Se sabe que todo lo que rodea a una persona, incluida ella misma, son cuerpos formados por sustancias. Éstos, a su vez, se construyen a partir de moléculas, estos últimos a partir de átomos, y lo son a partir de estructuras aún más pequeñas. Sin embargo, la diversidad circundante es tan grande que es difícil imaginar incluso algún tipo de comunidad. Y ahí está. Los compuestos se cuentan por millones, cada uno de ellos es único en propiedades, estructura y función. En total, se distinguen varios estados de fase, según los cuales se pueden correlacionar todas las sustancias.
Estados de la materia
Hay cuatro opciones para el estado agregado de los compuestos.
- Gases.
- Sólidos.
- Líquidos.
- El plasma son gases ionizados altamente enrarecidos.
En este artículo consideraremos las propiedades de los líquidos, sus características estructurales y posibles parámetros de rendimiento.
Clasificación de cuerpos líquidos
Esta división se basa en las propiedades de los líquidos, su estructura y estructura química, así como los tipos de interacciones entre las partículas que componen el compuesto.
- Tales líquidos que consisten en átomos unidos por fuerzas de Van der Waals. Algunos ejemplos son los gases líquidos (argón, metano y otros).
- Sustancias que consisten en dos átomos idénticos. Ejemplos: gases licuados - hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y otros.
- Metales líquidos - mercurio.
- Sustancias formadas por elementos unidos por enlaces polares covalentes. Ejemplos: cloruro de hidrógeno, yoduro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y otros.
- Compuestos en los que están presentes los enlaces de hidrógeno. Ejemplos: agua, alcoholes, amoníaco en solución.
También hay estructuras especiales, como cristales líquidos, líquidos no newtonianos, que tienen propiedades especiales.
Consideraremos las propiedades básicas de un líquido que lo distinguen de todos los demás estados de agregación. En primer lugar, estos son los que comúnmente se denominan físicos.
Propiedades de los líquidos: forma y volumen
En total, se pueden distinguir unas 15 características que nos permiten describir qué son las sustancias en cuestión y cuál es su valor y características.
La primera propiedad física de un líquido que viene a la mente al mencionar este estado de agregación es la capacidad de cambiar de forma y ocupar un cierto volumen. Entonces, por ejemplo, si hablamos de la forma de sustancias líquidas, generalmente se acepta considerarlo ausente. Sin embargo, este no es el caso.
Bajo la acción de la conocida fuerza de la gravedad, las gotas de materia sufren una cierta deformación, por lo que su forma se rompe y se vuelve indefinida. Sin embargo, si coloca una gota en condiciones en las que la gravedad no actúao severamente limitada, entonces tomará la forma ideal de una pelota. Así, dada la tarea: "Nombrar las propiedades de los líquidos", una persona que se considere versada en física debería mencionar este hecho.
En cuanto al volumen, aquí debemos señalar las propiedades generales de los gases y líquidos. Ambos son capaces de ocupar todo el volumen del espacio en el que se encuentran, limitados únicamente por las paredes del recipiente.
Viscosidad
Las propiedades físicas de los líquidos son muy diversas. Pero uno de ellos es único, como la viscosidad. ¿Qué es y cómo se define? Los principales parámetros de los que depende el valor considerado son:
- tensión tangencial;
- gradiente de velocidad de movimiento.
La dependencia de los valores indicados es lineal. Si explicamos en palabras más simples, entonces la viscosidad, como el volumen, son las propiedades de los líquidos y gases que les son comunes e implican un movimiento ilimitado, independientemente de las fuerzas externas de influencia. Es decir, si sale agua del recipiente, seguirá haciéndolo bajo cualquier influencia (gravedad, fricción y otros parámetros).
Esto es diferente de los fluidos no newtonianos, que son más viscosos y pueden dejar agujeros que se llenan con el tiempo.
¿De qué dependerá este indicador?
- De la temperatura. Con el aumento de la temperatura, la viscosidad de algunos líquidos aumenta, mientras que otros, por el contrario,disminuye Depende del compuesto específico y su estructura química.
- De la presión. Un aumento provoca un aumento en el índice de viscosidad.
- De la composición química de la materia. Cambios de viscosidad en presencia de impurezas y componentes extraños en una muestra de una sustancia pura.
Capacidad calorífica
Este término se refiere a la capacidad de una sustancia de absorber una cierta cantidad de calor para aumentar su propia temperatura en un grado Celsius. Hay diferentes conexiones para este indicador. Algunos tienen más, otros menos capacidad de calor.
Entonces, por ejemplo, el agua es un muy buen acumulador de calor, lo que permite que se use ampliamente para sistemas de calefacción, cocina y otras necesidades. En general, el índice de capacidad calorífica es estrictamente individual para cada líquido individual.
Tensión superficial
A menudo, al recibir la tarea: "Nombrar las propiedades de los líquidos", inmediatamente recuerdan la tensión superficial. Después de todo, los niños se le presentan en las lecciones de física, química y biología. Y cada elemento explica este importante parámetro desde su propio lado.
La definición clásica de tensión superficial es la siguiente: es un límite de fase. Es decir, en el momento en que el líquido ha ocupado un cierto volumen, limita en el exterior con un medio gaseoso: aire, vapor o alguna otra sustancia. Por lo tanto, la separación de fases se produce en el punto de contacto.
Al mismo tiempo, las moléculas tienden a rodearse de tantas partículas como sea posible y, por lo tanto, conducen, por así decirlo, acomprimir el fluido en su conjunto. Por lo tanto, la superficie parece estar estirada. La misma propiedad también puede explicar la forma esférica de las gotas de líquido en ausencia de gravedad. Después de todo, es esta forma la ideal desde el punto de vista de la energía de la molécula. Ejemplos:
- burbujas de jabón;
- agua hirviendo;
- gotas de líquido en ingravidez.
Algunos insectos se han adaptado a "caminar" sobre la superficie del agua precisamente debido a la tensión superficial. Ejemplos: zancudos acuáticos, aves acuáticas, algunas larvas.
Color
Hay propiedades comunes de líquidos y sólidos. Uno de ellos es la fluidez. Toda la diferencia es que para el primero es ilimitado. ¿Cuál es la esencia de este parámetro?
Si aplicas una fuerza externa a un cuerpo líquido, se dividirá en partes y las separará unas de otras, es decir, fluirá. En este caso, cada parte volverá a llenar todo el volumen del recipiente. Para los sólidos, esta propiedad es limitada y depende de las condiciones externas.
Dependencia de las propiedades de la temperatura
Estos incluyen tres parámetros que caracterizan las sustancias que estamos considerando:
- sobrecalentamiento;
- refrigeración;
- hirviendo.
Las propiedades de los líquidos como el sobrecalentamiento y la hipotermia están directamente relacionadas con los puntos críticos de ebullición y congelación (puntos), respectivamente. Un líquido sobrecalentado es un líquido que ha superado el umbral del punto crítico de calentamiento cuando se expone a la temperatura, pero no ha mostrado signos externos de ebullición.
Sobreenfriado, respectivamente, llamadoun líquido que ha pasado el umbral del punto crítico de transición a otra fase bajo la influencia de bajas temperaturas, pero no se ha convertido en sólido.
Tanto en el primer caso como en el segundo, existen condiciones para la manifestación de tales propiedades.
- Sin efectos mecánicos en el sistema (movimiento, vibración).
- Temperatura uniforme, sin s altos ni descensos bruscos.
Un hecho interesante es que si arrojas un objeto extraño a un líquido sobrecalentado (por ejemplo, agua), hervirá instantáneamente. Puede obtenerlo calentándolo bajo la influencia de la radiación (en un horno de microondas).
Coexistencia con otras fases de la materia
Hay dos opciones para este parámetro.
- Líquido - gas. Dichos sistemas son los más extendidos, ya que existen en todas partes en la naturaleza. Después de todo, la evaporación del agua es parte del ciclo natural. En este caso, el vapor resultante existe simultáneamente con agua líquida. Si hablamos de un sistema cerrado, allí también se produce la evaporación. Es solo que el vapor se satura muy rápidamente y todo el sistema en su conjunto llega al equilibrio: líquido - vapor saturado.
- Líquidos - sólidos. Especialmente en tales sistemas, se nota una propiedad más: la humectabilidad. En la interacción del agua y un sólido, este último puede humedecerse total, parcialmente o incluso repeler el agua. Hay compuestos que se disuelven en agua de forma rápida y prácticamente indefinida. Los hay que no son capaces de esto en absoluto (algunos metales, diamantes y otros).
En general, la disciplina de la hidroaeromecánica se dedica al estudio de la interacción de líquidos con compuestos en otros estados de agregación.
Compresibilidad
Las propiedades básicas de un fluido estarían incompletas si no mencionáramos la compresibilidad. Por supuesto, este parámetro es más típico para los sistemas de gas. Sin embargo, los que estamos considerando también se pueden comprimir bajo ciertas condiciones.
La principal diferencia es la velocidad del proceso y su uniformidad. Mientras que un gas se puede comprimir rápidamente y a baja presión, los líquidos se comprimen de manera desigual, durante el tiempo suficiente y en condiciones especialmente seleccionadas.
Evaporación y condensación de líquidos
Estas son dos propiedades más del líquido. La física les da las siguientes explicaciones:
- La evaporación es el proceso que caracteriza la transición gradual de una sustancia de un estado líquido de agregación a un estado sólido. Esto sucede bajo la influencia de los efectos térmicos en el sistema. Las moléculas comienzan a moverse y, cambiando su red cristalina, pasan a un estado gaseoso. El proceso puede continuar hasta que todo el líquido se convierta en vapor (para sistemas abiertos). O hasta que se establezca el equilibrio (para recipientes cerrados).
- La condensación es un proceso inverso al indicado anteriormente. Aquí el vapor pasa a moléculas líquidas. Esto sucede hasta que se establece un equilibrio o una transición de fase completa. El vapor libera más partículas en el líquido que en él.
Ejemplos típicos de estos dos procesos en la naturaleza son la evaporación del agua de la superficie del Océano Mundial, su condensación enatmósfera superior y luego lluvia radiactiva.
Propiedades mecánicas del fluido
Estas propiedades son objeto de estudio de una ciencia como la hidromecánica. En concreto, su apartado, la teoría de la mecánica de fluidos y gases. Los principales parámetros mecánicos que caracterizan el estado considerado de agregación de sustancias incluyen:
- densidad;
- compartir;
- viscosidad.
Bajo la densidad de un cuerpo líquido entendemos su masa, que está contenida en una unidad de volumen. Este indicador varía para diferentes compuestos. Ya existen datos calculados y medidos experimentalmente sobre este indicador, que se ingresan en tablas especiales.
Se considera que la gravedad específica es el peso de una unidad de volumen de líquido. Este indicador depende en gran medida de la temperatura (a medida que sube, su peso disminuye).
¿Por qué estudiar las propiedades mecánicas de los líquidos? Este conocimiento es importante para comprender los procesos que ocurren en la naturaleza, dentro del cuerpo humano. También al crear medios técnicos, varios productos. Después de todo, las sustancias líquidas son una de las formas agregadas más comunes en nuestro planeta.
Fluidos no newtonianos y sus propiedades
Las propiedades de los gases, líquidos, sólidos son objeto de estudio de la física, así como de algunas disciplinas afines. Sin embargo, además de las sustancias líquidas tradicionales, también existen las denominadas no newtonianas, que también son estudiadas por esta ciencia. ¿Qué son y por qué se originaron?¿Cuál es el título?
Para comprender cuáles son estos compuestos, estos son los ejemplos domésticos más comunes:
- "Slime" interpretado por niños;
- "chicle de mano", o chicle para manos;
- pintura de construcción regular;
- solución de almidón en agua, etc.
Es decir, son líquidos cuya viscosidad obedece al gradiente de velocidad. Cuanto más rápido sea el impacto, mayor será el índice de viscosidad. Por lo tanto, cuando un chicle golpea el suelo con un golpe fuerte, se convierte en una sustancia completamente sólida que puede romperse en pedazos.
Si lo dejas solo, en solo unos minutos se convertirá en un charco pegajoso. Los líquidos no newtonianos son sustancias bastante únicas en cuanto a sus propiedades, que se han utilizado no solo con fines técnicos, sino también con fines culturales y cotidianos.
