Gündəlik həyatda daima maddənin üç halı ilə qarşılaşırıq - maye, qaz və bərk. Bərk və qazların nə olduğu barədə kifayət qədər aydın təsəvvürümüz var. Qaz bütün istiqamətlərdə təsadüfi hərəkət edən molekullar toplusudur. Bərk cismin bütün molekulları qarşılıqlı düzülüşü qoruyur. Onlar yalnız bir qədər yellənir.
Maye maddənin xüsusiyyətləri
Maye maddələr nədir? Onların əsas xüsusiyyəti odur ki, kristallar və qazlar arasında aralıq mövqe tutaraq, bu iki vəziyyətin müəyyən xüsusiyyətlərini birləşdirir. Məsələn, mayelər üçün, eləcə də bərk (kristal) cisimlər üçün həcmin olması xarakterikdir. Bununla belə, eyni zamanda, maye maddələr, qazlar kimi, yerləşdikləri qabın şəklini alır. Bir çoxumuz onların öz formasının olmadığına inanırıq. Lakin, belə deyil. Hər hansı bir mayenin təbii forması -top. Cazibə qüvvəsi adətən onun bu formanı almasına mane olur, buna görə də maye ya qab şəklini alır, ya da səthə nazik şəkildə yayılır.
Xassələr baxımından maddənin maye halı, aralıq mövqeyinə görə xüsusilə mürəkkəbdir. Arximed dövründən (2200 il əvvəl) öyrənilməyə başlandı. Bununla belə, maye maddənin molekullarının necə davranmasının təhlili hələ də tətbiqi elmin ən çətin sahələrindən biridir. Hələ də mayelərin ümumi qəbul edilmiş və tam tamamlanmış nəzəriyyəsi yoxdur. Bununla belə, onların davranışı haqqında qəti şəkildə nəsə deyə bilərik.
Mayedəki molekulların davranışı
Maye axan bir şeydir. Onun hissəciklərinin düzülüşündə qısa məsafəli nizam müşahidə olunur. Bu o deməkdir ki, hər hansı bir hissəciklə bağlı ona ən yaxın olan qonşuların yeri sifariş edilir. Lakin o, başqalarından uzaqlaşdıqca, onlara münasibətdə mövqeyi getdikcə daha az nizamlı olur, sonra isə nizam tamamilə yox olur. Maye maddələr bərk cisimlərə nisbətən daha sərbəst (və qazlarda daha da sərbəst) hərəkət edən molekullardan ibarətdir. Müəyyən müddət ərzində onların hər biri qonşularından uzaqlaşmadan əvvəlcə bir istiqamətə, sonra digər tərəfə qaçır. Halbuki, maye molekulu zaman-zaman mühitdən çıxır. O, başqa yerə köçməklə yeni bir yerə çatır. Burada yenə müəyyən müddət ərzində yırğalanmağa bənzər hərəkətlər edir.
Y. I. Frenkelin mayelərin öyrənilməsinə töhfəsi
I. Bir sıra elmin inkişafında sovet alimi İ. Frenkelin böyük xidmətləri varmaye maddələr kimi mövzuda problemlər. Onun kəşfləri sayəsində kimya çox inkişaf etdi. O, mayelərdə istilik hərəkətinin aşağıdakı xarakter daşıdığına inanırdı. Müəyyən müddət ərzində hər bir molekul tarazlıq mövqeyi ətrafında salınır. Lakin o, zaman-zaman yerini dəyişir, birdən-birə yeni mövqeyə keçir və bu, əvvəlkindən təxminən bu molekulun özünün ölçüsünə bərabər bir məsafə ilə ayrılır. Başqa sözlə, mayenin içərisində molekullar yavaş-yavaş hərəkət edir. Bəzən müəyyən yerlərin yaxınlığında qalırlar. Nəticə etibarı ilə onların hərəkəti qaz və bərk cisimdəki hərəkətlərin qarışığına bənzəyir. Bir müddətdən sonra bir yerdəki dalğalanmalar yerdən yerə sərbəst keçidlə əvəzlənir.
Mayedə təzyiq
Maye maddənin bəzi xassələri onlarla daimi qarşılıqlı əlaqədə olduğundan bizə məlumdur. Deməli, gündəlik həyat təcrübəsindən bilirik ki, o, onunla təmasda olan bərk cisimlərin səthində müəyyən qüvvələrlə hərəkət edir. Onlar maye təzyiq qüvvələri adlanır.
Məsələn, barmaqla su kranını açıb suyu açanda onun barmağına necə basdığını hiss edirik. Böyük dərinliyə dalan üzgüçü isə təsadüfən qulaqlarında ağrı hiss etmir. Bu, təzyiq qüvvələrinin qulaq pərdəsinə təsir etməsi ilə izah olunur. Su maye bir maddədir, ona görə də bütün xüsusiyyətlərinə malikdir. Dənizin dərinliyində suyun istiliyini ölçmək üçün çox güclüdürtermometrlər maye təzyiqi ilə əzilməməsi üçün.
Bu təzyiq sıxılma, yəni mayenin həcminin dəyişməsi ilə əlaqədardır. Bu dəyişikliyə görə elastikliyə malikdir. Təzyiq qüvvələri elastiklik qüvvələridir. Buna görə də, əgər maye onunla təmasda olan cisimlərə təsir edirsə, o zaman sıxılır. Sıxılma zamanı maddənin sıxlığı artdığından mayelərin sıxlığın dəyişməsi ilə əlaqədar elastikliyə malik olduğunu güman edə bilərik.
Buxarlanma
Maye maddənin xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirməyə davam edərək, buxarlanmaya müraciət edirik. Onun səthinin yaxınlığında, eləcə də birbaşa səth təbəqəsində bu təbəqənin mövcudluğunu təmin edən qüvvələr hərəkət edir. Onlar içindəki molekulların mayenin həcmini tərk etməsinə imkan vermirlər. Bununla birlikdə, istilik hərəkəti səbəbindən bəziləri kifayət qədər yüksək sürətlər inkişaf etdirir, onların köməyi ilə bu qüvvələri aradan qaldırmaq və mayeni tərk etmək mümkün olur. Biz bu hadisəyə buxarlanma deyirik. Onu istənilən hava temperaturunda müşahidə etmək olar, lakin onun artması ilə buxarlanmanın intensivliyi artır.
Kondensasiya
Mayeni tərk edən molekullar onun səthinə yaxın boşluqdan çıxarılarsa, nəticədə onların hamısı buxarlanır. Onu tərk edən molekullar çıxarılmasa, buxar əmələ gətirirlər. Mayenin səthinə yaxın bölgəyə düşmüş buxar molekulları cazibə qüvvələri tərəfindən ona çəkilir. Bu proses kondensasiya adlanır.
Beləliklə,molekullar çıxarılmazsa, zamanla buxarlanma sürəti azalır. Buxar sıxlığı daha da artarsa, müəyyən bir zamanda mayedən çıxan molekulların sayının eyni vaxtda ona qayıdan molekulların sayına bərabər olacağı bir vəziyyət əldə edilir. Bu, dinamik tarazlıq vəziyyəti yaradır. İçindəki buxar doymuş adlanır. Artan temperaturla onun təzyiqi və sıxlığı artır. O, nə qədər yüksəkdirsə, maye molekullarının sayı bir o qədər çox buxarlanma üçün kifayət qədər enerjiyə malikdir və kondensasiyanın buxarlanmaya bərabər olması üçün buxarın sıxlığı bir o qədər çox olmalıdır.
Qaynama
Maye maddələrin qızdırılması prosesində doymuş buxarların xarici mühitlə eyni təzyiqə malik olduğu temperatura çatdıqda, doymuş buxar və maye arasında tarazlıq yaranır. Maye əlavə istilik verirsə, mayenin müvafiq kütləsi dərhal buxara çevrilir. Bu proses qaynama adlanır.
Qaynama mayenin intensiv buxarlanmasıdır. Bu, yalnız səthdən deyil, bütün həcminə aiddir. Mayenin içərisində buxar baloncukları görünür. Mayedən buxara keçmək üçün molekullar enerji əldə etməlidirlər. Onları mayedə saxlayan cəlbedici qüvvələrə qalib gəlmək lazımdır.
Qaynama nöqtəsi
Qaynama nöqtəsi hansı nöqtədiriki təzyiqin bərabərliyi var - xarici və doymuş buxarlar. Təzyiq artdıqca artır və təzyiq azaldıqca azalır. Mayedəki təzyiq sütunun hündürlüyü ilə dəyişdiyinə görə, onda qaynama müxtəlif temperaturlarda müxtəlif səviyyələrdə baş verir. Yalnız qaynama prosesi zamanı mayenin səthindən yuxarı olan doymuş buxar müəyyən bir temperatura malikdir. Yalnız xarici təzyiqlə müəyyən edilir. Qaynama nöqtəsindən danışanda bunu nəzərdə tuturuq. Mühəndislikdə, xüsusən də neft məhsullarını distillə edərkən geniş istifadə olunan müxtəlif mayelər üçün fərqlənir.
Buxarlanmanın gizli istiliyi, xarici təzyiq doymuş buxar təzyiqi ilə eyni olarsa, izotermik olaraq müəyyən edilmiş maye miqdarını buxara çevirmək üçün tələb olunan istilik miqdarıdır.
Maye filmlərin xüsusiyyətləri
Biz hamımız sabunu suda həll etməklə köpük əldə etməyi bilirik. Bu, mayedən ibarət ən incə filmlə məhdudlaşan çoxlu baloncuklardan başqa bir şey deyil. Bununla belə, köpüklənən mayedən ayrı bir film də əldə edilə bilər. Onun xassələri çox maraqlıdır. Bu filmlər çox nazik ola bilər: onların ən incə hissələrində qalınlığı millimetrin yüz mində birini keçmir. Ancaq buna baxmayaraq, bəzən çox sabitdirlər. Sabun filmi deformasiyaya və uzanmağa məruz qala bilər, bir su axını onu məhv etmədən keçə bilər. Belə sabitliyi necə izah etmək olar? Bir filmin görünməsi üçün onun içində həll olunan maddələri təmiz mayeyə əlavə etmək lazımdır. Amma heç biri yox, belə,səthi gərginliyi əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
Təbiətdə və texnologiyada maye filmlər
Texnologiyada və təbiətdə biz əsasən ayrı-ayrı filmlərlə deyil, onların birləşməsi olan köpüklə qarşılaşırıq. Tez-tez kiçik axınların sakit suya düşdüyü axınlarda müşahidə edilə bilər. Bu vəziyyətdə suyun köpüklənmə qabiliyyəti, tərkibində bitkilərin kökləri tərəfindən ifraz olunan üzvi maddələrin olması ilə əlaqələndirilir. Bu, təbii maye maddələrin köpüklənməsinə bir nümunədir. Bəs texnologiya haqqında nə demək olar? Tikinti zamanı, məsələn, köpükə bənzəyən hüceyrə quruluşuna malik olan xüsusi materiallar istifadə olunur. Yüngül, ucuz, kifayət qədər güclü, səs və istiliyi zəif keçirirlər. Onları əldə etmək üçün xüsusi məhlullara köpükləndiricilər əlavə edilir.
Nəticə
Beləliklə, hansı maddələrin maye olduğunu öyrəndik, mayenin qaz halında və bərk arasında maddənin aralıq vəziyyəti olduğunu öyrəndik. Buna görə də hər ikisinə xas xüsusiyyətlərə malikdir. Bu gün texnologiya və sənayedə geniş istifadə olunan maye kristallar (məsələn, maye kristal displeylər) maddənin bu vəziyyətinə ən yaxşı nümunədir. Onlar bərk və mayelərin xassələrini birləşdirir. Elmin gələcəkdə hansı maye maddələri kəşf edəcəyini təsəvvür etmək çətindir. Bununla belə, maddənin bu vəziyyətində bəşəriyyətin xeyrinə istifadə edilə biləcək böyük potensialın olduğu aydındır.
Baş verən fiziki və kimyəvi proseslərin nəzərə alınmasına xüsusi maraqmaye vəziyyətdə, insanın özü yer üzündə ən çox yayılmış maye olan 90% sudan ibarət olduğu üçün. Bütün həyati proseslər həm bitki, həm də heyvanlar aləmində baş verir. Buna görə də, maddənin maye vəziyyətini öyrənmək hamımız üçün vacibdir.
