I. Asosiy qism

Guruch. 7.4.
Suvning qaynash nuqtasidan pastda qaynaydigan suyuqliklar odatda deyiladi uchuvchan. Ochiq idishdan ular tezda bug‘lanadi. 20-22 ° C qaynoq nuqtasida modda aslida uchuvchi suyuqlik va oson suyultirilgan gaz o‘rtasidagi chegara bo‘lib chiqadi. Bunday moddalarga asetaldegid CH 3 CHO (bala = 21 ° C) va vodorod ftorid HF (bale = 19,4 ° C) misol bo‘ladi.
Suyuqliklarning amalda muhim fizik xarakteristikalari, qaynash nuqtasidan tashqari, muzlash nuqtasi, rangi, zichligi, yopishqoqlik ko‘rsatkichi, sinishi ko‘rsatkichidir. Suyuqliklar kabi bir hil muhitlar uchun sinishi indeksi osongina o‘lchanadi va suyuqlikni aniqlashga xizmat qiladi. Berilgan moddaning suyuq, qattiq va gazsimon fazalari orasidagi muvozanat quyidagicha tasvirlangan holat diagrammalari. Shaklda. 7.5 suv holatining diagrammasini ko‘rsatadi. Holat diagrammasi suyuq suv va muz (egri chiziqlar) uchun to‘yingan bug‘ bosimining haroratga bog‘liqligini ko‘rsatadigan grafikdir. O.A va OV) va suvning erish nuqtasining bosimga bog‘liqligi (egri OS). Muz ustida ozgina bug’bosimi mavjudligi (egri OV) havodagi suvning bug‘ bosimi muz ustidagi muvozanat bosimidan past bo‘lsa, muz bug‘lanishi (sublimatsiya) bo‘lishi mumkinligini anglatadi. Egri chiziqni davom ettiruvchi nuqta chiziq O.A O nuqtasining chap tomonida, o‘ta sovutilgan suv ustidagi bug‘ bosimiga to‘g‘ri keladi. Bu bosim bir xil haroratda muz ustidagi bug‘ bosimidan oshib ketadi. Shuning uchun o‘ta sovutilgan suv beqaror va o‘z-o‘zidan muzga aylanishi mumkin. Ba’zan, sovuq havoda yomg‘ir hodisasi kuzatiladi, uning tomchilari qattiq yuzaga urilganda muzga aylanadi. Er yuzasida muz qobig‘i hosil bo‘ladi. Shuni ta’kidlash kerakki, boshqa suyuqliklar ham beqaror super sovutilgan holatda bo‘lishi mumkin.
Moddaning suyuq holati va uning xossalari.
Suyuqliklar gazsimon va qattiq moddalar orasidagi oraliqdir. Qaynish nuqtasiga yaqin haroratlarda suyuqliklarning xossalari gazlarnikiga yaqinlashadi; erish nuqtalariga yaqin haroratlarda suyuqliklarning xossalari qattiq moddalarning xossalariga yaqinlashadi. Agar qattiq moddalar zarrachalarning qat'iy tartiblanishi, yuz minglab atomlararo yoki molekulalararo radiuslargacha bo‘lgan masofalarga tarqalishi bilan tavsiflansa, suyuq moddada odatda bir necha o‘nlab tartiblangan zarrachalar mavjud emas - bu haqiqat bilan izohlanadi. suyuq moddaning turli joylarida zarralar orasidagi tartib ham tezda paydo bo‘ladi, chunki u yana zarrachalarning termal tebranishi bilan "yuviladi". Shu bilan birga, suyuq moddaning zarrachalarining umumiy qadoqlash zichligi qattiq moddadan juda oz farq qiladi - shuning uchun ularning zichligi qattiq moddalarning zichligiga yaqin, siqilish qobiliyati esa juda past. Masalan, suyuq suv egallagan hajmni 1% ga kamaytirish uchun ~ 200 atm bosim talab qilinadi, gazlar hajmining bir xil pasayishi uchun esa taxminan 0,01 atm bosim talab qilinadi. Binobarin, suyuqliklarning siqilishi taxminan 200 ga teng: 0,01 = gazlarning siqilishidan 20 000 marta kam.
Yuqorida ta’kidlanganidek, suyuqliklar o‘ziga xos ma’lum hajmga ega va ular joylashgan idish shaklini oladi; bu xossalar gazsimon moddaga qaraganda qattiq jismning xossalariga ancha yaqin. Suyuq holatning qattiq jismga yaqinligi bug‘lanishning standart entalpiyalari ∆N° ev va erishning standart entalpiyalari ∆N ° pl to‘g‘risidagi ma’lumotlar bilan ham tasdiqlanadi. Bug‘lanishning standart entalpiyasi - 1 atm (101,3 kPa) da 1 mol suyuqlikni bug‘ga aylantirish uchun zarur bo‘lgan issiqlik miqdori. 1 mol bug‘ning 1 atm haroratda suyuqlikka kondensatsiyasi paytida bir xil miqdorda issiqlik chiqariladi. 1 mol qattiq moddani 1 atm haroratda suyuqlikka aylantirish uchun sarflangan issiqlik miqdori standart erish entalpiyasi deb ataladi (1 mol suyuqlikning 1 atm haroratda "muzlashi" ("qattiqlashishi") paytida bir xil miqdordagi issiqlik ajralib chiqadi. atm). Ma’lumki, ∆H ° pl ∆H ° ep ning mos keladigan qiymatlaridan ancha past, buni tushunish oson, chunki qattiq holatdan suyuqlikka o‘tish o‘tishga qaraganda molekulalararo tortishishning kamroq buzilishi bilan birga keladi. suyuqlikdan gazsimon holatga o‘tadi.
Suyuqliklarning boshqa bir qator muhim xususiyatlari gazlarnikiga ko‘proq o‘xshaydi. Shunday qilib, gazlar singari, suyuqliklar ham oqishi mumkin - bu xususiyat suyuqlik deb ataladi. Oqimga qarshilik viskozite bilan belgilanadi. Suyuqlik va yopishqoqlikka suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish kuchlari, ularning nisbiy molekulyar og‘irligi va boshqa bir qator omillar ta’sir qiladi. Suyuqliklarning yopishqoqligi gazlarnikidan ~ 100 baravar yuqori. Xuddi gazlar singari, suyuqliklar ham sekinroq bo‘lsa ham tarqala oladi, chunki suyuqlik zarralari gaz zarralariga qaraganda ancha zichroq joylashgan.
Suyuqlikning eng muhim xususiyatlaridan biri uning sirt tarangligidir (bu xususiyat gazlarga ham, qattiq jismlarga ham xos emas). Molekulalararo kuchlar suyuqlikdagi molekulaga har tomondan bir tekis ta’sir qiladi. Ammo suyuqlik yuzasida bu kuchlarning muvozanati buziladi va natijada "sirt" molekulalari suyuqlikka yo‘naltirilgan ma’lum bir natijaviy kuch ta’sirida bo‘ladi. Shu sababli suyuqlikning sirti taranglik holatida bo‘ladi. Yuzaki taranglik - suyuqlik zarralarining suyuqlik chuqurligiga harakatini cheklaydigan va shu bilan suyuqlik yuzasini qisqarishdan saqlaydigan minimal kuch. Aynan sirt tarangligi erkin tushadigan suyuqlik zarralarining “tomchiga o‘xshash” shaklini tushuntiradi.
Hajmining saqlanishi tufayli suyuqlik erkin sirt hosil qila oladi. Bunday sirt ma’lum bir moddaning fazalari orasidagi interfeysdir: bir tomonda suyuq faza, ikkinchisida - gazsimon (bug‘) va ehtimol boshqa gazlar, masalan, havo. Agar bir xil moddaning suyuq va gazsimon fazalari aloqa qilsa, interfeys maydonini kamaytirishga moyil bo‘lgan kuchlar paydo bo‘ladi - sirt taranglik kuchlari. Interfeys o‘zini qisqarishga moyil bo‘lgan elastik membrana kabi tutadi.
Sirt tarangligini suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish bilan izohlash mumkin. Har bir molekula boshqa molekulalarni o‘ziga tortadi, ular bilan o‘zini "o‘rab olishga" va shuning uchun sirtni tark etishga intiladi. Shunga ko‘ra, sirt qisqarishga moyil bo‘ladi. Shuning uchun, qaynayotganda sovun pufakchalari va pufakchalar sharsimon shaklga ega bo‘ladi: ma’lum hajm uchun to‘p minimal sirtga ega. Agar suyuqlikda faqat sirt taranglik kuchlari ta’sir etsa, u albatta sharsimon shaklga ega bo‘ladi - masalan, nol tortishishdagi suv tomchilari.
Suyuqlik zichligidan yuqori zichlikka ega bo‘lgan kichik jismlar suyuqlik yuzasida “suzishi” mumkin, chunki tortishish kuchi sirt maydonining oshishiga to‘sqinlik qiladigan kuchdan kamroq.
Namlanish - suyuqlikning bu o‘borligida, ya’ni uch faza interfeysida qattiq sirt bilan aloqa qilganda sodir bo‘ladigan sirt hodisasi. Namlanish suyuqlikning sirtga “yopishishi” va uning ustiga tarqalishini (yoki aksincha, itarish va tarqalmasligini) tavsiflaydi. Uchta holat mavjud: namlanmaydigan, cheklangan namlash va to‘liq namlash.
Aralashuvchanlik - suyuqliklarning bir-birida erish qobiliyati. Aralashuvchan suyuqliklarga misol: suv va etil spirti, aralashmaydiganlarga misol: suv va suyuq moy.
Idishda ikkita aralash suyuqlik mavjud bo‘lganda, molekulalar, termal harakat natijasida, asta-sekin interfeys orqali o‘ta boshlaydi va shu bilan suyuqliklar asta-sekin aralashadi. Bu hodisa diffuziya deb ataladi (u boshqa agregatsiya holatlaridagi moddalarda ham uchraydi).
Suyuqlik qaynab ketmasligi uchun qaynash nuqtasidan yuqori qizdirilishi mumkin. Bu hajm ichida sezilarli harorat tebranishlarisiz va tebranish kabi mexanik ta’sirlarsiz bir xil isitishni talab qiladi. Agar siz qizib ketgan suyuqlikka biror narsa tashlasangiz, u darhol qaynaydi. Mikroto‘lqinli pechda qizdirilgan suvni olish oson.
Subcooling - suyuqlikni qattiq yig‘ilish holatiga aylantirmasdan muzlash nuqtasidan pastroq sovutish. Haddan tashqari issiqlikda bo‘lgani kabi, hipotermiya ham tebranishning yo‘qligini va sezilarli harorat o‘zgarishini talab qiladi.
Agar suyuqlik yuzasining bir qismini muvozanat holatidan siqib chiqarsak, u holda tiklovchi kuchlar ta’sirida sirt yana muvozanat holatiga o‘ta boshlaydi. Bu harakat esa to‘xtamaydi, muvozanat holati yaqinida tebranish harakatiga aylanadi va boshqa sohalarga tarqaladi. To‘lqinlar suyuqlik yuzasida shunday paydo bo‘ladi.
Agar tiklovchi kuch asosan tortishish bo‘lsa, unda bunday to‘lqinlar tortishish to‘lqinlari deb ataladi. Gravitatsion to‘lqinlar suv ustida hamma joyda ko‘rish mumkin.
Agar tiklovchi kuch asosan sirt taranglik kuchi bo‘lsa, bunday to‘lqinlar kapillyar deb ataladi. Agar bu kuchlar solishtirish mumkin bo‘lsa, bunday to‘lqinlar kapillyar-gravitatsion to‘lqinlar deb ataladi. Suyuqlik yuzasidagi to‘lqinlar yopishqoqlik va boshqa omillar ta’sirida zaiflashadi.
Rasmiy ravishda aytganda, suyuq fazaning bir xil moddaning boshqa fazalari - gazsimon yoki kristalli bilan muvozanatli birga yashashi uchun qat'iy belgilangan shartlar talab qilinadi. Shunday qilib, ma’lum bir bosimda qat'iy belgilangan harorat kerak. Shunga qaramay, tabiatda va texnologiyada hamma joyda suyuqlik bug’bilan, shuningdek, agregatsiyaning qattiq holati bilan birga mavjud - masalan, suv suv bug‘i bilan va ko‘pincha muz bilan (agar biz bug‘ni havo bilan birga mavjud bo‘lgan alohida faza deb hisoblasak). ). Bu quyidagi sabablarga bog‘liq.
Muvozanatsiz holat. Suyuqlik butunlay bug‘lanib ketguncha suyuqlik bug‘lanishi uchun vaqt kerak bo‘ladi, u bug’bilan birga yashaydi. Tabiatda suvning bug‘lanishi doimo sodir bo‘ladi, shuningdek, teskari jarayon - kondensatsiya.
Yopiq ovoz balandligi. Yopiq idishdagi suyuqlik bug‘lana boshlaydi, lekin hajmi cheklanganligi sababli, bug’bosimi ko‘tariladi, agar uning miqdori etarlicha katta bo‘lsa, suyuqlik to‘liq bug‘lanishidan oldin ham to‘yingan bo‘ladi. To‘yinganlik holatiga erishilganda, bug‘langan suyuqlik miqdori kondensatsiyalangan suyuqlik miqdoriga teng bo‘ladi, tizim muvozanatga keladi. Shunday qilib, cheklangan hajmda suyuqlik va bug‘ning muvozanatli birga yashashi uchun zarur bo‘lgan shartlar o‘rnatilishi mumkin.
Sharoitlarda atmosferaning mavjudligi yerning tortishish kuchi... Suyuqlikka ta’sir qiladi Atmosfera bosimi(havo va bug’), bug‘ uchun esa deyarli faqat uning qisman bosim... Shuning uchun uning yuzasidan suyuqlik va bug’to‘g‘ri keladi turli nuqtalar fazalar diagrammasi bo‘yicha, mos ravishda suyuqlik fazasi va gazsimon faza mavjud bo‘lgan mintaqada. Bu bug‘lanishni bekor qilmaydi, lekin bug‘lanish ikkala faza birga mavjud bo‘lgan vaqtni oladi. Bu shart bo‘lmasa, suyuqliklar juda tez qaynaydi va bug‘lanadi.