Жидкое состояние вещества

Жидкости занимают промежуточное положение между газами и твёрдыми телами.

Поверхностный слой жидкости, граничащий с другой средой, отличается по свойствам от слоёв, находящихся в объёме жидкости.

Молекулы внутреннего слоя окружены со всех сторон такими же молекулами, то есть силы притяжения взаимоуравновешиваются. Предположим, что жидкость граничит с газом. Молекулы поверхностного слоя находятся под действием сил притяжения со стороны молекул газа и со стороны молекул жидкости (внутренний слой), причем силы притяжения со стороны жидкости больше, чем со стороны газы, таким образом:

Из-за неуравновешенности сил межмолекулярного взаимодействия (сил притяжения) в поверхностном слое всякой жидкости действуют силы, стремящиеся предельно (до min) сократить её поверхность – это силы поверхностного натяжения.

Мерой измерения поверхностного натяжения является коэффициент поверхностного натяжения  (сигма).

 = W/S – это работа W, которую необходимо затратить на образование единицы новой поверхности S.

[] = Дж/м²

или

 = F/l – это сила F, необходимая и достаточная для предотвращения сокращения длины полосы поверхности жидкости, шириной в 1м – l.

[] = Н/м.

Факторы, влияющие на поверхностное натяжение:

1. природа жидкости;

2. температура. При повышении температуры поверхностное натяжение уменьшается и достигает нуля при критической температуре (эту зависимость установил в 1860г Д.И. Менделеев и температуру назвал температурой абсолютного кипения жидкостей).

3. примеси: ПАВ – поверхностно активные вещества, они уменьшают поверхностное натяжение жидкости ( для воды – это мыла, белки, спирты, аминокислоты)

ПНАВ – поверхностно неактивные вещества, они увеличивают поверхностное натяжение жидкости (для воды – это минеральные кислоты, сульфаты, карбонаты и др. соли)

Используя табличные значения поверхностного натяжения ₀ в качестве стандартов, можно определить опытным путём поверхностное натяжение любой жидкости _х.

Наиболее простой способ – сталагмометрический (метод счёта капель).

_х = ₀ _х n₀ /(₀ n_x)

₀, _х – плотности стандартной и испытуемой жидкости.

n₀, n_x – число капель стандартной и испытуемой жидкости.

При движении одних слоёв жидкости относительно других возникает сопротивление, которое называется внутренним трением или вязкостью.

Вязкость характеризуется коэффициентом внутреннего трения или динамической вязкостью -  (эта).

; - это сила сопротивления F, возникающая между слоями жидкости площадью S = 1м² при расстоянии между ними  l = 1м при перемещении их относительно друг друга со скоростью   = 1 м/с.

;

Кинематическая вязкость  учитывает внутреннее сопротивление и плотность  жидкости.

 = /

[] = м²/с = 10⁴ Ст (Стокс)

Текучесть – это свойство тела, противоположное вязкости.

f = 1/; [f] = м²/Нс = (Пас)^-1

Вязкость в жидкостях обусловлена внутренним давлением, а в газах – тепловым движением молекул. В газах вязкость мала.

Факторы, влияющие на вязкость:

1. природа жидкости (в гомологических рядах вязкость возрастает)

2. температура (с увеличением температуры вязкость понижается)

3. давление (при повышении давления вязкость возрастает). Вязкость является важным техническим показателем качества смазочных масел, поэтому при подборе масел исследуют их вязкость при низкой и повышенной температуре.

4. концентрация (с увеличением концентрации вязкость возрастает)

Вязкость любой жидкости _х можно определить экспериментально, используя табличные значения вязкости стандартной жидкости ₀.

Наиболее простой метод – вискозиметрический метод (метод истечения жидкости).

_х = ₀  _х  _х / (₀₀)

где _0, _{х –} время истечения стандартной и испытуемой жидкости.

Переход вещества из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием.

Формы парообразования:

1. Испарение. Пар образуется только на свободной поверхности жидкости при различных температурах.

2. Кипение. Парообразование протекает по всему объёму жидкости при строго определённой температуре, когда давление насыщенного пара жидкости равно давлению среды.

Температура, при которой жидкость кипит под нормальным давлением (101325 Па, 760 мм рт.ст., 1 атм), называется нормальной температурой кипения.

На процесс парообразования жидкости расходуется энергия, то есть необходим постоянный приток энергии.

Количество теплоты, необходимое для испарения 1 моль жидкости при нормальной температуре кипения называется нормальной молярной теплотой испарения Q_исп.,m

Рассчитывается по правилу Троутона

Q_{m исп} = 89,12  Т_к; [Дж/моль*К]

Т_к – нормальная температура кипения.

Q =nּQ_m – формула для расчета нормальной теплоты растворения.