7 המאפיינים של הנוזלים החשובים ביותר - מַדָע - 2025

המאפיינים של נוזלים לשרת להגדיר את המבנה המולקולרי ופיסיקליות של אחד מצבי צבירה.

הנחקרים ביותר הם דחיסות, מתח פנים, לכידות, הידבקות, צמיגות, נקודת הקפאה ואידוי.

נוזל הוא אחד משלושת מצבי צבירת החומר, והשניים האחרים הם יציבים וגזים. יש מצב רביעי של חומר, פלזמה, אך הוא מתרחש רק בתנאים של לחץ וטמפרטורות קיצוניים.

מוצקים הם חומרים ששומרים על צורתם בעזרתם ניתן לזהות בקלות כחפצים. גזים הם חומרים שנמצאים צפים באוויר ומפוזרים בתוכה, אך הם יכולים להילכד במכלים כמו בועות ובלונים.

נוזלים נמצאים באמצע של מצבים מוצקים וגזים. באופן כללי, על ידי הפעלת שינויים בטמפרטורה ו / או בלחץ, ניתן לגרום לנוזל לעבור לאחד משני המצבים האחרים.

ישנו כמות גדולה של חומרים נוזליים בכוכב הלכת שלנו. אלה כוללים נוזלים שמנוניים, נוזלים אורגניים ואורגניים, פלסטיק ומתכות כמו כספית. אם יש לכם סוגים שונים של מולקולות מחומרים שונים המומסים בנוזל זה נקרא פיתרון, כמו דבש, נוזלי גוף, אלכוהול ומי מלח פיזיולוגיים.

המאפיינים העיקריים של המצב הנוזלי

1 - דחיסה

המרחב המוגבל בין חלקיקיו הופך נוזלים לחומר כמעט בלתי דחוס. במילים אחרות, לחיצה בכוח להכניס כמות מסוימת של נוזל לחלל שהוא קטן מכדי לנפחו קשה מאוד.

זעזועים רבים של מכוניות או משאיות גדולות משתמשים בנוזלים בלחץ, כמו שמנים, בצינורות אטומים. זה עוזר לספוג ולנטרל את ההמולה הקבועה שהמסלול מפעיל על הגלגלים, ומבקש להעביר פחות תנועה למבנה הרכב.

2- שינויי מדינה

חשיפת נוזל לטמפרטורות גבוהות תגרום להתאדותו. נקודה קריטית זו נקראת נקודת הרתיחה והיא שונה בהתאם לחומר. החום מגביר את ההפרדה בין מולקולות הנוזל עד שהם נפרדים מספיק כדי להתפזר כגז.

דוגמאות: מים מתאדים בחום של 100 מעלות צלזיוס, חלב ב 100.17 מעלות צלזיוס, אלכוהול בטמפרטורה של 78 מעלות צלזיוס וכספית בחום של 357 מעלות צלזיוס.

במקרה ההפוך, חשיפת נוזל לטמפרטורות נמוכות מאוד תגרום לו להתמצקות. זה נקרא נקודת ההקפאה וזה יהיה תלוי גם בצפיפות של כל חומר. הקור מאט את תנועת האטומים, מגביר את המשיכה הבין-מולקולרית שלהם מספיק כדי להתקשות למצב יציב.

דוגמאות: מים קופאים ב- 0 מעלות צלזיוס, חלב בין -0.513 מעלות צלזיוס ל- -0.565 מעלות צלזיוס, אלכוהול בחום -114 מעלות צלזיוס וכספית בערך -39 מעלות צלזיוס.

יש לציין כי הורדת הטמפרטורה של גז עד שהוא הופך לנוזל נקראת עיבוי, וחימום חומר מוצק מספיק יכול היה להיות מסוגל להמיס אותו או להמיס אותו למצב נוזלי. תהליך זה נקרא היתוך. מחזור המים מסביר בצורה מושלמת את כל התהליכים הללו של שינויים במצב.

3 - לכידות

זו הנטייה של אותו סוג של חלקיקים למשוך זה את זה. משיכה בין-מולקולרית זו בנוזלים מאפשרת להם לנוע ולזרום כשהם אוחזים יחד עד שהם מוצאים דרך למקסם את הכוח האטרקטיבי הזה.

לכידות פירושה פשוטו כמשמעו "פעולה של הדבקה זו בזו." מתחת לפני השטח של הנוזל, כוח הלכידות בין המולקולות זהה לכל הכיוונים. עם זאת, על פני השטח, למולקולות יש רק כוח אטרקטיבי זה לצדדים ובמיוחד כלפי פנים גוף הנוזל.

מאפיין זה אחראי על נוזלים ליצירת כדורים, שהיא הצורה שיש לה שטח הפנים הכי פחות כדי למקסם משיכה בין מולקולרית.

בתנאי אפס כוח משיכה הנוזל היה ממשיך לצוף בכדור, אך כאשר הכדור נמשך על ידי כוח הכבידה הם יוצרים את צורת הנפילה המוכרת במאמץ להישאר תקועים זה בזה.

ניתן להעריך את השפעתו של נכס זה עם טיפות על משטחים שטוחים; חלקיקיו אינם מפוזרים על ידי הכוח המלוכד. גם בברזים סגורים עם טפטפות איטיות; משיכה בין מולקולרית מחזיקה אותם יחד עד שהם נעשים כבדים מאוד, כלומר כאשר המשקל עולה על הכוח המלכד של הנוזל הוא פשוט נופל.

4- מתח פני השטח

כוח הלכידות על פני השטח אחראי ליצירת שכבה חלקיקים דקה שנמשכת הרבה יותר זה לזה מאשר לחלקיקים השונים סביבם, כמו אוויר.

מולקולות הנוזל תמיד יבקשו למזער את שטח הפנים על ידי משיכת עצמן אל פנים, ותעניק תחושה של עור מגן.

כל עוד האטרקציה הזו לא מופרעת, המשטח יכול להיות חזק להפליא. מתח פני השטח הזה מאפשר, במקרה של מים, חרקים מסוימים להחליק ולהישאר על הנוזל בלי לשקוע.

ניתן להחזיק חפצים מוצקים שטוחים על נוזלים אם מנסים להפריע למשיכה של מולקולות פני השטח כמה שפחות. זה מושג על ידי חלוקת המשקל לאורך אורך ורוחב העצם כדי לא לחרוג מכוח הלכידות.

כוח הלכידות ומתח השטח שונים זה מזה בהתאם לסוג הנוזל וצפיפותו.

5 - הצטרפות

זהו כוח המשיכה בין סוגים שונים של חלקיקים; כפי ששמו מרמז, זה ממש אומר "דבקות". במקרה זה, הוא בדרך כלל קיים על קירות מיכלי מיכל נוזלים ובאזורים שבהם הוא זורם.

נכס זה אחראי על נוזלים בהרטבת מוצקים. זה מתרחש כאשר כוח ההדבקה בין מולקולות הנוזל והמוצק גדול מכוח הלכידות הבין-מולקולרי של הנוזל הטהור.

6- קיבולת

כוח ההדבקה אחראי לעלייתם ונפילתם של נוזלים בעת אינטראקציה פיזית עם מוצק. ניתן להבחין בפעולה נימית זו בדפנות המוצקות של המכולות, מכיוון שהנוזל נוטה ליצור עקומה הנקראת המניסקוס.

כוח הדבקה גדול יותר ופחות כוח הלכידות, המניסקוס קעור ואחרת המניסקוס קמור. מים תמיד יתעקלו כלפי מעלה במקום שהם יוצרים קשר עם קיר וכספית תתעקם כלפי מטה; התנהגות שהיא כמעט ייחודית בחומר זה.

מאפיין זה מסביר מדוע נוזלים רבים עולים כאשר הם מתקשרים עם חפצים חלולים מאוד צרים כמו קש או צינורות. ככל שקוטר הצילינדר צר יותר, כוח ההדבקה לקירותיו יגרום לנוזל להיכנס פנימה למכולה כמעט מיידית, אפילו כנגד כוח הכובד.

7- צמיגות

זהו הכוח הפנימי או ההתנגדות לעיוות שמציע נוזל כשהוא זורם בחופשיות. זה תלוי בעיקר במסה של המולקולות הפנימיות ובחיבור הבין-מולקולרי שמושך אותם. נוזלים זורמים איטי יותר אומרים שהם צמיגים יותר מאשר נוזלים קלים יותר ומהירים יותר.

לדוגמא, שמן מנוע צמיג יותר מבנזין, דבש צמיג יותר ממים, וסירופ מייפל צמיגי יותר משמן צמחי.

כדי שנוזל יזרום הוא זקוק להפעלת כוח; למשל כוח המשיכה. אך ניתן להפחית את צמיגות החומרים על ידי מריחת חום. עליית הטמפרטורה גורמת לחלקיקים לנוע מהר יותר ומאפשר לנוזל לזרום קל יותר.

עובדות נוספות על נוזלים

כמו בחלקיקי המוצקים, אלו של נוזלים נתונים למשיכה בין-מולקולרית קבועה. עם זאת בנוזלים יש יותר מרווח בין המולקולות, זה מאפשר להם לנוע ולזרום בלי להישאר במצב קבוע.

משיכה זו שומרת על נפח הנוזל קבוע, די בכדי שהמולקולות יוחזקו יחד על ידי כוח הכבידה מבלי להתפזר באוויר כמו במקרה של גזים, אך לא מספיק בכדי לשמור עליו בצורה מוגדרת כמו במקרה של גזים. מקרה של מוצקים.

באופן זה, נוזל יבקש לזרום ולהחליק ממפלסים גבוהים כדי להקיף את החלק התחתון של המכולה, וכך ייקח את צורת המכולה, אך מבלי לשנות את נפחו. פני הנוזלים בדרך כלל שטוחים בזכות כוח המשיכה הלוחץ על המולקולות.

כל התיאורים הללו שהוזכרו לעיל עדים בחיי היומיום בכל פעם שמבחנות, צלחות, כוסות, צלוחיות, בקבוקים, אגרטלים, מיכלי דגים, טנקים, בארות, אקווריומים, מערכות צינורות, נהרות, אגמים וסכרים מלאים במים.

עובדות מהנות על מים

מים הם הנוזל הנפוץ והשופע ביותר על פני כדור הארץ, וזה אחד החומרים הבודדים שניתן למצוא בכל אחד משלושת המצבים: המוצק בצורת קרח, מצבו הנוזלי הרגיל והגזי בצורת אדים. מים.

• זהו הנוזל הלא מתכתי עם כוח הלכידות הגבוה ביותר.
• זהו הנוזל הנפוץ עם מתח השטח הגבוה ביותר למעט כספית.
• רוב המוצקים מתרחבים כשהם נמסים. מים מתרחבים כשהם קופאים.
• מוצקים רבים דחוסים יותר ממצבם הנוזלי המקביל. קרח פחות צפוף ממים, וזו הסיבה שהוא צף.
• זהו ממס מצוין. זה נקרא הממס האוניברסלי

הפניות

1. מרי באגלי (2014). מאפייני חומר: נוזלים. מדע חי. התאושש מ- livescience.com.
2. סטיה שטי. מהן המאפיינים של נוזלים? שמור מאמרים. התאושש מ- preservearticles.com.
3. אוניברסיטת ווטרלו. המדינה הנוזלית. דף הבית של CAcT. פקולטה למדעים. התאושש מ- uwaterloo.ca.
4. מייקל בלייבר (1996). מאפייני נוזלים: צמיגות ומתח פני השטח - כוחות בין מולקולריים. אוניברסיטת פלורידה - המחלקה למדעים ביו-רפואיים. התאושש ב- mikeblaber.org.
5. קבוצות חטיבת חינוך כימי. נוזלים של נוזלים. רשת מחקרים של בודנר. אוניברסיטת פרדו - המכללה למדעים. התאושש מ- chemed.chem.purdue.edu.
6. יסודות נוזליים. אולפני אנדרו ראדר. התאושש מ- chem4kids.com.
7. מאפייני נוזלים. המחלקה לכימיה וביוכימיה. אוניברסיטת פלורידה, טלהאסי. התאושש מ- chem.fsu.edu.
8. אנציקלופדיה של דוגמאות (2017). דוגמאות למוצקים, נוזלים וגזים. התאושש מ- דוגמאות.co.