Flüssigkeitseigenschaften, Eigenschaften, Typen, Beispiele

Der Flüssigkeiten Sie sind kontinuierliche Mittel, deren Moleküle nicht so verbunden sind wie bei Festkörpern und daher eine größere Mobilität aufweisen. Sowohl Flüssigkeiten als auch Gase sind flüssig und einige, wie Luft und Wasser, sind von entscheidender Bedeutung, weil sie notwendig sind, um die Leben aufrechtzuerhalten.

Beispiele für Flüssigkeiten sind Wasser, überflüssiges Helium oder Blutplasma. Es gibt Materialien, die solide erscheinen, aber dennoch zeigen die Eigenschaften, die Flüssigkeiten haben, zum Beispiel Teer. Legen Sie einen Ziegelstein auf ein großes Stück Teer.

Wasser ist ein Beispiel für Flüssigkeit

Einige Kunststoffe scheinen auch solide zu sein, aber in Wirklichkeit sind sie mit sehr hoher Viskosität flüssig und können extrem langsam fließen.

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Flüssigkeitseigenschaften

Flüssigkeiten sind hauptsächlich durch:

-Haben eine größere Trennung zwischen seinen Molekülen im Vergleich zu Festkörpern. Bei Flüssigkeiten behalten die Moleküle immer noch einen gewissen Zusammenhalt, während sie in den Gasen viel weniger interagieren.

Wassermoleküle, eine Flüssigkeit in einem flüssigen Zustand im Vergleich zu Eis- und Wasserdampf

-Fließen oder abfließen, wenn das Schneiden von Belastungen auf sie wirken. Die Flüssigkeiten widerstehen nicht den Bemühungen, daher werden sie kontinuierlich und dauerhaft verformt, wenn man angewendet wird.

-Passen Sie sich an die Form des Behälters an, der sie enthält, und wenn es Gase sind, erweitern sie sich sofort, bis sie das gesamte Volumen desselben abdecken. Darüber hinaus entkommen die Moleküle, wenn sie können, dem Behälter schnell entkommen.

-Gase sind leicht komprimierbar, dh ihr Volumen kann leicht verändert werden. Auf der anderen Seite sind mehr Anstrengungen erforderlich, um das Volumen einer Flüssigkeit zu ändern, sodass sie in einem weiten Bereich von Drücken und Temperaturen inkompressibel angesehen werden.

-Flüssigkeiten haben eine flache freie Oberfläche, wenn der auf sie wirkende Druck konstant ist. Zum Beispiel bei atmosphärischem Druck ist die Oberfläche eines Sees ohne Welle flach.

Luft und Wasser: Wesentliche Flüssigkeiten fürs Leben. Quelle: Pixabay.

Flüssigkeitseigenschaften

Das makroskopische Verhalten einer Flüssigkeit wird durch verschiedene Konzepte beschrieben, die die wichtigsten sind: Dichte, spezifisches Gewicht, relative Dichte, Druck, Kompressibilität und Viskositätsmodul. Mal sehen, was jeder kurz besteht.

Dichte

In einem kontinuierlichen Medium als Flüssigkeit ist es nicht einfach.

Die Dichte ist definiert als der Quotient zwischen der Masse und dem Volumen. Bezeichnung der Dichte mit den griechischen Texten ρ, Mass M und Band V:

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ρ = m/v

Wenn die Dichte von einem Punkt zum anderen der Flüssigkeit variiert, wird der Ausdruck verwendet:

ρ = dm/dv

Im internationalen Einheitensystem wird die Dichte in kg/m gemessen³.

Die Dichte einer Substanz im Allgemeinen ist nicht konstant. Alle, wenn die Erwärmung Dilatation erlebt, außer Wasser, das beim Einfrieren erweitert wird.

In Flüssigkeiten bleibt die Dichte jedoch in einem weiten Bereich von Drücken und Temperaturen nahezu konstant, obwohl Gase unterschiedlicher sind, da sie komprimierbarer sind.

Bestimmtes Gewicht

Das spezifische Gewicht ist definiert als das Verhältnis zwischen der Größe des Gewichts und dem Volumen. Daher hängt es mit der Dichte zusammen, da die Größe des Gewichts Mg beträgt. Wenn Sie das spezifische Gewicht mit dem griechischen Buchstaben γ bezeichnen, haben Sie:

γ = mg / v

Die spezifische Gewichtseinheit im internationalen Einheitensystem ist der Newton/M³ Und in Bezug auf die Dichte kann das spezifische Gewicht wie folgt ausgedrückt werden:

γ = ρg

Relative Dichte

Wasser und Luft sind die wichtigsten Flüssigkeiten für das Leben, daher dienen sie als Vergleichsmuster für andere.

In Flüssigkeiten ist die relative Dichte als das Verhältnis zwischen der Masse eines Flüssigkeitsabschnitts und der Masse eines gleichen Wasservolumens (destilliert) zu 4 ° C und 1 Druckatmosphäre definiert.

In der Praxis wird der Quotient zwischen Flüssigkeit und Wasserdichte unter diesen Bedingungen berechnet (1 g/cm³ oder 1000 kg/m³) Daher ist die relative Dichte eine dimensionslose Menge.

Es wird als ρ bezeichnet_R oder SG für das Akronym in Englisch von Spezifische Schwerkraft, Dies bedeutet als spezifische Schwerkraft, ein anderer Name, durch den die relative Dichte bekannt ist:

sg = ρ_fließend / ρ_Wasser

Zum Beispiel eine Substanz mit SG = 2.5 ist 2.5 -mal schwerer als Wasser.

Bei Gasen wird die relative Dichte auf die gleiche Weise definiert, aber anstatt Wasser als Referenz zu verwenden, wird die Luftdichte von 1.225 kg/m verwendet³ bei 1 Druckatmosphäre und 15 ºC.

Druck

Eine Flüssigkeit besteht aus unzähligen Partikeln in konstanter Bewegung, die auf einer Oberfläche Festigkeit ausüben können, beispielsweise die des Behälters, der sie enthält. Der durchschnittliche Druck p, dass die Flüssigkeit auf einen beliebigen flachen Bereich a ausübt, wird durch den Quotienten definiert:

P = f_┴/ZU

Wo f_┴ Es ist die senkrechte Kraftkomponente, daher ist der Druck eine skalare Größe.

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Wenn die Kraft nicht konstant ist oder die Oberfläche nicht flach ist, wird der Druck definiert durch:

P = df/da

Die Druckeinheit selbst ist der Newton/M², Pascal und abgekürzte PA zu Ehren des französischen Physiker Blaise Pascal genannt.

In der Praxis werden jedoch viele andere Einheiten verwendet, entweder aus historischen, geografischen Gründen oder auch nach dem Gebiet des Studiums. Britische System- oder Imperial -Systemeinheiten werden in englischsprachigen Ländern sehr häufig verwendet. Für Druck in diesem System die Psi o Waage-Force/Zoll².

Kompressibilität

Wenn ein flüssiger Teil einem Volumenaufwand ausgesetzt ist, nimmt er in gewissem Maße ab. Diese Abnahme ist proportional zu den unternommenen Bemühungen, wobei die Konstante der Verhältnismäßigkeit die ist Kompressibilitätsmodul Oder einfach Kompressibilität.

Wenn B das Kompressibilitätsmodul ist, Δp die Änderung des Drucks und ΔV/V der Einheitänderung des Volumens, dann mathematisch:

B = Δp / (ΔV / V)

Die Veränderung der Einheitvolumen ist dimensionlos, da es sich um den Quotienten zwischen zwei Bänden handelt. Auf diese Weise hat die Kompressibilität die gleichen Druckeinheiten.

Wie zu Beginn erwähnt, sind Gase leicht komprimierbare Flüssigkeiten.

Schmiere

Eine Bewegungsflüssigkeit kann durch dünne Schichten modelliert werden, die sich miteinander bewegen. Viskosität ist das Reiben zwischen ihnen.

Um die Bewegung in die Flüssigkeit zu drucken, wird ein Schnittanstrengung (nicht sehr groß) auf einen Abschnitt angewendet. Die Reibung zwischen Schichten verhindert, dass die Störung die tiefsten Schichten erreicht.

Wenn in diesem Modell die Kraft auf die Oberfläche der Flüssigkeit gilt, nimmt die Geschwindigkeit in den unteren Schichten linear ab.

Experimentelle Bestimmung der Viskosität. Die Flüssigkeit bewegt sich innerhalb von zwei Oberflächen, die Oberseite ist mobil, während das folgende festgelegt ist. Quelle: Wikimedia Commons.

Mathematisch wird es ausgedrückt, indem die Größe des Schneidaufwand τ proportional zur Variation der Geschwindigkeit mit der Tiefe ist, die als ΔV/ ΔY bezeichnet wird. Die Verhältnismäßigkeitskonstante ist die dynamische Viskosität μ des Fluids:

τ = μ (ΔV/ ΔY)

Dieser Ausdruck wird als Newtons Gesetz der Viskosität und Flüssigkeiten bezeichnet, die ihm folgen (einige folgen diesem Modell nicht), werden Newtonsche Flüssigkeiten genannt.

Im internationalen System sind die dynamischen Viskositätseinheiten PA. s, aber es wird gewöhnlich verwendet Haltung, abgekürzte p, äquivalent zu 0.1 pa.S.

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Klassifizierung: Arten von Flüssigkeiten

Die Flüssigkeiten werden klassifiziert, indem verschiedene Kriterien gehorchen werden. Das Vorhandensein oder Fehlen von Reibung ist einer von ihnen:

Ideale Flüssigkeiten

Seine Dichte ist konstant, sie ist inkompressibel und die Viskosität ist Null. Es ist auch irrotativ, das heißt, sie bilden keine Wirbelwinde im Inneren. Und schließlich ist es stationär, was bedeutet, dass alle Flüssigkeitspartikel, die durch einen bestimmten Punkt gehen

Echte Flüssigkeiten

In den Schichten realer Flüssigkeiten gibt es Reibung und damit Viskosität, sie können auch komprimierbar sein, obwohl wir gesagt haben, dass Flüssigkeiten in einem weiten Bereich von Drücken und Temperaturen inkompressibel sind.

Ein weiteres Kriterium zeigt, dass Flüssigkeiten Newtonian und Nicht -Newtoner sein können, so das von ihnen folgene Viskositätsmodell:

Newtonsche Flüssigkeiten

Sie erfüllen das Newtons Viskositätsgesetz:

τ = μ (ΔV/ ΔY)

Nicht -newtonische Flüssigkeiten

Sie entsprechen nicht dem Newtons Viskositätsgesetz, daher ist ihr Verhalten komplexer. Sie werden wiederum in Flüssigkeitsviskosität klassifiziert Unabhängig von der Zeit und diejenigen mit Viskosität zeitabhängig, Noch komplexer.

Honig ist ein Beispiel für nicht -newtonsche Flüssigkeit. Quelle: Pixabay.

Beispiele für Flüssigkeiten

Wasser

Wasser ist eine Newtonsche Flüssigkeit, obwohl unter bestimmten Bedingungen das ideale Flüssigkeitsmodell sein Verhalten sehr gut beschreibt.

Blutplasma

Es ist ein gutes Beispiel für nicht -newtonsche Flüssigkeit, unabhängig von der Zeit, insbesondere der pseudoplastischen Flüssigkeiten, bei denen die Viskosität mit der angewendeten Scherspannung stark zunimmt.

Quecksilber

Quecksilber in flüssiger Form. Bionerd [CC BY.Org/lizenzen/bis/3.0)] Das einzige flüssige Metall bei Raumtemperatur ist auch eine Newtonsche Flüssigkeit.

Schokolade

Es ist viel Schnitt erforderlich, damit diese Art von Flüssigkeit fließt. Dann bleibt die Viskosität konstant. Diese Art von Flüssigkeit wird genannt Bingham Fluid. Der Dentifrico und einige Gemälde gehören auch zu dieser Kategorie.

Asphalt

Es ist eine Flüssigkeit, mit der die Straßen und als Wasserdichtung verwendet werden. Hat das Verhalten einer Bingham -Flüssigkeit.

Helio Superfluido

Es fehlt völlig Viskosität, aber bei Temperaturen nahe an absoluter Null.

Verweise

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3. Mott, r.  2006. Strömungsmechanik. 4. Auflage. Pearson Ausbildung.
4. Wikipedia. Superfluidität. Geborgen von: ist.Wikipedia.Org.
5. Zapata, f. Flüssigkeiten: Dichte, spezifisches Gewicht und spezifisches Gewicht. Erholt von: FrancePhysics.Blogspot.com.