Məlumdur ki, insanı əhatə edən hər şey, o cümlədən özü də maddələrdən ibarət cisimlərdir. Bunlar, öz növbəsində, molekullardan, ikincisi atomlardan qurulur və daha kiçik strukturlardandır. Bununla belə, ətrafdakı müxtəliflik o qədər böyükdür ki, hətta bir növ ümumiliyi təsəvvür etmək çətindir. Və var. Birləşmələrin sayı milyonlarladır, onların hər biri xassələrinə, quruluşuna və roluna görə unikaldır. Ümumilikdə, bütün maddələrin korrelyasiya edilə biləcəyi bir neçə faza vəziyyəti fərqləndirilir.
Mövzu vəziyyəti
Birləşmələrin ümumi vəziyyəti üçün dörd seçim var.
- Qazlar.
- Bərk maddələr.
- Mayelər.
- Plazma yüksək dərəcədə nadirləşdirilmiş ionlaşmış qazlardır.
Bu yazıda biz mayelərin xassələrini, struktur xüsusiyyətlərini və mümkün performans parametrlərini nəzərdən keçirəcəyik.
Maye cisimlərin təsnifatı
Bu bölgü mayelərin xassələrinə, onların strukturuna və kimyəvi quruluşuna, həmçinin birləşməni təşkil edən hissəciklər arasında qarşılıqlı təsir növlərinə əsaslanır.
- Van der Waals qüvvələri tərəfindən bir yerdə tutulan atomlardan ibarət belə mayelər. Nümunələr maye qazlardır (arqon, metan və başqaları).
- İki eyni atomdan ibarət olan maddələr. Nümunələr: mayeləşdirilmiş qazlar - hidrogen, azot, oksigen və başqaları.
- Maye metallar - civə.
- Kovalent qütb bağları ilə bağlanmış elementlərdən ibarət maddələr. Nümunələr: hidrogen xlorid, hidrogen yodid, hidrogen sulfid və başqaları.
- Hidrogen bağlarının mövcud olduğu birləşmələr. Nümunələr: su, spirtlər, məhlulda ammonyak.
Xüsusi strukturlar da var - məsələn, maye kristallar, Nyuton olmayan mayelər, xüsusi xassələrə malikdir.
Biz mayenin bütün digər birləşmə vəziyyətlərindən fərqləndirən əsas xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirəcəyik. Əvvəla, bunlar adətən fiziki adlananlardır.
Mayelərin xüsusiyyətləri: forma və həcm
Ümumilikdə, sözügedən maddələrin nə olduğunu və onların dəyərini və xüsusiyyətlərini təsvir etməyə imkan verən təxminən 15 xüsusiyyət ayırd edilə bilər.
Mayenin bu aqreqasiya vəziyyəti deyildikdə ağıla gələn ilk fiziki xassələri şəklini dəyişmək və müəyyən bir həcm tutmaq qabiliyyətidir. Beləliklə, məsələn, maye maddələrin formasından danışırıqsa, onda onun olmamasını qəbul etmək ümumiyyətlə qəbul edilir. Lakin bu belə deyil.
Məlum cazibə qüvvəsinin təsiri altında maddə damcıları müəyyən deformasiyaya məruz qalır, buna görə də onların forması pozulur və qeyri-müəyyən olur. Ancaq cazibə qüvvəsinin təsir etmədiyi şərtlərdə bir damla yerləşdirsənizvə ya ciddi şəkildə məhdudlaşdıqda, o, topun ideal formasını alacaq. Beləliklə, "Mayelərin xüsusiyyətlərini adlandırın" tapşırığı verildikdə, özünü fizikadan yaxşı bilən adam bu həqiqəti qeyd etməlidir.
Həcmə gəlincə, burada qazların və mayelərin ümumi xassələrini qeyd etməliyik. Onların hər ikisi yalnız gəminin divarları ilə məhdudlaşaraq, olduqları məkanın bütün həcmini tuta bilirlər.
Özlülük
Mayelərin fiziki xassələri çox müxtəlifdir. Lakin onlardan biri özlülük kimi unikaldır. Bu nədir və necə müəyyən edilir? Nəzərə alınan dəyərin asılı olduğu əsas parametrlər bunlardır:
- tangensial stress;
- hərəkət edən sürət qradiyenti.
Göstərilən dəyərlərin asılılığı xəttidir. Daha sadə sözlərlə izah etsək, özlülük, həcm kimi, mayelərin və qazların xassələridir ki, onlar üçün ümumi olan və xarici təsir qüvvələrindən asılı olmayaraq qeyri-məhdud hərəkəti nəzərdə tutur. Yəni, əgər su qabdan çıxsa, o, istənilən təsir altında (çəki, sürtünmə və digər parametrlər) bunu davam etdirəcək.
Bu, Nyutondan olmayan mayelərdən fərqlidir, onlar daha özlüdür və zamanla onların arxasında boşluqlar buraxa bilər.
Bu göstərici nədən asılı olacaq?
- Temperaturdan. Temperaturun artması ilə bəzi mayelərin özlülüyü artır, digərləri isə əksinə,azalır. Bu, xüsusi birləşmədən və onun kimyəvi quruluşundan asılıdır.
- Təzyiqdən. Artım özlülük indeksinin artmasına səbəb olur.
- Maddənin kimyəvi tərkibindən. Saf maddə nümunəsində çirklərin və yad komponentlərin olması ilə özlülük dəyişir.
İstilik tutumu
Bu termin maddənin öz temperaturunu Selsi üzrə bir dərəcə artırmaq üçün müəyyən miqdarda istilik udmaq qabiliyyətinə aiddir. Bu göstərici üçün müxtəlif əlaqələr var. Bəziləri daha çox, bəziləri isə daha az istilik tutumuna malikdir.
Beləliklə, məsələn, su çox yaxşı istilik akkumulyatorudur ki, bu da ondan istilik sistemləri, yemək bişirmək və digər ehtiyaclar üçün geniş istifadə etməyə imkan verir. Ümumiyyətlə, istilik tutumu indeksi hər bir fərdi maye üçün ciddi şəkildə fərdi olur.
Səthi gərginlik
Çox vaxt tapşırığı aldıqdan sonra: "Mayelərin xassələrini adlandırın" dərhal səthi gərginliyi xatırlayırlar. Axı uşaqlar onunla fizika, kimya və biologiya dərslərində tanış olurlar. Və hər bir element bu mühüm parametri öz tərəfdən izah edir.
Səth gərginliyinin klassik tərifi belədir: o, faza sərhədidir. Yəni, maye müəyyən bir həcm tutduqda, xaricdən qazlı bir mühitlə - hava, buxar və ya başqa bir maddə ilə həmsərhəddir. Beləliklə, faza ayrılması təmas nöqtəsində baş verir.
Eyni zamanda, molekullar özlərini mümkün qədər çox hissəciklə əhatə etməyə meyllidirlər və beləliklə, sanki,bütövlükdə mayenin sıxılması. Buna görə də səth uzanmış kimi görünür. Eyni xassə, cazibə qüvvəsi olmadıqda maye damcılarının sferik formasını da izah edə bilər. Axı, molekulun enerjisi baxımından ideal olan bu formadır. Nümunələr:
- sabun köpüyü;
- qaynar su;
- çəkisizlikdə maye azalır.
Bəzi həşəratlar suyun səthində "gəzməyə" məhz səthi gərginlik hesabına uyğunlaşıblar. Nümunələr: su atlıları, su quşları, bəzi qurdlar.
Rəng
Maye və bərk maddələrin ümumi xassələri var. Onlardan biri axıcılıqdır. Bütün fərq ondadır ki, birincisi üçün bu, qeyri-məhduddur. Bu parametrin mahiyyəti nədir?
Maye cismə xarici qüvvə tətbiq etsəniz, o, hissələrə bölünərək onları bir-birindən ayıracaq, yəni axacaq. Bu vəziyyətdə, hər bir hissə yenidən gəminin bütün həcmini dolduracaqdır. Bərk cisimlər üçün bu xüsusiyyət məhduddur və xarici şəraitdən asılıdır.
Xüsusiyyətlərin temperaturdan asılılığı
Bunlara nəzərdən keçirdiyimiz maddələri xarakterizə edən üç parametr daxildir:
- həddən artıq qızma;
- soyutma;
- qaynama.
Mayelərin həddindən artıq qızma və hipotermiya kimi xassələri müvafiq olaraq kritik qaynama və donma nöqtələri (nöqtələri) ilə birbaşa bağlıdır. Həddindən artıq qızdırılan maye temperatura məruz qaldıqda kritik istilik nöqtəsi həddini aşmış, lakin xarici qaynama əlamətləri göstərməyən mayedir.
Supercooled, müvafiq olaraq çağırılıraşağı temperaturun təsiri altında başqa bir fazaya keçidin kritik nöqtəsinin astanasını keçmiş, lakin bərk hala çevrilməmiş maye.
Həm birinci, həm də ikinci hallarda belə xassələrin təzahürü üçün şərait mövcuddur.
- Sistemdə heç bir mexaniki təsir yoxdur (hərəkət, vibrasiya).
- Vahid temperatur, qəfil atlamalar və düşmələr olmadan.
Maraqlı fakt ondan ibarətdir ki, həddindən artıq qızdırılan mayeyə (məsələn, suya) yad cisim atsanız, o, dərhal qaynayacaq. Siz onu radiasiyanın təsiri altında qızdırmaqla əldə edə bilərsiniz (mikrodalğalı sobada).
Materiyanın digər fazaları ilə birgəyaşayış
Bu parametr üçün iki seçim var.
- Maye - qaz. Bu cür sistemlər ən geniş yayılmışdır, çünki onlar təbiətin hər yerində mövcuddur. Axı suyun buxarlanması təbii dövrün bir hissəsidir. Bu halda yaranan buxar maye su ilə eyni vaxtda mövcuddur. Əgər qapalı sistemdən danışırıqsa, orada da buxarlanma baş verir. Sadəcə olaraq, buxar çox tez doyur və bütövlükdə bütün sistem tarazlığa gəlir: maye - doymuş buxar.
- Maye - bərk maddələr. Xüsusilə belə sistemlərdə daha bir xüsusiyyət nəzərə çarpır - nəmlik. Su ilə bərk cismin qarşılıqlı təsirində sonuncu tamamilə, qismən islana bilər və ya hətta suyu dəf edə bilər. Suda tez və praktiki olaraq qeyri-müəyyən şəkildə həll olunan birləşmələr var. Buna ümumiyyətlə qadir olmayanlar var (bəzi metallar, almaz və digərləri).
Ümumilikdə hidroaeromexanika intizamı mayelərin birləşmənin digər vəziyyətlərində birləşmələrlə qarşılıqlı təsirinin öyrənilməsi ilə məşğul olur.
sıxılma qabiliyyəti
Sıxılma qabiliyyətini qeyd etməsək, mayenin əsas xassələri natamam olardı. Əlbəttə ki, bu parametr qaz sistemləri üçün daha xarakterikdir. Bununla belə, nəzərdən keçirdiklərimiz də müəyyən şərtlər altında sıxıla bilər.
Əsas fərq prosesin sürəti və onun vahidliyidir. Qaz tez və aşağı təzyiq altında sıxıla bilsə də, mayelər qeyri-bərabər, kifayət qədər uzun və xüsusi seçilmiş şəraitdə sıxılır.
Mayelərin buxarlanması və kondensasiyası
Bunlar mayenin daha iki xüsusiyyətidir. Fizika onlara aşağıdakı izahatları verir:
- Buxarlanma maddənin maye birləşmə vəziyyətindən bərk vəziyyətə tədricən keçidini xarakterizə edən prosesdir. Bu, sistemə istilik təsirlərinin təsiri altında baş verir. Molekullar hərəkət etməyə başlayır və kristal qəfəslərini dəyişdirərək qaz halına keçir. Proses bütün maye buxara çevrilənə qədər davam edə bilər (açıq sistemlər üçün). Və ya tarazlıq qurulana qədər (qapalı gəmilər üçün).
- Kondensasiya yuxarıda göstərilən prosesə əks prosesdir. Burada buxar maye molekullara keçir. Bu, tarazlıq və ya tam faza keçidi qurulana qədər baş verir. Buxar mayenin içinə ona verdiyindən daha çox hissəcik buraxır.
Təbiətdəki bu iki prosesin tipik nümunələri Dünya Okeanının səthindən suyun buxarlanması, onun kondensasiyasıdır.yuxarı atmosfer və sonra yağış.
Mayenin mexaniki xassələri
Bu xassələr hidromexanika kimi elmin öyrənilməsi mövzusudur. Konkret olaraq onun bölməsi, maye və qaz mexanikası nəzəriyyəsi. Maddələrin hesablanmış aqreqasiya vəziyyətini xarakterizə edən əsas mexaniki parametrlərə aşağıdakılar daxildir:
- sıxlıq;
- paylaşın;
- özlülük.
Maye cismin sıxlığı dedikdə onun bir həcm vahidində olan kütləsi başa düşülür. Bu göstərici müxtəlif birləşmələr üçün dəyişir. Bu göstərici üzrə artıq hesablanmış və eksperimental olaraq ölçülmüş məlumatlar var, onlar xüsusi cədvəllərə daxil edilir.
Xüsusi çəkisi mayenin bir vahid həcminin çəkisi hesab olunur. Bu göstərici temperaturdan çox asılıdır (ardıqca çəkisi azalır).
Mayelərin mexaniki xassələrini niyə öyrənmək lazımdır? Bu bilik təbiətdə, insan orqanizmində baş verən prosesləri başa düşmək üçün vacibdir. Həmçinin texniki vasitələrin, müxtəlif məhsulların yaradılması zamanı. Axı maye maddələr planetimizdə ən çox yayılmış məcmu formalardan biridir.
Qeyri-Nyuton mayeləri və onların xassələri
Qazların, mayelərin, bərk cisimlərin xassələri fizikanın, eləcə də bəzi əlaqəli fənlərin öyrənilməsi obyektidir. Bununla belə, ənənəvi maye maddələrlə yanaşı, qeyri-nyuton deyilənlər də var ki, onları da bu elm öyrənir. Onlar nədir və niyə əldə etdilərbaşlıq nədir?
Bu birləşmələrin nə olduğunu başa düşmək üçün ən çox yayılmış məişət nümunələri bunlardır:
- Uşaqların oynadığı "Slime";
- "əl saqqızı" və ya əllər üçün saqqız;
- müntəzəm tikinti boyası;
- nişastanın suda məhlulu və s.
Yəni, bunlar özlülükləri sürət qradiyentinə tabe olan mayelərdir. Zərbə nə qədər sürətli olarsa, özlülük indeksi bir o qədər yüksək olar. Buna görə də, əl-saqqız kəskin zərbə ilə yerə dəydikdə o, parçalana bilən tamamilə bərk maddəyə çevrilir.
Əgər onu tək qoysanız, bir neçə dəqiqədən sonra yapışqan gölməçəyə yayılacaq. Qeyri-Nyuton mayeləri öz xassələrinə görə kifayət qədər unikal maddələrdir və onlar təkcə texniki məqsədlər üçün deyil, həm də mədəni və məişət məqsədləri üçün istifadə edilmişdir.
