rezultira površinskom napetosti i sposobnošću stvaranja kapljica.
- Viskoznost: Tekućine imaju mjeru otpora protoku, koja se može uvelike razlikovati ovisno o vrsti tekućine. Na primjer, voda ima nisku viskoznost, dok med ima visoku viskoznost.
- Površinska napetost: Tekućine imaju svojstvo koje se naziva površinska napetost, a koje je rezultat kohezijskih sila između čestica na površini tekućine. Ovo svojstvo je važno u mnogim procesima, kao što je kapilarno djelovanje.
- Isparavanje: Tekućine se mogu pretvoriti u plinovitu fazu kroz proces koji se zove isparavanje, a koji zahtijeva energiju za kidanje veza između čestica.
Razlike između tekućina i krutina
Iako se i tekućine i krutine smatraju kondenziranim fazama materije, postoje jasne razlike između njih dvoje:
- Oblik: Čvrste tvari imaju fiksan oblik, dok tekućine imaju oblik svoje posude.
- Čestice: čestice u krutom tijelu raspoređene su u fiksnom uzorku, dok se čestice u tekućini slobodno kreću jedna oko druge.
- Volumen: Čvrste tvari imaju fiksni volumen, dok tekućine imaju određeni volumen, ali mogu promijeniti oblik.
- Kohezija: Kohezijske sile jače su u čvrstim tijelima nego u tekućinama, što rezultira većom površinskom napetosti.
Važnost razumijevanja svojstava tekućina
Razumijevanje svojstava tekućina važno je u mnogim područjima, uključujući:
- Kemija: Poznavanje svojstava tekućina potrebno je za opisivanje ponašanja spojeva i mjerenje njihovih fizikalnih i kemijskih promjena.
- Fizika: proučavanje tekućina važno je za razumijevanje ponašanja tekućina, što je ključno u mnogim područjima fizike.
- Znanost o Zemlji: Svojstva tekućina važna su za razumijevanje ponašanja vode na Zemlji, uključujući njezinu ulogu u vodenom ciklusu i njezin utjecaj na okoliš.
Mjerenje svojstava tekućine
Postoji mnogo načina za mjerenje svojstava tekućina, uključujući:
- Viskoznost: otpor tečenju može se izmjeriti pomoću viskozimetra.
- Površinska napetost: Površinska napetost tekućine može se mjeriti pomoću tenziometra.
- Gustoća: Masa po jedinici volumena tekućine može se izmjeriti hidrometrom.
- Vrelište: Temperatura pri kojoj tekućina prelazi u plinovitu fazu može se mjeriti pomoću termometra.
Budućnost istraživanja tekućina
Ima još mnogo toga za naučiti o tekućinama, a istraživanja u ovom području su u tijeku. Neka ključna područja fokusa uključuju:
- Složene tekućine: Tekućine koje imaju složeniju strukturu od jednostavnih tekućina, kao što su polimeri i tekući kristali.
- Tekućine pod visokim pritiskom: Tekućine koje su izložene visokim pritiscima, poput onih koje se nalaze duboko u Zemlji.
- Vruće tekućine: Tekućine koje se zagrijavaju na visoke temperature, poput onih koje se koriste u industrijskim procesima.
Mijenjanje stanja: pitanje faza
Taljenje je prijelaz iz krute faze u tekuću fazu. Evo nekih stvari koje treba imati na umu:
- Kada se krutina zagrijava, njene molekule počinju vibrirati sve brže i brže.
- U određenom trenutku molekule imaju dovoljno energije da se oslobode svojih fiksnih položaja i počnu se kretati.
- Tada se krutina počinje topiti i postaje tekućina.
Od tekućeg do krutog: smrzavanje
Smrzavanje je suprotno od topljenja. To je prijelaz iz tekuće faze u krutu fazu. Evo nekih stvari koje treba imati na umu:
- Kada se tekućina ohladi, njezine se molekule počinju kretati sve sporije i sporije.
- U određenom trenutku molekule gube dovoljno energije da se kreću i počnu se postavljati na fiksne položaje.
- Tada se tekućina počinje smrzavati i postaje krutina.
Od tekućine do plina: isparavanje
Isparavanje je prijelaz iz tekuće faze u plinovitu fazu. Evo nekih stvari koje treba imati na umu:
- Kada se tekućina zagrijava, njezine se molekule počinju kretati sve brže i brže.
- U određenom trenutku molekule imaju dovoljno energije da se oslobode s površine tekućine i postanu plin.
- Tada tekućina počinje isparavati i postaje plin.
Od plina do tekućine: kondenzacija
Kondenzacija je suprotna od isparavanja. To je prijelaz iz plinovite faze u tekuću fazu. Evo nekih stvari koje treba imati na umu:
- Kada se plin ohladi, njegove se molekule počinju kretati sve sporije i sporije.
- U određenom trenutku molekule gube dovoljno energije da ostanu zajedno i počnu stvarati tekućinu.
- Tada se plin počinje kondenzirati i postaje tekućina.
Mijenjanje agregatnih stanja je fascinantan proces koji se događa posvuda oko nas. Bilo da se radi o ledu koji se topi u vašem piću ili o pari koja se diže iz vaše jutarnje kave, razumijevanje faza materije može nam pomoći da cijenimo svijet na potpuno novi način.
Ljepljiva priroda vode: kohezija i adhezija
Kohezija i adhezija povezani su s površinskom napetosti tekućina. Površinska napetost je sila koja uzrokuje skupljanje površine tekućine i formiranje oblika koji smanjuje površinu. Kohezija je odgovorna za površinsku napetost vode, dok adhezija omogućuje lijepljenje vode na druge površine.
Primjeri kohezije i adhezije na djelu
Evo nekoliko primjera kohezije i adhezije u svakodnevnom životu:
- Kapljica vode na sjajnoj površini formira gotovo sferni oblik zbog kohezijskih sila između molekula vode.
- Voda u spremniku može uzrokovati da se spremnik smoči zbog prianjanja.
- Kapilarno djelovanje, koje omogućuje vodi da se kreće kroz uske cijevi, rezultat je i kohezije i adhezije.
- Meniskus, zakrivljena površina tekućine u posudi, nastaje zbog ravnoteže između kohezijske i adhezivne sile.
Učinci kohezije i adhezije
Jačina kohezijske i adhezijske sile ovisi o vrsti tekućine i površini s kojom je u kontaktu. Evo nekih učinaka kohezije i adhezije:
- Voda se diže na voštanu površinu jer su kohezijske sile između molekula vode veće od adhezivnih sila između vode i voska.
- Boja ima tendenciju da se izravna na staklenoj površini jer su adhezivne sile između boje i stakla veće od kohezijskih sila između molekula boje.
- Živa tvori konkavni meniskus unutar uske staklene cijevi jer su adhezivne sile između žive i stakla veće od kohezijskih sila između molekula žive.
- Mjehurići od sapunice imaju tendenciju formiranja sfera zbog ravnoteže između kohezijske i adhezivne sile.
Kohezija i adhezija fascinantna su svojstva tekućina koja im omogućuju stvaranje različitih oblika i interakciju s drugim objektima. Razumijevanje ovih svojstava može nam pomoći uštedjeti vodu i učinkovitije je koristiti u svakodnevnom životu.
Ljepljivi posao viskoznosti
Viskoznost je izraz koji se koristi u fizici i fizičkoj kemiji za opisivanje otpora tekućine proticanju. To je mjera unutarnjeg trenja tekućine i na njega utječu čimbenici kao što su temperatura, tlak te veličina i oblik molekula koje čine tekućinu.
Kako se mjeri viskoznost?
Viskoznost se obično mjeri pomoću uređaja koji se zove viskozimetar, koji mjeri vrijeme potrebno da tekućina protječe kroz usku cijev ili kanal. Viskoznost tekućine izražava se u jedinicama poise ili centipoise, pri čemu je jedna poisa jednaka jednoj din-sekundi po kvadratnom centimetru.
Koji su problemi povezani s viskoznošću?
Iako je viskoznost važno svojstvo tekućina, ona također može uzrokovati probleme u određenim situacijama. Na primjer, visoka viskoznost može otežati pumpanje tekućina kroz cjevovode, dok niska viskoznost može dovesti do curenja i drugih problema.
Resursi za daljnju raspravu
Ako ste zainteresirani za učenje više o viskoznosti i njezinoj ulozi u ponašanju tekućina, postoje mnogi izvori dostupni na internetu iu tiskanom obliku. Neki korisni izvori informacija uključuju:
- Udžbenici fizikalne kemije i fizike kondenzirane tvari
- Znanstveni časopisi kao što su Physical Review Letters i Journal of Chemical Physics
- Online forumi i ploče za rasprave za znanstvenike i istraživače
- Web stranice i blogovi posvećeni proučavanju tekućina i njihovih svojstava
Isparavanje: znanost koja stoji iza transformacije tekućine u paru
Isparavanje je proces kojim tekućina prelazi u plinovito stanje. Do njega dolazi kada molekule u tekućini dobiju dovoljno kinetičke energije da pobjegnu silama koje ih drže zajedno. Energija potrebna za ovaj proces naziva se toplina, a može se dati u obliku sunčeve svjetlosti, kuhanja ili bilo kojeg drugog izvora topline. Kada se tekućina zagrijava, njezine se molekule kreću brže, a šanse da će imati dovoljno energije da pobjegnu iz tekuće faze se povećavaju.
Uloga temperature i tlaka
Temperatura i tlak okolnog prostora igraju značajnu ulogu u procesu isparavanja. Kada je temperatura viša, molekule u tekućini imaju veću kinetičku energiju te im je lakše izaći iz tekuće faze. S druge strane, kada je tlak niži, molekule imaju više prostora za kretanje i postaje im lakše pobjeći iz tekuće faze.
Isparavanje naspram isparavanja
Isparavanje se često brka s isparavanjem, ali to nije ista stvar. Isparavanje je proces kojim se tekućina pretvara u plin, a može se dogoditi na bilo kojoj temperaturi. Isparavanje se, s druge strane, događa samo na površini tekućine i samo kada je tekućina ispod točke vrenja.
Isparavanje u različitim okruženjima
Isparavanje se može dogoditi u bilo kojem okruženju, ali se brže događa u toplijim i sušnijim okruženjima. Evo nekoliko konkretnih primjera:
- Isparavanje se događa brže u toplim i suhim klimama nego u hladnim i vlažnim klimama.
- Isparavanje se događa brže na višim nadmorskim visinama jer je tlak zraka niži.
- Isparavanje se događa brže u područjima sa širokom distribucijom kisika u zraku.
- Isparavanje se događa brže u zasjenjenim područjima jer ima manje izravne sunčeve svjetlosti koja zagrijava tekućinu.
Kondenzacija i ciklus vode
Kada se vodena para u atmosferi ohladi, na kraju se ponovno pretvara u tekućinu kroz proces koji se naziva kondenzacija. Ova tekućina zatim može pasti natrag na Zemljinu površinu kao oborina, dovršavajući vodeni ciklus.
Znanost koja stoji iza hlapljivosti tekućina
Hlapljivost je sklonost tvari da ispari ili ispari. Usko je povezan s tlakom pare tekućine, koji je mjera težnje tvari da pobjegne u plinovitu fazu. Hlapljivost tekućine ovisi o brojnim čimbenicima, uključujući veličinu i oblik pojedinačnih molekula, snagu veze između susjednih atoma ili čestica i energiju potrebnu za prekid tih veza i dopuštanje tvari da se transformira iz tekućine na plin.
Važnost tlaka pare
Tlak pare je mjera relativnog stupnja isparljivosti tekućine. To je tlak koji stvara para tvari u zatvorenom spremniku na danoj temperaturi. Što je veći tlak pare, to je tekućina hlapljivija. Ovo je svojstvo važno za određivanje vrelišta tekućine, kao i njezine sklonosti isparavanju.
Zapaljivost i hlapljivost
Zapaljivost tvari usko je povezana s njezinom hlapljivošću. Hlapljive tekućine koje imaju nisko plamište, što je temperatura pri kojoj tekućina ispušta dovoljno pare da stvori zapaljivu smjesu sa zrakom, smatraju se vrlo zapaljivima. Zbog toga je važno rukovati hlapljivim tekućinama pažljivo iu skladu sa sigurnosnim propisima.
Industrijska upotreba hlapljivih tekućina
Hlapljive tekućine obično se koriste u industrijskim procesima, kao što su:
- Otapala: koriste se za otapanje drugih tvari u proizvodnji raznih proizvoda.
- Goriva: koriste se kao izvor energije u motorima i drugim strojevima.
- Sredstva za čišćenje: koriste se za čišćenje i dezinfekciju površina u raznim industrijama.
Zaključno, hlapljivost tekućina složen je proces koji ovisi o nizu čimbenika, uključujući svojstva pojedinačnih molekula, temperaturu i prisutnost drugih tvari. Razumijevanje znanosti koja stoji iza volatilnosti važno je u brojnim industrijama, od proizvodnje do proizvodnje energije.
Zaključak
Dakle, to je tekućina. Tekućina je agregatno stanje za razliku od čvrstih tvari, karakterizirano fiksnim volumenom i tekućim oblikom, a uključuje gotovo sve što vidimo oko sebe svaki dan.
Ne možete stvarno razumjeti tekućine bez razumijevanja svojstava kohezije i adhezije, a ne možete ih stvarno razumjeti bez razumijevanja molekula i atoma. Stoga se nadam da vam je ovaj vodič omogućio bolje razumijevanje tekućina.
Ja sam Joost Nusselder, osnivač tvrtke Tools Doctor, marketer sadržaja i otac. Volim isprobavati novu opremu, a zajedno sa svojim timom od 2016. stvaram detaljne članke na blogu kako bih vjernim čitateljima pomogao alatima i savjetima za izradu.
