الحالة السائلة في الفيزياء والكيمياء ، هي واحدة من ثلاث حالات ذات أهمية في الديناميكا الحرارية ، بجانب الحالة الغازية والحالة الصلبة.

السائل هو سائل له حجم ثابت عند درجة حرارة وضغط ثابتين ، ويأخذ شكل الحاوية التي يحتوي عليها. كما أن السائل يضغط على سطح الوعاء بنفس الطريقة التي يضغط بها السائل على أي شيء بداخله ، وينتقل هذا الضغط دون نقص في جميع الاتجاهات.

إذا كان السائل ثابتًا في مجال تجاذب متجانس ، فعندئذ يكون الضغط ص في أي نقطة يتم تحديدها من خلال العلاقة:

$\ displaystyle p = \ rho gz$

أين

$\ displaystyle \ rho$

هي كثافة السائل (ثابت مفترض) ، ض إنه عمق النقطة – أي بعدها عن السطح -. وتجدر الإشارة إلى أن هذه المعادلة تفترض أن الضغط على سطح البحر يساوي صفرًا ، بما يتناسب مع مستوى السطح.

للسوائل خصائص مثل التوتر السطحي وخصائص الشعيرات الدموية ، وتتمدد السوائل عند تسخينها وتنكمش عند تبريدها. الأجسام المغمورة في السوائل تطفو أيضًا.

يتغير كل سائل عند نقطة غليانه إلى غاز ، وعند نقطة التجمد إلى مادة صلبة. أثناء التقطير التجزيئي ، يمكن فصل السوائل عن بعضها البعض حيث تتبخر عند نقاط الغليان الخاصة بكل منها. الالتصاق بين الجزيئات السائلة لا يمكن أن يمنع جزيئات السطح من التبخر.^[1]

وتجدر الإشارة إلى أن الزجاج في درجة الحرارة العادية ليس كذلك سائل فائق البرودة، لكنها صلبة. راجع مقالة Glass لمزيد من التفاصيل.

تدرس الديناميكا الحرارية انتقال المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية بالتسخين ، على سبيل المثال ، حيث يتحول الماء إلى الحالة الغازية ، أي إلى بخار. أيضًا ، يمكن للمادة أن تنتقل من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة عن طريق التبريد. يصلب الماء ويصبح جليدًا.

تعتمد حالة المادة على درجة الحرارة T والحجم V والضغط P. يوضح الشكل المصاحب انتقال المادة من حالة إلى أخرى تحت تأثير هذه المتغيرات ، وقد أخذنا مثال الماء هنا للتوضيح. يظهر الخط الأخضر التغير في درجة الانصهار مع الضغط. يوضح الخط الأزرق التغير في درجة غليان الماء تحت الضغط. يظهر المنحنى الأحمر أيضًا التسامي ، حيث ينتقل الماء من الحالة الصلبة مباشرة إلى البخار واعتماده على الحرارة.

تلتقي المنحنيات الثلاثة عند النقطة الثلاثية ، وتختلف هذه النقطة من مادة إلى أخرى. النقطة الثلاثية للكحول ، على سبيل المثال ، تتميز بثلاث قيم لمتغيرات درجة الحرارة والحجم والضغط.

يعود سبب انخفاض لزوجة السوائل مع زيادة درجة حرارتها إلى قوى التماسك بين الجزيئات التي تطغى على انتقال اللحظة الجزيئية بين هذه الجزيئات. عندما يتم تسخين السائل ، تقل قوى التماسك بين الجزيئات وبالتالي تقل القوى الجذابة بينهما ، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل لزوجة السائل.

ومع ذلك ، في الغازات ، تحدث الظاهرة المعاكسة عند دراسة تأثيرات درجة الحرارة. تزداد لزوجة الغازات مع زيادة درجة الحرارة. يرتبط سبب ذلك أيضًا بحركة الجسيمات والقوى بينها. في الغازات ، تكون قوى التماسك بين الغازات أقل ، بينما يكون انتقال الزخم الجزيئي أعلى. عندما ترتفع درجة الحرارة ، يزداد انتقال الزخم الجزيئي أكثر ، وهذا يؤدي إلى زيادة لزوجة الغاز.

منحنى الطور[عدل]

عند النقطة الثلاثية ، توجد جميع حالات الماء الثلاثة في نفس الوقت: الحالة الصلبة ، والحالة السائلة ، والحالة الغازية. يمثل اللون الأخضر وجود الماء السائل والجليد. مع زيادة درجة الحرارة ، يجب أن نرفع الضغط من أجل الحفاظ على وجود الشرطين في نفس الوقت ، وإلا سيتحول الجليد (يذوب) إلى ماء. يمثل الخط الأزرق غليان الماء وتحوله إلى بخار. مع ارتفاع الضغط ، ترتفع نقطة الغليان ، وطالما أننا نتحرك على طول الخط الأزرق ، فلدينا حالتان في حالة توازن ، أي الماء المغلي مع وجود بخار ساخن فوقه. ويمكننا الاستمرار في رفع الضغط ودرجة الحرارة حتى نصل إلى النقطة الحرجة ، ثم نصل إلى حالة لا يكون فيها الماء سائلاً ولا بخارًا ، بل حالة تجمع بين الاثنين في خليط مشبع من ارتفاع ضغط ودرجة حرارة. النقطة الحرجة للمياه هي 647 كلفن أو 374 درجة مئوية. الضغط عند هذه النقطة هو 218 ضغط جوي.

تعمل محطات توليد الكهرباء على استغلال الماء والبخار في هذه الحالة لتوليد الطاقة الكهربائية عن طريق التوربينات. كما نعلم من دورة كارنو ، تزداد كفاءة الإنتاج مع زيادة درجة حرارة البخار (تبلغ الكفاءة عند النقطة الحرجة 39٪). لذلك ، تبذل محطات التوليد جهودًا لتسخين حالة بخار الماء هذه إلى درجات أعلى من 374 درجة مئوية ، وذلك لرفع كفاءة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية ، وبعض هذه المحطات تتمتع بكفاءة تصل إلى 46٪.

حالات أخرى للمادة[عدل]

بالإضافة إلى حالات المادة الثلاث المعتادة في حياتنا اليومية ، فقد عرفنا في العصر الحديث حالات جديدة للمادة لم تكن معروفة من قبل. حالة البلازما (الفيزياء) هي حالة المادة عند درجات حرارة عالية جدًا ، حيث تنفصل الإلكترونات عن الذرة. هذه حالة غير عادية تتصرف فيها الجسيمات المتأينة والإلكترونات بطريقة غريبة ، ومن هنا جاء اسم البلازما. أحد تطبيقات البلازما هو محاولات ترويض طاقة الهيدروجين في الاندماج النووي.

وبالمثل ، تم اكتشاف حالة الموائع الفائقة ، التي تم اكتشافها في عام 1904 عندما تم تبريد غاز الهيليوم إلى درجة حرارة أقل من 2.17 كلفن. في حالة السيولة الفائقة ، يتسلق السائل جدران الحاوية ويغطيها بالكامل من الداخل. إذا تم العثور على ثقب في الجزء العلوي من الوعاء ، فسوف يخرج منه في حالته السائلة. أيضًا ، السائل في هذه الحالة لا يدور عندما ندير الوعاء ونصل إلى اللزوجة الصفرية.

حالات جديدة للمادة التي نعرفها في النجوم النيوترونية ، ونجوم تسمى الأقزام البيضاء ، حيث ينهار التركيب الذري وتتجمع كل نوى الذرات معًا ، وتشكل مادة تتجاوز كثافتها مئات الآلاف من كثافة المادة المعتادة.

اقرأ أيضا[عدل]

• حالات أخرى للمادة: صلب ، غاز ، بلازما
• موجة مائية
• وزن محدد
• الحالة السائلة
• سيولة فائقة

المرجعي[عدل]

• بوابة الكيمياء
• بوابة الكيمياء الفيزيائية
• بوابة الفيزياء

في كومنز ، صور وملفات حول: سائل

تم الاسترجاع من «https://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=L Liquid&oldid=58606979»