Ang mga amorphous solid ay medyo kawili-wiling subset ng kilalang solid state. Sa isang normal na solidong bagay, ang mga molekula ay maayos na nakaayos at walang gaanong puwang upang ilipat. Nagbibigay ito sa solid ng mataas na lagkit, na isang sukatan ng paglaban sa daloy. Ang mga likido, sa kabilang banda, ay may hindi organisadong molekular na istraktura na nagbibigay-daan sa kanila na dumaloy, kumalat, magbago ng hugis, at kumuha ng hugis ng lalagyan na kanilang kinaroroonan. Ang mga amorphous solid ay nasa isang lugar sa pagitan ng dalawang estadong ito. Sa panahon ng proseso ng vitrification, ang mga likido ay lumalamig at ang kanilang lagkit ay tumataas hanggang sa ang substansiya ay hindi na umaagos tulad ng isang likido, ngunit ang mga molekula nito ay nananatiling hindi maayos at hindi nagkakaroon ng mala-kristal na istraktura tulad ng mga normal na solido.
Ang pinakakaraniwang halimbawa ng amorphous solid ay salamin. Sa loob ng libu-libong taon, ang mga tao ay gumawa ng salamin mula sa silicon dioxide. Kapag pinalamig ng mga glassmaker ang silica mula sa likido nitong estado, hindi talaga ito tumitibay kapag bumaba ito sa ibaba ng punto ng pagkatunaw nito. Habang bumababa ang temperatura, tumataas ang lagkit at nagiging mas matigas ang sangkap. Gayunpaman, ang mga molekula nito ay nananatiling hindi maayos. At pagkatapos ay ang salamin ay nagiging amorphous at matigas sa parehong oras. Ang proseso ng paglipat na ito ay nagpapahintulot sa mga artisan na lumikha ng maganda at surreal na mga istruktura ng salamin.
Ano ang functional na pagkakaiba sa pagitan ng amorphous solids at ang normal na solid state? Sa pang-araw-araw na buhay ito ay hindi partikular na kapansin-pansin. Ang salamin ay lilitaw na ganap na solid hanggang sa pag-aralan mo ito sa antas ng molekular. At ang mito na tumutulo ang salamin sa paglipas ng panahon ay hindi katumbas ng halaga. Kadalasan, ang mito na ito ay sinusuportahan ng argumento na ang lumang salamin sa mga simbahan ay tila mas makapal sa ibaba, ngunit ito ay dahil sa mga di-kasakdalan sa proseso ng pagbubuhos ng salamin sa oras na nilikha ang salamin. Gayunpaman, ang pag-aaral ng mga amorphous solid tulad ng salamin ay kawili-wili mula sa isang siyentipikong punto ng view para sa pag-aaral ng mga phase transition at molekular na istraktura.
Mga supercritical na likido (mga likido)
Karamihan sa mga phase transition ay nangyayari sa isang tiyak na temperatura at presyon. Karaniwang kaalaman na ang pagtaas ng temperatura sa kalaunan ay nagiging gas. Gayunpaman, kapag tumaas ang presyon kasama ng temperatura, ang likido ay gumagawa ng paglukso sa kaharian ng mga supercritical na likido, na may mga katangian ng parehong gas at likido. Halimbawa, ang mga supercritical na likido ay maaaring dumaan sa mga solido tulad ng isang gas, ngunit maaari ring kumilos bilang isang solvent tulad ng isang likido. Nang kawili-wili, ang isang supercritical fluid ay maaaring gawing mas katulad ng isang gas o higit pang katulad ng isang likido, depende sa kumbinasyon ng presyon at temperatura. Ito ay nagpapahintulot sa mga siyentipiko na makahanap ng maraming mga aplikasyon para sa mga supercritical fluid.
Bagama't ang mga supercritical fluid ay hindi kasingkaraniwan ng amorphous solids, malamang na nakikipag-ugnayan ka sa kanila nang kasingdalas ng pakikipag-ugnayan mo sa salamin. Ang supercritical carbon dioxide ay minamahal ng mga kumpanya ng paggawa ng serbesa para sa kakayahang kumilos bilang isang solvent kapag tumutugon sa mga hops, at ginagamit ito ng mga kumpanya ng kape upang makagawa ng pinakamahusay na decaf coffee. Ginamit din ang mga supercritical fluid para gawing mas episyente ang hydrolysis at payagan ang mga power plant na gumana sa mas mataas na temperatura. Sa pangkalahatan, malamang na gumagamit ka ng supercritical fluid byproducts araw-araw.
Masira ang gas
Habang ang mga amorphous solid ay hindi bababa sa matatagpuan sa planetang Earth, ang degenerate matter ay matatagpuan lamang sa ilang uri ng mga bituin. Ang isang degenerate na gas ay umiiral kapag ang panlabas na presyon ng isang sangkap ay natutukoy hindi sa pamamagitan ng temperatura, tulad ng sa Earth, ngunit sa pamamagitan ng kumplikadong mga prinsipyo ng quantum, lalo na ang prinsipyo ng Pauli. Dahil dito, ang panlabas na presyon ng degenerate substance ay mananatili kahit na ang temperatura ng substance ay bumaba sa absolute zero. Dalawang pangunahing uri ng degenerate matter ang kilala: electron-degenerate at neutron-degenerate matter.
Ang electronically degenerate matter ay umiiral pangunahin sa mga white dwarf. Nabubuo ito sa core ng isang bituin kapag ang masa ng bagay sa paligid ng core ay sumusubok na i-compress ang mga electron ng core sa isang mas mababang estado ng enerhiya. Gayunpaman, ayon sa prinsipyo ng Pauli, ang dalawang magkaparehong particle ay hindi maaaring nasa parehong estado ng enerhiya. Kaya, ang mga particle ay "itulak" ang bagay sa paligid ng nucleus, na lumilikha ng presyon. Posible lamang ito kung ang masa ng bituin ay mas mababa sa 1.44 solar masa. Kapag ang isang bituin ay lumampas sa limitasyong ito (kilala bilang ang limitasyon ng Chandrasekhar), ito ay bumabagsak lamang sa isang neutron star o black hole.
Kapag ang isang bituin ay bumagsak at naging isang neutron star, wala na itong electron-degenerate matter, ito ay gawa sa neutron-degenerate matter. Dahil ang isang neutron star ay mabigat, ang mga electron ay nagsasama sa mga proton sa core nito upang bumuo ng mga neutron. Ang mga libreng neutron (mga neutron na hindi nakatali sa atomic nucleus) ay may kalahating buhay na 10.3 minuto. Ngunit sa core ng isang neutron star, ang masa ng bituin ay nagpapahintulot sa mga neutron na umiral sa labas ng mga core, na bumubuo ng neutron-degenerate matter.
Ang iba pang mga kakaibang anyo ng degenerate matter ay maaari ding umiral, kabilang ang kakaibang bagay, na maaaring umiral sa bihirang stellar form ng quark star. Ang mga quark star ay isang yugto sa pagitan ng isang neutron star at isang black hole, kung saan ang mga quark sa core ay pinaghiwalay at bumubuo ng isang sopas ng mga libreng quark. Hindi pa namin naobserbahan ang ganitong uri ng bituin, ngunit inamin ng mga physicist ang kanilang pag-iral.
Superfluidity
Bumalik tayo sa Earth para talakayin ang mga superfluid. Ang superfluidity ay isang estado ng bagay na umiiral sa ilang isotopes ng helium, rubidium at lithium na pinalamig sa malapit sa absolute zero. Ang estado na ito ay katulad ng isang Bose-Einstein condensate (Bose-Einstein condensate, BEC), na may ilang mga pagkakaiba. Ang ilang mga BEC ay mga superfluid, at ang ilang mga superfluid ay mga BEC, ngunit hindi lahat ay magkapareho.
Kilala ang likidong helium sa sobrang likido nito. Kapag ang helium ay pinalamig sa "lambda point" na -270 degrees Celsius, ang bahagi ng likido ay nagiging superfluid. Kung pinalamig mo ang karamihan sa mga sangkap sa isang tiyak na punto, ang pagkahumaling sa pagitan ng mga atomo ay nagtagumpay sa mga thermal vibrations sa sangkap, na nagpapahintulot sa kanila na bumuo ng isang solidong istraktura. Ngunit ang mga atomo ng helium ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa nang mahina na maaari silang manatiling likido sa temperatura na halos ganap na zero. Ito ay lumiliko na sa temperatura na ito ang mga katangian ng mga indibidwal na atomo ay nagsasapawan, na nagbibigay ng kakaibang mga katangian ng superfluidity.
Ang mga superfluid ay walang panloob na lagkit. Ang mga superfluid na inilagay sa isang test tube ay nagsisimulang gumapang sa mga gilid ng test tube, na tila lumalaban sa mga batas ng grabidad at pag-igting sa ibabaw. Madaling tumagas ang likidong helium dahil nakakalusot ito sa kahit na mga mikroskopikong butas. Ang superfluidity ay mayroon ding kakaibang thermodynamic properties. Sa ganitong estado, ang mga sangkap ay may zero thermodynamic entropy at walang katapusang thermal conductivity. Nangangahulugan ito na ang dalawang superfluid ay hindi maaaring magkaiba sa init. Kung magdadagdag ka ng init sa isang superfluid substance, ito ay magsasagawa nito nang napakabilis na ang mga heat wave ay nabuo na hindi katangian ng mga ordinaryong likido.
Bose-Einstein condensate
Ang Bose-Einstein condensate ay marahil isa sa pinakatanyag na hindi malinaw na anyo ng bagay. Una, kailangan nating maunawaan kung ano ang mga boson at fermion. Ang fermion ay isang particle na may half-integer spin (tulad ng isang electron) o isang composite particle (tulad ng isang proton). Ang mga particle na ito ay sumusunod sa prinsipyo ng pagbubukod ng Pauli, na nagpapahintulot sa electron-degenerate matter na umiral. Ang isang boson, gayunpaman, ay may buong integer spin, at maraming boson ang maaaring sumakop sa parehong quantum state. Kasama sa mga boson ang anumang mga particle na nagdadala ng puwersa (tulad ng mga photon), pati na rin ang ilang mga atom, kabilang ang helium-4 at iba pang mga gas. Ang mga elemento sa kategoryang ito ay kilala bilang bosonic atoms.
Sa pagsasalita tungkol sa huling estado ng bagay sa listahang ito, isaalang-alang ang estado na nagsimula ng lahat: quark-gluon plasma. Sa unang bahagi ng Uniberso, ang estado ng bagay ay makabuluhang naiiba mula sa klasiko. Una, isang maliit na background.
Ang mga quark ay mga elementong elementarya na makikita natin sa loob ng mga hadron (tulad ng mga proton at neutron). Ang mga Hadron ay binubuo ng alinman sa tatlong quark o isang quark at isang antiquark. Ang mga quark ay may mga fractional charge at pinagsasama-sama ng mga gluon, na mga exchange particle ng malakas na puwersang nuklear.
Wala kaming nakikitang libreng quark sa kalikasan, ngunit pagkatapos ng Big Bang, umiral ang mga libreng quark at gluon sa loob ng isang millisecond. Sa panahong ito, ang temperatura ng Uniberso ay napakataas na ang mga quark at gluon ay gumagalaw sa halos bilis ng liwanag. Sa panahong ito, ang Uniberso ay ganap na binubuo ng mainit na quark-gluon plasma na ito. Pagkatapos ng isa pang bahagi ng isang segundo, ang Uniberso ay lumamig nang sapat para mabuo ang mabibigat na particle tulad ng mga hadron, at nagsimulang makipag-ugnayan ang mga quark sa isa't isa at mga gluon. Mula sa sandaling iyon, nagsimula ang pagbuo ng Uniberso na alam natin, at ang mga hadron ay nagsimulang makipag-ugnayan sa mga electron, na lumilikha ng mga primitive na atomo.
Nasa modernong Uniberso na, sinubukan ng mga siyentipiko na muling likhain ang quark-gluon plasma sa malalaking particle accelerators. Sa panahon ng mga eksperimento na ito, ang mga mabibigat na particle tulad ng mga hadron ay nagbanggaan sa isa't isa, na lumilikha ng isang temperatura kung saan ang mga quark ay naghiwalay sa maikling panahon. Sa kurso ng mga eksperimentong ito, marami kaming natutunan tungkol sa mga katangian ng quark-gluon plasma, na ganap na walang friction at mas likido kaysa sa ordinaryong plasma. Ang mga eksperimento sa mga kakaibang estado ng bagay ay nagbibigay-daan sa amin na matuto ng maraming tungkol sa kung paano at bakit nabuo ang ating Uniberso ayon sa pagkakaalam natin.
Batay sa mga materyales mula sa listverse.com
Sa tanong na Mga halimbawa ng mga likidong sangkap. ibinigay ng may-akda Nina Bulatova ang pinakamagandang sagot ay H2O - tubig, Liquid metal - mercury! Ang likidong estado ay karaniwang itinuturing na intermediate sa pagitan ng isang solid at isang gas: ang isang gas ay hindi nagpapanatili ng volume o hugis, ngunit ang isang solid ay nagpapanatili pareho.
Ang hugis ng mga likidong katawan ay maaaring matukoy nang buo o bahagyang sa pamamagitan ng katotohanan na ang kanilang ibabaw ay kumikilos tulad ng isang nababanat na lamad. Kaya, ang tubig ay maaaring mangolekta sa mga patak. Ngunit ang isang likido ay may kakayahang dumaloy kahit na sa ilalim ng nakatigil na ibabaw nito, at nangangahulugan din ito na ang anyo (mga panloob na bahagi ng likidong katawan) ay hindi napanatili.
Ang mga molekula ng likido ay walang tiyak na posisyon, ngunit sa parehong oras wala silang kumpletong kalayaan sa paggalaw. Mayroong isang atraksyon sa pagitan nila, sapat na malakas upang panatilihing malapit sila.
Ang isang sangkap sa estado ng likido ay umiiral sa isang tiyak na hanay ng temperatura, sa ibaba kung saan ito ay nagiging isang solidong estado (nagaganap ang crystallization o pagbabagong-anyo sa isang solid-state na amorphous na estado - salamin), sa itaas kung saan ito ay nagiging isang gas na estado (nagaganap ang pagsingaw). Ang mga hangganan ng agwat na ito ay nakasalalay sa presyon.
Bilang isang patakaran, ang isang sangkap sa estado ng likido ay may isang pagbabago lamang. (Ang pinakamahalagang eksepsiyon ay ang mga quantum liquid at liquid crystals.) Samakatuwid, sa karamihan ng mga kaso, ang likido ay hindi lamang isang estado ng pagsasama-sama, kundi pati na rin isang thermodynamic phase (liquid phase).
Ang lahat ng mga likido ay karaniwang nahahati sa mga purong likido at pinaghalong. Ang ilang mga pinaghalong likido ay may malaking kahalagahan para sa buhay: dugo, tubig dagat, atbp. Ang mga likido ay maaaring kumilos bilang mga solvents.
[baguhin]
Mga pisikal na katangian ng mga likido
Pagkalikido
Ang pangunahing pag-aari ng mga likido ay pagkalikido. Kung ang isang panlabas na puwersa ay inilapat sa isang seksyon ng isang likido na nasa ekwilibriyo, pagkatapos ay isang daloy ng mga likidong particle ay lumitaw sa direksyon kung saan ang puwersa na ito ay inilapat: ang likido ay dumadaloy. Kaya, sa ilalim ng impluwensya ng hindi balanseng panlabas na puwersa, ang likido ay hindi nagpapanatili ng hugis at kamag-anak na pag-aayos ng mga bahagi, at samakatuwid ay tumatagal ng hugis ng sisidlan kung saan ito matatagpuan.
Hindi tulad ng mga plastik na solido, ang isang likido ay walang limitasyon sa ani: ito ay sapat na upang maglapat ng isang arbitraryong maliit na panlabas na puwersa para sa likido na dumaloy.
Pagtitipid ng volume
Ang isa sa mga katangian ng isang likido ay ang pagkakaroon nito ng isang tiyak na dami (sa ilalim ng patuloy na panlabas na mga kondisyon). Ang mga likido ay napakahirap na i-compress nang mekanikal dahil, hindi katulad ng mga gas, mayroong napakakaunting libreng espasyo sa pagitan ng mga molekula. Ang presyon na ibinibigay sa isang likidong nakapaloob sa isang sisidlan ay ipinapadala nang walang pagbabago sa bawat punto sa dami ng likidong ito (ang batas ng Pascal ay may bisa din para sa mga gas). Ang tampok na ito, kasama ang napakababang compressibility, ay ginagamit sa mga hydraulic machine.
Ang mga likido ay karaniwang tumataas sa volume (lumalawak) kapag pinainit at bumababa sa volume (kontrata) kapag pinalamig. Gayunpaman, may mga pagbubukod, halimbawa, ang tubig ay kumukuha kapag pinainit, sa normal na presyon at sa mga temperatura mula 0 °C hanggang humigit-kumulang 4 °C.
Lagkit
Bilang karagdagan, ang mga likido (tulad ng mga gas) ay nailalarawan sa pamamagitan ng lagkit. Ito ay tinukoy bilang ang kakayahang labanan ang paggalaw ng isang bahagi na may kaugnayan sa isa pa - iyon ay, bilang panloob na alitan.
Kapag ang mga katabing layer ng likido ay gumagalaw nang may kaugnayan sa isa't isa, ang mga banggaan ng mga molekula ay hindi maiiwasang mangyari bilang karagdagan sa dulot ng thermal motion. Lumilitaw ang mga puwersa na pumipigil sa maayos na paggalaw. Sa kasong ito, ang kinetic energy ng nakaayos na paggalaw ay nagiging thermal energy - ang enerhiya ng magulong paggalaw ng mga molekula.
Ang likido sa sisidlan, na kumikilos at iniiwan sa sarili nitong mga aparato, ay unti-unting titigil, ngunit ang temperatura nito ay tataas.
Ang mga likido ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga gas at solid na sangkap. Sa mga temperatura na malapit sa kumukulo, ang mga katangian ng mga likido ay lumalapit sa mga gas; sa mga temperatura na malapit sa punto ng pagkatunaw, ang mga katangian ng mga likido ay lumalapit sa mga katangian ng mga solido. Kung ang mga solidong sangkap ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahigpit na pagkakasunud-sunod ng mga particle, na umaabot sa mga distansya ng hanggang sa daan-daang libong interatomic o intermolecular radii, kung gayon sa isang likidong sangkap ay karaniwang hindi hihigit sa ilang sampu ng mga order na particle - ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan. na ang pagkakasunud-sunod sa pagitan ng mga particle sa iba't ibang mga lugar ng isang likidong substansiya ay mabilis ding bumangon, at muli ay "nabubulok" ng thermal vibration ng mga particle. Kasabay nito, ang kabuuang densidad ng packing ng mga particle ng isang likidong substansiya ay kaunti lamang ang naiiba sa solidong sangkap - samakatuwid, ang kanilang density ay malapit sa density ng mga solido, at ang kanilang compressibility ay napakababa. Halimbawa, upang mabawasan ang volume na inookupahan ng likidong tubig sa pamamagitan ng 1%, isang presyon ng ~200 atm ay kinakailangan, samantalang para sa parehong pagbawas sa dami ng mga gas, isang presyon ng tungkol sa 0.01 atm ay kinakailangan. Dahil dito, ang compressibility ng mga likido ay humigit-kumulang 200: 0.01 = 20,000 beses na mas mababa kaysa sa compressibility ng mga gas.
Nabanggit sa itaas na ang mga likido ay may sariling dami at kunin ang hugis ng sisidlan kung saan sila matatagpuan; ang mga katangiang ito ay mas malapit sa mga katangian ng isang solid kaysa sa isang gas na sangkap. Ang kalapitan ng estado ng likido sa solidong estado ay kinumpirma din ng data sa mga karaniwang enthalpi ng pagsingaw ∆Н° isp at ang karaniwang mga enthalpi ng natutunaw na ∆Н° pl. Standard enthalpy ng singaw ay ang halaga ng init na kinakailangan upang ma-convert ang 1 mole ng likido sa singaw sa 1 atm (101.3 kPa). Ang parehong dami ng init ay inilalabas kapag ang 1 mole ng singaw ay nag-condense sa isang likido sa 1 atm. Ang dami ng init na natupok upang i-convert ang 1 mole ng solid sa isang likido sa 1 atm ay tinatawag karaniwang enthalpy ng pagsasanib(Ang parehong halaga ng init ay inilabas kapag ang 1 mole ng likido ay "nag-freeze" ("tumigas") sa 1 atm). Alam na ang ∆Н° pl ay mas mababa kaysa sa kaukulang mga halaga ng ∆Н° isp, na madaling maunawaan, dahil ang paglipat mula sa isang solido patungo sa isang likidong estado ay sinamahan ng mas kaunting pagkagambala ng intermolecular attraction kaysa sa paglipat mula sa isang likido hanggang sa isang gas na estado.
Ang isang bilang ng iba pang mahahalagang katangian ng mga likido ay mas katulad ng mga katangian ng mga gas. Kaya, tulad ng mga gas, ang mga likido ay maaaring dumaloy - ang ari-arian na ito ay tinatawag na pagkalikido. Ang paglaban sa daloy ay tinutukoy ng lagkit. Ang pagkalikido at lagkit ay apektado ng mga kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng mga likidong molekula, ang kanilang kamag-anak na molekular na timbang, at ilang iba pang mga kadahilanan. Ang lagkit ng mga likido ay ~100 beses na mas malaki kaysa sa mga gas. Tulad ng mga gas, ang mga likido ay maaaring magkalat, bagaman mas mabagal dahil ang mga particle ng likido ay nakaimpake nang mas siksik kaysa sa mga particle ng gas.
Ang isa sa pinakamahalagang katangian ng isang likido ay ang nito pag-igting sa ibabaw(ang ari-arian na ito ay hindi likas sa alinman sa mga gas o solid). Ang isang molekula sa isang likido ay pantay na kumikilos sa pamamagitan ng intermolecular na pwersa mula sa lahat ng panig. Gayunpaman, sa ibabaw ng likido ang balanse ng mga puwersang ito ay nabalisa, at bilang isang resulta, ang "ibabaw" na mga molekula ay nahahanap ang kanilang mga sarili sa ilalim ng impluwensya ng isang tiyak na resultang puwersa na nakadirekta sa likido. Para sa kadahilanang ito, ang ibabaw ng likido ay nasa isang estado ng pag-igting. Pag-igting sa ibabaw- ito ang pinakamababang puwersa na pumipigil sa paggalaw ng mga particle ng likido sa lalim ng likido at sa gayon ay pinipigilan ang ibabaw ng likido mula sa pagkontrata. Ito ay ang pag-igting sa ibabaw na nagpapaliwanag sa "hugis-patak" na hugis ng malayang bumabagsak na mga particle ng likido.
Tulad ng nalalaman, ang isang sangkap sa isang likidong estado ay nagpapanatili ng dami nito, ngunit tumatagal ang hugis ng sisidlan kung saan ito matatagpuan. Alamin natin kung paano ito ipinapaliwanag ng molecular kinetic theory.
Ang pag-iingat ng dami ng isang likido ay nagpapatunay na ang mga kaakit-akit na puwersa ay kumikilos sa pagitan ng mga molekula nito. Dahil dito, ang mga distansya sa pagitan ng mga likidong molekula ay dapat na mas mababa kaysa sa radius ng pagkilos ng molekular. Kaya, kung ilalarawan natin ang isang globo ng pagkilos ng molekular sa paligid ng isang likidong molekula, kung gayon sa loob ng globong ito ay magkakaroon ng mga sentro ng maraming iba pang mga molekula na makikipag-ugnayan sa ating molekula.
Ang mga puwersa ng interaksyon na ito ay humahawak sa likidong molekula malapit sa pansamantalang posisyon ng balanse nito nang humigit-kumulang 10 -12 -10 -10 s, pagkatapos nito ay tumalon ito sa isang bagong pansamantalang posisyon ng balanse na humigit-kumulang sa distansya ng diameter nito. Sa pagitan ng mga pagtalon, ang mga likidong molekula ay sumasailalim sa oscillatory motion sa paligid ng isang pansamantalang posisyon ng equilibrium. Ang oras sa pagitan ng dalawang pagtalon ng isang molekula mula sa isang posisyon patungo sa isa pa ay tinatawag oras ng ayos na buhay. Ang oras na ito ay depende sa uri ng likido at temperatura. Kapag ang isang likido ay pinainit, ang average na oras ng paninirahan ng mga molekula ay bumababa.
Sa panahon ng sedentary life (mga 10 -11 s), karamihan sa mga likidong molekula ay nananatili sa kanilang mga posisyon ng balanse, at isang maliit na bahagi lamang ng mga ito ang namamahala upang lumipat sa mga bagong posisyon ng balanse sa panahong ito. Sa mas mahabang panahon, ang karamihan sa mga likidong molekula ay magkakaroon ng oras upang baguhin ang kanilang lokasyon. Samakatuwid, ang likido ay may pagkalikido at tumatagal ang hugis ng sisidlan kung saan ito matatagpuan.
Dahil ang mga molekula ng isang likido ay matatagpuan halos malapit sa isa't isa, pagkatapos, na nakatanggap ng isang sapat na malaking kinetic energy, bagaman maaari nilang pagtagumpayan ang pagkahumaling ng kanilang pinakamalapit na kapitbahay at iwanan ang globo ng kanilang pagkilos, mahuhulog sila sa globo ng pagkilos ng ibang mga molekula at mahahanap ang kanilang mga sarili sa isang bagong pansamantalang ekwilibriyo na posisyon. Ang mga molekula lamang na matatagpuan sa libreng ibabaw ng likido ang maaaring lumipad palabas ng likido, na nagpapaliwanag sa proseso ng pagsingaw nito.
Kaya, kung ang isang napakaliit na dami ay nakahiwalay sa isang likido, pagkatapos ay sa panahon ng husay na buhay mayroong isang nakaayos na pag-aayos ng mga molekula sa loob nito, katulad ng kanilang pag-aayos sa kristal na sala-sala ng isang solid. Pagkatapos ito ay nawasak, ngunit bumangon sa ibang lugar. Kaya, ang buong espasyo na inookupahan ng likido ay tila binubuo ng maraming kristal na nuclei, na, gayunpaman, ay hindi matatag, iyon ay, sila ay naghiwa-hiwalay sa ilang mga lugar, ngunit bumangon muli sa iba.
Kaya, sa isang maliit na dami ng likido mayroong isang nakaayos na pag-aayos ng mga molekula nito, ngunit sa isang malaking dami ito ay nagiging magulo. Sa ganitong kahulugan sinasabi nila iyon Sa isang likido, mayroong maikling pagkakasunud-sunod sa pag-aayos ng mga molekula at walang pangmatagalang pagkakasunud-sunod. Ang likidong istraktura na ito ay tinatawag quasicrystalline(parang kristal). Tandaan na sa sapat na malakas na pag-init, ang oras ng pag-aayos ay nagiging napakaikli at ang maikling pagkakasunud-sunod sa likido ay halos nawawala.
Ang isang likido ay maaaring magpakita ng mga mekanikal na katangian na likas sa isang solid. Kung ang oras ng pagkilos ng puwersa sa likido ay maikli, kung gayon ang likido ay nagpapakita ng nababanat na mga katangian. Halimbawa, kapag ang isang stick ay tumama nang husto sa ibabaw ng tubig, ang stick ay maaaring lumipad mula sa kamay o mabali; Ang isang bato ay maaaring ihagis upang kapag ito ay tumama sa ibabaw ng tubig ay tumalbog ito, at pagkatapos lamang gumawa ng ilang pagtalon ay lumubog ito sa tubig. Kung ang oras ng pagkakalantad sa likido ay mahaba, kung gayon sa halip na pagkalastiko, pagkalikido mga likido. Halimbawa, ang kamay ay madaling tumagos sa tubig.
Kapag ang isang puwersa ay inilapat sa isang stream ng likido para sa isang maikling panahon, ang huli ay nakakakita karupukan. Ang makunat na lakas ng isang likido, kahit na mas mababa kaysa sa solids, ay hindi gaanong mababa sa kanila sa magnitude. Para sa tubig ito ay 2.5 * 10 7 Pa. Compressibility Ang likido ay napakaliit din, bagaman ito ay mas malaki kaysa sa parehong mga sangkap sa solidong estado. Halimbawa, kapag ang presyon ay tumaas ng 1 atm, ang dami ng tubig ay bumababa ng 50 ppm.
Ang mga break sa loob ng isang likido na hindi naglalaman ng mga dayuhang sangkap, halimbawa, hangin, ay maaari lamang mangyari sa ilalim ng matinding impluwensya sa likido, halimbawa, kapag ang mga propeller ay umiikot sa tubig, o kapag ang mga ultrasonic wave ay nagpapalaganap sa likido. Ang ganitong uri ng walang laman sa loob ng isang likido ay hindi maaaring umiral nang mahabang panahon at biglang gumuho, ibig sabihin, nawawala. Ang kababalaghang ito ay tinatawag cavitation(mula sa Greek na "cavitas" - cavity). Nagdudulot ito ng mabilis na pagkasira ng mga propeller.
Kaya, ang mga likido ay may maraming mga katangian na karaniwan sa mga katangian ng mga solido. Gayunpaman, kung mas mataas ang temperatura ng isang likido, mas lumalapit ang mga katangian nito sa mga katangian ng mga siksik na gas at mas naiiba ang mga ito mula sa mga katangian ng mga solido. Nangangahulugan ito na ang estado ng likido ay intermediate sa pagitan ng solid at gas na estado ng isang sangkap.
Tandaan din natin na kapag ang isang sangkap ay lumilipat mula sa isang solido patungo sa isang likidong estado, ang isang hindi gaanong kapansin-pansing pagbabago sa mga katangian ay nangyayari kaysa kapag ito ay pumasa mula sa isang likido patungo sa isang gas. Nangangahulugan ito na, sa pangkalahatan, ang mga katangian ng likidong estado ng isang sangkap ay mas malapit sa mga katangian ng solidong estado kaysa sa mga katangian ng estado ng gas.
Mga likido ay mga sangkap na nasa likidong estado ng pagsasama-sama sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ayon sa panlabas na mga palatandaan, ang estado na ito ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang pare-pareho ang dami para sa isang naibigay na bahagi ng likido, pagkalikido, at ang kakayahang unti-unting sumingaw. Ang tamang anyo ng isang likido ay isang bola (drop), na bumubuo ng likido sa ilalim ng pagkilos ng pag-igting sa ibabaw. Ito ay posible sa kawalan ng gravity. Ang mga patak ay nabuo sa panahon ng libreng pagbagsak ng likido, at sa espasyo ng isang sasakyang pangalangaang, sa ilalim ng mga kondisyon ng kawalan ng timbang, ang isang makabuluhang dami ng likido ay maaaring maging hugis ng isang bola. Sa isang kalmadong estado, ang likido ay kumakalat sa ibabaw o pumupuno sa dami ng anumang sisidlan. Kabilang sa mga di-organikong sangkap, ang mga likido ay kinabibilangan ng tubig, bromine, mercury, at ilang matatag na anhydrous acids (sulfuric, hydrofluoric, atbp.). Mayroong maraming mga likido sa mga organikong compound: hydrocarbons, alcohols, acids, atbp. Halos lahat ng homologous na serye ng mga organic compound ay naglalaman ng mga likido. Kapag pinalamig, ang mga gas ay nagbabago sa isang likidong estado, at kapag pinainit, ang mga metal, matatag na asin, at mga metal oxide.
Ang mga likido ay maaaring uriin ayon sa likas na katangian ng kanilang bumubuong mga particle sa atomic (tunaw na mga noble gas), molekular (pinaka-ordinaryong likido), metal (mga nilusaw na metal), ionic (mga tinunaw na asing-gamot, mga metal oxide). Bilang karagdagan sa mga indibidwal na sangkap, ang mga paghahalo ng mga likido at mga solusyon ng iba't ibang uri ng mga sangkap sa mga likido ay nasa likidong estado. Sa mga likido, ang tubig ay may pinakamalaking praktikal na kahalagahan, na tinutukoy ng natatanging papel nito bilang isang biological solvent. Sa kimika at inilapat na mga patlang, ang mga likido, kasama ang mga gas, ay ang pinakamahalaga bilang isang daluyan para sa pagsasagawa ng iba't ibang mga proseso ng pagbabagong-anyo ng mga sangkap. Ang mga likido ay ginagamit din upang maglipat ng init sa pamamagitan ng mga tubo, sa mga hydraulic device - bilang isang gumaganang likido, at bilang isang pampadulas para sa paglipat ng mga bahagi ng makina.
Sa likidong estado ng isang sangkap, ang mga particle ay matatagpuan sa mga distansyang malapit sa kabuuan ng kanilang van der Waals radii. Ang potensyal na enerhiya ng mga molekula ay nagiging negatibo na nauugnay sa kanilang enerhiya sa gas. Upang mapagtagumpayan ito sa panahon ng paglipat sa estado ng gas, ang mga molekula ay nangangailangan ng kinetic energy na humigit-kumulang katumbas ng potensyal na enerhiya. Samakatuwid, ang isang sangkap ay nasa isang likidong estado sa isang hanay ng temperatura kung saan ang average na kinetic energy ay humigit-kumulang katumbas o mas mababa kaysa sa potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan, ngunit hindi bumababa sa zero.
Kabilang sa mga molekula ng parehong gas at likido mayroong parehong mas mabilis at mas mabagal na mga molekula na nauugnay sa average na bilis ng kanilang paggalaw. Ang mga mabilis na molekula ay nagtagumpay sa pagkahumaling at pumasok sa bahagi ng gas sa pagkakaroon ng libreng volume. Sa panahon ng pagsingaw, ang likido ay lumalamig dahil sa pagkawala ng mas mabilis na mga molekula. Ang isang tiyak na presyon ng singaw ay itinatag sa itaas ng ibabaw ng isang likido sa isang saradong dami, depende sa likas na katangian ng likido at ang temperatura. Ang pag-asa ay ipinahayag ng exponential equation
saan e - base ng natural logarithms; R- pare-pareho ang unibersal na gas; DA ISP - init ng molar ng pagsingaw ng likido; L - pare-pareho depende sa mga katangian ng likido.
Ang pagsusuri sa equation ay nagpapakita na ang presyon ng singaw ng isang likido ay mabilis na tumataas sa pagtaas ng temperatura, dahil ang temperatura ay nasa denominator ng negatibong exponent. Ang equation (7.13) ay lubos na nasiyahan sa kondisyon na ang temperatura ay makabuluhang mas mababa kaysa sa kritikal na temperatura ng singaw ng isang partikular na sangkap.
Kapag naabot ang temperatura kung saan ang presyon ng singaw ng likido ay nagiging katumbas ng presyon ng atmospera, kumukulo ang likido. Ipinapalagay nito na mayroong hangin sa itaas ng ibabaw ng likido. Kung ilalagay mo ang likido sa isang saradong sisidlan, halimbawa sa isang silindro, na may piston na gumagawa ng presyon na katumbas ng atmospheric pressure (101.3 kPa), at kapag ang likido ay pinainit hanggang sa kumukulong punto, ang singaw sa itaas ng likido ay hindi pa nabuo. . Kapag lumampas ang kumukulo, lilitaw ang singaw, i.e. gas phase, at ang piston ay magsisimulang tumaas habang ang init ay idinagdag at ang dami ng singaw ay tumataas (Larawan 7.4).
kanin. 7.4.
Ang mga likidong kumukulo sa temperaturang mas mababa sa kumukulong punto ng tubig ay karaniwang tinatawag pabagu-bago ng isip. Mula sa isang bukas na sisidlan ay mabilis silang sumingaw. Sa puntong kumukulo na 20-22 °C, ang substance ay talagang lumilitaw na borderline sa pagitan ng pabagu-bago ng isip na likido at ng madaling matunaw na gas. Ang mga halimbawa ng naturang mga sangkap ay acetaldehyde CH 3 CHO (? bp = 21°C) at hydrogen fluoride HF (? bp = 19.4°C).
Ang praktikal na mahahalagang pisikal na katangian ng mga likido, bilang karagdagan sa punto ng kumukulo, ay ang punto ng pagyeyelo, kulay, density, koepisyent ng lagkit, at refractive index. Para sa homogenous na media, tulad ng mga likido, ang refractive index ay madaling sinusukat at nagsisilbi upang makilala ang likido. Ang ilang mga pare-pareho ng mga likido ay ibinibigay sa talahanayan. 7.3.
Ang equilibrium sa pagitan ng likido, solid at gas na mga yugto ng isang partikular na sangkap ay inilalarawan bilang mga diagram ng estado. Sa Fig. Ang Figure 7.5 ay nagpapakita ng diagram ng estado ng tubig. Ang phase diagram ay isang graph na nagplaplano ng dependence ng saturated vapor pressure sa temperatura para sa likidong tubig at yelo (curves OA At OV) at ang pag-asa ng temperatura ng pagkatunaw ng tubig sa presyon (curve OS). Ang pagkakaroon ng isang maliit na presyon ng singaw sa itaas ng yelo (curve OV) nangangahulugan na ang yelo ay maaaring mag-evaporate (mag-sublimate) kung ang presyon ng singaw ng tubig sa hangin ay mas mababa kaysa sa presyon ng ekwilibriyo sa itaas ng yelo. May tuldok na linya na nagpapatuloy sa kurba OA sa kaliwa ng point O, ay tumutugma sa presyon ng singaw sa itaas ng supercooled na tubig. Ang presyon na ito ay lumampas sa presyon ng singaw sa itaas ng yelo sa parehong temperatura. Samakatuwid, ang supercooled na tubig ay hindi matatag at maaaring kusang maging yelo. Minsan sa malamig na panahon mayroong isang kababalaghan ng pagbagsak ng ulan, ang mga patak nito ay nagiging yelo kapag tumama sila sa isang matigas na ibabaw. Lumilitaw ang isang ice crust sa ibabaw. Dapat tandaan na ang ibang mga likido ay maaaring nasa isang hindi matatag na supercooled na estado.
Ilang praktikal na mahahalagang likido
|
Pangalan |
Densidad p, g/cm 3 (20°C) |
Refractive index, u(20°C, |
|||
|
Hydrogen fluoride |
|||||
|
Sulfuric acid |
h 2 kaya 4 |
||||
|
Langgam |
malapit na |
||||
|
Acetic acid |
dc 3 coon |
||||
|
Glycerol |
mula 3 hanggang 8 0 3 |
||||
|
mula 6 hanggang 14 |
|||||
|
Tstrachloride carbon |
|||||
|
Chloroform |
|||||
|
Nitrobenzene |
c g ii 5 hindi 2 |
kanin. 75.
Hinahati ng mga kurba ang diagram sa tatlong larangan - tubig, yelo at singaw. Ang bawat punto sa diagram ay kumakatawan sa isang tiyak na estado ng system. Ang mga punto sa loob ng mga patlang ay tumutugma sa pagkakaroon ng tubig sa isa lamang sa tatlong yugto. Halimbawa, sa 60 °C at presyon na 50 k11a, ang tubig ay umiiral lamang sa isang likidong estado. Mga puntos na nakahiga sa mga kurba OA, OV At OS, tumutugma sa ekwilibriyo sa pagitan ng dalawang yugto. Halimbawa, sa mga temperatura at presyon sa kahabaan ng kurba OA Ang tubig at singaw ay nasa ekwilibriyo. Ang intersection point O ng tatlong kurba na may mga coordinate na 0.61 kPa at 0.01 °C ay tumutugma sa equilibrium sa pagitan ng tatlong yugto ng tubig - yelo, likidong tubig at singaw nito. Ito ang tinatawag na triple point ng tubig. Ang ipinahiwatig na temperatura ay 0.01 °C na mas mataas kaysa sa normal na pagyeyelo ng tubig na 0 °C, na tumutukoy sa presyon na 101.3 kPa. Mula dito ay sumusunod na habang tumataas ang panlabas na presyon, bumababa ang nagyeyelong punto ng tubig. Magbigay tayo ng isa pang punto: sa isang presyon ng 615 atm (6.23-10 4 kPa), ang pagyeyelo ng tubig ay bumaba sa -5 ° C.
Ang mga likido ay naiiba nang husto mula sa mga gas sa kanilang kakayahang makihalubilo sa isa't isa. Sa mga likido, bilang kabaligtaran sa mga gas, ang intermolecular na pakikipag-ugnayan ay may mahalagang papel. Samakatuwid, ang mga likido lamang na sapat na malapit sa enerhiya ng intermolecular na pakikipag-ugnayan ay halo-halong sa bawat isa sa anumang ratio. Halimbawa, hindi lamang kumikilos ang mga puwersa ng Waiderwaals sa pagitan ng mga molekula ng tubig, ngunit nabubuo din ang mga bono ng hydrogen. Samakatuwid, ang iba't ibang mga likido ay hinahalo sa tubig, ang mga molekula nito ay maaari ding bumuo ng mga bono ng hydrogen sa tubig: hydrogen fluoride, maraming mga acid na naglalaman ng oxygen, mas mababang mga miyembro ng homologous na serye ng mga alkohol, acetone, atbp. Mga likido na hindi bumubuo ng mga bono ng hydrogen o pinipigilan ang pagbuo ng naturang mga bono sa pagitan ng mga molekula ng tubig, Hindi sila nahahalo sa tubig, ngunit maaari nilang sa isang antas o iba pa, i.e. limitado, matunaw. Kaya, ang mga alkohol na may mga radikal na binubuo ng apat o higit pang mga carbon atom ay limitadong natutunaw sa tubig, dahil ang mga radikal, na nahahanap ang kanilang mga sarili sa pagitan ng mga molekula ng tubig, ay nakakasagabal sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen at itinulak palabas ng dami ng tubig.
Ang panloob na istraktura ng mga likido ay nailalarawan sa parehong medyo malayang paggalaw ng mga molekula at ang hitsura ng isang istraktura na nagdadala ng likido na mas malapit sa solidong estado. Sinabi sa itaas na sa mga kristal ang X-ray ay nakakalat sa mga iniutos na atomo. Ang pinakamataas na intensity ng scattering ay nangyayari sa ilang mga anggulo ng saklaw ng paunang sinag sa eroplano na nabuo ng mga atomo sa loob ng kristal. Ang X-ray scattering ay nangyayari rin sa mga likido. Sa isang maliit na anggulo ng saklaw, na tumutugma sa pagkalat sa malapit na pagitan ng mga atomo, lumilitaw ang isang maximum, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng pagkakasunud-sunod sa agarang kapaligiran ng atom. Ngunit habang tumataas ang anggulo ng saklaw, mabilis na kumukupas ang maxima, na nagpapahiwatig ng kawalan ng regular na pag-aayos para sa malalayong mga atomo. Kaya, masasabi natin ang tungkol sa mga likido na naglalaman ng mga ito malapit na order, Kung wala pangmatagalang order.
Ang istruktura ng mga likido ay natuklasan kapag nag-aaral ng iba't ibang pisikal na katangian. Ito ay kilala, halimbawa, na ang tubig ay nagiging mas siksik kapag pinalamig sa 4°C, at sa karagdagang paglamig ay nagsisimula itong muling lumawak. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng isang mas bukas na istraktura, na tumutugma sa direksyon ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula. Pagkatapos ng pagyeyelo, ang mga bono na ito ay sa wakas ay nagpapatatag, na sumusunod mula sa pagbaba ng density ng yelo.
