ЖИДКОСТИ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
ЖИДКОСТИ
, С физ. точки зрения можно считать жидкостью вещество, молекулы которого легко могут быть перемещаемы по отношению друг друга, при чем затрата сил на это перемещение является незначительной. Ж. играют огромную роль в биол. явлениях, при чем вода является основой всех процессов, протекающих в живых тканях. Достаточно указать, что в организме заключается на 100 весовых частей около 58%воды, т. ч. можно говорить, что организм в своей существенной и основной части состоит из воды. Это обстоятельство показывает огромное значение Ж. в процессах жизни. Многие явления пат. характера целиком зависят от изменений и расстройств функций организма, связанных с поглощением и отдачей воды. Явления нефрита, отеков, водянки обусловливаются изменениями функций клеток, благодаря к-рым вода не в состоянии нормально выделяться или связываться тканями. Вследствие подвижности частиц, Ж. не сохраняет своей формы и принимает форму того сосуда, в к-рый она налита. Ж. характеризуется тем, что, налитая в сосуд, она образует поверхность раздела с газом, представляющую горизонтальную плоскость, расположенную нормально к силе тяжести. По своим физ. свойствам Ж. резко делятся на 2 класса—Ж. капельные (или собственно Ж.) и газы. Различие между капельной Ж. и газом заключается в том, что молекулы капельной Ж. находятся близко друг к другу и связаны силами, мешающими этим молекулам рассеиваться в окружающем пространстве. Молекулы газа находятся на значительном расстоянии друг от друга, при чем это расстояние зависит от внешнего давления. Расстояния эти по отношению к размерам молекул таковы, что можно считать молекулы газа материальными точками, к-рые почти не имеют объема. Силы, действующие между газообразными молекулами. ничтожно малы, и ими можно пренебрегать. Особенности капельной Ж. и Ж. газообразной зависят т. о. от различного расстояния молекул и связанного с этим различия величин сил молекулярного действия. Если нагревать запаянный сосуд с Ж., то можно показать, что, начиная с известной t°, Ж. и ее пары теряют границу раздела, различие между газом и Ж. исчезает и все содержимое трубки представляется однородным. Темп., при к-рой происходит это явление, для Ж. носит название к р и т и ч. t°, или, как назвал ее Менделеев, впервые исследовавший это явление, температуры абсолютного кипения Ж. Причина явления заключается в том, что при критической t° Ж. теряет сцепление своих частиц и превра – щается в вещество, в к-ром частицы обладают свойствами газообразных частиц. Теория перехода Ж. при определенной t° из состояния капельн. в состояние газообразное развита в работах Ван-дер-Ваальса (Van der Waals), показавшего, что Ж. могут быть непрерывно переводимы из капельно-жидкого состояния в газообразное. Характеризовать эти переходы можно след. диаграммой: пусть по оси абсцисс мы откладываем величину удельного объема
v,
т. е. величину объема, соответствующего единице массы Ж. или газа, и по оси ординат—давление
р.
Пусть изучают явление сжатия при постоянной t°. Если исследуют вещество при достаточно высокой и притом постоянной t°, например если работают с углекислотой при комнатной t, то, сжимая газ, получают все меньшие объемы, при чем произведение давления
р
и удельного объема
v
-представляет величину постоянную (закон Бойля-Мариотта),
pv =
=const, (часть
АВ,
см. рисунок). В нек-рый мо – ^Газооб разное
мент, когда сясатие Ж. сделается достаточно большим и молекулы могут оказывать друг на друга значительное воздействие, газ переходит в жидкое состояние. В веществе образуется поверхность раздела, отделяющая насыщенный пар от жидкости. При сжатии насыщенного пара его давление р остается постоянным, и пар переходит в Ж. (часть ВС). Наконец когда весь пар, находящийся под жидкостью, конденсируется и превращается в капельную Ж., под поршнем в приборе будет находиться исключительно капельная Ж., сжатие к-рой чрезвычайно мало и требует огромных давлений (часть CD). Если взять более высокую исходную t°, то пределы объемов, где наблюдают капельную Ж., будут меньше, напр. С1В1 для более высокой t°. Наконец можно нагреть Ж. до такой t°, когда жидкость будет только в одной точке образовывать насыщенные пары (точка К, на рис.). Это будет соответствовать критической t° (кривая MKN), переходя к-рую попадают в область газообразного состояния, характеризуемого для температур, далеких от критической, подчинением газа закону Бойля-Мариотта и Гей-Люссака (кривая PQ). (Область, где существует раздел между Ж. и паром, на рисунке очерчена пунктиром И Заштрихована.) П. Лазарев.
Частицы Ж., лежащие вблизи от ее поверхности (образующие поверхностный слой), втягиваются ниже лежащими молекулами внутрь Ж., тогда как находящиеся в глубине Ж. частицы притягиваются своими соседями одинаково во все стороны. Такие силы, действующие на поверхностные частицы Ж. перпендикулярно к ее поверхности и рассчитанные на 1 ел*2 ее, и дают молекулярное давление К = «j(no Ван-дер-Ваальсу). Отсюда ясно также, что для увеличения поверхности Ж. на 1 см2, т. е. для извлечения нек-рого числа частиц изнутри Ж. в ее поверхностный слой, надо затратить работу. Эта работа образования 1 см2 поверхности Ж. (& т), называемая поверхностным натяжением, измеряется в эрг/ам2=дин/ел( и накопляется в поверхностном слое в виде избытка свободной (т. н. «поверхностной») энергии его молекул a. s (s—поверхность) (сш. Поверхностное натяжение, Капилярность). Жидкая масса, предоставленная самой себе, всегда уменьшая свою свободную энергию в самопроизвольном процессе (при v и t° = const.), стремится к минимуму свободной энергии, т. е. к минимуму поверхности s, принимая форму шара. Шар при данном объеме обладает наименьшей поверхностью, и его надо рассматривать как естественную форму всех Ж. Так, малые капли Ж., форма которых мало искажается силой тяжести, шарообразны, если они напр. лежат на несмачиваемой пластинке (капли воды на парафине, ртути—на стекле). Малая сжимаемость Ж., /?=-• -.-, т. е. относительное уменьшение объема Ж. при приросте давления р на 1 atm [/? измеряется в обратных атмосферах (atm)"1], объясняется тем, что Ж. уже сжаты весьма большим молекулярным давлением (см. таблицу). Основные молекулярные свойства жидкостей (при t° = 20°). Жидкости Глицерин. . — Гликоль. . . — Этил, спирт. — Бензол. 72,8 65,0 46,7 21,6 28,8 18.5 S5 46.МГ S В н° л о S о Ив 81,0 56,2 41,2 27,0 2,3 1,9 О-! ess 3,7 1,00 Для разных Ж. /J изменяется обратно молекулярному сцеплению, т. е. К и а (см. табл.); так, для ртути (& т=460 эрг/aw3) имеем весьма малую /?=3,9.10~в (atm)-»1. Все Ж. обычно ассоциированы в большей или меньшей степени, т. е. частицы их являются комплексами простых молекул. Так, жидкая вода состоит гл. обр. из «дигидроля» (Н20)2 и «тригидроля»(Н20)3. С повышением t° степень ассоциации Ж. обычно падает. Ассоциация Ж. обусловлена их полярностью, т. е. присутствием в их молекулах асимметрично расположенных полярныхгрупп, проявляющих вторичные валентности (ОН’, NH/, СООН’). Молекулы полярных Ж. (вода, амины, спирты, органические кислоты) могут быть рассматриваемы как электрические диполи (см.): Междумолекулярные силы в полярных (ассоциированных) Ж. велики; они характеризуются большим поверхностным натяжением, внутренним давлением, скрытой теплотой испарения и диэлектрической постоянной (см. табл.). Неполярные Ж. (углеводороды) неассоциированы (т. н. нормальные Ж.) и обладают низкой диэлектрической постоянной, небольшим поверхностным натяжением и т. д. Чем больше различие в полярности двух соприкасающихся Ж., тем меньше их взаимная растворимость и тем больше поверхностное натяжение на границе между ними. С уменьшением разности в полярностях взаимная растворимость жидкостей растет, и жидкости, близкие по полярности, смешиваются друг с другом во всех отношениях (вода, спирт, ацетон). (См. также Капилярность, Поверхностное натяжение, Вязкость.} П. Ребиндер. Лит.: Б и р о н Е., Учение о газах и жидкостях, М.—П., 1923; Обреимов И., Состояние вещества, П., 1922; Хвольсон О., Курс физики, т. I, Берлин, 1923; Bakker G., Kapillaritat und Ober-flachenspannung (Hndb. der Experimentalphysik, hrsg. v. W. Wien u. F. Harms, B. VI, Leipzig, 1928); Freundlich H., Kapinarchemie, Lpz., 1922; J e 11 i n e k K., Lehrbuch der physikai. Cnemie, B. I, Stuttgart, 1928; Kreminn R., Mechanlsche Eigen-schafteii flussiger Stoffe, Leipzig, 1928.