Основные свойства жидкости: Свойства жидкости — урок. Физика, 7 класс.

1. Основные свойства жидкости

Определение жидкости. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости. Сжимаемость. Закон Ньютона для жидкостного трения. Вязкость. Поверхностное натяжение. Давление насыщенного пара жидкости. Растворение газов в жидкости. Модель идеальной жидкости. Неньютоновские жидкости.

По своим физическим свойствам жидкости занимают промежуточное положение между твердыми телами и газами. Жидкость весьма мало изменяет свой объем при изменении давления или температуры, в этом отношении она сходна с твердым телом. Жидкость обладает текучестью, благодаря чему она не имеет собственной формы и принимает форму того сосуда, в котором находится. В этом отношении жидкость отличается от твердого тела и имеет сходство с газом. Свойства жидкостей и их отличие от твердых тел и газов обусловливаются молекулярным строением. Следует уяснить, каким образом особенности молекулярного строения влияют на физические свойства жидкости.

Покоящаяся жидкость подвержена действию двух категорий внешних сил: массовых и поверхностных.

Массовые силы пропорциональны массе жидкости или для однородных жидкостей — ее объему. Внешние поверхностные силы непрерывно распределены по граничной поверхности жидкости. Следует знать, какие силы относятся к массовым (объемным) и поверхностным, какие – называются внешними и внутренними.

В покоящейся жидкости может существовать только напряжение сжатия, т.е. давление. Необходимо четко представлять разницу между понятиями среднего гидростатического давления, гидростатического давления в точке, выраженных в единицах напряжения, и понятием суммарного гидростатического давления на поверхность, выраженного в единицах силы.

В гидравлике при изучении законов равновесия и движения широко пользуются различными физическими характеристиками жидкости (например, плотность). Студенту нужно уметь определять основные физические характеристики жидкости, знать единицы этих характеристик.

Следует также рассмотреть основные физические свойства капельных жидкостей: сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и др.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению слоев, вызывающему деформацию сдвига. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при ее движении возникает сила сопротивления сдвигу, называемая силой внутреннего трения. При прямолинейном слоистом движении жидкости сила внутреннего трения Т между перемещающимися один относительно другого слоями с площадью соприкосновения S определяется законом Ньютона:

или . (1)

Динамический коэффициент вязкости μ не зависит от давления и характера движения, а определяется лишь физическими свойствами жидкости и ее температурой. Как видно из (1), сила

T и касательное напряжение τ пропорциональны градиенту скорости u по нормали n к поверхности трения du/dn, который представляет собой изменение скорости жидкости в направлении нормали на единицу длины нормали. Жидкости, для которых зависимость изменения касательных напряжений от скорости деформации отличается от закона Ньютона (1), называются неньютоновскими или аномальными жидкостями.

Учет сил вязкости значительно осложняет изучение законов движения жидкости. С другой стороны, капельные жидкости незначительно изменяют свой объем при изменении давления и температуры. В целях упрощения постановки задач и их математического решения создана модель идеальной жидкости. Идеальной жидкостью называется воображаемая жидкость, которая характеризуется полным отсутствием вязкости и абсолютной неизменяемостью объема при изменении давления и температуры. Переход от идеальной жидкости к реальной осуществляется введением в конечные расчетные формулы поправок, учитывающих влияние сил вязкости и полученных главным образом опытным путем. При изучении гидродинамики необходимо проследить за особенностью перехода от идеальной жидкости к реальной.

В гидравлике жидкость рассматривается как сплошная среда (континуум), т. е. среда, масса которой распределена по объему непрерывно. Это позволяет рассматривать все характеристики жидкости (плотность, вязкость, давление, скорость и др.) как функции координат точки и времени, причем в большинстве случаев эти функции предполагаются непрерывными.

Литература: [1, с. 8—15]; [2, с. 9—18]; [3, с. 9—17]; [4, с. 9—14]; [6, с. 4—12].

Вопросы для самопроверки

1. В чем отличие жидкостей от твердых тел и газов? 2. Какова взаимосвязь между плотностью и удельным весом жидкости? Укажите их единицы. 3. Что называется коэффициентом объемного сжатия жидкости? Какова его связь с модулем упругости? 4. Что называется вязкостью жидкости. В чем состоит закон вязкого трения Ньютона? 5. В чем принципиальная разница между силами внутреннего трения в жидкости и силами трения при относительном перемещении твердых тел? 6. Какова связь между динамическим и кинематическим коэффициентами вязкости? Укажите их единицы. 7. Укажите свойства идеальной жидкости. С какой целью в гидравлике введено понятие об идеальной жидкости? В каких случаях при практических расчетах жидкость можно считать идеальной?

Основные свойства жидкостей :: SYL.ru

Жидкостью называют вещество, которое находится в агрегатном состоянии, являющимся промежуточным между твердым и газообразным. При этом ее состояние, как и в случае с твердыми телами, является конденсируемым, то есть предполагает связь между частицами (атомами, молекулами, ионами). Жидкость обладает свойствами, кардинально отличающими ее от веществ, которые находятся в других агрегатных состояниях. Главное из них – способность к многократному изменению формы под воздействием механических напряжений без потери объема. Сегодня мы с вами выясним, какими свойствами обладают жидкости, и что они вообще собой представляют.

Общая характеристика

Газ не сохраняет объем и форму, твердое тело сохраняет и то, и другое, а жидкость – только объем. Именно поэтому жидкое агрегатное состояние считается промежуточным. Поверхность жидкости представляет подобие упругой мембраны и определяет ее форму. Молекулы таких тел, с одной стороны, не имеют определенного положения, а с другой – не могут получить полную свободу перемещения. Они могут собираться в капли и течь под собственной поверхностью. Между молекулами жидкости существует притяжение, которого достаточно, чтобы удерживать их на близком расстоянии.

Вещество пребывает в жидком состоянии в определенном температурном интервале. Если температура опускается ниже него, происходит переход в твердую форму (кристаллизация), а если поднимается выше – в газообразную (испарение). Границы данного интервала для одной и той же жидкости могут колебаться в зависимости от давления. К примеру, в горах, где давление существенно ниже, чем на равнинах, вода закипает при более низкой температуре.

Обычно жидкость имеет только одну модификацию, поэтому является одновременно и агрегатным состоянием, и термодинамической фазой. Все жидкости делятся на чистые вещества и смеси. Некоторые из таких смесей имеют определяющее значение в жизни человека: кровь, морская вода и прочие.

Рассмотрим основные свойства жидкостей.

Текучесть

От других веществ жидкость отличается, в первую очередь, текучестью. Если к ней приложить внешнюю силу, в направлении ее приложения возникает поток частиц. Таким образом, при воздействии внешних неуравновешенных сил, жидкость не способна к сохранению формы и относительного расположения частиц. По этой же причине, она принимает форму сосуда, в который попадает. В отличие от твердых пластичных тел, жидкости не имеют предела текучести, то есть текут при малейшем выходе из равновесного состояния.

Сохранение объема

Одним из характерных физических свойств жидкостей является способность к сохранению объема при механическом воздействии. Их чрезвычайно трудно сжать из-за высокой плотности молекул. Согласно закону Паскаля, давление, которое производится на жидкость, заключенную в сосуд, без изменения передается в каждую точку ее объема. Наряду с минимальной сжимаемостью, эта особенность широко используется в гидравлике. Большинство жидкостей при нагревании увеличивается в объеме, а при охлаждении – уменьшается.

Вязкость

Среди главных свойств жидкостей, как и в случае с газами, стоит отметить вязкость. Вязкостью называют способность частиц сопротивляться движению друг относительно друга, то есть внутреннее трение. При движении соседних слоев жидкости относительно друг друга, происходит неизбежное столкновение молекул, и возникают силы, которые затормаживают упорядоченное перемещение. Кинетическая энергия упорядоченного движения преобразуется в тепловую энергию хаотического движения. Если жидкость, помещенную в сосуд, переместить, а затем оставить в покое, то она постепенно остановится, но ее температура возрастет.

Свободная поверхность и поверхностное натяжение

Если взглянуть на каплю воды, которая лежит на ровной поверхности, то можно увидеть, что она закруглена. Обусловлено это такими свойствами жидкостей, как образование свободной поверхности и поверхностное натяжение. Способность жидкостей к сохранению объема обуславливает образование свободной поверхности, которая является не иначе как поверхностью раздела фаз: жидкой и газообразной. При соприкосновении этих фаз одного и того же вещества возникают силы, направленные на уменьшение площади плоскости раздела. Их называют поверхностным натяжением. Граница раздела фаз представляет собой упругую мембрану, стремящуюся к стягиванию.

Поверхностное натяжение объясняется также притяжением молекул жидкости друг к другу. Каждая молекула стремится «окружить» себя другими молекулами и уйти с границы раздела. Из-за этого поверхность стремительно уменьшается. Этим объясняется тот факт, что мыльные пузыри и пузыри, образующиеся при кипении, стремятся принять сферическую форму. Если на жидкость будет действовать только сила поверхностного натяжения, она непременно примет такую форму.

Небольшие объекты, плотность которых превышает плотность жидкости, способны оставаться на ее поверхности за счет того, что сила, препятствующая увеличению площади поверхности, больше силы тяготения.

Испарение и конденсация

Испарением называют постепенный переход вещества из жидкого состояния в газообразное. В процессе теплового движения часть молекул покидают жидкость, проходя через ее поверхность, и преобразуются в пар. Параллельно с этим другая часть молекул, наоборот, переходит из пара в жидкость. Когда количество соединений, покинувшее жидкость, превышает количество соединений, пришедших в нее, имеет место процесс испарения.

Конденсацией называют процесс, обратный испарению. Во время конденсации жидкость получает из пара больше молекул, чем отдает.

Оба описанных процесса являются неравновесными и могут продолжаться до тех пор, пока не установится локальное равновесие. При этом жидкость может полностью испариться или же вступить со своим паром в равновесие.

Кипение

Кипением называют процесс внутренних преобразований жидкости. При повышении температуры до определенного показателя, давление пара превышает давление внутри вещества, и в нем начинают образовываться пузырьки. В условиях земного притяжения они всплывают вверх.

Смачивание

Смачиванием называют явление, которое возникает при контакте жидкости с твердым веществом в присутствии пара. Таким образом, оно происходит на границе раздела трех фаз. Это явление характеризует «прилипание» жидкого вещества к твердому, и его растекание по поверхности твердого вещества. Бывает три вида смачивания: ограниченное, полное и несмачивание.

Смешиваемость

Характеризует способность жидкостей растворяться друг в друге. Примером смешиваемых жидкостей могут выступить вода и спирт, а несмешиваемых – вода и масло.

Диффузия

Когда две смешиваемых жидкости пребывают в одном сосуде, благодаря тепловому движению молекулы начинают преодолевать границу раздела, и жидкости постепенно смешиваются. Данный процесс называется диффузией. Он может происходить и в веществах, которые находятся в иных агрегатных состояниях.

Перегрев и переохлаждение

Среди увлекательных свойств жидкостей стоит отметить перегрев и переохлаждение. Эти процессы нередко ложатся в основу химических фокусов. При равномерном нагреве, без сильных перепадов температур и механических воздействий, жидкость может нагреться выше точки кипения, не вскипев при этом. Этот процесс получил название перегрев. Если в перегретую жидкость бросить какой-либо предмет, она мгновенно вскипит.

Аналогичным образом происходит и переохлаждение жидкости, то есть ее охлаждение до температуры ниже точки замерзания, минуя само замерзание. При легком ударе переохлажденная жидкость мгновенно кристаллизуется и превращается в лед.

Волны на поверхности

Если нарушить равновесие участка поверхности жидкости, то тогда она, под действием возвращающих сил, будет двигаться обратно к равновесию. Это движение не ограничивается одним циклом, а превращается в колебания и распространяется на другие участки. Так получаются волны, которые можно наблюдать на поверхности любой жидкости.

Когда в качестве возвращающей силы выступает преимущественно сила тяжести, волны называют гравитационными. Их можно видеть на воде повсеместно. Если же возвращающая сила формируется преимущественно из силы поверхностного натяжения, то волны называют капиллярными. Теперь вы знаете, какое свойство жидкостей обуславливает знакомое всем волнение воды.

Волны плотности

Жидкость чрезвычайно тяжело сжимается, тем не менее, с изменением температуры, ее объем и плотность все-таки меняются. Происходит это не мгновенно: при сжатии одного участка, другие сжимаются с запаздыванием. Таким образом, внутри жидкости распространяются упругие волны, которые получили название волны плотности. Если по мере распространения волны плотность меняется слабо, то ее называю звуковой, а если достаточно сильно – ударной.

Мы с вами познакомились с общими свойствами жидкостей. Все основные характеристики зависят уже от типа и состава жидкостей.

Классификация

Рассмотрев основные физические свойства жидкостей, давайте узнаем, как они классифицируются. Структура и свойства жидких веществ зависят от индивидуальности частиц, входящих в их состав, а также характера и глубины взаимодействия между ними. Исходя из этого, выделяют:

  1. Атомарные жидкости. Состоят из атомов или сферических молекул, которые связаны между собой центральными ван-дер-ваальсовыми силами. Ярким примером являются жидкий аргон и жидкий метан.
  2. Жидкости, состоящие из двухатомных молекул с одинаковыми атомами, ионы которых связаны кулоновскими силами. В качестве примера можно назвать: жидкий водород, жидкий натрий и жидкую ртуть.
  3. Жидкости, которые состоят из полярных молекул, связанных путем диполь-дипольного взаимодействия, например, жидкий бромоводород.
  4. Ассоциированные жидкости. Имеют водородные связи (вода, глицерин).
  5. Жидкости, которые состоят из больших молекул. Для последних, важную роль играют внутренние степени свободы.

Вещества первых двух (реже трех) групп называют простыми. Они изучены лучше, чем все остальные. Среди непростых жидкостей, больше всего изучена вода. В данную классификацию не входят жидкие кристаллы и квантовые жидкости, так как они представляют собой особые случаи и рассматриваются отдельно.

С точки зрения гидродинамических свойств, жидкости подразделяют на ньютоновские и неньютоновские. Течение первых подчиняется закону Ньютона. Это значит, что их касательное напряжение линейно зависит от градиента скорости. Коэффициент пропорциональности между указанными величинами называется вязкостью. У неньютоновских жидкостей, вязкость колеблется в зависимости от градиента скорости.

Изучение

Изучением движения и механического равновесия жидкостей и газов, а также их взаимодействия, в том числе с твердыми телами, занимается такой раздел механики как гидроаэромеханика. Его также называют гидродинамикой.

Несжимаемые жидкости изучают в подразделе гидроаэромеханики, который называется просто гидромеханикой. Так как сжимаемость жидкостей очень мала, во многих случаях ею попросту пренебрегают. Сжимаемые жидкости изучает газовая динамика.

Гидромеханику дополнительно подразделяют на гидростатику и гидродинамику (в узком смысле). В первом случае изучается равновесие несжимаемых жидкостей, а во втором – их движение.

Магнитная гидродинамика занимается изучением магнитных и электропроводных жидкостей, а прикладными задачами занимается гидравлика.

Основным законом гидростатики является закон Паскаля. Движение идеальных несжимаемых жидкостей описывается уравнением Эйлера. Для их стационарного потока выполняется закон Бернулли. А формула Торричелли описывает вытекание жидких веществ из отверстий. Движение вязких жидкостей подчиняется уравнению Навье-Стокса, которое, кроме всего прочего, может учитывать и сжимаемость.

Упругие волны и колебания в жидкости (как, впрочем, и в других средах) изучается такая наука как акустика. Гидроакустика – подраздел, который посвящен изучению звука в водной среде для решения задач подводной связи, локации и прочего.

В заключение

Сегодня мы с вами познакомились с общими физическими свойствами жидкостей. Также мы узнали, что вообще представляют собой такие вещества, и как они классифицируются. Что касается химических свойств жидкости, то они напрямую зависят от ее состава. Поэтому рассматривать их стоит отдельно для каждого вещества. Какое свойство жидкости важно, а какое нет — ответить сложно. Здесь все зависит от задачи, в контексте которой эта жидкость рассматривается.

Свойства материи: жидкости | Живая наука

Живая наука поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Жидкости принимают форму сосуда. (Изображение предоставлено: Педросала | Shutterstock)

Жидкое состояние вещества представляет собой промежуточную фазу между твердым и газообразным состоянием. Подобно частицам твердого тела, частицы в жидкости подвержены межмолекулярному притяжению; однако жидкие частицы имеют больше пространства между собой, поэтому они не фиксируются на месте. Притяжение между частицами в жидкости поддерживает постоянный объем жидкости.

Движение частиц приводит к изменению формы жидкости. Жидкости будут течь и заполнять самую нижнюю часть сосуда, принимая форму сосуда, но не изменяясь в объеме. Ограниченное пространство между частицами означает, что жидкости имеют очень ограниченную сжимаемость.

Когезия и адгезия

Когезия — это склонность частиц одного и того же типа притягиваться друг к другу. Эта когезионная «липкость» объясняет поверхностное натяжение жидкости. Поверхностное натяжение можно представить как очень тонкую «кожу» частиц, которые сильнее притягиваются друг к другу, чем к окружающим их частицам. Пока эти силы притяжения не нарушены, они могут быть удивительно сильными. Например, поверхностное натяжение воды достаточно велико, чтобы выдержать вес насекомого, такого как шкипер. По данным Геологической службы США, вода является наиболее связной неметаллической жидкостью.

Силы сцепления максимальны под поверхностью жидкости, где частицы притягиваются друг к другу со всех сторон. Частицы на поверхности сильнее притягиваются к идентичным частицам внутри жидкости, чем к окружающему воздуху. Это объясняет склонность жидкостей образовывать сферы с наименьшей площадью поверхности. Когда эти жидкие сферы искажаются под действием силы тяжести, они принимают форму классической капли дождя.

Адгезия  – это когда между различными типами частиц существуют силы притяжения. Частицы жидкости будут притягиваться не только друг к другу, но и к частицам, из которых состоит сосуд, содержащий жидкость. Частицы жидкости поднимаются над уровнем поверхности жидкости по краям, где они соприкасаются со стенками сосуда.

Сочетание сил сцепления и адгезии означает, что на поверхности большинства жидкостей существует небольшая вогнутая кривая, известная как мениск. Наиболее точное измерение объема жидкости в градуированном цилиндре будет наблюдаться при взгляде на метки объема, расположенные ближе всего к нижней части этого мениска.

Адгезия также объясняет капиллярное действие, когда жидкость втягивается в очень узкую трубку. Одним из примеров капиллярного действия является случай, когда кто-то собирает образец крови, прикасаясь крошечной стеклянной трубкой к капле крови на кончике проколотого пальца.

Вязкость

Вязкость  является мерой сопротивления жидкости свободному течению. Жидкость, которая течет очень медленно, считается более вязкой, чем жидкость, которая течет легко и быстро. Вещество с низкой вязкостью считается более жидким, чем вещество с более высокой вязкостью, которое обычно считают более густым. Например, мед более вязкий, чем вода. Мед гуще воды и течет медленнее. Вязкость обычно можно уменьшить путем нагревания жидкости. При нагревании частицы жидкости движутся быстрее, что позволяет жидкости течь легче.

Испарение 

Поскольку частицы жидкости находятся в постоянном движении, они будут сталкиваться друг с другом и со стенками сосуда. Такие столкновения передают энергию от одной частицы к другой. Когда достаточно энергии передается частице на поверхности жидкости, она в конечном итоге преодолевает поверхностное натяжение, удерживающее ее на остальной части жидкости. Испарение происходит, когда поверхностные частицы получают достаточную кинетическую энергию, чтобы покинуть систему. По мере того, как более быстрые частицы улетают, оставшиеся частицы имеют более низкую среднюю кинетическую энергию, и температура жидкости снижается. Это явление известно как испарительное охлаждение.

Летучесть

Летучесть  можно рассматривать как вероятность испарения вещества при нормальных температурах. Летучесть чаще свойственна жидкостям, но некоторые легколетучие твердые вещества могут возгоняться при нормальной комнатной температуре. Сублимация происходит, когда вещество переходит непосредственно из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние.

Когда жидкость испаряется внутри закрытого контейнера, частицы не могут покинуть систему. Некоторые из испарившихся частиц в конечном итоге вступят в контакт с оставшейся жидкостью и потеряют достаточно своей энергии, чтобы снова сконденсироваться в жидкость. Когда скорость испарения и скорость конденсации одинаковы, чистого уменьшения количества жидкости не будет.

Давление, создаваемое парожидкостным равновесием в закрытом контейнере, называется давлением пара . По данным химического факультета Университета Пердью, повышение температуры закрытой системы приведет к увеличению давления пара. Вещества с высоким давлением паров могут образовывать высокую концентрацию частиц газа над жидкостью в замкнутой системе. Это может быть пожароопасным, если пар легко воспламеняется. Любая маленькая искра, даже возникающая от трения между самими частицами газа, может вызвать катастрофический пожар или даже взрыв. Управление по технике безопасности и гигиене труда США (OSHA) требует, чтобы в паспортах безопасности материалов и технических данных содержалась информация о летучести и воспламеняемости жидкостей, чтобы предотвратить несчастные случаи.

Дополнительная литература

  • Университет штата Флорида Химия и биохимия: свойства жидкостей
  • Chem4Kids.com: Liquid Basics
  • Школа водных наук Геологической службы США

Что такое свойства жидкости? Почему это должно кого-то волновать?

Первый вопрос: «Что такое жидкие свойства?» Это какая-то подводная недвижимость?

Нет, Liquid Properties не является подводной недвижимостью. Скорее, это характеристики текучих веществ или жидкостей. Мы концентрируемся на понимании и измерении пяти из них:

1. Поверхностное натяжение

2. Консистенция

3. Вязкость

4. Угол контакта

5. Плотность

Вы сталкивались с каждым из них в своей повседневной жизни. Вот несколько примеров.

Вы когда-нибудь замечали? Примеры свойств жидкости в реальной жизни

Вещи, с которыми мы часто сталкиваемся и редко изучаем:

A. Какой водой вы моете руки, например, горячей водой с мылом?

B. Ваш кетчуп имеет правильную густоту и его трудно вылить из бутылки?

C. Почему дверь перестает скрипеть, если нанести на петлю несколько капель масла 2-в-1?

D. На чистом вощеном автомобиле после дождя появляются пузыри воды. Почему нет пузырей, когда он был грязным?

E. Вы когда-нибудь замечали, что литр вина легче литра воды?

Каждый из этих опытов является результатом единственного атрибута одного из этих пяти свойств жидкости.

Причины, почему

Наука, связанная с каждым из этих примеров, объясняет, почему они ведут себя таким образом.

Горячая мыльная вода

Вода и все жидкости обладают свойством, называемым поверхностным натяжением . Это сила, которая удерживает молекулы на поверхности жидкости вместе и удерживает их от полета в космос. Горячая мыльная вода лучше подходит для мытья рук, потому что мыло и более высокая температура воды снижают поверхностное натяжение воды и позволяют воде легче смешиваться с грязью, чтобы ее можно было смыть. Кроме того, поверхностное натяжение позволяет насекомым ходить по воде.

Густой кетчуп

Одним из способов представления кетчупа является то, что чем он гуще, тем больше он стоит на гамбургере или картофеле фри. Если он тоньше, то быстро растекается или стекает с картофеля фри. Существует разница в том, как гравитация действует на разные марки кетчупа: некоторые растекаются очень быстро и легко (становятся каплями), а некоторые нет. Этот фактор связан с консистенцией жидкости.

Что общего у проблемы с бутылкой и ремонта скрипучей двери

Когда вы открываете кран или переворачиваете стакан с водой, жидкость движется или течет. Довольно простые вещи, за исключением того, что происходит внутри воды. Молекулы воды движутся мимо друг друга и вызывают трение. Некоторые забавные вещи происходят, когда молекулы любой жидкости делают это. Иногда они будут двигаться плавно, как масло, покрывающее обе стороны дверной петли. В других случаях, как при извлечении густого кетчупа из бутылки, вам нужно «разбудить» кетчуп, чтобы он вытек, ударив по бутылке. Это заставляет молекулы двигаться мимо друг друга. Мы называем это безумием 9вязкость 0011 .

Пузыри не возникают сами по себе

Когда полируете машину, вы делаете странную вещь, снижая поверхностную энергию капота, крыла и крыши. Затем вода дробится и образует капли. Грязный автомобиль имеет высокую поверхностную энергию и тянет вниз или разбрызгивает воду. Это специфическое взаимодействие известно как контактный угол .

Что определяет, что литр вина легче литра воды?

В зависимости от массы этих надоедливых молекул и от того, насколько плотно они упакованы, разные жидкости в контейнерах одного размера имеют разный вес или плотность .

Мы надеемся, что эти беглые объяснения природы характеристик жидкости дадут элементарное понимание и любопытство в отношении этих пяти свойств жидкости: поверхностного натяжения, консистенции, вязкости, краевого угла и плотности.

Второй вопрос: кого это волнует?

Эти фрагменты продемонстрировали, как свойства жидкости влияют на вашу жизнь. Я уверен, что многие из вас ответят: «Хорошо, но что с того? Кого это волнует?»

Следующие примеры иллюстрируют, где и почему важны измерение и контроль свойств жидкости. Мы надеемся, что они ответят на вопрос: « Почему меня это должно волновать?

Производство моющих средств

Для производителей мыла или моющих средств поверхностное натяжение имеет серьезные последствия. Стиральный порошок должен эффективно удалять грязь с одежды. Для этого моющее средство должно снизить поверхностное натяжение воды, чтобы оно эффективно смешалось с пятнами и посторонними веществами и смыло их.

Приправы

У производителя кетчупа, горчицы или майонеза есть две проблемы. Первый заключается в измерении того, что я называю кажущейся толщиной, или насколько хорошо она течет, иначе называемой консистенцией . Вторая проблема связана с упаковкой. Если для дозирования продукта используется герметичная бутылка, вязкость оказывает существенное влияние на то, как продукт вытекает из бутылки.

Проект завода по переработке

Проект заводов по переработке жидкостей и систем трубопроводов, используемых для перемещения жидкостей, ограничен 9вязкость 0011 . Это ликвидное свойство, которое может означать успех или нет.

Загрязнение поверхности

Там, где важна чистота поверхности, например, при производстве кремниевых компьютерных чипов, необходим метод проверки чистоты. Измерение краевого угла капли воды на кремнии напрямую связано с этой важной деталью.

Виноделие

В процессе производства вина ферментация изменяет количество присутствующего сахара. Это изменяет плотность вина и коррелирует с прогрессом развития вина. Плотность измеряется быстро и легко. Это еще один пример важности жидкостной характеристики плотности.

Для разработки и производства краски для плакатов необходимы все пять свойств

Теперь рассмотрим пример разработки и производства продукта, в котором используются измерения всех пяти свойств жидкости:

Производитель краски для плакатов должен предоставить диапазон поверхностей. Различные материалы или подложки, такие как мелованная бумага, пластмассы и полимеры, по-разному реагируют с краской. Для удовлетворения этих различных потребностей необходимы несколько составов красок. Каждый будет иметь различные характеристики поверхностного натяжения, вязкости, угла смачивания и плотности.

Угол смачивания капли краски на каждой поверхности/подложке будет показателем того, насколько хорошо краска действует, т. е. будет ли она прилипать или иметь тенденцию к стеканию? Когда вы получите правильную часть рецептуры для конкретного субстрата, полученное в результате измерение поверхностного натяжения , которое не зависит от подсостояния, будет полезно при настройке и контроле производственного процесса для этого состава.

Этот новый продукт также может иметь другую вязкость. Системы нанесения, такие как распылительные форсунки, возможно, придется модифицировать для различных реакций вязкости. Если выяснится, что плотность меняется, возможно, потребуется изменить характеристики упаковки и покрытия.

Это лишь несколько примеров из огромного мира, где жидкие символы являются важными элементами в производстве и применении жидких продуктов.

Приборы, используемые для измерения свойств жидкости

Поскольку каждое из свойств жидкости имеет различную динамику, природа оборудования, используемого для измерения каждого из них, уникальна. Основы этих типов инструментов следующие:

  • Поверхностное натяжение — Используются тензиометры , которые рассчитывают силу, необходимую для прорыва поверхности жидкости.
  • Консистенция. Куча образца заключена в контейнер фиксированного объема. Контейнер открывают и измеряют время, необходимое для того, чтобы сила тяжести протащила образец на фиксированное расстояние. Этот прибор называется консистометр .
  • Вязкость
  • . Измерение трения между молекулами в текущей жидкости измеряется классом приборов, известным как вискозиметры
    .
  • Контактный угол — Приборы контактного угла измеряют угол между каплей и поверхностью подложки. Иногда их называют гониометрами.
  • Плотность — Плотность измеряется путем сравнения веса объема испытуемого образца с весом того же объема стандартной жидкости.

Существует множество вариаций, моделей и методов, используемых в каждом из этих типов инструментов.

Да, измерение свойств жидкости важно.

Следующий список отраслей, которые зависят от измерения одного или нескольких из этих свойств жидкости, иллюстрирует их важность.

* Клеи * Напиток * Биомедицинский * Строительные материалы
* Химическая * Строительство * Косметика * Электроэнергия
* Пищевое производство * Краски и покрытия * Нефть * Фармацевтическая

Я надеюсь, что это разглагольствование о важности свойств жидкости было интересным и показало, что жидкое имущество не является подводной недвижимостью. Пожалуйста, поделитесь им с коллегами, которым, по вашему мнению, это понравится.

Спасибо за внимание.

Как обычно ошеломлен этими головоломками с измерениями,

Art

P.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *