Sifat-Sifat Cairan

Sifat fisik yang paling jelas dari cairan yaitu memiliki volume yang tetap dan penyesuaian terhadap bentuk  wadahnya. Ketika zat dituangkan ke dalam bejana akan membentuk seperti bentuk dari bejana dan selama zat tetap dalam keadaaan cair, maka akan tetap berada di dalam bejana. Selanjutnya ketika ciran dituangkan dari satu bejana ke bejana lainnya, volume akan tetap (selama tidak ada penguapan atau perubahan suhu. Sifat ini berfungsi sebagai ciri yang membedakan zat cair dari zat padat dan gas. Gas, misalnya memperluas untuk mengisi suatu wadah sehingga volumenya adalah sama seperti besar bejana yang ditempati. Padat mempertahankan bentuk maupun volume saat dipindah dari satu wadah ke wadah lain.

Jika molekul yang besar, kaku, baik secara planar atau linier, seperti dalam asetat kolesterol atau p-azoxyanisole yang padat bisa meleleh ke cair anisotropik (yaitu, satu keadaan yang tidak seragam ke segala arah) dimana molekul bebas untuk bergerak mengalami kesulitan besar dalam berputar. Keadaan seperti ini disebut kristal cair dan anisotropi yang menghasilkan perubahan indeks bias (ukuran perubahan cahaya ketika berpindah dari satu media ke media lain) dengan arah cahaya datang dan dapat menyebabkan efek-efek optik yang tidak biasa. Kirstal cair telah menemukan aplikasi luas dalam suhu perangkat sensing dan dalam menunjukkan jam tangan dan kalkulator. Namun, tidak ada senyawa anorganik dan hanya sekitar 5 persen dari senyawa organik yang dikenal membentuk kristal cair. Itu teori cairan normal, oleh karena itu sebagian besar adalah teori perilaku zat terdiri dari molekul sederhana.

Transisi Antara Keadaan Materi

Gerakan partikel berada dalam garis lurus, dan tabrakan yang mengakibatkan terjadi tanpa kehilangan energi, meskipun pertukaran energi dapat mengakibatkan tabrakan antara partikel. Ketika gas didinginkan, partikel yang bergerak lebih lambat, dan mereka cukup lambat untuk berlama-lama di masing-masing lain-sekitar akan menyatu, karena gaya tarik-menarik akan mengatasi energi kinetik menurunkan mereka dan, oleh pengertian, termal energi.

Setiap partikel, ketika bergabung dengan yang lain dalam keadaan cair, menyerah ukuran panas yang disebut panas laten fraksi cair, tetapi masing-masing terus bergerak pada kecepatan yang sama dalam cairan selama suhu tetap pada titik kondensasi. Jarak bahwa partikel dapat melakukan perjalanan dalam cairan tanpa bertabrakan berada di urutan diameter molekul. Sebagai cairan didinginkan, partikel-partikel bergerak lebih lambat lagi, sampai pada pembekuan tempera-struktur terburuk energi menarik menghasilkan begitu tinggi kepadatan yang cairan membeku menjadi keadaan padat. Mereka terus bergetar, namun, pada kecepatan yang sama selama marah- Karakteristik tetap pada titik beku, dan mereka panas laten fusi dilepaskan dalam proses pembekuan.

Perilaku Cairan Murni

Cairan dapat dibagi menjadi dua kategori umum: murni cairan dan campuran cairan. Campuran cairan dapat berisi zat dalam fase gas dan padat sehingga memiliki perilaku agak berbeda dari cairan murni yang akan dibahas di bawah ini.

Tahap Diagram dari Zat Murni

Ketika temperatur dan tekanan zat murni yang telah ditetapkan, maka keadaan setimbang dari substansi juga telah ditetapkan.

Kesetimbangan diagram fase untuk argon murni. Dalam diagram fase tunggal ditunjukkan sebagai daerah, dua sebagai baris, dan tiga sebagai persimpangan dari garis-garis di tiga titik T. Sepanjang baris TC disebut kurva bertekanan uap, cair. Dan uap ada dalam kesetimbangan. Wilayah cairan ada yang ke kiri dan di atas garis gas sementara atau uap ada di bawahnya. Pada ekstrem atas, kurva ini berakhir pada titik kritis C. Jika baris TC disilangkan langsung dari titik P ke S, ada perbedaan perubahan fasa disertai dengan perubahan mendadak dalam sifat fisik dari zat tersebut (misalnya, kepadatan, kapasitas panas, viskositas, dan konstanta dielektrik).Pada titik kritis, fasa uap dan cair menjadi identik Dan kedua tahap ini tidak lagi berbeda. Jadi, jika zat bergerak dari titik P ke S oleh  jalan PQRS tidak ada perubahan fasa sedangkan garis yang disilangkan mengalami perubahan sifat berkesinambungan dan spesifik ketika zat berubah dari cairan menjadi gas tak berbentuk.

Perwakilan Nilai Tahap-diagram Parameter

Untuk batas tertentu, perilaku semua zat hampir sama dalam parameter. Yang berbeda dari zat untuk substansi adalah nilai-nilai tertentu dari Titik triple dan Titik kritis suhu dan tekanan, ukuran berbagai daerah, dan lereng garis. Suhu titik triple berkisar dari 14 K (-259 ° C [-434 ° F]) untuk hydrogen suhu yang terlalu tinggi untuk pengukuran yang tepat.

Titik didih normal adalah suhu di mana tekanan uap mencapai satu atmosfer. Cairan yang normal rentang adalah defi ned sebagai interval suhu antara titik normal leleh dan titik didih normal, tetapi seperti pembatasan adalah artifi sosial, kisaran cair benar yang dari titik tripel ke titik kritis. zat yang triple-titik tekanan di atas atmosfer (misalnya, karbon dioksida) memiliki rentang cair normal tetapi luhur di atmosfer tekanan.

                                                     

Di dalam penyamaan ini, d p / d t adalah keserongan kurva di bawah pertimbangan, yang manapun peleburan, sublimasi, atau kurva tekanan uap. Δ h adalah kalor laten diperlukan untuk perubahan fase, dan Δ V adalah perubahan di dalam volume berhubungan dengan perubahan fase itu. Seperti itu, untuk sublimasi dan tekanan uap membengkok, karena Δ h dan  Δ V adalah kedua-duanya hal positif ( yaitu, panas diperlukan untuk penguapan, dan volume meningkatkan pada atas penguapan), keserongan selalu positif.

Sifat  zat Ketika Mendekati Titik Kritis dan Triple Point

Pada titik kritis cairan identik dengan fase uap, dan dekat titik kritis perilaku cair
agak mirip dengan sifat fase uap. khususnya nilai-nilai suhu kritis dan tekanan bervariasi dari substansi ke substansi yang lain, sifat perilaku di sekitar titik kritis adalah sama untuk semua senyawa. Fakta ini telah menyebabkan metode yang umum disebut metode yang sesuai.

Secara sederhana dan secara luas persamaan yang digunakan menggambarkan perubahan volume spesifik dengan tekanan. Jika V(p) adalah volume pada tekanan p, V (0) adalah volume pada tekanan nol, dan A dan B adalah Positif parameter (konstanta yang sudah ditetapkan), maka perbedaan volume  yang dihasilkan dari perubahan tekanan sama dengan produk  A , tekanan, dan volume pada tekanan nol, dibagi dengan jumlah dari B dan tekanan. Ini ditulis:

(2)

Perubahan jenuh gas kepadatan (Ρ g) dan densitas cairan (ρl) dengan Suhu T bisa dinyatakan dengan persamaan sederhana saat suhu dekat dengan kritis. Jika ρc adalah densitas pada suhu kritis Tc, maka perbedaan antara kepadatan  sama dengan perbedaan antara suhu dinaikkan menjadi sebuah faktor yang disebut beta, β:

(03)

Keterangan :

(Ρg) = Perubahan jenuh kepadatan gas

(ρl) = densitas cairan

ρc = densitas pada suhu kritis Tc,

β adalah sekitar 0,34

Tegangan Permukaan

Tidak adanya gravitasi atau selama jatuh bebas, bentuk keseimbangan volum cairan adalah salah satu yang memiliki luas minimum, seperti  sebuah bola yang bentuknya kecil. Tegangan permukaan jatuh dengan meningkatnya suhu dan menghilang pada titik kritis. Dimana permukaan membagi sama antara dua campuran cairan, tapi ini biasanya memiliki tegangan rendah.

Struktur Molekul dalam Cairan

Untuk pemahaman yang lengkap dari keadaan materi cair, diperlukan pemahaman tentang perilaku pada tingkat molekuler diperlukan. Perilaku seperti ini ditandai dengan dua kuantitas yang disebut potensi fungsi pasangan antarmolekul (U) dan fungsi distribusi radial (g). Potensi pasangan memberikan informasi tentang energi karena interaksi dari sepasang molekul dan merupakan fungsi dari r jarak antara pusat-pusat mereka. Informasi tentang struktur atau jarak antara pasangan molekul yang terkandung dalam fungsi distribusi radial. Jika g dan u dikenal untuk zat, maka sifat makroskopik dapat dihitung.

Fungsi pasangan potensial (u) adalah angka positif yang besar untuk r kurang dari d, mengasumsikan nilai minimum pada lokasi yang paling disukai, dan meredam ke nol sebagai r mendekati tak terhingga. Ada dua metode untuk mengukur fungsi distribusi radial g: pertama, oleh X-ray atau difraksi neutron dari cairan sederhana dan, kedua, dengan simulasi komputer struktur molekul dan gerakan dalam cairan. Dalam pertama, cairan tersebut terkena panjang gelombang, spesifik tunggal (monokromatik) radiasi, dan hasil-hasil pengamatan yang kemudian dibebani dengan suatu pengobatan matematika yang dikenal sebagai transformasi Fourier.

Metode kedua untuk memperoleh g fungsi distribusi radial mengandaikan bahwa energi interaksi, u, untuk cairan yang diteliti diketahui. Sebuah model komputer dari cairan yang sudah diatur dimana ribuan molekul yang terkandung dalam sebuah kubus. Sekarang ada dua metode melanjutkan, dengan perhitungan Monte Carlo atau dengan apa yang disebut dinamika molekul, hanya yang terakhir dibahas di sini.

Kecepatan bunyi dan sifat-sifat Listrik

Gelombang bunyi adalah bagian dari gelombang longitudinal ,penekanan  dan pemuaian yang bergerak melalui cairan pada kecepatan  sekitar 1 km (0,62 mil) per detik, atau sekitar tiga kali kecepatan bunyi di udara. Jika frekuensi tidak terlalu tinggi, penekanan dan ekspansi adalah adiabatik  (yaitu, perubahan terjadi tanpa pengalihan panas) dan reversibel. Konduksi energi dari panas (terkompresi) ke (diperluas) daerah dingin cairan memperkenalkan efek ireversibel, yang menghamburkan, dan dengan demikian seperti Konduksi menyebabkan penyerapan bunyi. Sebuah membujur kompresi  (dalam arah gelombang) adalah kombinasi dari kompresi seragam dan geser sebuah stres (kekuatan yang menyebabkan satu pesawat dari substansi untuk meluncur melewati sebuah pesawat yang berdekatan). Oleh karena viskositas, baik curah dan geser juga mengatur penyebaran bunyi dalam cairan.

Cairan nonionik (yang terdiri dari molekul yang tidak terdisosiasi menjadi ion) memiliki konduktivitas diabaikan, tetapi mereka terpolarisasi oleh medan listrik, yaitu cairan mengembangkan kutub positif dan negatif dan juga momen dipol (yang merupakan produk dari tiang kekuatan dan jarak antara kutub) yang berorientasi terhadap bidang, dari mana cairan memperoleh energi. Polarisasi ini adalah tiga macam: elektron, atom, dan orientasi.

Dalam polarisasi elektron, elektron pada setiap atom mengungsi dari posisi biasa mereka, memberi setiap molekul momen dipol kecil. Kontribusi polarisasi elektron untuk konstanta dielektrik cair adalah nilai yang sama dengan akar kuadrat dari indeks

Efek kedua, polarisasi atom, muncul karena ada perubahan relatif dalam posisi rata-rata dari inti atom dalam molekul. Efek ini umumnya kecil diamati pada frekuensi radio tetapi tidak pada optik, dan sehingga hilang dari indeks bias.

Efek ketiga, polarisasi orientasi, terjadi dengan molekul yang memiliki momen dipol permanen. Molekul-molekul ini sebagian sejajar dengan lapangan dan memberikan kontribusi besar-besaran untuk polarisasi. Dengan demikian, konstanta dielektrik cairan non polar, seperti hidrokarbon, sekitar 2, yaitu cairan polar lemah, seperti kloroform atau eter etil, sekitar 5, sedangkan cairan yang sangat polar, seperti etanol dan air, berkisar antara 25 sampai 80.