Tekočina (kapljevina) definicija, lastnosti, gostota in viskoznost
Tekočina je oblika snovi, ustaljena med trdno snovjo in plinom. Tekočina ima skoraj fiksno prostornino, vendar nima določene oblike — zavzame obliko posode, v kateri se nahaja. Molekule tekočine so dovolj tesno povezane, da ohranjajo prostornino, hkrati pa se lahko med seboj premikajo, kar omogoča, da se tekočina pretaka.
Osnovne lastnosti tekočin
Vsaka majhna sila lahko povzroči, da tekočina s pretakanjem spremeni svojo obliko. Zaradi gravitacije imajo tekočine vedno obliko posode, v kateri so, kar pomeni, da površina tekočine v mirujočem stanju leži pravokotno na smer gravitacijskega pospeška. Molekule, ki sestavljajo tekočino, se torej lahko prosto gibljejo med seboj, vendar so medsebojne privlačne sile dovolj močne, da tekočina ni enostavno razpršena kot plin.
- Oblika: tekočina nima lastne oblike, zavzame obliko posode.
- Prostornina: skoraj stalna za dane pogoje (temperatura, tlak).
- Stisljivost: tekočine so v primerjavi s plini zelo malo stisljive.
- Logična posledica gravitacije: tlak v tekočini raste z globino.
Gostota
Gostota (ρ) pove, kako težka je določena količina tekočine in je značilna za vsako snov posebej. Gostoto običajno izražamo v enotah kilogram na kubični meter (kg/m³). Za primer: gostota vode pri približno 4 °C je približno 1000 kg/m³, pri sobni temperaturi pa malo drugačna.
Viskoznost
Viskoznost opisuje odpornost tekočine proti toku oziroma pretikanju. Tekočine, ki tečejo počasi, imajo visoko viskoznost. Dinamična viskoznost se meri v paskal-sekundah (Pa·s), kinematična pa v kvadratnih metrih na sekundo (m²/s). Nekatere tekočine, kot je katran, imajo tako visoko viskoznost, da se na kratkih časovnih skalah obnašajo skoraj kot trdne snovi.
Viskoznost je odvisna predvsem od temperature: pri večini tekočin viskoznost z naraščajočo temperaturo upada (tekočine postajajo bolj tekoče), pri nekaterih kompleksnih zmesih pa se lahko obnašanje razlikuje.
Tlak v tekočini
V tekočini tekočina na vrhu pritiska na tekočino pod njim, zato je tlak p na dnu večji kot na vrhu. Enačba za to je:
p = ρgz
kjer je z globina točke pod površino, g pa je moč gravitacije, ki deluje na tekočino. ρ je gostota tekočine. Ta preprosta formula velja za tekočino v miru in predpostavlja, da je gostota enakomerna s globino (homogena tekočina).
Enote: tlak p je običajno izražen v paskalih (Pa), saj je 1 Pa = 1 N/m². Če se upošteva zračni tlak na površini tekočine, je absolutni tlak na globini z enak p₀ + ρ g z, kjer je p₀ tlak na površini.
Fazni prehodi: tališče in vrelišče
Tekočino je težko stisniti. Če tekočino ohladimo pod določeno temperaturo, postane trdna snov. Ta temperatura se imenuje tališče ali zmrzovanje in je za vsako vrsto tekočine drugačna. Če tekočino segrejemo, postane plin. Temperatura, pri kateri se to zgodi pri danem tlaku, se imenuje vrelišče. Obe temperaturi sta odvisni od tlaka: npr. vrelišče vode je pri enakem atmosferskem tlaku približno 100 °C, pri nižjem tlaku pa nižje.
Merjenje in praktična vrednost
Merjenje gostote in viskoznosti je pomembno v industriji in znanosti. Naprave za merjenje vključujejo:
- hidrometre in piknometre za gostoto,
- viskozimetrske cevi, rotacijske viskozimetre in kapilarne viskozimetre za viskoznost.
Tekočine so ključne v vsakdanjem življenju in tehnologiji: voda, olja, kri (v biologiji), industrijska maziva, hidravlične tekočine in mnogi drugi primeri. Njihove lastnosti odločajo o prenosu toplote, pretoku skozi cevi, mazljivosti in številnih drugih procesih.
Primeri in uporabe
- Voda — univerzalno topilo, prenosnik toplote in življenjska tekočina.
- Olja — uporabljena kot maziva in prenosna sredstva v motorjih ter strojih.
- Kri — kompleksen biološki fluid s specifičnimi lastnostmi, pomemben za medicino.
Sklep
Tekočina je snovna agregatna oblika z značilno prostornino, spremenljivo obliko in sposobnostjo pretakanja. Njene osnovne makroskopske lastnosti — gostota, viskoznost in tlak — omogočajo razumevanje in uporabo v naravoslovju in tehniki. Za pravilno uporabo tekočin v industriji in raziskavah je ključna meritev in poznavanje njihovega vedenja pri različnih temperaturah in tlakih.
Voda je tekočina
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je tekočina?
O: Tekočina je oblika snovi, ki je med trdno snovjo in plinom. Njena prostornina je skoraj fiksna, vendar nima določene oblike, njene molekule pa se lahko med seboj prosto gibljejo.
V: Kako gravitacija vpliva na tekočine?
O: Tekočine zaradi gravitacije dobijo obliko posode, v kateri so, saj vsaka majhna sila povzroči, da tekočine s pretakanjem spremenijo svojo obliko.
V: Kaj je viskoznost?
O: Viskoznost je merilo za to, kako počasi ali hitro tekočine tečejo. Tekočine z visoko viskoznostjo, kot je katran, se lahko zdijo trdne.
V: Ali je mogoče tekočino stisniti?
O: Ne, tekočino je težko stisniti.
V: Pri kateri temperaturi tekočina postane trdna snov?
O: Če tekočino ohladimo pod temperaturo tališča ali zmrzovanja (ki je odvisna od vrste tekočine), postane trdna snov.
V: Pri kateri temperaturi tekočina postane plin?
O: Ko se tekočina segreje nad temperaturo vrelišča, postane plin.
V: Kako izračunamo tlak v tekočinah?
O: Tlak v tekočinah lahko izračunamo z enačbo p = ρgz, kjer je z globina točke pod površino, g je moč gravitacije, ki deluje na tekočino, ρ pa je gostota, ki nam pove, kako težka je določena količina tekočine.
