Күнүмдүк жашоодо биз дайыма материянын үч абалын кезиктиребиз - суюк, газ жана катуу. Бизде катуу заттар жана газдар эмне экендиги жөнүндө так түшүнүк бар. Газ - бардык багыттар боюнча туш келди кыймылдаган молекулалардын жыйындысы. Катуу дененин бардык молекулалары өз ара жайгашуусун сакташат. Алар бир аз гана термелет.
Суюк заттын өзгөчөлүктөрү
Жана суюк заттар деген эмне? Алардын негизги өзгөчөлүгү кристаллдар менен газдардын ортосундагы аралык позицияны ээлеп, бул эки абалдын айрым касиеттерин айкалыштырат. Мисалы, суюктуктар үчүн, ошондой эле катуу (кристаллдык) денелер үчүн көлөмдүн болушу мүнөздүү. Бирок, ошол эле учурда суюк заттар, газдар сыяктуу, алар жайгашкан идиштин формасын алышат. Биздин көбүбүз алардын өзүнүн формасы жок деп эсептейбиз. Бирок, андай эмес. ар кандай суюктуктун табигый түрү -топ. Адатта тартылуу күчү анын мындай формага келишине тоскоол болот, ошондуктан суюктук же идиштин формасын алат же бетине жука тарайт.
Касиеттери боюнча заттын суюк абалы өзгөчө татаал, ал ортодогу абалына байланыштуу. Архимеддин доорунан бери (2200 жыл мурун) изилдене баштаган. Бирок, суюк заттын молекулалары кандай аракеттенерин анализдөө дагы эле прикладдык илимдин эң татаал багыттарынын бири болуп саналат. Суюктуктардын жалпы кабыл алынган жана толугу менен толук теориясы дагы деле жок. Бирок, алардын жүрүм-туруму тууралуу так айта алабыз.
Суюктуктагы молекулалардын кыймыл-аракети
Суюктук - бул агып кете турган нерсе. Кыска аралыктагы тартип анын бөлүкчөлөрүнүн тизилишинде байкалат. Бул кандайдыр бир бөлүкчөлөргө карата ага жакын жайгашкан кошуналардын жайгашуу тартибин билдирет. Бирок, ал башкалардан алыстаган сайын, аларга карата анын позициясы уламдан-улам ирээтке келтирилип, анан тартип таптакыр жоголот. Суюк заттар катуу заттарга караганда алда канча эркин (жана газдарда дагы эркин) кыймылдаган молекулалардан турат. Белгилүү убакытка чейин алардын ар бири кошуналарынан алыс кетпей, адегенде бир тарапка, анан экинчи тарапка чуркашат. Бирок бир суюктук молекуласы мезгил-мезгили менен чөйрөдөн чыгып кетет. Ал башка жерге көчүп жаңы жерге жетет. Бул жерде дагы белгилүү бир убакытка чейин ал солкулдаган кыймылдарды жасайт.
Y. I. Френкелдин суюктуктарды изилдөөгө кошкон салымы
I. Бир катар илимди иштеп чыгууда советтик окумуштуу И Френкелдин эмгеги зорсуюк заттар сыяктуу темадагы маселелер. Анын ачылыштарынын аркасында химия абдан өнүккөн. Ал суюктуктардагы жылуулук кыймылы төмөнкүдөй мүнөзгө ээ деп эсептеген. Белгилүү бир убакыт бою ар бир молекула тең салмактуулук абалынын тегерегинде термелет. Бирок ал ордун мезгил-мезгили менен өзгөртүп, бир заматта жаңы абалга жылып турат, ал мурдагысынан болжол менен ушул молекуланын чоңдугуна барабар болгон аралык менен бөлүнүп турат. Башкача айтканда, суюктуктун ичинде молекулалар акырын кыймылдашат. Кээ бир учурларда алар белгилүү бир жерлерге жакын турушат. Демек, алардын кыймылы газдагы жана катуу денедеги кыймылдардын аралашмасы сыяктуу бир нерсе. Бир жердеги термелүү бир аз убакыттан кийин бир жерден экинчи жерге эркин өтүү менен алмаштырылат.
Суюктуктагы басым
Суюк заттын кээ бир касиеттери алар менен дайыма өз ара аракеттенүүдөн улам бизге белгилүү. Демек, күнүмдүк турмуштук тажрыйбадан биз аны менен тийген катуу денелердин бетине, белгилүү бир күчтөр менен таасир этээрин билебиз. Алар суюктуктун басым күчтөрү деп аталат.
Мисалы, суу кранын манжа менен ачып, сууну ачканда анын манжага кандай басканын сезебиз. Ал эми чоң тереңдикке чумкуган сууда сүзүүчүнүн кулагы кокусунан оорубайт. Бул басым күчтөрдүн кулак тарсылдагына таасир этиши менен түшүндүрүлөт. Суу суюк зат, ошондуктан анын бардык касиеттери бар. Деңиздин тереңдигинде суунун температурасын өлчөө үчүн абдан күчтүүтермометрлер суюктуктун басымы менен майдаланбашы үчүн.
Бул басым кысуу, башкача айтканда суюктуктун көлөмүн өзгөртүү менен шартталган. Бул өзгөрүүгө байланыштуу ийкемдүүлүккө ээ. Басым күчтөр серпилгичтик күчтөр болуп саналат. Демек, суюктук аны менен байланышта болгон денелерге таасир этсе, анда ал кысылган болот. Кысылганда заттын тыгыздыгы жогорулагандыктан, биз суюктуктар тыгыздыктын өзгөрүшүнө карата ийкемдүүлүккө ээ деп ойлойбуз.
Буулануу
Суюк заттын касиеттерин карап чыгууну улантып, бууланууга кайрылабыз. Анын бетине жакын жерде, ошондой эле түздөн-түз беттик катмарда, бул катмардын болушун камсыз кылуучу күчтөр аракет кылат. Алар андагы молекулалардын суюктуктун көлөмүн таштап кетишине жол бербейт. Бирок, жылуулук кыймылынан улам, алардын айрымдары бир кыйла жогорку ылдамдыктарды иштеп чыгат, алардын жардамы менен бул күчтөрдү жеңип, суюктуктан чыгуу мүмкүн болот. Бул кубулушту буулануу деп атайбыз. Аны абанын каалаган температурасында байкоого болот, бирок анын жогорулашы менен буулануунун интенсивдүүлүгү жогорулайт.
Конденсация
Эгер суюктуктан кеткен молекулалар анын бетине жакын мейкиндиктен чыгарылса, анда анын баары акыры бууланып кетет. Аны таштап кеткен молекулалар жок кылынбаса, буу пайда кылышат. Суюктуктун бетине жакын аймакка түшкөн буу молекулалары тартылуу күчтөрү менен ага тартылат. Бул процесс конденсация деп аталат.
Демек,молекулалар жок кылынбаса, буулануу ылдамдыгы убакыттын өтүшү менен төмөндөйт. Буунун тыгыздыгы дагы жогоруласа, белгилүү бир убакытта суюктуктан чыккан молекулалардын саны, ошол эле убакта суюктукка кайтып келген молекулалардын санына барабар боло турган абалга келет. Бул динамикалык тең салмактуулуктун абалын түзөт. Андагы буу каныккан деп аталат. Анын басымы жана тыгыздыгы температуранын жогорулашы менен жогорулайт. Ал канчалык жогору болсо, суюктуктун молекулаларынын саны ошончолук көп буулануу үчүн жетиштүү энергияга ээ болот жана конденсация бирдей буулануу үчүн буунун тыгыздыгы ошончолук чоң болушу керек.
Кайнуу
Суюк заттарды ысытуу процессинде каныккан буулар тышкы чөйрө менен бирдей басымга ээ болгон температурага жеткенде, каныккан буу менен суюктуктун ортосунда тең салмактуулук орнойт. Эгерде суюктук кошумча жылуулук берсе, суюктуктун тиешелүү массасы дароо бууга айланат. Бул процесс кайнатуу деп аталат.
Кайнатуу – суюктуктун катуу буулануусу. Бул бетинен гана эмес, пайда болот, бирок анын бүт көлөмүнө тиешелүү. Суюктуктун ичинде буу көбүкчөлөрү пайда болот. Суюктуктан бууга өтүү үчүн молекулалар энергияга ээ болушу керек. Бул аларды суюктукта кармап турган тартуу күчтөрүн жеңүү үчүн керек.
Кайнуу температурасы
Кайноо чекити - булэки басымдын бирдейлиги бар - тышкы жана каныккан буулар. Ал басым жогорулаган сайын көбөйөт, басым төмөндөгөндө төмөндөйт. Суюктуктун басымы мамычанын бийиктигине жараша өзгөргөндүктөн, андагы кайноо ар кандай температурада ар кандай деңгээлде болот. Кайнатуу процессинде суюктуктун үстүндө турган каныккан буу гана белгилүү температурага ээ. Ал сырткы басым менен гана аныкталат. Биз кайноо чекити жөнүндө сөз кылганда ушуну айткыбыз келет. Ал ар кандай суюктуктар үчүн айырмаланат, алар техникада кеңири колдонулат, атап айтканда, мунай продуктуларын дистилляциялоодо.
Жашыруун буулануу жылуулугу – эгерде тышкы басым каныккан буу басымы менен бирдей болсо, суюктуктун изотермиялык түрдө аныкталган көлөмүн бууга айландыруу үчүн зарыл болгон жылуулуктун көлөмү.
Суюк пленкалардын касиеттери
Самынды сууга эритип, көбүк алууну баарыбыз билебиз. Бул суюктуктан турган эң ичке пленка менен чектелген көбүкчөлөрдөн башка эч нерсе эмес. Бирок, көбүктөнгөн суюктуктан өзүнчө пленка да алууга болот. Анын касиеттери абдан кызыктуу. Бул пленкалар абдан жука болушу мүмкүн: алардын эң ичке бөлүктөрүндө калыңдыгы миллиметрдин жүз миңден бир бөлүгүнөн ашпайт. Бирок, алар буга карабастан, кээде абдан туруктуу болуп саналат. Самын пленкасы деформацияга жана созулууга дуушар болушу мүмкүн, ал аркылуу суу агымы аны талкалабастан өтө алат. Мындай туруктуулукту кантип түшүндүрүүгө болот? Таза суюктукка пленка пайда болушу үчүн анда эрүүчү заттарды кошуу керек. Бирок эч ким эмес, бирок ушундай,бул беттик чыңалууну бир топ төмөндөтөт.
Табигаттагы жана технологиядагы суюк тасмалар
Технологияда жана жаратылышта биз негизинен жеке пленкалар менен эмес, көбүк менен кездешебиз, бул алардын айкалышы. Көбүнчө аны майда агын суулар тынч сууга түшкөн агындарда байкоого болот. Бул учурда суунун көбүктөнүү жөндөмдүүлүгү анын курамында өсүмдүктөрдүн тамырынан бөлүнүп чыккан органикалык заттардын болушу менен байланыштуу. Бул табигый суюк заттардын көбүктөнгөнүнүн мисалы. Бирок технология жөнүндө эмне айтууга болот? Курулуш учурунда, мисалы, көбүккө окшош уюлдук түзүлүшкө ээ атайын материалдар колдонулат. Алар жеңил, арзан, жетиштүү күчтүү, үндү жана жылуулукту начар өткөрөт. Аларды алуу үчүн атайын эритмелерге көбүк түзүүчү заттар кошулат.
Тыянак
Ошентип, биз кандай заттардын суюк экенин билдик, суюктук газ жана катуу заттын ортосундагы аралык абал экенин аныктадык. Демек, ал экөөнө тең мүнөздүү касиеттерге ээ. Бүгүнкү күндө технологияда жана өнөр жайда кеңири колдонулуп жаткан суюк кристаллдар (мисалы, суюк кристалл дисплейлери) заттын бул абалынын эң сонун мисалы болуп саналат. Алар катуу жана суюк заттардын касиеттерин айкалыштырат. Келечекте илим кандай суюк заттарды ойлоп чыгарарын элестетүү кыйын. Бирок, заттын бул абалында адамзаттын жыргалчылыгы үчүн колдонула турган чоң потенциал бар экени анык.
Болуп жаткан физикалык жана химиялык процесстерди кароого өзгөчө кызыгуусуюк абалда, адамдын өзү жер бетиндеги эң кеңири таралган суюктук болгон 90% суудан турганына байланыштуу. Анда бардык жашоо процесстери өсүмдүктөр дүйнөсүндө да, жаныбарлар дүйнөсүндө да болот. Андыктан заттын суюк абалын изилдөө баарыбыз үчүн маанилүү.
