Kısa menzilli düzen (akışkanlık, sıkıştırılamazlık, yarı kristallik, moleküllerin potansiyel enerjisi).

    yüzey gerilimi.

    Kavisli bir yüzeyin altındaki basınç.

    ıslatma.

    kılcal fenomen.

Yüzey gerilimi.

Bir sıvının içindeki bir molekülün potansiyel enerjisi, sıvının dışındakinden daha azdır. Yüzey tabakası farklı koşullardadır. Molekülleri yüzeye aktarmak için belirli bir potansiyel engelin aşılması gerekir.

Başka bir kategoriye girmeden kilden bir bardak yapmak mümkün değil - sadece sopasız bir bardak olacak. Kosterlitz ve Tauuss, çok ince, neredeyse iki boyutlu katmanlarda meydana gelen fenomenleri düşündüler. Haldane ayrıca maddenin özelliklerini neredeyse tek boyutlu yapılar - atom zincirleri şeklinde inceledi.

Bilim adamları uzun süredir, mutlak sıfır bisküvi sıcaklığında bile, termal dalgalanmaların ince bir madde tabakasındaki tüm düzeni yok ettiğine inanıyorlardı. Ve sıralı fazlar yoksa, faz geçişleri de yoktur. Topolojik faz geçişi buzun suya olağan geçişi gibi değil. Ana rol, düz bir malzemede küçük girdaplar tarafından oynanır. Düşük sıcaklıklarda yakından ilişkili çiftler oluştururlar. Sıcaklık yükseldiğinde, bir faz geçişi meydana gelir - girdaplar aniden birbirinden uzaklaşır ve malzemenin üzerinde "yüzer".

r- moleküler etki yarıçapı (moleküler etki alanı).

Sıvının içinde ortaya çıkan kuvvet 0'dır. Gazın yüzeyinde - etkisi ihmal edilebilir. Ortaya çıkan kuvvet azalır. Sıvının yüzeyine yakın bulunan tüm katman, normal olarak sıvıya yönlendirilen kuvvetlere maruz kalır. Yüzey tabakası sıvı - moleküler basınca basınç uygular.

Uygulama buldu, örneğin atom fiziği ve istatistiksel mekanik. Bu durum deneysel olarak da doğrulanmıştır. David Thouless ve Duncan Haldane yenilikçi bir teorik çalışma Hangi malzemelerin elektriği iletebileceğine dair mevcut teorilere şüphe uyandıran . Bu değişikliklerin ara durumlar olmadan yalnızca kesin olarak tanımlanmış tamsayı değerleri alabileceği ortaya çıktı. Topoloji, bu bulmacayı açıklamanın doğru anahtarı olarak ortaya çıktı: yarı iletken katmanlar arasındaki iletken katmandaki elektronlar, topolojik kuantum sıvısı denilen şeyi yaratarak serbestçe hareket eder.

Dış kuvvetlerin etki etmediği sıvı kütlesi küresel bir şekil almalıdır. Tümünden geometrik cisimler Küre, belirli bir hacim için en küçük yüzey alanına sahiptir. Bir sıvının yüzeyi gerilmiş bir film gibidir. Bir filmi germek için normal olarak sınırına bir kuvvet uygulanmalıdır. Yüzey gerilimi kuvveti olarak adlandırılan sıvının yüzeyine teğet. Bu kuvvetler ne kadar büyükse, film sınırının uzunluğu o kadar uzun olur:

Dirençteki değişiklikler kuantumdur - sürekli değil, kademeli olarak gerçekleşir. Ancak Haldane daha tuhaf bir etki bekliyordu. Çift ve tek olmak üzere iki kategoriye ayrılan atomik mıknatısların doğasına bağlı olarak özelliklerinin tamamen farklı olduğu ortaya çıktı. Haldane'in gösterdiği gibi, mıknatıslar bile topolojik devreler oluştururken, tuhaf olanlar mantıksızdır.

Bu alandaki daha fazla araştırma, yalnızca zincirler veya ince katmanlarla değil, aynı zamanda geleneksel üç boyutlu malzemelerle de ilgili topolojik durumların keşfedilmesine yol açtı. Topolojik yalıtkanlar, süper iletkenler veya metaller "sıcak" araştırma konuları arasındadır.


- katsayı yüzey gerilimi. İTİBARENTve

. saatT

T Girit.

0 . İzin vermek

- bir platform.

- gücünü yaratmak için çalışmakF.

Ödül sahiplerinin keşifleri sayesinde Nobel Ödülü Bu yıl fizikçiler maddenin özelliklerini daha iyi anladılar. Teorik ilerleme, yeni malzemelerin geliştirilmesine ve kuantum bilgisayarlar gibi cihazların yapımında ilerlemeye dönüşebilir. Maddenin daha yüksek bir organizasyonunun parçası. Ne ölü hacim ne de şekli en büyük genişletilebilirliği temsil eder, ancak en fazla sıkıştırılabilirliği temsil eder. Gaz tanecikleri arasındaki çekici kuvvetler zayıftır, gazdan arındırılmış tanecikler arasındaki kohezyon yoğunluğun yanı sıra çok küçüktür. Difüzyon hızı partikül kütlesi ile ters orantılı ve gaz basıncı ile orantılıdır.


sonra


Bu çalışma filmin enerjisini artırmaya gidiyor:


Arandılar doymuş buhar. Sıvının bulunduğu gazın hacmine bağlıdır. Sıvılarda yüzey gerilimi görülür. Akış, sıvılara özgü bir özelliktir. Kristal kimyasını etkileyen faktörler kristal yapı- parçacıkların hacmi - polarizasyon - etkileşim kuvvetlerinin doğası - elektromanyetik. Sıvının tüm kütlesinde buharlaşma meydana geldiğinde, sürece kaynama denir. Bir sıvının belirli bir sıcaklıkta bir arada bulunduğu basınca buhar basıncı denir.

Bunlar kompakt yapılardır. Sabit bir kabın duvarına yakın katman. Kristaller, köşelerde buluşan fasetler ve kenarlarla sınırlıdır. Kristal ambalaj. Parçacıklar, alanı tamamen kaplayabilecekleri şekilde düzenlenmiştir. Bir ağ oluşturmak için bileşik atomları veya iyonları parçacıklar olarak düşünün. Bir mol sıvı buharı dönüştürmek için gereken ısı miktarına molar buharlaşma ısısı denir. diğerleri maksimum hıza ulaşılana kadar artan hızla akar. bu, mümkün olan en küçük alana yerleştirilen maksimum parçacık sayısı anlamına gelir.

Yüzey gerilimi enerjisi.

Enerji - bir parçasıdır içsel enerji izotermal bir işlem sırasında işe dönüştürülen film.

Bedava enerji

Yüzey gerilimi şunları açıklar: damlacık oluşumu:


Kol, sıvının içinden içeriye doğru yönlendirilir ve sıvının yüzeyini küçültme eğilimindedir. Bir sıvının viskozitesi, bir yüzey bloğu üzerindeki göreli yer değiştirme sıvısının iki paralel tabakası arasındaki sürtünme kuvvetini temsil eden bir viskozite katsayısı ile ifade edilir. Bir sıvının buharlaşma sürecine buharlaşma denir. Akışkanlarda ortaya çıkan bir diğer akışkan, hava alma kuvvetini temsil eden iç dirençtir. gaz molekülleri moleküller arası kuvvetlerin etki yarıçapından daha az bir mesafede.

Bir damla için:


Kavisli yüzey altındaki basınç

Düz bir kontura dayalı olarak sıvının yüzeyini düşünün.

Sıvının yüzeyi düz değilse, büzülme eğilimi, düz sıvıya göre basınç eklenmesine yol açacaktır.

Kılcallık, dar borularda yükselen sıvıların meniskür adı verilen kavisli yüzeyler oluşturma işlemidir. Akışkan yer değiştirmesi, akışkanların içsel stabilitesini ve viskozitesini engeller. Sıvının kabın duvarlarına yapışmasına bağlı olarak içbükey ve dışbükey işaretler oluşur. Katı - bileşenler arasında çekici çekim - ısıya ve termal deformasyona karşı direnç. Kristaldeki tanım - şekilsiz parçacıkların parçacıklarının düzenli bir dağılımı ile karakterize edilir - parçacık düzenliliğinin bir dağılımı.

Dışbükey bir yüzey durumunda bu basınç pozitif, içbükey bir yüzey durumunda negatiftir.


hesaplama

küresel bir sıvı yüzey için.

Yüzey gerilimi nedeniyle, her iki yarım küre de çekilir.



Bu kuvvetler yüzeyde her iki yarım küreyi de bastırır ve ek basınca neden olur:


Yüzey eğriliği:


Geometride, herhangi bir karşılıklı dik kesit çiftinin karşılıklı eğrilik yarıçaplarının yarım toplamının aynı değere sahip olduğu kanıtlanmıştır. H :


Küre için: R 1 = R 2 = R :


Laplace, formüllerin, H ile ilave basıncın belirlendiği noktadaki yüzeyin ortalama eğriliği kastediliyorsa, herhangi bir şekle sahip bir yüzey için geçerli olduğunu kanıtladı.

Ortalama eğrilik



Laplace formülü

Ek basınç, bazen kılcal basınç olarak adlandırılan dar tüplerdeki (kılcal damarlar) sıvı seviyesini değiştirir.

Küçük cisimlerin yüzeyde yüzmesi Laplace basıncı ile açıklanır.

ıslatma

Sıvı-katı sınırındaki olayları ele alırken, iki maddenin toplam yüzey enerjisini dikkate almak gerekir.

Üç madde sınır ise: sıvı, katı ve gaz. Sonra tüm yapılandırma karşılık gelir minimum toplam enerji (yüzey, sıvı alanda).


Bir katının yüzeyi ile sıvıya teğet arasındaki açı - kenar açısı.

Eğer bir π/2'den daha az sıvı vücudu ıslatır.

Eğer bir π/2'den fazla sıvı vücudu ıslatmaz.

saat sıfır toplam ıslatma.

saat

tam ıslanmama.

Islanmama, meraklı fenomenlere yol açabilir: bir iğne yağa batmaz. Aynı şekilde elek su ile ıslanmıyorsa (elek iplerini parafinle kaplayın), çok su yoksa elek içinde su taşıyabilirsiniz.

kılcal fenomen

Temas açısının varlığı, kabın duvarlarına yakın sıvı yüzeyinin eğriliğine yol açar. Dar bir kılcal boruda, yüzey kavisli hale gelir.

Sıvı yüzeyi ıslatır:


Sıvı ıslanmazsa:


Sıvının yüzeyi eğri ise, yüzey gerilimi kuvvetleri sıvı üzerinde ek basınç oluşturur:


Yani toplam basınç:



kapiler, Laplacian basıncı.

Kılcal bir ucu bir sıvıya daldırılırsa, kılcal ıslandığında sıvı seviyesi kaptaki seviyeden daha yüksek, ıslanmadığında ise daha düşük olacaktır.


Dar borularda seviye yüksekliği değişimi - kılcallık.


kılcal damarlar ise yuvarlak bölüm, sonra:


ve




Kılcal küçükse, tam ıslanma ile

:

R = r



Sıvı - katı ve gaz arasındaki ara maddenin toplanma durumu. Sıvılar, katıların doğal özelliklerine sahiptir - hacimlerini korumak, bir yüzey oluşturmak, şeffaflık, gerilme mukavemeti. Gazlar: Damar şeklini alır, sıçramadan sürekli gaza dönüşür.

Sadece ona özgü bir takım özellikler: Özellik - akışkanlık. Sıvılar neredeyse sıkıştırılamaz. ile sıvı testi röntgen gösterdi iç yapı katıların yapısıyla çok ortak noktaları vardır.

Sıvı parçacıkların dizilişinde, kısa menzilli sipariş .

Bir sıvıyı diğerlerinden ayıran temel özelliği toplu durumlar, pratik olarak hacmi korurken, keyfi olarak küçük bile olsa, teğetsel mekanik streslerin etkisi altında şekli sınırsız olarak değiştirme yeteneğidir. içindeki madde sıvı hal belirli bir sıcaklık aralığında bulunur, bunun altında katı hale (kristalizasyon veya katı amorf duruma - cama dönüşüm), yukarıda - gaz haline (buharlaşma meydana gelir) geçer. Bu aralığın sınırları basınca bağlıdır.

3.1 Sıvıların fiziksel özellikleri:

ü akışkanlık(Temel özellik. Plastiğin aksine katılar, sıvının akma noktası yoktur: keyfi olarak küçük bir uygulama yeterlidir dış güç sıvının akmasına izin vermek için.

ü Hacmin korunması. Bir sıvının karakteristik özelliklerinden biri, belirli bir hacme sahip olmasıdır (sabit dış koşullar). Bir sıvının mekanik olarak sıkıştırılması son derece zordur çünkü gazın aksine moleküller arasında çok az boşluk vardır. boş alan. Sıvıların tipik olarak ısıtıldığında hacmi artar (genişler) ve soğutulduğunda hacmi azalır (büzülür).

ü viskozite. Ek olarak, sıvılar (gazlar gibi) viskozite ile karakterize edilir. Parçalardan birinin diğerine göre hareketine - yani iç sürtünme olarak - direnme yeteneği olarak tanımlanır.Bir sıvının bitişik katmanları birbirine göre hareket ettiğinde, buna ek olarak kaçınılmaz olarak bir molekül çarpışması meydana gelir. termal harekete. Kaptaki harekete geçen ve kendi haline bırakılan sıvı yavaş yavaş duracak, ancak sıcaklığı yükselecektir.

ü Serbest Yüzey Oluşumu ve Yüzey Gerilimi.Hacim korunumu nedeniyle sıvı serbest bir yüzey oluşturabilir. Böyle bir yüzey, belirli bir maddenin faz ayırma yüzeyidir: bir tarafta sıvı faz, diğer tarafta gaz (buhar) faz vardır.Aynı maddenin sıvı ve gaz fazları temas halindeyse, kuvvetler ortaya çıkar. arayüzey alanı-yüzey gerilimi kuvvetlerini azaltma eğilimindedir. Arayüz, büzülme eğiliminde olan elastik bir zar gibi davranır.

ü Buharlaşma ve yoğunlaşma

ü Kaynamak

ü ıslatma - yüzey fenomeni Bir sıvı, buhar varlığında, yani üç fazın ara yüzeylerinde katı bir yüzeye temas ettiğinde meydana gelir.

ü karışabilirlik- sıvıların birbiri içinde çözünme yeteneği. Karışabilir sıvılara bir örnek: su ve etil alkol, karışmayan sıvılara bir örnek: su ve sıvı yağ.

ü Difüzyon.İki karışabilir sıvı bir kapta olduğunda, termal hareketin bir sonucu olarak moleküller yavaş yavaş ara yüzeyden geçmeye başlar ve böylece sıvılar yavaş yavaş karışır. Bu fenomene difüzyon denir (diğer kümelenme durumlarındaki maddelerde de görülür).

ü Aşırı ısınma ve hipotermi. Bir sıvı, kaynama olmayacak şekilde kaynama noktasının üzerinde ısıtılabilir. Bu, hacim içinde önemli sıcaklık farkları olmaksızın ve titreşim gibi mekanik etkiler olmaksızın homojen ısıtma gerektirir. eğer aşırı ısıtılmış sıvı bir şey fırlat, anında kaynar. kızgın su mikrodalga fırında elde edilmesi kolaydır.. Aşırı soğutma - bir sıvının katı bir agrega haline dönüşmeden donma noktasının altına soğutulması.