Skystis yra viena iš keturių materijos būsenų, kitos yra kietos, dujinės ir plazmos. Su skysčiais susijusios fizikos tyrimas yra stebėtinai didelis plotas. Bet kai pagalvojate, kiek jūsų gyvenimo priklauso nuo vandens, tekančio vamzdžiais, ar valčių, galinčių plūduriuoti vandenyne, ar net jūsų blynų sirupas gali tinkamai tekėti iš jo indo, lengva suprasti, kodėl tiriami ir suprantami skysčiai svarbu.
Materijos būsenos
Yra keturios pagrindinės materijos būsenos: kietoji būsena, skystoji būsena, dujų būsena ir plazma. Materija gali keistis iš vienos būsenos į kitą, priklausomai nuo slėgio ir temperatūros sąlygų.
A kietas, medžiagos molekulės yra tvirtai surištos, ir medžiaga išlaiko savo formą. A skystas, molekulės yra mažiau tvirtai surištos ir gali slinkti ar tekėti viena pro kitą. A dujos, molekulės atsiskiria viena nuo kitos. Dujos visada užpildys indą, kuriame yra, ir gali lengvai išsiplėsti ir susitraukti, o skysčiai ir kietosios medžiagos negali (arba bent jau ne tokiu pačiu mastu). plazma yra materijos būsena, kuri atsiranda kaitinant dujas iki taško, kai jos tampa jonizuotos.
Kai dujos kondensuojasi, o molekulės tampa pakankamai arti, kad galėtų paveikti viena kitą ir sukibti, jos virsta skysta forma. Tam dažniausiai reikia aušinimo, kuris pašalina energiją iš sistemos.
Kai kažkas kietos formos ištirpsta, jis tampa skysčiu. Tam paprastai reikia šildymo, kuris į sistemą prideda energijos. Didėjant medžiagos temperatūrai, molekulinis judėjimas didėja ir įveikia tarpmolekulines jėgas, bandančias tvirtai laikyti molekules kartu.
Skysčio apibrėžimas
Kaip minėta anksčiau, skystis yra materijos būsena. Skysčių nesuspaudimas reiškia, kad jie turi a fiksuotas tūris (apibrėžtas tūris) ir neišsiplėskite arba nesitraukite jokiu reikšmingu būdu, kaip gali dujos.
Skystyje molekulės sujungiamos silpnai sujungimo jėgomis ir gali laisvai tekėti viena pro kitą. Skysčiai įgauna bet kokio indo, kuriame jie yra, dugno dalį ir neišlaiko apibrėžtos formos, kaip tai daro kietosios medžiagos.
Skysčiai dažnai skirstomi į a skystis, kuri yra platesnė etiketė, skirta tiek skysčiams, tiek dujoms. Skystis yra medžiaga, kuri gali tekėti, ir daugelis fizikos dėsnių, kurie taikomi skysčio srautui, galioja ir dujų srautui.
Skysčių pavyzdžiai
Skysčių pavyzdžių galite rasti šalia savęs. Tikriausiai labiausiai pažįstamas yra vanduo, nes jis reikalingas gyvybei ir užima apie 71 procentą žemės paviršiaus. Kadangi standartinėje Žemės temperatūroje vanduo yra skystas, manoma, kad tai yra priežastis, kodėl čia galėjo susiformuoti ir klestėti gyvybė.
Žinoma, yra daugybė kitų kambario temperatūroje skystų medžiagų, įskaitant alkoholį, benziną ir net gyvsidabrį.
Medžiagos, kurios skystoje formoje egzistuoja tik daug vėsesnėje temperatūroje, yra acetilenas, anglies dioksidas, metanas ir skystas azotas. Medžiagos, kurios skystoje formoje egzistuoja tik daug aukštesnėje temperatūroje, apima aliuminį ir daugelį kitų metalų, anglį, porcelianą ir smėlį.
Skystas kristalas yra materijos būsena tarp skystos ir kietos. Kai kurių medžiagų lydymosi temperatūros iš esmės yra dvi skirtingos: viena, kurioje jie tampa skystaisiais kristalais, ir kita, aukštesnė, kurioje jie tampa įprastu skysčiu. Skysti kristalai gali tekėti kaip skystis, bet taip pat gali rodyti simetriją, paprastai susijusią su kristalinėmis kietosiomis dalelėmis. Skystieji kristalai naudojami laikrodžių, skaičiuoklių ir televizorių ekranuose.
Slėgis skystyje
Slėgis yra jėgos, tenkančios ploto vienetui, matas. Skystoje medžiagoje visos skystos molekulės spaudžia viena kitą ir sukuria vidinis slėgis. Galite įsivaizduoti, kad konteinerio sienos taip pat jaučia šią jėgą ploto vienetui, ir jei norėtumėte iškišti skylę, slėgis išstums skysčio.
Slėgis skystyje taip pat leidžia plaukti baseine. Susijusi jėga neutralizuoja gravitaciją.
Slėgio vertė skystyje priklauso nuo skysčio tankio ir gylio. Santykiai yra tokie:
Kur P yra spaudimas, ρ yra tankis, d yra gylis ir g yra pagreitis dėl sunkio jėgos.
Tai, kad slėgis didėja gilėjant, narai turi būti atsargūs. Jie turi leisti savo kūnams prisitaikyti prie slėgio padidėjimo ir sumažėjimo, kad būtų išvengta sužalojimų.
Jei skystis yra vamzdyje, slėgio skirtumai išilgai vamzdžio sukels skysčio tekėjimą. Taip yra todėl, kad slėgis iš esmės yra jėga, o nesubalansuota jėga sukelia judėjimo pokyčius.
Archimedo principas
Kaip jūs tikriausiai žinote, kai kurie daiktai plaukioja, o kai kurie daiktai skęsta, ir net tie, kurie skęsta, linkę tai daryti lėtai. Tai mums sako, kad skystis turi veikti jėgą, kuri neutralizuoja gravitaciją. Ši jėga vadinama plūduriuojančia jėga. Archimedo principas apibūdina plūduriuojanti jėga skystyje, tai yra jėga, dėl kurios objektai plūduriuoja.
Archimedas plūduriuojančios jėgos vertę nurodo labai paprastai: ji lygi panardinto objekto išstumto skysčio svoriui. Ši masė lengvai apskaičiuojama kaip panardinto daikto (arba daikto dalies) tūrio, skysčio tankio ir g sandaugos dėl gravitacijos sandauga.
Kadangi gravitacijos jėga ant objekto yra jo masės ir g sandauga, o jo masė lygi jo tūrio ir tankio sandauga, nesunku pastebėti, kad daiktai, norėdami plūduriuoti, turi būti mažiau tankūs nei vandens.
Klampa ir skysčiai
Kita skysčių savybė yra klampa. Klampa yra skysčio plonumo ar tirštumo arba jo atsparumo srautui ar per jį praeinantiems daiktams matas. Pavyzdžiui, palyginę sirupą su vandeniu, pastebėtumėte, kad vanduo liejasi greičiau ir greičiau nei tirštas sirupas. Taip yra todėl, kad sirupo klampa yra didesnė. Sakoma, kad jis yra klampesnis.
Klampumą lemia trintis tarp molekulių tekančio skysčio sluoksniuose. Kuo didesnė trintis, tuo didesnė klampa. Skysčių klampumą lemiantys veiksniai apima temperatūrą ir molekulinę formą.