Katika maisha ya kila siku, huwa tunakumbana na hali tatu za maada kila wakati - kioevu, gesi na kigumu. Tuna wazo wazi kabisa la vitu vikali na gesi ni nini. Gesi ni mkusanyiko wa molekuli zinazosonga bila mpangilio katika pande zote. Molekuli zote za mwili thabiti hudumisha mpangilio wao wa pande zote. Zinazunguka kidogo tu.
Sifa za dutu kioevu
Na vitu vya maji ni nini? Kipengele chao kuu ni kwamba, kuchukua nafasi ya kati kati ya fuwele na gesi, huchanganya mali fulani ya majimbo haya mawili. Kwa mfano, kwa vinywaji, na pia kwa miili imara (fuwele), uwepo wa kiasi ni tabia. Walakini, wakati huo huo, vitu vya kioevu, kama gesi, huchukua sura ya chombo ambamo ziko. Wengi wetu tunaamini kwamba hawana fomu zao wenyewe. Hata hivyo, sivyo. Fomu ya asili ya kioevu chochote -mpira. Nguvu ya uvutano kwa kawaida huizuia kuchukua umbo hili, kwa hivyo kioevu hicho kinaweza kuchukua umbo la chombo au kusambaa juu ya uso.
Kulingana na sifa zake, hali ya umajimaji wa dutu ni changamano hasa kutokana na mkao wake wa kati. Ilianza kusomwa tangu wakati wa Archimedes (miaka 2200 iliyopita). Walakini, uchanganuzi wa jinsi molekuli za dutu ya kioevu hutenda bado ni moja wapo ya maeneo magumu zaidi ya sayansi inayotumika. Bado hakuna nadharia inayokubaliwa kwa ujumla na kamili kabisa ya vimiminika. Hata hivyo, tunaweza kusema kitu kuhusu tabia zao kwa uhakika kabisa.
Tabia ya molekuli katika kimiminika
Kioevu ni kitu kinachoweza kutiririka. Utaratibu wa muda mfupi unazingatiwa katika mpangilio wa chembe zake. Hii ina maana kwamba eneo la majirani karibu na hilo, kwa heshima na chembe yoyote, imeagizwa. Walakini, anaposonga mbali na wengine, msimamo wake kuhusiana nao unakuwa mdogo na chini ya kuamuru, na kisha agizo linatoweka kabisa. Dutu za kioevu huundwa na molekuli ambazo husogea kwa uhuru zaidi kuliko kwenye vitu vikali (na hata kwa uhuru zaidi katika gesi). Kwa muda fulani, kila mmoja wao hukimbia kwanza kwa mwelekeo mmoja, kisha kwa upande mwingine, bila kuhama kutoka kwa majirani zake. Hata hivyo, molekuli ya kioevu hutoka nje ya mazingira mara kwa mara. Anafika mahali papya kwa kuhamia mahali pengine. Hapa tena, kwa muda fulani, anafanya miondoko ya kuyumba-yumba.
Y. I. Mchango wa Frenkel katika utafiti wa vinywaji
Mimi. I. Frenkel, mwanasayansi wa Soviet, ana sifa kubwa katika maendeleo ya idadi yashida kwenye mada kama vile vitu vya kioevu. Kemia ilisonga mbele kutokana na uvumbuzi wake. Aliamini kuwa mwendo wa joto katika vinywaji una tabia ifuatayo. Kwa muda fulani, kila molekuli huzunguka kwenye nafasi ya usawa. Hata hivyo, inabadilisha mahali pake mara kwa mara, ikisonga kwa ghafla kwenye nafasi mpya, ambayo imetenganishwa na uliopita kwa umbali ambao ni takriban ukubwa wa molekuli hii yenyewe. Kwa maneno mengine, ndani ya kioevu, molekuli huhamia, lakini polepole. Wakati fulani wanakaa karibu na maeneo fulani. Kwa hiyo, harakati zao ni kitu kama mchanganyiko wa harakati katika gesi na katika mwili imara. Mabadiliko katika sehemu moja baada ya muda hubadilishwa na mabadiliko ya bure kutoka mahali hadi mahali.
Shinikizo katika kioevu
Baadhi ya sifa za kima kioevu tunazijua kutokana na mwingiliano nazo mara kwa mara. Kwa hiyo, kutokana na uzoefu wa maisha ya kila siku, tunajua kwamba hufanya juu ya uso wa miili imara ambayo huwasiliana nayo, na nguvu fulani. Zinaitwa nguvu za shinikizo la maji.
Kwa mfano, tunapofungua bomba la maji kwa kidole na kuwasha maji, tunahisi jinsi linavyobonyeza kidole. Na mwogeleaji ambaye amepiga mbizi kwa kina kirefu hapati kwa bahati mbaya maumivu katika masikio yake. Inafafanuliwa na ukweli kwamba nguvu za shinikizo hutenda kwenye eardrum. Maji ni dutu ya kioevu, kwa hiyo ina mali yake yote. Ili kupima joto la maji kwa kina cha bahari, nguvu sanavipima joto ili visiweze kusagwa na shinikizo la maji.
Shinikizo hili linatokana na mgandamizo, yaani, mabadiliko ya ujazo wa kimiminika. Ina elasticity kuhusiana na mabadiliko haya. Nguvu za shinikizo ni nguvu za elasticity. Kwa hivyo, ikiwa maji hutenda kwenye miili inayowasiliana nayo, basi inasisitizwa. Kwa kuwa msongamano wa dutu huongezeka wakati wa mgandamizo, tunaweza kudhani kuwa vimiminika vina unyumbufu kuhusiana na mabadiliko ya msongamano.
Uvukizi
Tukiendelea kuzingatia sifa za dutu kioevu, tunageukia uvukizi. Karibu na uso wake, na vile vile moja kwa moja kwenye safu ya uso, nguvu hufanya kazi ambayo inahakikisha uwepo wa safu hii. Hawaruhusu molekuli ndani yake kuondoka kiasi cha kioevu. Hata hivyo, kutokana na mwendo wa joto, baadhi yao huendeleza kasi ya juu, kwa msaada wa ambayo inawezekana kushinda nguvu hizi na kuacha kioevu. Jambo hili tunaliita uvukizi. Inaweza kuzingatiwa katika halijoto yoyote ya hewa, hata hivyo, pamoja na ongezeko lake, nguvu ya uvukizi huongezeka.
Mfinyazo
Iwapo molekuli ambazo zimeacha kioevu zitaondolewa kwenye nafasi iliyo karibu na uso wake, basi zote hatimaye huvukiza. Ikiwa molekuli zilizoiacha haziondolewa, zinaunda mvuke. Masi ya mvuke ambayo imeanguka katika kanda karibu na uso wa kioevu hutolewa ndani yake na nguvu za kivutio. Utaratibu huu unaitwa ufupishaji.
Kwa hiyo,ikiwa molekuli haziondolewa, kiwango cha uvukizi hupungua kwa muda. Ikiwa wiani wa mvuke huongezeka zaidi, hali inafikiwa ambayo idadi ya molekuli zinazoacha kioevu kwa wakati fulani itakuwa sawa na idadi ya molekuli zinazorudi kwa wakati mmoja. Hii inaunda hali ya usawa wa nguvu. Mvuke ndani yake inaitwa saturated. Shinikizo lake na msongamano huongezeka kwa joto la kuongezeka. Kadiri inavyokuwa juu, ndivyo idadi ya molekuli za kioevu inavyokuwa na nishati ya kutosha kwa uvukizi na ndivyo msongamano mkubwa wa mvuke huo unavyopaswa kuwa ili kufidia kuwa na uvukizi sawa.
Inachemka
Wakati, katika mchakato wa kupasha joto vitu vya kioevu, halijoto inafikiwa ambapo mvuke uliyojaa huwa na shinikizo sawa na mazingira ya nje, usawa huwekwa kati ya mvuke iliyojaa na kioevu. Ikiwa kioevu hutoa kiasi cha ziada cha joto, molekuli inayofanana ya kioevu inabadilishwa mara moja kuwa mvuke. Mchakato huu unaitwa kuchemsha.
Kuchemka ni uvukizi mkali wa kioevu. Inatokea sio tu kutoka kwa uso, lakini inahusu kiasi chake kizima. Bubbles za mvuke huonekana ndani ya kioevu. Ili kuingia kwenye mvuke kutoka kwa kioevu, molekuli zinahitaji kupata nishati. Inahitajika ili kushinda nguvu zinazovutia zinazowaweka kwenye kioevu.
Kiwango cha kuchemsha
Kiwango cha kuchemka ni kile ambachokuna usawa wa shinikizo mbili - mvuke za nje na zilizojaa. Inaongezeka kadiri shinikizo inavyoongezeka na kupungua kadiri shinikizo inavyopungua. Kutokana na ukweli kwamba shinikizo katika mabadiliko ya kioevu na urefu wa safu, kuchemsha ndani yake hutokea kwa viwango tofauti kwa joto tofauti. Mvuke iliyojaa tu, ambayo iko juu ya uso wa kioevu wakati wa mchakato wa kuchemsha, ina joto fulani. Imedhamiriwa tu na shinikizo la nje. Hivi ndivyo tunamaanisha tunapozungumza juu ya kiwango cha mchemko. Inatofautiana kwa vimiminika tofauti, ambavyo hutumika sana katika uhandisi, hasa, wakati wa kutengenezea bidhaa za petroli.
Joto lililofichika la mvuke ni kiasi cha joto kinachohitajika ili kubadilisha kiasi kilichobainishwa cha kioevu kuwa mvuke ikiwa shinikizo la nje ni sawa na shinikizo la mvuke uliyojaa.
Sifa za filamu za kimiminika
Sote tunajua jinsi ya kupata povu kwa kuyeyusha sabuni kwenye maji. Hii sio chochote lakini Bubbles nyingi, ambazo zimepunguzwa na filamu nyembamba inayojumuisha kioevu. Hata hivyo, filamu tofauti inaweza pia kupatikana kutoka kwa kioevu cha povu. Tabia zake zinavutia sana. Filamu hizi zinaweza kuwa nyembamba sana: unene wao katika sehemu nyembamba zaidi hauzidi mia-elfu ya millimeter. Hata hivyo, wakati mwingine wao ni imara sana, licha ya hili. Filamu ya sabuni inaweza kukabiliwa na deformation na kunyoosha, ndege ya maji inaweza kupita bila kuiharibu. Jinsi ya kuelezea utulivu kama huo? Ili filamu kuonekana, ni muhimu kuongeza vitu vinavyopasuka ndani yake kwa kioevu safi. Lakini sio yoyote, lakini vile,ambayo hupunguza sana mvutano wa uso.
Filamu za kimiminika katika asili na teknolojia
Katika teknolojia na asili, hasa tunakutana si na filamu mahususi, bali na povu, ambayo ni mchanganyiko wao. Mara nyingi inaweza kuzingatiwa katika mito, ambapo mito ndogo huanguka ndani ya maji ya utulivu. Uwezo wa maji kwa povu katika kesi hii unahusishwa na kuwepo kwa suala la kikaboni ndani yake, ambalo linafichwa na mizizi ya mimea. Huu ni mfano wa jinsi vitu vya asili vya kioevu hutoka povu. Lakini vipi kuhusu teknolojia? Wakati wa ujenzi, kwa mfano, vifaa maalum hutumiwa ambavyo vina muundo wa seli unaofanana na povu. Wao ni nyepesi, nafuu, nguvu ya kutosha, hufanya vibaya sauti na joto. Ili kuzipata, mawakala wa kutoa povu huongezwa kwa suluhu maalum.
Hitimisho
Kwa hivyo, tumejifunza ni dutu gani ni kioevu, tukagundua kuwa kioevu ni hali ya kati kati ya gesi na ngumu. Kwa hiyo, ina sifa ya tabia ya wote wawili. Fuwele za kioevu, ambazo hutumiwa sana leo katika teknolojia na sekta (kwa mfano, maonyesho ya kioo kioevu) ni mfano mkuu wa hali hii ya suala. Wanachanganya mali ya solids na liquids. Ni ngumu kufikiria ni vitu gani vya kioevu ambavyo sayansi itavumbua katika siku zijazo. Hata hivyo, ni wazi kwamba kuna uwezekano mkubwa katika hali hii ya mambo ambayo inaweza kutumika kwa manufaa ya ubinadamu.
Nia maalum katika kuzingatia michakato ya kimwili na kemikali inayotokeakatika hali ya kioevu, kutokana na ukweli kwamba mtu mwenyewe ana 90% ya maji, ambayo ni kioevu cha kawaida duniani. Ni ndani yake kwamba michakato yote muhimu hufanyika katika mmea na katika ulimwengu wa wanyama. Kwa hivyo, ni muhimu kwetu sote kujifunza hali ya umajimaji wa maada.
