液体

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液体形状能受容器形状影响。
气体、液体、固体(由上而下):不同的分子排列结构。

液体物质的四个基本状态之一(其它状态有固体气体等离子体),没有确定的形状,但有一定体积,具有移动转动等运动性。液体是由经分子间作用力结合在一起的微小振动粒子(例如原子和分子)组成。水是地球上最常见的液体。和气体一样,液体可以流动,可以容纳于各种形状的容器。有些液体不易被压缩,而有些则可以被压缩。和气体不同的是,液体不能扩散布满整个容器,而是有相对固定的密度。液体的一个与众不同的属性是表面张力,它可以导致浸润现象

液体的密度通常接近于固体,而远大于气体。因此,液体和固体都被归为凝聚态物质。另一方面,液体和气体都可以流动,都可被称为流体。虽然液态水在地球上很丰富,但在已知的宇宙中,液态并不是最常见的物态。因为液体的存在需要相对较窄的温度压力范围。宇宙中最常见的物态是气体(如星际云气)和等离子体(如恒星中)。

特性[编辑]

液体有以下特性:

  • 没有确定形状,是流动的,主要受容器影响。容器是什么形状,注入液体,液体就呈什么形状。
  • 具有一定体积。液体的体积压力温度不变的环境下,是固定不变的。
  • 很难被压缩。
  • 与气体不同,液体并不总能与其他液体均匀混合(互溶)。

例子[编辑]

常温常压下,只有2种元素单质呈液态:。另有4种元素单质熔点略高于室温:[1]。室温下为液态的合金包括钠钾合金,Galinstan合金,及一些汞合金

常温下呈液体的純物質包括乙醇及许多有机溶剂。

一些物质无法归类到三种状态中的一种,它们同时具有类液体和类固体的性质。例如液晶生物膜

力学性质[编辑]

体积[编辑]

液体的量通常用体积度量。

一定量液体的体积由其温度和压强决定。一般情况下,液体热胀冷缩,但水在0-4 °C时则相反。液体很难被压缩,例如使水的密度增加1/1000需要200巴压强。在流体动力学的研究中,通常将液体视为不可压缩的。

压力和浮力[编辑]

引力场(也叫重力场)中,液体对容器壁和任何液体中的物体产生压强。这一压强指向各个方向,并随深度增加而增加。在均匀的引力场中,静止的液体在深度z处的压强p为:

p=\rho g z\,

这里

\rho\,为液体在该温度下的密度(假设为常数)
g\,重力加速度

需要注意的是此公式假设自由表面处的压强为0,并且忽略了表面张力的影响。

浸入液体的物体受到浮力的作用。(在其他的流体中也有浮力作用,但由于液体密度大而特别显著。)

表面[编辑]

水面上的表面波

除非液体的体积与密闭容器相等,液体会产生一个表面。液体表面像一层弹性膜,表面张力在其上产生,液滴和气泡也由此产生。表面波毛细现象浸润,表面张力波的形成也都与表面张力相关。

流動[编辑]

液體會受到剪應力及拉伸應力變形,而所產生的阻力則以黏度量度,換言之,黏力越低(黏滯係數低)的液體,具越佳流動性。 當液體過冷,向玻璃态轉化時,黏度會急速上升,該液體會成為黏彈性媒介,並具有固體的彈性及液體的流動性,而這個現象取決於觀察的時間及擾動的頻率。

声音传播[编辑]

在液体中,仅有的非零刚度是体积变形(液体不能保持剪切力)。因此,声音在液体中的传播速度为 c = \sqrt {K/\rho},这里K是流体的体积模量ρ是密度。比如纯净水中的音速为c=1497m/s(在25℃时)。

与压力、温度的关系[编辑]

液体的体积压力温度不变的环境下,是固定不变的。此外,液体对容器的边施加压力和和其他物态一样。这压力传送往四面八方,不但没有减少并且与深度一起增加(水越深,水压越大的原因)。

或减一般能使液体气化,成为气体,例如将加温成水蒸气。加压或降温一般能使液体固化,成为固体,例如将减温成。然而,仅加压并不能使所有气体液化,如,氦等。

參見[编辑]

固體融化液體氣化氣體


固體凝固液體液化氣體

參考書目[编辑]

  • J. P. Hansen, I. R. Mcdonald: Theory of simple Liquids. Elsevier Academic Press, 2006, ISBN 978-0-12-370535-8
  • M. P. Allen, D.J. Tildesly: Computer Simulation of Liquids. Oxford University Press, 1989, ISBN 0-19-855645-4
  1. ^ Theodore Gray, The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe New York: Workman Publishing, 2009 p.127 ISBN 1-57912-814-9

相關條目[编辑]