Væsker (fysik): definition, egenskaber og eksempler

Væske er en af ​​de fire tilstande af stof, de andre er faste, gas og plasma. Undersøgelsen af ​​fysik forbundet med væsker er et overraskende stort område. Men når du overvejer, hvor meget af dit liv, der afhænger af vand, der strømmer gennem rør, eller at både kan flyde i havet eller endda din pandekagesirup kan flyde ordentligt fra sin beholder, er det let at se, hvorfor undersøgelse og forståelse af væsker er vigtig.

Der er fire hovedtilstande for materie: fast tilstand, flydende tilstand, gastilstand og plasma. Materiale kan skifte fra en tilstand til en anden afhængigt af forholdene for tryk og temperatur.

I en solid, er molekylerne i materialet tæt bundet, og materialet holder sin form. I en væske, er molekylerne mindre tæt bundet og i stand til at glide eller strømme forbi hinanden. I en gas, bliver molekylerne adskilt fra hinanden. En gas fylder altid den beholder, den er i, og kan let ekspandere og trække sig sammen, mens væsker og faste stoffer ikke kan (eller i det mindste ikke i samme omfang.) A

Når en gas kondenserer, og molekylerne bliver tæt nok til at påvirke hinanden og klæbe, bliver den til en flydende form. Dette kræver normalt afkøling, som fjerner energi fra systemet.

Når noget i fast form smelter, bliver det en væske. Dette kræver typisk opvarmning, som tilføjer systemet energi. Når temperaturen på materialet stiger, øges og overvinder den molekylære bevægelse de intermolekylære kræfter, der prøver at holde molekylerne stift sammen.

Som tidligere nævnt er væske en tilstand af sagen. Væskernes inkompressibilitet betyder, at de har en fast lydstyrke (bestemt volumen) og ikke udvide eller trække sig sammen på nogen væsentlig måde som en gas kan.

I en væske forbindes molekylerne svagt af sammenhængende kræfter og kan flyde frit forbi hinanden. Væsker har form af den nederste del af den beholder, de er i, og opretholder ikke en bestemt form, som faste stoffer gør.

Væsker kategoriseres ofte som en væske, som er et bredere mærke anvendt på både væsker og gasser. En væske er et stof, der kan strømme, og mange af de fysiske love, der gælder for væskestrømmen, gælder også for strømmen af ​​gasser.

Eksempler på væsker kan findes overalt omkring dig. Den, du sandsynligvis er mest fortrolig med, er vand, fordi det er nødvendigt for livet og dækker omkring 71 procent af jordens overflade. Fordi vand er i flydende form ved standardtemperaturer på Jorden, menes det at være grunden til at livet var i stand til at danne og blomstre her.

Der er selvfølgelig mange andre stoffer, der er flydende ved stuetemperatur, herunder alkohol, benzin og endda kviksølv.

Stoffer, der kun findes i flydende form ved meget køligere temperaturer, inkluderer acetylen, kuldioxid, methan og flydende nitrogen. Stoffer, der kun findes i flydende form ved meget højere temperaturer, inkluderer aluminium og mange andre metaller, kulstof, porcelæn og sand.

Flydende krystal er en tilstand af stof mellem flydende og fast stof. Nogle stoffer har i det væsentlige to forskellige smeltepunkter: Et, hvor de bliver en flydende krystal, og et andet højere punkt, hvor de bliver en regelmæssig væske. Flydende krystaller kan strømme som en væske, men viser også symmetrier, der typisk er forbundet med krystallinske faste stoffer. Flydende krystaller bruges til visning af ure, regnemaskiner og tv.

Tryk er et mål for kraften pr. Arealenhed. I et flydende stof presser alle flydende molekyler mod hinanden og skaber en internt tryk. Du kan forestille dig, at beholderens vægge også mærker denne kraft pr. Arealenhed, og hvis du skulle stikke et hul, ville trykket tvinge væsken ud.

Trykket i en væske er også grunden til, at du er i stand til at flyde i en swimmingpool. Den tilknyttede kraft modvirker tyngdekraften.

Værdien af ​​tryk i en væske afhænger af væskens densitet og dybden. Forholdet er som følger:

Hvor P er pres, ρ er tæthed, d er dybde, og g er accelerationen på grund af tyngdekraften.

Det faktum, at trykket øges med dybden, er hvorfor dykkere skal være forsigtige. De skal lade deres kroppe vænne sig til stigninger og fald i tryk for at undgå personskade.

For væske i et rør vil trykforskelle langs røret få væsken til at strømme. Dette skyldes, at tryk i det væsentlige er en kraft, og en ubalanceret kraft forårsager ændringer i bevægelse.

Som du sandsynligvis er opmærksom på, flyder nogle genstande, og nogle genstande synker, og selv de, der synker, gør det langsomt. Dette fortæller os, at der skal være en kraft, som væsken påfører, der modvirker tyngdekraften. Denne kraft kaldes den kraftige kraft. Archimedes 'princip beskriver flydende kraft i en væske, det vil sige den kraft, der får genstande til at flyde.

Archimedes angiver værdien af ​​den flydende kraft meget simpelt: Den svarer til vægten af ​​væske, der fortrænges af den nedsænkede genstand. Denne vægt beregnes let som produktet af genstandens volumen (eller den del af objektet), der er nedsænket, væskens tæthed og g, accelerationen på grund af tyngdekraften.

Da tyngdekraften på en genstand er et produkt af dens masse og g, og dens masse er lig med produkt af dets volumen og densitet, er det let at se, at objekter skal være mindre tætte for at flyde vand.

En anden egenskab ved væsker er viskositet. Viskositet er et mål for, hvor tynd eller tyk en væske er eller dens modstand mod at strømme eller mod genstande, der passerer gennem den. Hvis du f.eks. Sammenlignede sirup med vand, ville du bemærke, at vand hælder hurtigere og hurtigere end den tykke sirup. Det skyldes, at sirupen har en højere viskositet. Det siges at være mere tyktflydende.

Viskositet er forårsaget af friktion mellem molekyler i lag af en flydende væske. Jo større friktion, jo større viskositet. Faktorer, der bestemmer en flydende viskositet, inkluderer temperatur og molekylær form.