โครงการวิทยาศาสตร์: ผลกระทบของอุณหภูมิต่อของเหลว

ของเหลวถูกกำหนดให้เป็นสสารของไหลที่ไม่มีรูปร่างคงที่ แต่มีปริมาตรคงที่ มันเป็นหนึ่งในสามสถานะของสสาร ของเหลวมีความสามารถในการไหลเช่นเดียวกับรูปร่างของภาชนะ ในขณะเดียวกันก็ทนต่อแรงกดและรักษาความหนาแน่นที่ค่อนข้างคงที่ เนื่องจากอุณหภูมิส่งผลโดยตรงต่อพลังงานจลน์ของโมเลกุลในของเหลว ผลกระทบของอุณหภูมิต่อของเหลวจึงสามารถอธิบายได้ในแง่ของทฤษฎีโมเลกุลจลนศาสตร์

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของของเหลวทำให้ความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้น โมเลกุลจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นซึ่งจะเป็นการเพิ่มพลังงานจลน์ของของเหลว ยิ่งอุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้น ความหนืดก็จะยิ่งต่ำลงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์จะลดแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล ความหนืดคือปริมาณที่อธิบายความต้านทานต่อการไหลของของไหล เนื่องจากพลังงานจลน์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ ของเหลวที่ถูกให้ความร้อนอย่างเพียงพอจะเกิดเป็นก๊าซ คุณสมบัตินี้สามารถแสดงในการทดลองโดยให้ความร้อนกับของเหลว เตา Bunsen เป็นหนึ่งในวิธีการทำความร้อนของเหลวที่ใช้กันมากที่สุดในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์

เมื่ออุณหภูมิของของเหลวลดลง ความเร็วของโมเลกุลจะลดลง เนื่องจากความเร็วของโมเลกุลช้าลง พลังงานจลน์ก็ลดลงเช่นกัน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลว แรงดึงดูดนี้กลับทำให้ของไหลมีความหนืดมากขึ้นเนื่องจากความหนืดแปรผกผันกับอุณหภูมิของของไหล ดังนั้น หากของเหลวเย็นลงเพียงพอ ของเหลวก็จะตกผลึกและเปลี่ยนเป็นของแข็ง คุณสมบัตินี้สามารถแสดงในการทดลองง่ายๆ ที่เกี่ยวข้องกับช่องแช่แข็งและของเหลวประเภทต่างๆ

ความหนาแน่นของของเหลวได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การเพิ่มอุณหภูมิโดยทั่วไปจะลดความหนาแน่นและในทางกลับกัน ในระหว่างการทดลอง ในแง่ของปริมาตร ของเหลวมักจะขยายตัวเมื่อถูกความร้อนและหดตัวเมื่อถูกทำให้เย็นลง ในแง่ที่ง่ายกว่า ของเหลวจะเพิ่มปริมาตรตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมากและปริมาตรลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ข้อยกเว้นที่น่าสังเกตคือน้ำที่มีอุณหภูมิระหว่าง 0 °C ถึง 4 °C

ในระหว่างการทดลอง เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเปลี่ยนแปลงไป ของเหลวจะผ่านการเปลี่ยนแปลงบางอย่างที่ส่งผลต่อสถานะการดำรงอยู่ของมัน ตัวอย่างเช่น เมื่อของเหลวถูกทำให้ร้อน มันจะระเหยกลายเป็นแก๊ส จุดที่ของเหลวเปลี่ยนเป็นแก๊สเรียกว่าจุดเดือด เมื่ออุณหภูมิลดลงจนถึงระดับที่ของเหลวตกผลึกและกลายเป็นของแข็ง จุดที่เปลี่ยนสถานะเรียกว่าจุดเยือกแข็ง