E състояние на материята

В течно състояние взаимодействията между частиците на материята са достатъчно силни, за да предотвратят произволното движение на частиците, но все пак не достатъчно, за да спрат движението им една спрямо друга. Следователно, подобно на твърдото тяло, течността има определена структура. По отношение на структурата течното състояние е междинно между твърдото състояние със строго определена периодична структура в целия кристал и газа, в който никаква структура напълно липсва. Течността се характеризира с наличието на определен обем и липсата на определена форма.Течността е едно от агрегатните състояния на веществото. Основното свойство на течността, което я отличава от другите агрегатни състояния, е способността да променя формата си за неопределено време под действието на механични напрежения, дори произволно малки, като практически запазва обема.Течното състояние обикновено се счита за междинно между твърдо тяло и газ: газът не запазва нито обем, нито форма, но твърдото вещество запазва и двете.Молекулите на течността нямат определена позиция, но в същото време пълната свобода на движение не е достъпна за тях. Между тях има привличане, достатъчно силно, за да ги задържи на близко разстояние.Веществото в течно състояние съществува в определен температурен диапазон, под който преминава в твърдо състояние (настъпва кристализация или стъклото преминава в твърдо аморфно състояние), по-високо в газообразно състояние (настъпва изпарение). Границите на този интервал зависят от налягането.

Физични свойства на течностите

Течливост (достатъчно е да приложите произволно малка външна сила, за да накарате течността да тече)
Запазванеобем,Вискозитет (като способност да се съпротивлява на движението на една част спрямо другаИзпарение и кондензация
КипенеНамокряне (характеризира "залепването" на течността към повърхността и разпространението по нея)
Смесваемост (Пример за смесими течности: вода и етилов алкохол, пример за несмесими течности: вода и течно масло)Дифузия

Уникалността на водата

Плътност Както знаете, при охлаждане всички вещества се свиват. Водата следва това правило, докато температурата й достигне 4 ° C. В това състояние тя има най-висока плътност. При по-нататъшно понижаване на температурата водата, противно на общото правило, започва да се разширява и преходът към твърдо състояние е придружен от друго спазматично разширение. Благодарение на това ледът плава и водните тела не замръзват. Лед (900 кг/) Вода (1000 кг/)

Топлинен капацитет Водата има способността да абсорбира голямо количество топлина и в същото време да се нагрява относително малко. Специфичният топлинен капацитет на водата (4200 J / kg * C') е по-висок от този на повечето вещества, той е 10 пъти по-висок от този на желязото. Процесите на изпаряване и замръзване, протичащи при постоянна температура, изискват големи разходи на енергия. Поради тези причини дневните и годишни температурни колебания не са толкова резки и водата се използва в системите за отопление и охлаждане.

Повърхностно напрежение Водата има огромна сила на повърхностно напрежение.Повърхностното напрежение е необходимо условие за капилярните процеси - основата на жизнената дейност на животните и растенията, химичните технологии и ежедневните явления. Кърпи, спално бельо, разрохкване на почвата използват този ефект. Повърхностно напрежение – термодинамична характеристикана интерфейса на две фази в равновесие, определен от работата на обратимо изотермокинетично образуване на единица площ от този интерфейс, при условие че температурата, обемът на системата и химичните потенциали на всички компоненти в двете фази остават постоянни.

Тройната точка на водата Тройната точка се определя от стойността на температурата и налягането, при които едно вещество може едновременно и в равновесие да бъде в три агрегатни състояния - твърдо, течно и газообразно.

Критична точка Критичната точка е комбинация от стойности на температура и налягане, при които разликата в свойствата на течната и газообразната фаза на дадено вещество изчезва. Критичната точка за водата се достига с голяма трудност при температура от 374,2 ° C и налягане от 21,4 MPa. В момента на достигане на критичната точка водата се характеризира с изключително нисък вискозитет, непрозрачност, рязък спад в скоростта на разпространение на звуковите вълни и три пъти по-ниска плътност от нормалните условия.

Суперкритичното състояние е нещо средно между течност и газ. Водата в суперкритично състояние може да се компресира като газ и в същото време е в състояние да разтваря твърди частици, което не е характерно за газовете.

Енергията на водата Механичното движение на водата е източник на енергия за речни и приливни електроцентрали. За генериране на електроенергия се използва и температурната разлика между повърхностните и дълбоките слоеве на водата. Водата е в основата на екологично чистата водородна енергия, а тежката вода се използва в термоядрената енергия.

Много внимателно пречистена и освободена от газове, водата придобива напълно необичайни свойства: може да се прегрее с десетки градуси над точката на кипене - няма да заври, може да се преохлади много - няма да замръзне!

Паметта на водата Водата е способна да комбинира голям брой от своите молекули в клъстери и вериги. Такава "полимеризирана" вода кипи при температура с няколко градуса по-висока от обикновената вода и има редица напълно нови физични свойства. Клъстерите са стабилни дълготрайни кристалоподобни образувания. Тяхната конфигурация реагира с преструктуриране дори на незначителни външни влияния и примеси.Поради разликата в живота на водните клъстери, повечето взаимодействия водят не до пълна, а само до частична реорганизация на клъстерите, което осигурява на водата както краткотрайна, така и доста дългосрочна памет. За получаване на структурирана вода се използват различни технологии: намагнитване, замразяване, последвано от топене, електролитно разделяне на водата на "мъртва" и "жива".

Ненормални причини за точката на топене и точката на кипене на водата

Най-изненадващото и благодатно свойство на водата за живата природа е способността й да бъде течност при „нормални“ условия. Молекулите на съединения, много подобни на водата (например H2S или H2Se молекули) са много по-тежки, но образуват газ при същите условия.Това се обяснява доста просто - повечето от водните молекули са свързани с водородни връзки. Именно тези връзки отличават водата от течните хидриди H2S, H2Se и H2Te. Ако не бяха, тогава водата щеше да кипи вече при минус 95 ° C. Енергията на водородните връзки е доста висока и те могат да бъдат разкъсани само при много по-висока температура. Те са причинени от сили на привличане между частично отрицателно заредения кислороден атом на една молекула и частично положително заредения водороден атом на друга молекула. Напълно водородните връзки изчезват само при температура на водните пари от 600 °C.

Изключително големи границидопустими стойности на преохлаждане и прегряване на водата - при внимателно нагряване или охлаждане водата остава течна от -40 ° C до +200 ° C. Това разширява температурния диапазон, в който водата може да остане течна до 240 °C.

Когато ледът се нагрява, температурата му първо се повишава, но от момента, в който се образува сместа от вода и лед, температурата ще остане непроменена, докато целият лед се разтопи. Това се обяснява с факта, че топлината, подадена към топящия се лед, се изразходва предимно само за разрушаване на кристали. Температурата на топящия се лед остава непроменена, докато настъпи разрушаването на всички кристали.В ледените кристали също съществуват водородни връзки. Но тук системата от такива връзки е статична и следователно дори по-здрава, отколкото в течната вода. Това е причината за необичайно високата температура на топене и специфичната топлина на топене на леда.