معادلة الطاقة السطحية للسائل. طاقة الطبقة السطحية للسائل
تمتلك الجزيئات في السائل الطاقة الحركية للحركة الحرارية والطاقة الكامنة للتفاعل بين الجزيئات. لتحريك جزيء من عمق السائل إلى السطح ، يجب بذل جهد للتغلب على قوة الضغط الجزيئي. يتم هذا العمل بواسطة الجزيء بسبب مخزون الطاقة الحركية ويستخدم لزيادة طاقته الكامنة. لذلك ، فإن جزيئات الطبقة السطحية لديها طاقة كامنة إضافية مقارنة بالجزيئات الموجودة داخل السائل. تسمى هذه الطاقة الكامنة الإضافية التي تمتلكها جزيئات الطبقة السطحية الطاقة السطحية.
إذا تمدد سطح السائل ، فستظهر المزيد والمزيد من الجزيئات الجديدة على السطح ، وستزداد الطاقة الكامنة للطبقة السطحية. لذلك ، تتناسب طاقة السطح مع مساحة سطح السائل نفسه (الشكل 4).
أين لكنهو عمل قوة التوتر السطحي. Fهي قوة التوتر السطحي. د x- امتداد الفيلم د س- تغير في مساحة سطح الفيلم.
من هذا التعبير ، يمكن إعطاء تعريف آخر لمعامل التوتر السطحي.
معامل التوتر السطحي يساوي الطاقة السطحية الحرة لكل وحدة مساحة السطح. في هذه الحالة ، وحدة القياس هي [أ] = [J / م 2].
للشوائب في السائل تأثير كبير على التوتر السطحي. على سبيل المثال ، يقلل الصابون المذاب في الماء من التوتر السطحي إلى 0.045 نيوتن / م ، بينما يزيده السكر أو الملح. تسمى المواد التي تغير التوتر السطحي نشطة ظاهريا. وهي تشمل الزيت والصابون والكحول ، وتُفسَّر هذه الظاهرة بالتفاعلات بين الجزيئات. إذا كان التفاعل بين جزيئات السائل نفسه أكبر من التفاعل بين جزيئات السائل والشوائب ، فإن جزيئات الشوائب تندفع إلى السطح ويكون تركيز الشوائب على السطح أكبر ؛ من الحجم ، مما يؤدي إلى انخفاض في التوتر السطحي.
تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي على نطاق واسع في قطع المعادن وصخور الحفر وما إلى ذلك ، نظرًا لأن تدمير الصخور في وجودها أسهل ، حيث يتم امتصاصها على سطح الجسم الصلب ، فهي تخترق داخل الشقوق الدقيقة وتساهم في زيادة تطوير هذه الشقوق في العمق .
تقريبا كل المادية و العمليات الكيميائيةفي الطبيعة ترتبط بالتفاعل بين الذرات. يحدد حجم القوى بين الذرية الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الغازية والسائلة والصلبة. ترجع عمليات الترطيب والتدفق الشعري للسوائل على سطح الجسم الصلب أو السائل أيضًا إلى وجود حقول القوة الداخلية والسطحية فيها. يتسبب ظهور هذه القوى في تفاعلات بين الجزيئات داخل وعلى سطح السائل. جزيء معزول ، يقع داخل السائل على مسافة من نصف قطر عمل القوى الجزيئية ، يجذب الجزيئات المحيطة ويكون في نفس الوقت تحت تأثير هذه الجزيئات. نتيجة جميع القوى هي صفر ، ونتيجة لذلك ، يكون الجزيء داخل السائل في حالة توازن. عندما يتحرك الجزيء إلى السطح على مسافة أقل من نصف قطر تأثير القوى الجزيئية ، فإن حالة توازنه ستكون مختلفة.
تتمتع جزيئات السائل الموجود على سطح واجهته مع الغاز بجاذبية أكبر بكثير من جانب السائل مقارنة بجانب الوسط الغازي ، الذي يتميز بكثافة منخفضة. ونتيجة لذلك ، تنشأ قوة موجهة داخل السائل تميل إلى تحريك جزيئاته من السطح إلى العمق. سطح السائل يتصرف مثل فيلم مطاطي مشدود بإحكام. تتكون طبقة سطحية تضغط على السائل. سمك هذه الطبقة حوالي 10 أ. طاقة الجزيئات بالقرب من السطح البيني أعلى منها داخل السائل. يتم توجيه الطاقة الحرة للطبقة السطحية في جميع النقاط العمودية على السطح وتميل إلى تقليلها إلى الحد الأدنى. إذا لم تكن هناك قوى أخرى تعمل على السائل ، فإنها تأخذ شكل كرة ، أي. أجسام ذات أصغر مساحة سطحية لحجم معين.
عند حل المشكلات العملية ، يصعب التعامل مع الطاقة السطحية للسائل ، لذلك يتم تقديم مفهوم أبسط لمعامل التوتر السطحي s ، والذي يساوي عدديًا قوة التوتر السطحي لكل وحدة طول من الطبقة السطحية السائلة و العمل في الاتجاه العمودي لهذا الخط
ق = F / L (5.1)
حيث F هي قوة التوتر السطحي ، N ؛ L هو طول السطح الحر للسائل ، حيث تعمل قوة التوتر السطحي F ، m.
يتسبب عدم تكافؤ التفاعل الجزيئي عند حدود الطور وتراجع جزيئات السطح في السائل في ظهور قوة. هذه القوة تعمل بشكل عرضي ، وتُحسب لكل وحدة طول للمحيط الذي يحد سطح السائل ، وتسمى التوتر السطحي.
نظرًا لأن التوتر السطحي يعمل بشكل عرضي على سطح السائل ، فإن الطبقة السطحية (SL) ستكون دائمًا ناعمة وسلسة ، ولا توجد نتوءات عليها. يقاس التوتر السطحي بـ N / m أو dyne / cm. بالنسبة للمياه ، فهي تساوي 72.75 * 10 -3 نيوتن / م عند 20 درجة مئوية ، أو 72.75 مليون نيوتن / م (ملي نيوتن لكل متر).
التفاعل الجزيئي غير المعوض ، وميل جزيئات PS إلى الانجذاب إلى السائل ، بالإضافة إلى التوتر السطحي الناتج للسائل عند التفاعل مع سائل آخر (سLJ)أو مع البيئة الغازية (سzhg) ،تميل إلى تقليل سطح السائل إلى الحد الأدنى من الحجم. الكرة لديها أصغر مساحة سطح لحجم معين. يمكن ملاحظة سطح كروي في قطرات صغيرة نسبيًا من بعض السوائل ، مثل الزئبق ، على زجاج مطلي بالبارافين. تستخدم هذه الظاهرة للحصول على جزيئات كروية لمساحيق المعادن عن طريق رش المعدن السائل. من أجل زيادة سطح السائل ، يجب سحب جزيئات جديدة من حجمه إلى السطح ، أي للقيام بالعمل ضد القوى التي تجعل سطح السائل يتحول إلى طبقة رقيقة وتسمى قوى التوتر السطحي. ويترتب على ذلك أن الانخفاض في سطح السائل يجب أن يكون مصحوبًا بانخفاض في طاقة حرة، بمعنى آخر. إنها عملية عفوية. هذا يفسر حقيقة أن السائل الحر المعلق في الهواء يميل إلى أن يأخذ شكل قطرات كروية ، لأن. الكرة ذات الحجم المحدد لها أصغر مساحة سطحية. للسبب نفسه ، تندمج القطرات السائلة الصغيرة في قطرات أكبر عند ملامستها - بنفس الحجم ، يكون سطح القطرة الكبيرة أصغر من عدة قطرات صغيرة. تعتمد قيمة الطاقة السطحية للسائل والتغيير تحت تأثير شكل القطرة على طبيعة المواد المتفاعلة التي تتلامس عند حدود المرحلة. كلما اقتربت قيمة طاقتها السطحية ، انخفضت طاقة السطح البينية الناتجة.
يمكن أن يظهر التوتر السطحي كقوة.
كما ترى ، فإن القيمة s يحرقيمكن اعتبارها طاقة لكل وحدة سطح (مساحة) ، وكقوة لكل وحدة طول لمحيط السطح. من حيث الأبعاد ، هم نفس الشيء. حقا،
s = E / S = m l 2 t -2 / l 2 = m l t -2 / l = F / l (5.2)
هنا E هي الطاقة. S - المنطقة م- أبعاد الكتلة ؛ ل - طول البعد ؛ تي هو البعد الزمني.
وبالتالي ، فإن وحدة الطاقة السطحية الحرة المحددة هي J / m 2 ووحدة التوتر السطحي هي N / m. بالنسبة لسائل مكون واحد ، مثل الماء ، فإن القيم العددية للتوتر السطحي وطاقة السطح الحرة المحددة متساوية. بالنسبة للسوائل التي تحتوي على عدة مواد ، لا توجد مثل هذه المصادفة. الفرق بين التوتر السطحي والطاقة السطحية الحرة المحددة غير مهم ، وفي معظم الحالات يتم تحديد هذه المفاهيم. في بعض الأحيان ، للتأكيد على جانب الطاقة في تكوين سطح جديد ، يتم إعطاء أبعاد التوتر السطحي بالمللي جول / م 2.
وتجدر الإشارة إلى أن الطاقة السطحية الحرة المحددة ليست شكلاً خاصًا من أشكال الطاقة ، ولكنها تمثل الطاقة الزائدة لكل وحدة سطح التي تمتلكها الجزيئات الموجودة على السطح بسبب موقعها. بالإضافة إلى تمييز خاص للطاقة السطحية الحرة. إذا كان المصطلح "محدد" يشير إلى وحدة مساحة السطح ، فإن المصطلح "مجاني" يشير إلى السطح بأكمله. في هذه الحالة ، عادة ما يتم حذف كلمة "السطح" ، مما يعني أن الطاقة الحرة تشير إلى الواجهة.
يمكن أيضًا التعبير عن التوتر السطحي على أنه العمل المطلوب لزيادة سطح سائل بمقدار وحدة سطحية واحدة. تعتمد قيمة التوتر السطحي للسائل على طبيعة الوسط الذي يحده. غالبًا ما يُشار إلى التوتر السطحي بالحدود مع الهواء ويُشار إليه بالرمز s.
التوتر السطحي هو متجه معامله البعد N / m. طاقة السطح هي كمية قياسية وتعبر عن العمل المطلوب لتشكيل سطح جديد. فيما يتعلق بالسائل ، فإن مفاهيم التوتر السطحي والطاقة السطحية متساوية من الناحية الكمية.
يرجع التوتر السطحي ، أو التوتر السطحي بشكل عام ، إلى حقيقة أن جزيئات السائل تختبر جاذبية تفضيلية لإحدى المراحل. في التفاعل المدروس للجزيئات ، يكون للسائل نفسه تأثير رئيسي على PS ، في حين أن المرحلة الثانية ، في هذه الحالة ، الغلاف الجوي الغازي ، لها تأثير ضئيل على PS. كلما زاد عدم تناسق مجالات القوة هذا ، زاد التوتر السطحي. في تلك الحالات التي يتجلى فيها الاختلاف في مجالات القوة بدرجة أقل ، يكون للتوتر السطحي قيم منخفضة. في المحاليل ، تقوم الجسيمات ذات الحقول القوية بإزاحة الجسيمات ذات مجالات القوة الأضعف إلى السطح. تؤدي زيادة تركيزهم في PS إلى انخفاض التوتر السطحي. إذا كانت المكونات الفردية للأنظمة المتفاعلة ، على سبيل المثال ، عناصر صناعة السبائك في السبائك ، لها مجال قوة قريب من القيمة ميدان القوةقواعد السبيكة ، هذه المكونات موزعة بشكل موحد تقريبًا وهي حلول تكون خصائصها قريبة من المثالية.
بالنسبة للأنظمة المكونة من عنصر واحد ، يكون لمعامل التوتر السطحي في واجهة الفراغ الصلب قيمة قصوى ، وفي واجهة البخار المشبع بالسائل ، يكون لها قيمة أقل ، وفي الواجهة الصلبة والسائلة ، يكون لمعامل التوتر السطحي أصغر قيمة .
إن انتشار السائل وترطيب سطح الجسم الصلب به يترافق مع زيادة في السطح مرتبطة بالتغلب على قوى التوتر السطحي.
يمكن تقدير شدة عملية ترطيب سطح المعادن تقريبًا بمقدار الطاقة المنبعثة في هذه العملية.
للترطيب تأثير كبير على عمليات الالتصاق بين معدنين ، أحدهما في الحالة الصلبة والآخر في المرحلة السائلة. هذه سمة مميزة للحام ، ومع ذلك ، في ظل ظروف اللحام ، لها تأثير كبير على جودة الوصلات الملحومة. لذا ، فإن شكل اللحام ، وبالتالي ، قوة الاهتزاز يعتمد على قابلية تبلل المعدن بالذوبان. وصلات ملحومة. ظاهرة غير مرغوب فيها هي التصاق قطرات السائل على المعدن الأساسي - ترشيش الالتصاق. غالبًا ما تُلاحظ هذه الظاهرة بشكل خاص عند اللحام بثاني أكسيد الكربون ، سلك ذو قلب متدفق بدون تدفق ، يدويًا لحام القوس. يتم لعب الدور الحاسم من خلال الالتصاق بين السائل المنصهر والمعدن الصلب في العمليات التي تحتل موقعًا وسيطًا بين اللحام واللحام - طلاء النحاس ، والألمنيوم ، إلخ. شرط ضروريإنشاء رابطة معدنية بين ذرات المعدن الصلب والسائل هو تقارب الذرات ، والذي يتحقق عن طريق ترطيب مادة صلبة مع سائل. من وجهة نظر حيوية ، لن يحدث هذا الترطيب تلقائيًا إلا إذا كان عمل قوى الجذب بين المعدن السائل والمعدن الصلب (عمل الالتصاق) مساويًا أو أكبر من عمل قوى جذب الجزيئات السائلة لبعضها البعض (عمل متماسك).
يعتمد التبول على التقارب الكيميائي بين المعادن الملامسة ، وبشكل أساسي على قابليتها للذوبان المتبادل. المعادن التي تشكل محاليل متبادلة أو مركبات كيميائية ولها مراحل مشتركة في مخطط الحالة عادة ما يكون لها قابلية جيدة للبلل المتبادل. كقاعدة عامة ، يتم ترطيب المعادن جيدًا بواسطة ذوبانها. غالبًا ما يكون للمعادن غير القابلة للذوبان في بعضها البعض قابلية ضعيفة للترطيب المتبادل (Fe - Pb ، Al - Pb ، Cu - Pb). تم تحسين الترطيب أيضًا عند اختلافات درجة الانصهار المنخفضة.
ملامح الحالة السائلة للمادة
خواص السوائل
كما تعلم ، فإن المادة في الحالة السائلة تحتفظ بحجمها ، ولكنها تأخذ شكل الوعاء الذي توجد فيه. يفسر الحفاظ على حجم السائل من خلال وجود قوى جذب بين الجزيئات. تمسك قوى التفاعل الجزيئي هذه بالجزيء السائل حول موقع توازنه المؤقت لحوالي s ، وبعد ذلك يقفز إلى وضع توازن مؤقت جديد تقريبًا على مسافة من قطره. يُطلق على الوقت بين قفزتين للجزيء من موضع توازن إلى آخر وقت الحياة المستقرة. هذه المرة تعتمد على نوع السائل ودرجة الحرارة. عند تسخينها ، ينخفض متوسط وقت الحياة المستقرة. نظرًا لإمكانية الحركة الحرة للجزيئات بالنسبة لبعضها البعض ، فإن السوائل تكون سائلة ، لذلك ليس لها شكل ثابت ، ولكنها تأخذ شكل وعاء.
إذا تم تحديد حجم صغير جدًا في سائل ، فعند فترة الحياة المستقرة ، يوجد ترتيب منظم للجزيئات فيه ، كما لو كانت نواة شبكة بلورية. ثم ينفصل هذا الترتيب ، لكنه ينشأ في مكان آخر. لذلك ، من المعتاد القول أنه يوجد في السائل ترتيب قصير المدى في ترتيب الجزيئات، لكنها مفقودة ترتيب بعيد.
تعرض السوائل مجموعة الخواص الميكانيكية، مما يجعلهم أقرب إلى المواد الصلبة من الغازات. وتشمل هذه المرونة (مع التعرض على المدى القصير) ، والهشاشة (أي القدرة على الانكسار) ، وانخفاض الانضغاط. اختلاف آخر مهم عن الغازات: في الغازات ، تكون الطاقة الحركية للجزيئات أكبر بكثير من طاقتها الكامنة ، بينما في السوائل ، الطاقة الكامنة والحركية متساوية تقريبًا.
على سطح السائل ، بالقرب من الحد الفاصل بين السائل وبخاره ، يختلف التفاعل بين الجزيئات السائلة عن تفاعل الجزيئات داخل حجم السائل. لتوضيح هذا البيان ، ضع في اعتبارك الشكل. عشرين. الجزيء 1 ، المحاط من جميع الجوانب بجزيئات أخرى من نفس السائل ، يختبر ، في المتوسط ، نفس الانجذاب لجميع جيرانه. نتيجة هذه القوى قريبة من الصفر. يعاني الجزيء 2 من جاذبية أقل من جزيئات البخار وجاذبية أكبر من الجزيئات السائلة. نتيجة لذلك ، تتأثر الجزيئات الموجودة في الطبقة السطحية بالنتيجة الموجهة نحو الأسفل صالقوى ، والتي تُنسب عادةً إلى مساحة الوحدة للطبقة السطحية.
لنقل الجزيئات من عمق السائل إلى طبقته السطحية ، من الضروري القيام بعمل للتغلب على القوة تم العثور على R.هذا العمل آخذ في الارتفاع الطاقة السطحية، بمعنى آخر. الطاقة الكامنة الزائدة التي تمتلكها الجزيئات في الطبقة السطحية مقارنة بطاقتها الكامنة داخل باقي حجم السائل.
دعونا نشير إلى الطاقة الكامنة لجزيء واحد في الطبقة السطحية ، - الطاقة الكامنة للجزيء في حجم السائل ، – عدد الجزيئات في الطبقة السطحية للسائل. ثم الطاقة السطحية
معامل التوتر السطحي(أو ببساطة التوتر السطحي) من السائل يسمى التغيير في الطاقة السطحية مع زيادة متساوية في مساحة السطح بوحدة واحدة:
أين هو عدد الجزيئات لكل وحدة مساحة من سطح السائل.
إذا كان سطح السائل مقيدًا بمحيط الترطيب ، فإن معامل التوتر السطحي يكون عدديًا يساوي القوة، تعمل حسب طول وحدة محيط الترطيب وتوجه عموديًا على هذا المحيط:
أين هو طول محيط الترطيب ، – قوة التوتر السطحي تعمل على طول محيط الترطيب. تكمن قوة التوتر السطحي في مستوى مماسي لسطح السائل.
يقلل تقليل مساحة سطح السائل من طاقة السطح. شرط التوازن المستقر للسائل ، مثل أي جسم ، هو الحد الأدنى من الطاقة السطحية المحتملة. هذا يعني أنه في حالة عدم وجود قوى خارجية ، يجب أن يكون للسائل أصغر مساحة سطحية لحجم معين. هذا السطح هو سطح كروي.
مع زيادة درجة حرارة السائل ويميل اقترابه من معامل التوتر السطحي الحرج إلى الصفر. بعيدًا عن المعامل s ينخفض خطيًا مع زيادة درجة الحرارة. لتقليل التوتر السطحي للسائل ، يتم إضافة شوائب خاصة (خافض للتوتر السطحي) إليه ، والتي توجد على السطح وتقلل من طاقة السطح. وتشمل الصابون والمنظفات الأخرى والأحماض الدهنية وما يماثلها.
نظرًا لأن جزيئات السائل الموجودة في طبقته السطحية يتم سحبها إلى السائل ، فإن طاقتها الكامنة أكبر من طاقة الجزيئات الموجودة داخل السائل. يمكن أيضًا الوصول إلى هذا الاستنتاج إذا تذكرنا أن الطاقة الكامنة لتفاعل الجزيئات سالبة (§ 2.4) ، مع الأخذ في الاعتبار أن الجزيئات الموجودة في الطبقة السطحية للسائل في الشكل. 10.1) تتفاعل مع جزيئات أقل من الجزيئات الموجودة داخل السائل
هذه الطاقة الكامنة الإضافية لجزيئات الطبقة السطحية للسائل تسمى الطاقة الحرة ؛ بسبب ذلك ، يمكن تنفيذ العمل المرتبط بانخفاض السطح الحر للسائل. على العكس من ذلك ، من أجل جلب الجزيئات الموجودة داخل السائل إلى سطحه ، من الضروري التغلب على معارضة القوى الجزيئية ، أي لأداء العمل المطلوب لزيادة الطاقة الحرة للطبقة السطحية للسائل. من السهل ملاحظة أنه في هذه الحالة يكون التغيير في الطاقة الحرة متناسبًا طرديًا مع التغير في مساحة السطح الحر للسائل
لأن لدينا
لذا ، فإن عمل القوى الجزيئية أ مع انخفاض مساحة السطح الحر للسائل يكون مستقيماً. متناسب ولكن هذا العمل يجب أن يعتمد أيضًا على نوع السائل والظروف الخارجية ، على سبيل المثال ، على درجة الحرارة. يتم التعبير عن هذا الاعتماد بواسطة المعامل.
تسمى القيمة أ ، التي تميز اعتماد عمل القوى الجزيئية عندما تتغير مساحة السطح الحر للسائل على نوع السائل والظروف الخارجية ، معامل التوتر السطحي للسائل (أو ببساطة السطح التوتر) ، ويتم قياسه من خلال عمل القوى الجزيئية عندما تتناقص مساحة السطح الحر للسائل بوحدة:
لنشتق وحدة التوتر السطحي في النظام الدولي للوحدات:
في النظام الدولي للوحدات ، تعتبر الوحدة أ بمثابة توتر سطحي حيث تعمل القوى الجزيئية بمقدار 1 J ، مما يقلل من مساحة السطح الحر للسائل بمقدار.
نظرًا لأن أي نظام ينتقل تلقائيًا إلى حالة تكون فيها طاقته الكامنة ضئيلة ، يجب أن ينتقل السائل تلقائيًا إلى حالة تكون فيها مساحة سطحه الحرة أقل قيمة. يمكن إظهار ذلك باستخدام التجربة التالية.
على سلك منحني على شكل حرف P ، يتم تقوية العضو المتقاطع المتحرك I (الشكل 10.2). يتم شد الإطار الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة بفيلم صابون ، مما يؤدي إلى خفض الإطار إلى محلول صابوني. بعد إزالة الإطار من المحلول ، يتحرك العارضة I لأعلى ، أي أن القوى الجزيئية تقلل بالفعل مساحة السطح الحر للسائل. (فكر في المكان الذي تذهب إليه الطاقة المنبعثة).
نظرًا لأن الكرة لها أصغر مساحة سطحية لنفس الحجم ، فإن السائل في حالة انعدام الوزن يأخذ شكل كرة. للسبب نفسه ، تكون القطرات الصغيرة من السائل كروية الشكل. يتوافق شكل أغشية الصابون على أطر مختلفة دائمًا مع أصغر مساحة خالية من السائل.
الموضوع: "خصائص الحالة السائلة للمادة"
خصائص الحالة السائلة للمادة
السائل هو حالة تجمع مادة وسيطة بين الغازية والسائلة. يثبت حفظ الحجم في السائل أن قوى الجذب تعمل بين جزيئاته ، أي المسافة بين الجزيئات السائلة أقل من نصف قطر التأثير الجزيئي.
إذا تم وصف مجال عمل جزيئي حول أي جزيء سائل ، فسيكون داخل هذا المجال مراكز للعديد من الجزيئات الأخرى التي ستتفاعل مع هذا الجزيء. تحافظ قوى التفاعل هذه على جزيء السائل بالقرب من موضع توازنه المؤقت الذي يقارب 10-12-10-10 ، وبعد ذلك يقفز إلى وضع توازن مؤقت جديد تقريبًا على مسافة قطره.
بين التحولات ، تتأرجح جزيئات السائل حول وضع التوازن المؤقت. يُطلق على الوقت بين انتقاليتين للجزيء من موضع توازن إلى آخر استقر وقت الحياة(10-11 ث). هذه المرة تعتمد على نوع السائل ودرجة الحرارة.
كلما ارتفعت درجة حرارة السائل ، قصر وقت الحياة المستقرة. خلال فترة الحياة المستقرة ، يتم الاحتفاظ بمعظم الجزيئات في أوضاع توازنها ، وقليل منها فقط لديه الوقت للانتقال إلى وضع توازن جديد خلال هذا الوقت. لفترة أطول ، معظم الجزيئات السائلة لديها الوقت لتغيير موقعها.
إذا تم عزل حجم صغير في سائل ، فعند فترة الحياة المستقرة يكون هناك ترتيب منظم للجزيئات فيه ، على غرار ترتيبها في الشبكة البلورية للجسم الصلب. ثم ينكسر وينشأ في مكان آخر.
وهكذا ، فإن المساحة الكاملة التي يشغلها السائل ، كما كانت ، تتكون من العديد من نوى البلورات ، التي تتفكك في بعض الأماكن ، ولكنها تظهر في أماكن أخرى. هذا يعني أنه في حجم صغير من السائل ، يتم ملاحظة ترتيب مرتب للجزيئات ، وفي الحجم الكبير يتبين أنها فوضوية.
أولئك. يوجد في السائل ترتيب قصير المدى في ترتيب الجزيئات ولا يوجد ترتيب بعيد المدى.هذا النوع من السوائل يسمى شبه البلوري(تشبه الكريستال).
خصائص السائل:
1. مرونة(إذا كان وقت عمل القوة على السائل قصيرًا). إذا تم ضرب العصا بحدة على سطح الماء ، فقد تنكسر العصا أو تطير من اليد ، أو قد يرتد الحجر عن سطح الماء.
2. السيولة(إذا كان وقت التعرض للسائل طويلاً) على سبيل المثال ، تخترق اليد الماء بسهولة.
3. الهشاشةمع تأثير قصير المدى للقوة على مجرى مائي.
4. القوة(أقل بقليل من المواد الصلبة). قوة شد الماء 2.5 10 7 باسكال.
5. الانضغاطيةصغير جدا. مع زيادة الضغط بمقدار 1 أجهزة الصراف الآلي. يتم تقليل حجم الماء بمقدار 50 جزء في المليون.
6. التجويف- انهيار حاد للفراغات داخل السائل تحت تأثير شديد عليه ، على سبيل المثال ، أثناء دوران المراوح أو انتشار الموجات فوق الصوتية في السائل. يسبب التجويف تآكلًا سريعًا للمراوح.
أثناء انتقال المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ، يحدث تغيير أقل حدة في الخصائص مما يحدث أثناء الانتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.
وسائل، خصائص الحالة السائلة للمادة أقرب إلى خصائص الحالة الصلبة منها إلى خصائص الحالة الغازية.
طبقة سائلة سطحية
دعونا نكتشف كيف تختلف تصرفات القوى الجزيئية داخل السائل وعلى سطحه. متوسط قيمة ناتج القوى الجزيئية المطبقة على الجزيء م 1، الموجود داخل السائل ، قريب من الصفر.
يختلف الوضع مع الجزيئات. م 2و م 3الموجودة في الطبقة السطحية للسائل. دعونا نصف مجالات العمل الجزيئي حول الجزيئات بنصف قطر ص م(≈ 10 - 9 م). ثم للجزيء م 2 سيكون هناك العديد من الجزيئات في النصف السفلي من الكرة الأرضية (نظرًا لوجود سائل أدناه) ، وأقل بكثير في النصف العلوي من الكرة الأرضية (نظرًا لوجود بخار وهواء في الأعلى).
لذلك بالنسبة للجزيء م 2ناتج عن قوى الجذب الجزيئية في النصف السفلي من الكرة الأرضية الترددات اللاسلكيةأكثر بكثير من ناتج القوى الجزيئية في نصف الكرة العلوي ص.
الخضوع ل صصغير ويمكن إهماله. ناتج قوى الجذب الجزيئية المطبقة على الجزيء م 3أقل من الجزيء م 2 ،لأنه يتحدد فقط من خلال عمل الجزيئات في المنطقة المظللة. من المهم أن تكون النتائج للجزيئات م 2و م 3يوجه إلى السائل بشكل عمودي على سطحه.
أرز. عشرين
وهكذا ، يتم سحب جميع الجزيئات الموجودة في الطبقة السطحية بسمك يساوي نصف قطر التأثير الجزيئي (الشكل 20) في السائل.
لكن الفراغ داخل السائل تشغله جزيئات أخرى الطبقة السطحية تخلق ضغطًا على السائل ، وهو ما يسمى الضغط الجزيئي . من المستحيل تحديد الضغط الجزيئي تجريبياً لأن لا يؤثر على جسم مغمور في سائل ، ولكن في السائل نفسه.
أظهرت الحسابات النظرية أن الضغط الجزيئي مرتفع (للمياه 11 ∙ 10 6 باسكال ، والأثير 1.4 10 8 باسكال). أصبح من الواضح الآن سبب صعوبة ضغط السائل. في الواقع ، لهذا من الضروري خلق ضغط بنفس ترتيب الضغط الجزيئي للسائل نفسه. وهذا صعب جدا.
