ცნობილია, რომ ყველაფერი, რაც აკრავს ადამიანს, მათ შორის საკუთარ თავს, არის ნივთიერებებისგან შემდგარი სხეულები. ისინი, თავის მხრივ, აგებულია მოლეკულებისგან, ეს უკანასკნელი ატომებისგან და ისინი კიდევ უფრო მცირე სტრუქტურებიდან არიან. თუმცა, გარემომცველი მრავალფეროვნება იმდენად დიდია, რომ ძნელი წარმოსადგენია რაიმე სახის საერთო. და არსებობს. ნაერთები მილიონობით რიცხვია, თითოეული მათგანი უნიკალურია თვისებებით, სტრუქტურით და როლით. საერთო ჯამში გამოიყოფა რამდენიმე ფაზური მდგომარეობა, რომლის მიხედვითაც შესაძლებელია ყველა ნივთიერების კორელაცია.
მატერიის მდგომარეობა
არსებობს ნაერთების საერთო მდგომარეობის ოთხი ვარიანტი.
- გაზები.
- მყარი.
- თხევადი.
- პლაზმა არის ძალიან იშვიათი იონიზირებული აირები.
ამ სტატიაში განვიხილავთ სითხეების თვისებებს, მათ სტრუქტურულ თავისებურებებს და შესაძლო შესრულების პარამეტრებს.
თხევადი სხეულების კლასიფიკაცია
ეს დაყოფა ეფუძნება სითხეების თვისებებს, მათ სტრუქტურასა და ქიმიურ სტრუქტურას, აგრეთვე ნაერთს შემადგენელ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ტიპებს.
- ასეთი სითხეები, რომლებიც შედგება ატომებისგან, რომლებიც ვან დერ ვაალის ძალების მიერ არის შეკავებული.მაგალითებია თხევადი აირები (არგონი, მეთანი და სხვა).
- ნივთიერებები, რომლებიც შედგება ორი იდენტური ატომისგან. მაგალითები: თხევადი აირები - წყალბადი, აზოტი, ჟანგბადი და სხვა.
- თხევადი ლითონები - ვერცხლისწყალი.
- ნივთიერებები, რომლებიც შედგება ელემენტებისაგან, რომლებიც დაკავშირებულია კოვალენტური პოლარული ბმებით. მაგალითები: წყალბადის ქლორიდი, წყალბადის იოდიდი, წყალბადის სულფიდი და სხვა.
- ნაერთები, რომლებშიც არის წყალბადის ბმები. მაგალითები: წყალი, სპირტები, ამიაკი ხსნარში.
არსებობს ასევე სპეციალური სტრუქტურები - როგორიცაა თხევადი კრისტალები, არანიუტონის სითხეები, რომლებსაც აქვთ განსაკუთრებული თვისებები.
ჩვენ განვიხილავთ სითხის ძირითად თვისებებს, რომლებიც განასხვავებს მას აგრეგაციის ყველა სხვა მდგომარეობისგან. პირველ რიგში, ეს არის ის, რასაც ჩვეულებრივ ფიზიკურს უწოდებენ.
თხევადი თვისებები: ფორმა და მოცულობა
სულ შეიძლება გამოიყოს დაახლოებით 15 მახასიათებელი, რომელიც საშუალებას გვაძლევს აღვწეროთ რა არის ეს ნივთიერებები და რა არის მათი ღირებულება და თვისებები.
სითხის პირველი ფიზიკური თვისებები, რომელიც მახსენდება აგრეგაციის ამ მდგომარეობის ხსენებისას, არის ფორმის შეცვლისა და გარკვეული მოცულობის დაკავების უნარი. ასე რომ, მაგალითად, თუ ვსაუბრობთ თხევადი ნივთიერებების ფორმაზე, მაშინ ზოგადად მიღებულია მისი არარსებობის მიჩნევა. თუმცა, ეს ასე არ არის.
მიზიდულობის ცნობილი ძალის მოქმედებით მატერიის წვეთები განიცდიან გარკვეულ დეფორმაციას, ამიტომ მათი ფორმა იშლება და ხდება განუსაზღვრელი. თუმცა, თუ წვეთს მოათავსებთ იმ პირობებში, რომლებშიც გრავიტაცია არ მოქმედებსან მკაცრად შეზღუდული, მაშინ ის მიიღებს ბურთის იდეალურ ფორმას. ამგვარად, დავალების გათვალისწინებით: „დაასახელეთ სითხეების თვისებები“, ადამიანმა, რომელიც თავს ფიზიკაში მცოდნედ თვლის, უნდა ახსენოს ეს ფაქტი.
რაც შეეხება მოცულობას, აქ უნდა აღვნიშნოთ აირებისა და სითხეების ზოგადი თვისებები. ორივე მათგანს შეუძლია დაიკავოს სივრცის მთელი მოცულობა, რომელშიც ისინი არიან, შეზღუდული მხოლოდ ჭურჭლის კედლებით.
სიბლანტე
სითხეების ფიზიკური თვისებები ძალიან მრავალფეროვანია. მაგრამ ერთი მათგანი უნიკალურია, როგორიცაა სიბლანტე. რა არის და როგორ არის განსაზღვრული? ძირითადი პარამეტრები, რომლებზეც დამოკიდებულია განხილული მნიშვნელობა არის:
- ტანგენციალური სტრესი;
- მოძრავი სიჩქარის გრადიენტი.
მითითებული მნიშვნელობების დამოკიდებულება წრფივია. თუ უფრო მარტივი სიტყვებით ავხსნით, მაშინ სიბლანტე, ისევე როგორც მოცულობა, არის სითხეებისა და აირების ისეთი თვისებები, რომლებიც მათთვის საერთოა და გულისხმობს შეუზღუდავ მოძრაობას, გავლენის გარე ძალების მიუხედავად. ანუ, თუ წყალი ჭურჭლიდან გამოვა, ის გააგრძელებს ამას ნებისმიერი გავლენის ქვეშ (სიმძიმე, ხახუნი და სხვა პარამეტრები).
ეს განსხვავდება არანიუტონის სითხეებისგან, რომლებიც უფრო ბლანტია და შეუძლიათ დატოვონ ხვრელები, რომლებიც დროთა განმავლობაში ივსება.
რაზე იქნება დამოკიდებული ეს მაჩვენებელი?
- ტემპერატურიდან. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ზოგიერთი სითხის სიბლანტე იზრდება, ზოგი კი პირიქით,მცირდება. ეს დამოკიდებულია კონკრეტულ ნაერთზე და მის ქიმიურ სტრუქტურაზე.
- წნევისგან. ზრდა იწვევს სიბლანტის ინდექსის ზრდას.
- მატერიის ქიმიური შემადგენლობიდან. სიბლანტე იცვლება სუფთა ნივთიერების ნიმუშში მინარევების და უცხო კომპონენტების არსებობისას.
სითბოუნარიანობა
ეს ტერმინი აღნიშნავს ნივთიერების უნარს, შთანთქოს გარკვეული რაოდენობის სითბო, რათა გაზარდოს საკუთარი ტემპერატურა ერთი გრადუსი ცელსიუსით. ამ ინდიკატორის სხვადასხვა კავშირი არსებობს. ზოგს მეტი, ზოგს ნაკლები სითბოს ტევადობა აქვს.
ასე, მაგალითად, წყალი არის ძალიან კარგი სითბოს აკუმულატორი, რაც საშუალებას იძლევა ფართოდ გამოიყენოს იგი გათბობის სისტემებისთვის, სამზარეულოსთვის და სხვა საჭიროებისთვის. ზოგადად, სითბოს სიმძლავრის ინდექსი მკაცრად ინდივიდუალურია თითოეული ცალკეული სითხისთვის.
ზედაპირის დაჭიმულობა
ხშირად, როცა მიიღეს დავალება: „დაასახელე სითხეების თვისებები“, მაშინვე იხსენებენ ზედაპირულ დაძაბულობას. ბავშვები მას ხომ ფიზიკის, ქიმიისა და ბიოლოგიის გაკვეთილებზე ეცნობიან. და თითოეული ელემენტი ხსნის ამ მნიშვნელოვან პარამეტრს საკუთარი მხრიდან.
ზედაპირული დაძაბულობის კლასიკური განმარტება შემდეგია: ეს არის ფაზის საზღვარი. ანუ იმ დროს, როცა სითხემ დაიკავა გარკვეული მოცულობა, იგი გარედან ესაზღვრება აირისებრ საშუალს - ჰაერს, ორთქლს ან სხვა ნივთიერებას. ამრიგად, ფაზის გამოყოფა ხდება შეხების წერტილში.
ამავდროულად, მოლეკულები მიდრეკილნი არიან გარშემორტყმულიყვნენ რაც შეიძლება მეტი ნაწილაკებით და, ამგვარად, გამოიწვიოს, როგორც ეს იყო,სითხის შეკუმშვა მთლიანობაში. ამიტომ, ზედაპირი თითქოს დაჭიმულია. იგივე თვისება ასევე შეუძლია ახსნას სითხის წვეთების სფერული ფორმა გრავიტაციის არარსებობის შემთხვევაში. ყოველივე ამის შემდეგ, სწორედ ეს ფორმაა იდეალური მოლეკულის ენერგიის თვალსაზრისით. მაგალითები:
- საპნის ბუშტები;
- მდუღარე წყალი;
- თხევადი წვეთები უწონადობაში.
ზოგიერთი მწერი ადაპტირდა წყლის ზედაპირზე „სიარულისთვის“სწორედ ზედაპირული დაძაბულობის გამო. მაგალითები: წყლის მცურავი, წყლის ფრინველი, ზოგიერთი ჯიში.
ფერი
არსებობს სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების საერთო თვისებები. ერთ-ერთი მათგანია სითხე. მთელი განსხვავება ისაა, რომ პირველისთვის ის შეუზღუდავია. რა არის ამ პარამეტრის არსი?
თუ თხევად სხეულს გარე ძალას მიმართავთ, ის ნაწილებად გაიყოფა და ერთმანეთისგან გამოყოფს, ანუ მოედინება. ამ შემთხვევაში, თითოეული ნაწილი კვლავ შეავსებს ჭურჭლის მთელ მოცულობას. მყარი სხეულებისთვის ეს თვისება შეზღუდულია და დამოკიდებულია გარე პირობებზე.
თვისებების დამოკიდებულება ტემპერატურაზე
ეს მოიცავს სამ პარამეტრს, რომელიც ახასიათებს იმ ნივთიერებებს, რომლებსაც განვიხილავთ:
- გახურება;
- გაგრილება;
- დუღილი.
სითხეების ისეთი თვისებები, როგორიცაა ზედათბობა და ჰიპოთერმია, პირდაპირ კავშირშია დუღილის და გაყინვის კრიტიკულ წერტილებთან (პუნქტებთან), შესაბამისად. გადახურებული სითხე არის სითხე, რომელმაც გადალახა კრიტიკული გათბობის წერტილის ზღვარი ტემპერატურის ზემოქმედებისას, მაგრამ არ გამოავლინა დუღილის გარეგანი ნიშნები.
სუპერგაციებული, შესაბამისად, ე.წსითხე, რომელმაც გადალახა სხვა ფაზაში გადასვლის კრიტიკული წერტილის ზღვარი დაბალი ტემპერატურის გავლენით, მაგრამ არ გახდა მყარი.
როგორც პირველ, ისე მეორე შემთხვევაში არსებობს ასეთი თვისებების გამოვლენის პირობები.
- არავითარი მექანიკური ზემოქმედება სისტემაზე (მოძრაობა, ვიბრაცია).
- ერთგვაროვანი ტემპერატურა, უეცარი ნახტომებისა და ვარდნის გარეშე.
საინტერესო ფაქტია, რომ თუ უცხო საგანს გადააგდებთ ზედმეტად გახურებულ სითხეში (მაგალითად, წყალში), ის მყისიერად ადუღდება. მისი მიღება შეგიძლიათ რადიაციის გავლენის ქვეშ გახურებით (მიკროტალღურ ღუმელში).
მატერიის სხვა ფაზებთან თანაარსებობა
ამ პარამეტრის ორი ვარიანტია.
- თხევადი - აირი. ასეთი სისტემები ყველაზე გავრცელებულია, რადგან ისინი ბუნებაში ყველგან არსებობს. ყოველივე ამის შემდეგ, წყლის აორთქლება ბუნებრივი ციკლის ნაწილია. ამ შემთხვევაში, მიღებული ორთქლი ერთდროულად არსებობს თხევად წყალთან. თუ ვსაუბრობთ დახურულ სისტემაზე, მაშინ აორთქლებაც ხდება. უბრალოდ, ორთქლი ძალიან სწრაფად გაჯერდება და მთლიანი სისტემა წონასწორობაში მოდის: თხევადი - გაჯერებული ორთქლი.
- თხევადი - მყარი. განსაკუთრებით ასეთ სისტემებზე შესამჩნევია კიდევ ერთი თვისება - დატენიანება. წყლისა და მყარი ნივთიერების ურთიერთქმედებისას ეს უკანასკნელი შეიძლება დაისველოს მთლიანად, ნაწილობრივ ან თუნდაც მოიგერიოს წყალი. არის ნაერთები, რომლებიც წყალში იხსნება სწრაფად და პრაქტიკულად განუსაზღვრელი ვადით. არიან ისეთებიც, რომლებსაც ეს საერთოდ არ შეუძლიათ (ზოგიერთი ლითონი, ბრილიანტი და სხვა).
ზოგადად, ჰიდროაერომექანიკის დისციპლინა დაკავებულია აგრეგაციის სხვა მდგომარეობებში მყოფი სითხეების ნაერთებთან ურთიერთქმედების შესწავლით.
შეკუმშვა
სითხის ძირითადი თვისებები არასრული იქნებოდა, თუ არ ვახსენეთ შეკუმშვა. რა თქმა უნდა, ეს პარამეტრი უფრო დამახასიათებელია გაზის სისტემებისთვის. თუმცა, ის, რასაც ჩვენ განვიხილავთ, ასევე შეიძლება შეკუმშული იყოს გარკვეულ პირობებში.
მთავარი განსხვავება პროცესის სიჩქარე და მისი ერთგვაროვნებაა. მიუხედავად იმისა, რომ გაზის შეკუმშვა შესაძლებელია სწრაფად და დაბალი წნევის ქვეშ, სითხეები შეკუმშულია არათანაბრად, საკმარისად დიდხანს და სპეციალურად შერჩეულ პირობებში.
სითხეების აორთქლება და კონდენსაცია
ეს არის სითხის კიდევ ორი თვისება. ფიზიკა მათ შემდეგ ახსნას აძლევს:
- აორთქლება არის პროცესი, რომელიც ახასიათებს ნივთიერების თანდათანობით გადასვლას აგრეგაციის თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში. ეს ხდება სისტემაზე თერმული ზემოქმედების გავლენის ქვეშ. მოლეკულები იწყებენ მოძრაობას და, ცვლის მათ ბროლის გისოსებს, გადადიან აირისებრ მდგომარეობაში. პროცესი შეიძლება გაგრძელდეს მანამ, სანამ მთელი სითხე არ გადაიქცევა ორთქლად (ღია სისტემებისთვის). ან სანამ წონასწორობა დამყარდება (დახურული გემებისთვის).
- კონდენსაცია არის ზემოთ აღნიშნულის საპირისპირო პროცესი. აქ ორთქლი გადადის თხევად მოლეკულებში. ეს ხდება მანამ, სანამ არ დამყარდება წონასწორობა ან სრული ფაზის გადასვლა. ორთქლი ათავისუფლებს უფრო მეტ ნაწილაკს სითხეში, ვიდრე მასში.
ბუნებაში ამ ორი პროცესის ტიპიური მაგალითია წყლის აორთქლება მსოფლიო ოკეანის ზედაპირიდან, მისი კონდენსაცია.ზედა ატმოსფერო და შემდეგ ჩავარდნა.
სითხის მექანიკური თვისებები
ეს თვისებები ისეთი მეცნიერების შესწავლის საგანია, როგორიცაა ჰიდრომექანიკა. კერძოდ, მისი განყოფილება, სითხისა და აირის მექანიკის თეორია. ძირითადი მექანიკური პარამეტრები, რომლებიც ახასიათებს ნივთიერებების აგრეგაციის განხილულ მდგომარეობას, მოიცავს:
- სიმკვრივე;
- გაზიარება;
- სიბლანტე.
თხევადი სხეულის სიმკვრივის ქვეშ გვესმის მისი მასა, რომელიც შეიცავს მოცულობის ერთ ერთეულს. ეს მაჩვენებელი განსხვავდება სხვადასხვა ნაერთებისთვის. ამ ინდიკატორზე უკვე არის გათვლილი და ექსპერიმენტულად გაზომილი მონაცემები, რომლებიც შეტანილია სპეციალურ ცხრილებში.
სპეციფიკური წონა ითვლება სითხის ერთი ერთეული მოცულობის წონად. ეს მაჩვენებელი დიდად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე (ამაღლებასთან ერთად წონა იკლებს).
რატომ შეისწავლეთ სითხეების მექანიკური თვისებები? ეს ცოდნა მნიშვნელოვანია ბუნებაში, ადამიანის ორგანიზმში მიმდინარე პროცესების გასაგებად. ასევე ტექნიკური საშუალებების, სხვადასხვა პროდუქციის შექმნისას. ყოველივე ამის შემდეგ, თხევადი ნივთიერებები ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული აგრეგატული ფორმაა ჩვენს პლანეტაზე.
არანიუტონის სითხეები და მათი თვისებები
აირების, სითხეების, მყარი ნივთიერებების თვისებები არის ფიზიკის შესწავლის ობიექტი, ისევე როგორც ზოგიერთი დაკავშირებული დისციპლინა. თუმცა ტრადიციული თხევადი ნივთიერებების გარდა არის ე.წ.არანიუტონურიც, რომელსაც ეს მეცნიერებაც სწავლობს. რა არიან ისინი და რატომ მიიღეს ისინირა არის სათაური?
იმისათვის, რომ გავიგოთ რა არის ეს ნაერთები, აქ არის ყველაზე გავრცელებული საყოფაცხოვრებო მაგალითები:
- "სლაიმი", რომელსაც ბავშვები თამაშობენ;
- "ხელის რეზინი", ან საღეჭი რეზინი ხელებისთვის;
- რეგულარული სამშენებლო საღებავი;
- სახამებლის ხსნარი წყალში და ა.შ.
ანუ ეს არის სითხეები, რომელთა სიბლანტე ემორჩილება სიჩქარის გრადიენტს. რაც უფრო სწრაფია ზემოქმედება, მით უფრო მაღალია სიბლანტის ინდექსი. ამიტომ, როდესაც ხელის რეზინი მკვეთრი დარტყმით ეცემა იატაკს, ის იქცევა სრულიად მყარ ნივთიერებად, რომელსაც შეუძლია ნაწილებად დაშლა.
თუ მარტო დატოვებთ, რამდენიმე წუთში ის წებოვან გუბეში გაიშლება. არანიუტონის სითხეები თავისი თვისებებით საკმაოდ უნიკალური ნივთიერებებია, რომლებიც გამოიყენებოდა არა მხოლოდ ტექნიკური, არამედ კულტურული და ყოველდღიური მიზნებისთვის.
