Течност

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Течност с демонстрация на повърхностно напрежение

Течността представлява едно от трите класически агрегатни състояния на веществото.

При обикновени условия течностите имат собствен обем, но нямат определена форма, а приемат формата на съда, в който се намират. Те са флуиди. Притежават много малка свиваемост, обикновено голяма флуидност (течливост) и молекулите им могат лесно да се преместват една спрямо друга. На границата с другите тела т.нар. молекулни сили се проявяват като повърхностно напрежение.

Течностите притежават някои свойства както на твърдите, така и на газообразните вещества. При определени условия настъпва втвърдяване или изпарение. Вещество в течно състояние съществува само в определен интервал от температури, под долната граница на който преминава в твърдо състояние вследствие кристализация, а над горната граница — в газообразно. Тези граници зависят от налягането. Като правило, веществото в течно състояние има само една модификация, затова течностите се явяват не само агрегатно състояние, но и термодинамична фаза.

Делят се на чисти течности и смеси. Само два химични елементи са течности при стайна температура - живак и бром.[1] Най-важната течност от смесите е водата, която е от съществено значение за поддържане живота на Земята. Други примери за смеси са морската вода и кръвта. Течностите играят ролята и на разтворители.

Освен обикновените течности, които в голямата част са изотропни, съществуват и т. нар. течни кристали — течност с постоянна анизотропия на някои техни физични свойства.

Характеристики и свойства[редактиране | edit source]

Плътност и обем[редактиране | edit source]

Количеството течност често се измерва в единици за обем. Това включва единицата в SI кубичен метър (m3) и подединиците му като кубичен дециметър или кубичен сантиметър, равен на един милилитър (1 cm3 = 1 mL = 0.001 L = 10−6 m3), както и извънсистемната единица литър (1 dm3 = 1 L = 0.001 m3).

Обемът на една течност зависи от температурата и налягането. Течностите като правило се разширяват при нагряване и се свиват при охлаждане. Едно от най-известните изключения е водата между 0 °C и 4 °C.

В гравитационно поле, течностите упражняват налягане на стените на съда във всички посоки, като налягането нараства с дълбочината. Налягането p, на дълбочина z, се дава с уравнението:

p=\rho g z\,

където:

\rho\, е плътността на течността която се предполага постоянна; течностите имат по-висока плътност от тази на газовете, но по-ниска от тази на твърдите тела;
g\, е земното ускорение.

На всяко тяло потопено в течност действа силата на Архимед, която е причина за плаваемостта.

Повърхностно напрежение[редактиране | edit source]

Капки вода на паяжина като пример за повърхностно напрежение

Повърхностното напрежение е термодинамична характеристика, която се проявява само при течностите. То определя степента на сцепление между отделните молекули на повърхността. Най-общо това е силата на повърхността на течността, която се стреми да намали площта на тази повърхност. Повърхностното напрежение е ефект, който създава условия повърхностният слой да се държи като еластичен, разтеглив лист и по тази причина позволява на насекоми (например комари), а също така на малки метални предмети (като стотинки или игли) да се задържат на повърхността.

В живите организми колкото по-ниско е повърхностното напрежение, толкова по-висока е разтворителната способност на течностите, което улеснява транспортните им функции.

Дифузия[редактиране | edit source]

Дифузията представлява взаимно проникване на течности вследствие на хаотичното движение на изграждащите ги частици.

Освен при газовете, дифузията се наблюдава и при допир между две течности, а дори при допир между две твърди тела. Дифузията може да се ускори чрез повишаване на температурата, тъй като се увеличава скоростта на хаотичното движение на частиците. Дифузията е пренос на маса, което води до изравняване на концентрациите.

Смесване[редактиране | edit source]

Смесване на две течности

Някои течности се смесват добре, докато други не. Пример за две течности, които не се смесват са олио и вода. Пример за такива, които се смесват добре, са вода и алкохол. По принцип течностите в една смес могат да бъдат разделени с помощта на фракционална дестилация.

Течливост[редактиране | edit source]

Едно от основните свойства на течностите се явява течливостта (или флуидността). Ако към течността, която се намира в равновесие се приложи макар и много малка външна сила, възниква поток от частици в тази посока и течността започва да тече. Флуидността няма граница и се дължи на факта, че позициите на атомите в една течност не са постоянни.

Вискозитет[редактиране | edit source]

Вискозитетът е мярка за съпротивлението на течност срещу преместването на едни негови пластове спрямо други. Възприема се като вид гъстота или съпротивление при изливане. Същността му се състои във вътрешното съпротивление (напрежение) на течността да изтича и може да бъде считан като мярка за силите на триене. За пример може да се посочи водата, която има нисък вискозитет и се излива лесно в сравнение с растително или машинно масло, които текат трудно.

Приложения[редактиране | edit source]

Течностите имат широка и разнообразна употреба като лубриканти, разтворители и охладители, а също така и в хидравликата.

Лубриканти, като например течно масло се използват заради високата си вискозност и ниска течливост, които са подходящи за работа при определени температурни граници. Маслата се използват често в двигатели, при работа с метали, в хидравлични системи и други.[2]

Много от течностите се използват като разтворители, за разтваряне на други течности или твърди вещества. Разтвори се използват за най-различни цели и нужди - бои, лепила и други. Керосинът и ацетонът се използват за почистване в индустрията на масло, мазнини, катран и смола. Повърхностно активни вещества се използват се използват при сапуните и перилните препарати. Алкохолът се използва като дезинфекционно средство, в козметиката, мастилото и в хранителната промишленост за екстракция на растително олио.[3]

Течностите имат по-добра топлинна проводимост от газовете. Заедно със способността им да текат правят възможно отвеждането на топлина от дадени компоненти. Топлината може да бъде отведена с помощта на топлообменник, като радиатор, или пък топлината може да бъде отнета по време на изпарение.[4] Вода или гликоли се използват като охладители за да предпазят двигателите от прегряване.[5] Охладителите, използвани в ядрени реактори са вода или течни метали като натрий и бисмут.[6] Течностите се използват и като гориво, и като охладители на ракетите.[7] Различни масла и вода се използват в индустрията като охладители.[8]

Течностите са основни компоненти в хидравличните системи, основани на закона на Паскал. Така например помпи и водни колела са използвани за превръщането на силата на водата в механична работа от древни времена. Хидравлични устройства могат да се намерят в спирачките и трансмисията на кола, тежки строителни машини и в контролните системи на самолетите. Хидравлични преси се използват за поправка на машини, вдигане на тежести, пресоване и други.[9]

Течности се използват и в измерителни уреди. Такъв пример е термометърът, който използва принципа на топлинното разширение на течности, комбинирано със способността им да текат за да показва температурата. Манометърът се използва често за мерене на атмосферното налягане. Той използва тежестта на течността, за да показва налягането.[10]

Вижте също[редактиране | edit source]

Външни препратки[редактиране | edit source]

Източници[редактиране | edit source]

  1. Theodore Gray, The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe New York: Workman Publishing, 2009 p.127 ISBN 1579128149
  2. Theo Mang, Wilfried Dressel ’’Lubricants and lubrication’’, Wiley-VCH 2007 ISBN 3527314970
  3. George Wypych ’’Handbook of solvents’’ William Andrew Publishing 2001 pp. 847-881 ISBN 1895198240
  4. N. B. Vargaftik ’’Handbook of thermal conductivity of liquids and gases’’ CRC Press 1994 ISBN 0849393450
  5. Jack Erjavec ’’Automotive technology: a systems approach’’ Delmar Learning 2000 p. 309 ISBN 1401848311
  6. Gerald Wendt ’’The prospects of nuclear power and technology’’ D. Van Nostrand Company 1957 p. 266
  7. ’’Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines’’ by Dieter K. Huzel, David H. Huang – American Institute of Aeronautics and Astronautics 1992 p. 99 ISBN 1563470136
  8. Thomas E Mull ’’HVAC principles and applications manual’’ McGraw-Hill 1997 ISBN 007044451X
  9. R. Keith Mobley Fluid power dynamics Butterworth-Heinemann 2000 p. vii ISBN 0750671742
  10. Bela G. Liptak ’’Instrument engineers’ handbook: process control’’ CRC Press 1999 p. 807 ISBN 0849310814