Общая информация Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела).
• Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние — стекло), выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления. • Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей.
Состояние Характеристики Расстояние между частицами Расположение частиц, движение Сравнение средних потенциальных и кинетических энергий частиц Основные свойства ТВЕРДОЕ r≈D Упорядоченное колеблются Ep > E k ЖИДКОЕ r≈D Порядка нет, перескоки Ek ≈ E p ГАЗО ОБРАЗНОЕ r>D хаотическое Ek > E p Сохраняет форму и объем Практически несжимаемы Кристаллические: анизотропия Текучесть Заполняют весь предоставленный объем Свободная поверхность жидкости Не имеют собственной формы Аморфные: изотропность
Вода Важнейшим жидким веществом является вода, которая покрывает 2/3 поверхности Земли. 97, 2 % общего запаса приходится на воды Мирового океана. Запас пресной воды на Земле всего 2, 8%, но из них пригодна к использованию лишь 0, 3% водных ресурсов. Животные, растения и человек на 70 -80 % состоят из воды, потеря 15 -20 % массы тела в результате обезвоживания приводит к гибели организма. Благодаря круговороту воды в природе её запасы практически неисчерпаемы. Круговорот воды состоит из 2 процессов: испарения и конденсации.
Интересные факты о воде
Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания. Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию. Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.
«Стеклянная» вода Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде. Помните разговор про сверхохлажденную воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед. Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры? При -120 °C с водой начинает происходить чтото странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.
• Без воды человек может прожить не более 2 -3 дней. Потеря организмом человека более 10% воды может привести к смерти. • В среднем в организме растений и животных содержится более 50% воды. • В организме человека вода составляет около 70%.
• Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 метра и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой. Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоемкостью. Занимая почти 3/4 поверхности земного шара, океан служит мощным и постоянно действующим фактором обогревания нижних слоев атмосферы и смягчения климата земного шара.
В стакане воды содержится около 8 септилионов молекул. Септилион: 1'000'000'000'000'000
• В природе существует около 1330 видов воды. Они различаются по происхождению (дождевая, почвенная, из свежего или долго лежащего снега и пр. ), по количеству и характеру растворенных в ней веществ. • В середине XX века американскими учеными была открыта "тяжелая вода" - D 2 O, которая соответствовала параметрам "мертвой воды". На живые организмы "тяжелая вода" действует угнетающе, а в больших количествах вызывает смерть.
• Сегодня известно 135 изотопных разновидностей воды. Помимо "живой", "мертвой", существует "тяжелая", "скользкая", "сухая" и "резиновая" вода. Но и это ещё не всё. В настоящее время наука признает более 2000 структурированных форм воды.
• Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути.
Ферромагни тная жи дкость Жидкость, сильно поляризующаяся в присутствии магнитного поля. Ферромагнитные жидкости представляют собой коллоидные системы, состоящие из ферромагнитных или ферримагнитныхчастиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой обычно выступает органический растворитель или вода.
Ферромагнитная жидкость на стекле под воздействием магнита под стеклом.
Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.
Классификация жидкостей ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ Атомарные жидкости или жидкости из атомов или сферических молекул (жидкий аргон, жидкий метан). Жидкости из двухатомных молекул, состоящих из одинаковых атомов (жидкий водород, жидкий азот). Жидкие непереходные металлы (натрий, ртуть), в которых частицы (ионы) связаны дальнодействующими кулоновскими силами. Жидкости, состоящие из полярных молекул (жидкий бромоводород). Ассоциированные жидкости, или жидкости с водородными связями (вода, глицерин). Жидкости, состоящие из больших молекул, для которых существенны внутренние степени свободы.
Жидкости первых двух групп (иногда трёх) обычно называют простыми. Простые жидкости изучены лучше других, из непростых жидкостей наиболее хорошо изучена вода. В эту классификацию не входят квантовые жидкости и жидкие кристаллы, которые представляют собой особые случаи и должны рассматриваться отдельно. В гидродинамике жидкости делятся на ньютоновские и неньютоновские. Течение ньютоновской жидкости подчиняется закону вязкости Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы. Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость. У неньютоновской жидкости вязкость зависит от градиента скорости.
Идеальная жидкость, плотность которой не зависит от давления, а при ее движении отсутствуют силы внутреннего трения. Моделью идеальной жидкости пользуются при теоретическом рассмотрении задач, в которых вязкость не является определяющим фактором и ею можно пренебречь. В частности, такая идеализация допустима во многих случаях течения, рассматриваемых гидродинамикой, и даёт хорошее описание реальных течений жидкостей и газов на достаточном удалении от омываемых твёрдых поверхностей и поверхностей раздела с неподвижной средой.
Гидростатическое давление Гидростатическое давление жидкости зависит от плотности р жидкости, от ускорения g свободного падения и от глубины h, на которой находится рассматриваемая точка. Оно не зависит от формы столба жидкости. В условиях невесомости гидростатическое давление в жидкости отсутствует, так как в этих условиях жидкость становится невесомой.
«жидкости и газы передают производимое на них давление одинаково по всем направлениям» На основе закона Паскаля работают различные гидравлические устройства: тормозные системы, гидравлические прессы и др.
Сообщающиеся сосуды Сообщающимися называют сосуды, имеющие между собой канал, заполненный жидкостью. Наблюдения показывают, что в сообщающихся сосудах любой формы однородная жидкость всегда устанавливается на одном уровне.
Нефть - природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету, нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых. Непосредственно сырая нефть практически не применяется (сырая нефть применяется для пескозащиты — закрепления барханных песков от выдувания ветром при строительстве ЛЭП и трубопроводов). Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляет 48 %. В перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости и уменьшения добычи.
В химически чистом виде воды в природе не бывает. Вода является, исключительным растворителем. В ней растворяется практически все — любые вещества и соединения в любом агрегатном состоянии: в жидком, твердом и газообразном. Для всего живого это и хорошо, и плохо. В системе водоподготовки на первое место ставят борьбу с биологическими повреждающими факторами, разрабатываются методы обеззараживания воды, способы стерилизации и удаления из воды патогенных простейших бактерий, спор, вирусов и др. Для этих целей, как правило, используют хлор и озон, которые кроме основного своего назначения – обеззараживания воды, вступают в физико-химическое взаимодействие с растворенными в воде органическими соединениями: гуминовыми кислотами, нефтепродуктами, моющими средствами, пестицидами и другой «химией» , образуя вредные и ядовитые вещества типа хлорфосфоразоторганики.
ЗАСОРЕНИЕ ВОДЫ НЕФТЕПРОДУКТАМИ Химически нефть представляет собой смесь различных алифатических и ароматических углеводородов с примесями различных химических элементов, в том числе, металлов. Воздействие нефти на морские экосистемы: §отравление живых организмов с летальным исходом §нарушение физиологической активности у гидробионтов §обволакивание нефтепродуктами живых организмов §болезни, связанные с попаданием в организмы углеводородов и примесей, содержащихся в нефти §негативные изменения в среде обитания §увеличение нефти в водоемах
Первоначально нефть и нефтепродукты скапливаются в поверхностной пленке. При перемешивании образуются устойчивые эмульсии в толще воды, которые частично растворяются или оседают на дно. Анаэробные бактерии окисляют нефтепродукты и доводят их в конечном итоге до углекислого газа и воды: Н 3 С-(СН 2)n-СН 3 + О 2 →Н 3 С-(СН 2) n-1 -СООН + СО 2 + Н 2 О, т. е. результатом протекающих процессов является образование менее токсичных, чем нефтепродукты, соединений. Однако эти реакции идут медленно, при значительной концентрации кислорода и при температуре воды не ниже 5 о. С. Следует отметить, что бактерии разных видов селективно разрушают различные компоненты нефти. При этом н-алканы разлагаются быстрее, чем циклопарафины и ароматические углеводороды. Однако последние лучше растворяются в воде, что способствует их утилизации.
КОНЕЦ
Скачать презентацию Общая информация Жидкое состояние обычно считают промежуточным между
ХИМИЯ.pptx