Vědecký projekt: Vliv teploty na kapaliny

Kapalina je definována jako tekutina, která nemá pevný tvar, ale pevný objem; je to jeden ze tří stavů hmoty. Kapalina má schopnost téct i tvarovat nádobu. Zároveň odolává kompresi a udržuje poměrně konstantní hustotu. Vzhledem k tomu, že teplota přímo ovlivňuje kinetickou energii molekul v kapalině, lze účinky teploty na kapaliny popsat pomocí kineticko-molekulární teorie.

Zvýšení teploty kapaliny způsobí zvýšení průměrné rychlosti jejích molekul. Jak se teplota kapaliny zvyšuje, molekuly se pohybují rychleji, čímž se zvyšuje kinetická energie kapaliny. Dále, čím vyšší je teplota kapaliny, tím nižší je viskozita, protože zvýšení kinetické energie snižuje síly mezimolekulární přitažlivosti. Viskozita je množství, které popisuje odpor kapaliny vůči proudění. Protože kinetická energie je přímo úměrná teplotě, kapalina, která se dostatečně zahřívá, tvoří plyn. Tuto vlastnost lze ukázat v experimentech zahříváním kapalin. Bunsenův hořák je jednou z nejčastěji používaných metod ohřevu kapalin ve vědeckých laboratořích.

Jak teplota kapaliny klesá, rychlost jejích molekul se zpomaluje. Protože se molekulární rychlost zpomaluje, snižuje se také kinetická energie, čímž se zvyšuje intermolekulární přitažlivost kapaliny. Tato přitažlivost zase činí tekutinu viskóznější, protože viskozita je nepřímo úměrná teplotě tekutiny. Pokud je tedy kapalina dostatečně ochlazena, pravděpodobně vykrystalizuje a změní se do pevné formy. Tuto vlastnost lze ukázat v jednoduchém experimentu zahrnujícím mrazák a různé druhy kapalin.

Hustota kapaliny je ovlivněna změnou teploty. Zvyšování teploty obecně snižuje jeho hustotu a naopak. Během experimentů, pokud jde o objem, se kapaliny při zahřátí obvykle rozpínají a při ochlazování se smršťují. Jednoduše řečeno, kapaliny zvětšují objem s podstatným zvýšením teploty a zmenšením objemu s výrazným snížením teploty. Pozoruhodnou výjimkou je však voda, která má teplotu mezi 0 ° C a 4 ° C.

Během experimentů, kdy je teplota kapaliny změněna, kapalina prochází určitými transformacemi, které ovlivňují její stav existence. Například když se kapalina zahřeje, odpaří se a změní se na plynný stav. Bod, kde se kapalina mění na plyn, se označuje jako bod varu. Když je teplota snížena na úroveň, kdy kapalina krystalizuje a stává se pevnou látkou, je bod, kde mění svůj stav, známý jako bod mrazu.