В двух предыдущих параграфах мы рассмотрели строение и свойства твёрдых тел – кристаллических и аморфных. Перейдём теперь к изучению строения и свойств жидкостей.
Характерным признаком жидкости является текучесть – способность изменять форму за малое время под действием даже малых сил. Благодаря этому жидкости льются струями, разбрызгиваются каплями, принимают форму сосуда, в который их нальют.
Рис. 7.24. Текучесть – отличительное свойство жидкости. Однако у разных жидкостей она выражена по-разному. Например, мед имеет большую вязкость, чем вода. Это значит, что под действием одинаковых сил мед будет медленее изменять форму, чем вода.
Способность изменять форму у разных жидкостей выражена по-разному. Взгляните на рисунок. Под действием примерно равных сил тяжести мёду требуется значительно больше времени, чтобы изменить свою форму, чем воде. Поэтому говорят, что вещества обладают неодинаковой вязкостью: у мёда она больше, чем у воды. Это объясняется неодинаково сложным строением молекул воды и мёда. Вода состоит из молекул, которые напоминают шарики с небольшими бугорками, а мёд состоит из молекул, похожих на ветви дерева. Поэтому при движении мёда «ветви» его молекул зацепляются друг за друга, придавая ему большую вязкость, чем воде.
Рис. 7.25. Жидкость, налитая в высокий и узкий сосуд, имеет объём 300 мл. Перелив её в широкий сосуд, мы обнаружим, что объём остался прежним: 300 мл. Этот опыт иллюстрирует, что жидкость легко меняет форму, но при этом сохраняет объём.
Однако, изменяя форму, жидкость не изменяет своего объёма. Рассмотрим пример. Жидкость в мензурке имеет форму цилиндра и объём 300 мл (см. рисунок). После переливания в чашу жидкость приняла более плоскую форму, но сохранила прежний объём: 300 мл. Это объясняется взаимным притяжением и отталкиванием её частиц.
Ещё одним общим свойством всех жидкостей является их подчинение закону Паскаля. В 7-м классе (см. § 4-в) мы узнали, что он описывает свойство жидкостей и газов передавать оказываемое на них давление во все стороны. Теперь заметим, что менее вязкие жидкости делают это быстро, а вязкие – долго. Давление, оказанное на спирт или воду, быстро распространится даже на большое расстояние. А давление на масло или мёд будет распространяться медленнее, но, тем не менее, по всему объёму.
Строение жидкостей. В молекулярно-кинетической теории считается, что в жидкостях, как и в аморфных телах, нет строгого порядка в расположении частиц, и они расположены неодинаково плотно. Поэтому промежутки между частицами имеют различные размеры, в том числе и такие, что туда может поместиться ещё одна или даже несколько частиц. Это позволяет им перескакивать из «густонаселённых» мест в более свободные. Перескоки каждой частицы жидкости происходят очень часто: несколько миллиардов раз в секунду.
Рис. 7.26. На струю воды, бьющую вверх из брандспойта, действует только одна сила – сила тяжести. Она действует на каждую из частиц струи. В результате их общее движение и отдельные перескоки начинают происходить преимущественно в направлении вниз.
Если на жидкость подействует какая-нибудь внешняя сила (например, сила тяжести), движение и перескоки частиц будут происходить в основном в направлении её действия (вниз). Это приведёт к тому, что жидкость примет форму вытягивающейся капли или льющейся струи (см. рисунок). Итак, текучесть жидкостей объясняется перескоками их частиц из одного устойчивого положения в другое.
Перескоки частиц жидкостей происходят часто, однако гораздо чаще их частицы, как и в твёрдых телах, совершают колебания на одном месте, непрерывно взаимодействуя друг с другом. Поэтому даже малое сжатие жидкости приводит к резкому «ожесточению» взаимодействия частиц, что означает резкое повышение давления жидкости на стенки сосуда, в котором её сжимают. Так объясняется передача жидкостями давления, то есть закон Паскаля, и одновременно их свойство противостоять сжатию, то есть сохранять объём.
Заметим, что сохранение жидкостью своего объёма – это условное представление. Имеется в виду, что по сравнению с газами, которые легко сжать даже силой руки ребёнка (например, в воздушном шарике), жидкости можно считать несжимаемыми. Однако на глубине 10 000 м в Мировом океане вода находится под столь большим давлением, что каждый килограмм воды уменьшает свой объём на 5% – от 1 л до 950 мл. Используя большие давления, жидкости можно сжать и ещё сильнее.
Проверьте, как вы усвоили материал:
Цель этого параграфа – изучение ...
Текучестью