В этой статье мы немного отвлечемся от астрономии и космоса и сосредоточимся на молекулярной физике, а конкретно — на жидкости.
Жидкость представляет собой нечто среднее между твердыми телами и газами — ее молекулы совершают колебательные движения относительно положений равновесия и друг друга. Эти равновесные состояния зависят от межмолекулярных взаимодействий — отталкивания и притяжения между ними. Высокая температура обеспечивает большее количество кинетической энергии. При увеличении температуры возрастает и кинетическая энергия, вследствие чего молекулы жидкости начинают перескакивать из одного равновесия в другое. Так происходит до тех пор, пока жидкость не начинает превращаться в газ.
Текучесть
Это уникальное свойство жидкости, позволяющее растворять в себе твердые вещества и принимать форму любого сосуда. Большая свобода движения молекул по сравнению с твердыми телами приводит к большей скорости диффузии.
Тело, находящееся в жидком состоянии, не имеет постоянной формы. Из-за воздействия внешних сил и поверхностного натяжения жидкость всегда будет стремиться принять форму шара.
Вот эти самые силы натяжения, а также силы внутреннего притяжения, действующие на одну молекулу со стороны соседних с ней молекул, взаимно компенсируют друг друга, и получается равнодействующая, направленная внутрь жидкости.
Вследствие вышеизложенного жидкость стремится принять такую форму, при которой ее свободная поверхность будет иметь наименьшую площадь, т.е. шар.
Формула силы поверхностного натяжения:
σ = F/2l, где F — сила для растягивания прямолинейного участка пленки, l — длина этого участка.
Поверхностное натяжение зависит от температуры жидкости — чем она выше, тем слабее эти силы.
Силы поверхностного натяжения очень ярко проявляются во время контакта с газами. А вот при контакте с твердыми телами наблюдается иная картина. Из-за бОльших сил притяжения и отталкивания со стороны твердых тел у жидкости начинает проявляться такое свойство, как смачивание.
Смачивание - причина капиллярных явлений
Капилляр — это трубка с малым внутренним диаметром ( лат. "capillus" — волос). Когда жидкость смачивает твердое тело полностью, сила поверхностного натяжения натяжения начинает действовать вдоль поверхности это тела, перпендикулярно к границе соприкосновения его и жидкости. Подъем жидкости по трубке будет продолжаться до тех пор, пока сила тяжести не уравновесится со все той же силой поверхностного натяжения (по модулю). Высота подъема тем выше, чем больше эта сила и меньше радиус трубки и плотность жидкости. Данное соотношение называется законом Жюрена:
h = 2σ/ρgr, где h — высота, r — радиус трубки, а ρ — плотность жидкости.
Ну и напоследок...
О круговороте воды мы знаем еще со школы: вода, находящаяся на поверхности земли, переходит из жидкого состояния в газообразное, т.е. испаряется. В небе эти пары начинают конденсироваться и выпадают в виде дождя обратно на землю.
При достижении критически низких температур (для воды это приблизительно 0 °С) жидкость начинает кристаллизоваться в твердое вещество. Превращение же твердого тела в жидкое называется плавлением.
Благодарю за прочтение! Подписывайтесь, оценивайте, комментируйте! До встречи!
Обязательно ознакомьтесь:
Теория относительности. Как к ней пришли и почему отказались от концепции "светоносного эфира"
Звёзды. Какими они бывают?
Большой взрыв. Рождение Вселенной
Вселенная осознанно симулирует свое существование. Возможно ли это?