Sıvı, maddenin dört halinden biridir, diğerleri katı, gaz ve plazmadır. Sıvılarla ilgili fizik çalışması şaşırtıcı derecede geniş bir alandır. Ama hayatınızın ne kadarının borulardan akan suya, okyanusta yüzebilen teknelere, hatta Krep şurubunuz kabından düzgün bir şekilde akabiliyorsa, sıvıların incelenmesinin ve anlaşılmasının neden olduğunu görmek kolaydır. önemli.
Maddenin halleri
Maddenin dört ana hali vardır: katı hal, sıvı hal, gaz hali ve plazma. Madde, basınç ve sıcaklık koşullarına bağlı olarak bir halden diğerine geçebilir.
İçinde katı, malzemenin molekülleri sıkıca bağlıdır ve malzeme şeklini korur. İçinde sıvı, moleküller daha az sıkı bağlanır ve birbirlerinin yanından kayabilir veya akabilir. İçinde gaz, moleküller birbirinden ayrılır. Bir gaz her zaman içinde bulunduğu kabı doldurur ve kolayca genişleyebilir ve büzülebilir, sıvılar ve katılar ise yapamaz (veya en azından aynı ölçüde değil). plazma gazın iyonlaşacak kadar ısıtıldığında meydana gelen bir madde halidir.
Bir gaz yoğunlaştığında ve moleküller birbirine etki edip yapışacak kadar yakınlaştığında sıvı bir forma dönüşür. Bu genellikle enerjiyi sistemden uzaklaştıran soğutma gerektirir.
Katı haldeki bir şey eridiğinde sıvı hale gelir. Bu genellikle sisteme enerji ekleyen ısıtma gerektirir. Malzemenin sıcaklığı arttıkça moleküler hareket artar ve molekülleri rijit bir şekilde bir arada tutmaya çalışan moleküller arası kuvvetlerin üstesinden gelir.
Sıvının Tanımı
Daha önce de belirtildiği gibi, sıvı maddenin bir halidir. Sıvıların sıkıştırılamazlığı, onların bir sabit hacim (kesin hacim) ve bir gazın yapabileceği gibi önemli bir şekilde genişlemeyin veya büzülmeyin.
Bir sıvıda, moleküller kohezif kuvvetlerle zayıf bir şekilde birleştirilir ve birbirlerinin üzerinden serbestçe akabilirler. Sıvılar içinde bulundukları kabın alt kısmının şeklini alırlar ve katılar gibi belirli bir şekli muhafaza etmezler.
Sıvılar genellikle şu şekilde sınıflandırılır: sıvı, hem sıvılara hem de gazlara uygulanan daha geniş bir etikettir. Akışkan, akabilen bir maddedir ve sıvının akışına uygulanan fizik yasalarının çoğu gazların akışına da uygulanır.
Sıvı Örnekleri
Sıvı örnekleri her yerde bulunabilir. Muhtemelen en aşina olduğunuz sudur, çünkü yaşam için gereklidir ve dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde 71'ini kaplar. Su, Dünya'daki standart sıcaklıklarda sıvı halde olduğundan, burada yaşamın oluşabilmesinin ve gelişebilmesinin nedeninin bu olduğuna inanılıyor.
Elbette alkol, benzin ve hatta cıva gibi oda sıcaklığında sıvı olan birçok başka madde vardır.
Sadece çok daha düşük sıcaklıklarda sıvı halde bulunan maddeler arasında asetilen, karbon dioksit, metan ve sıvı nitrojen bulunur. Sadece çok daha yüksek sıcaklıklarda sıvı halde bulunan maddeler arasında alüminyum ve diğer birçok metal, karbon, porselen ve kum bulunur.
Likit kristal maddenin katı ile sıvı arasındaki halidir. Bazı maddelerin esasen iki farklı erime noktası vardır: Biri sıvı kristal haline geldikleri, diğeri ise normal sıvı haline geldikleri daha yüksek bir nokta. Sıvı kristaller bir sıvı gibi akabilir, ancak aynı zamanda tipik olarak kristal katılarla ilişkili simetriler de gösterebilir. Sıvı kristaller, saatlerin, hesap makinelerinin ve TV'lerin ekranlarında kullanılır.
Bir Sıvıdaki Basınç
Basınç, birim alan başına kuvvetin bir ölçüsüdür. Sıvı bir maddede, tüm sıvı moleküller birbirine baskı yapar ve bir sıvı oluşturur. iç basınç. Kabın duvarlarının da birim alan başına bu kuvveti hissettiğini hayal edebilirsiniz ve bir delik açarsanız, basınç sıvıyı dışarı çıkmaya zorlar.
Bir sıvıdaki basınç aynı zamanda bir yüzme havuzunda yüzebilmenizin nedenidir. İlişkili kuvvet yerçekimine karşı koyar.
Bir sıvıdaki basıncın değeri sıvının yoğunluğuna ve derinliğine bağlıdır. İlişki aşağıdaki gibidir:
Nerede P basınçtır, ρ yoğunluktur, d derinliktir ve g yerçekiminden kaynaklanan ivmedir.
Derinlikle birlikte basıncın artması, dalgıçların dikkatli olması gerektiğinin nedenidir. Yaralanmaları önlemek için vücutlarının basınçtaki artışlara ve düşüşlere alışmasına izin vermelidirler.
Bir borudaki sıvı için, boru boyunca basınçtaki farklılıklar sıvının akmasına neden olur. Bunun nedeni, basıncın esasen bir kuvvet olması ve dengesiz bir kuvvetin harekette değişikliğe neden olmasıdır.
Arşimet Prensibi
Muhtemelen farkında olduğunuz gibi, bazı nesneler yüzer ve bazı nesneler batar ve hatta batanlar bile çok yavaş hareket etme eğilimindedir. Bu bize sıvının uyguladığı ve yerçekimine karşı koyan bir kuvvet olması gerektiğini söyler. Bu kuvvete kaldırma kuvveti denir. Arşimet ilkesi şunları açıklar: kaldırma kuvveti bir sıvıda, yani nesnelerin yüzmesine neden olan kuvvet.
Arşimet kaldırma kuvvetinin değerini çok basit bir şekilde ifade eder: Batık nesne tarafından yer değiştiren sıvının ağırlığına eşittir. Bu ağırlık, cismin (veya cismin batırılan kısmının) hacminin, sıvının yoğunluğunun ve g, yerçekiminden kaynaklanan ivmenin çarpımı olarak kolayca hesaplanır.
Bir cismin üzerindeki yerçekimi kuvveti, kütlesi ile g'nin çarpımı olduğundan ve kütlesi, Hacmi ve yoğunluğunun çarpımı, nesnelerin yüzmesi için daha az yoğun olması gerektiğini görmek kolaydır. Su.
Viskozite ve Sıvılar
Sıvıların bir diğer özelliği viskozitedir. Viskozite, bir sıvının ne kadar ince veya kalın olduğunun veya akmaya veya içinden geçen nesnelere karşı direncinin bir ölçüsüdür. Örneğin şurubu suyla karşılaştırırsanız, suyun koyu şuruptan daha hızlı ve daha hızlı aktığını fark edersiniz. Bunun nedeni şurubun daha yüksek bir viskoziteye sahip olmasıdır. Daha viskoz olduğu söyleniyor.
Viskozite, akan bir sıvının katmanlarındaki moleküller arasındaki sürtünmeden kaynaklanır. Sürtünme ne kadar büyük olursa, viskozite o kadar büyük olur. Bir sıvının viskozitesini belirleyen faktörler arasında sıcaklık ve moleküler şekil bulunur.