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Die Bildung einer kugelförmigen fallen Wasser ist das natürliche Ergebnis von Oberflächenspannung dieser Flüssigkeit.

Flüssigkeit ist eines der Aggregatzustände in welchem Angelegenheit kann auftreten. Eine Flüssigkeit ist eine Substanz, die leicht ihre Form ändert, aber einer Volumenänderung unter Druckeinfluss widersteht. So unterscheiden sich Flüssigkeiten von feste Stoffe, die ihre Form behalten, und Gase und Plasmas, Das komprimierbar sein.^[1] Auf der Mikroebene besteht eine Flüssigkeit aus Partikeln, die sich ständig in zufälliger Bewegung befinden, aber nur eine slechts freie Weglänge liegen in der Größenordnung des Partikeldurchmessers.

Das Dichte einer Flüssigkeit ist dem eines Festkörpers ähnlich. Aus diesem Grund flüssige und feste Stoffe kondensierte Materie erwähnt. Andererseits haben sowohl Flüssigkeiten als auch Gase die Fähigkeit, fließen. Deshalb werden sie Flüssigkeit erwähnt. Trotz dieser Flüssigkeit Wasser auf der Erde reichlich vorhanden, ist es der seltenste Aggregatzustand im Universum. Praktisch die gesamte Materie im Universum liegt in gasförmiger Form vor, mit Spuren von nachweisbaren Feststoffen.

Allgemeines

Öl und Wasser sind zwei nicht mischbare Flüssigkeiten.

Zusammen mit feste Stoffe, Gase und Plasmas sind Flüssigkeiten eine der one vier primäre Aggregatzustände. Der Name Flüssigkeit gruppiert die Begriffe Flüssigkeit, Gas und Plasma. Im Gegensatz zu Festkörpern haben die Moleküle in einer Flüssigkeit meist eine große Bewegungsfreiheit. Die Partikel, aus denen eine Flüssigkeit besteht, werden durch temporäre intermolekularen Kräfte, die einer Flüssigkeit die Fließfähigkeit und ihre Form verleiht Reservoir annehmen.

Im Gegensatz zu einem Gas ist eine Flüssigkeit schwer zu komprimieren, d. h. sie hat eine Konstante Volumen auch unter Hochdruckeinfluss. Eine Flüssigkeit füllt nicht wie bei Gasen spontan den gesamten zur Verfügung stehenden Raum in einem Gefäß aus. Nicht alle Flüssigkeiten lassen sich mit anderen Flüssigkeiten mischen. Diese Eigenschaften machen ein Fluid geeignet für Anwendungen in der Hydraulik.

Wenn eine Flüssigkeit erhitzt wird, werden die Moleküle stärker vibrieren wodurch sich die intermolekularen Abstände vergrößern. Sobald es Siedepunkt erreicht ist, bewegen sich die Moleküle so schnell, dass sie sich gegenseitig den Anziehungskräften entziehen. Die Flüssigkeit geht dann in den gasförmigen Zustand über (es sei denn Kochverzögerung tritt ein). Wenn die Temperatur gesenkt wird, stabilisieren sich die Moleküle und rücken näher zusammen. Wenn die Flüssigkeit Gefrierpunkt erreicht, fixieren sich die Moleküle in einer bestimmten Konfiguration: Kristallisation. Die Flüssigkeit geht in ihren festen Zustand über (es sei denn, super kühlung tritt ein).

Eigenschaften von Flüssigkeiten

Viskosität

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Die Dynamik) Viskosität einer Flüssigkeit ist der Grad, bis zu dem die Flüssigkeit einer Verformung um Schubspannung.^[2] Sie wird in Pascalsekunden (Pa.s) ausgedrückt. Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität fließen leicht und zeigen and Turbulenz (Wirbeln); hochviskose Flüssigkeiten sind viskos und fließfähig laminar. Honig beispielsweise hat eine höhere Viskosität als Wasser.

Mit zunehmender Temperatur ändert die Viskosität der meisten Flüssigkeiten von viskos bis dünnflüssig.^[3] Einige Stoffe oder Mischungen bei sehr niedriger Temperatur sein super flüssigd.h. ihre Viskosität wird 0. Viskosität ist in vielen Anwendungsbereichen ein wichtiger Begriff, zum Beispiel in der Schmierstoffindustrie. Eine Möglichkeit, die Viskosität zu kontrollieren, besteht darin, zwei oder mehr Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität in genauen Anteilen zu mischen.

Oberflächenspannung

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Oberflächenwellen im Wasser

Die Oberfläche einer Flüssigkeit verhält sich wie eine Membran mit einer leichten Dehnungsspannung. Dadurch nimmt eine schwerelose Flüssigkeitsmenge spontan eine Kugelform an (fallen): der geometrische Körper mit der kleinsten Oberfläche für ein gegebenes Volumen. Die Oberflächenspannung ist eine Materialkonstante und wird in Newton pro Meter (N/m) angegeben. Flüssigkeiten mit starken intermolekularen Kräften haben normalerweise eine hohe Oberflächenspannung.^[4]

Die Oberflächenspannung ist für eine Vielzahl physikalischer Phänomene verantwortlich, wie z Oberflächenwelligkeit, Kapillarität und Benetzungseffekte. Das Verhalten von Flüssigkeiten im mikroskopischen Maßstab lässt sich weitgehend anhand der Oberflächenspannung beschreiben. Bei einer mikroskopisch kleinen Flüssigkeitsmenge befindet sich ein Großteil der Moleküle an der Oberfläche.

Die Oberflächenspannungen gewöhnlicher Flüssigkeiten decken einen relativ engen Wertebereich ab, was im krassen Gegensatz zu den enormen Schwankungen anderer mechanischer Eigenschaften wie der Viskosität steht.^[5]

Kohäsion und Adhäsion

Die Moleküle, aus denen eine Flüssigkeit besteht, ziehen sich gegenseitig an Van-der-Waals-Kräfte. Diese gegenseitige Anziehung ist Zusammenhalt erwähnt. Genau diese Kräfte bestimmen den Charakter einer Flüssigkeit, denn sie halten den gegenseitigen Abstand der Moleküle klein, sodass sich das Volumen der Flüssigkeit nicht spontan ausdehnt und nur geringfügig vom Druck abhängt.

Zusammenhalt unterscheidet sich von Adhäsion; die Anziehung zwischen unterschiedlichen Molekülen, in diesem Fall zwischen der Flüssigkeit und einer anderen Substanz wie dem Kristallgitter des Bechers oder der Flasche. Wenn die Adhäsion stärker als die Kohäsion ist, hat die Flüssigkeit einen erhöhten Rand nahe der Wand des Bechers. In einem engen Rohr verursacht dies die Kapillarfunktion. Wenn der Zusammenhalt stärker ist, wird eine Abwärtskante erzeugt.

Phasenübergänge

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Moleküle in drei verschiedenen Aggregatzustände

Der Übergang vom festen in den flüssigen Zustand heißt schmelzen, das Gegenteil ist verfestigen. Der Übergang von flüssig zu gasförmig ist Verdunstung, das Gegenteil ist Kondensation. Bei den meisten Stoffen stellt der feste Zustand eine niedrigere Energie dar als der flüssige und der flüssige Zustand eine niedrigere Energie als der gasförmige; daher muss beim Schmelzen und Verdampfen Energie zugeführt werden (Schmelzwärme bzw. Verdampfungswärme), während beim Kondensieren und Erstarren die gleiche Energiemenge wieder freigesetzt wird.

Flüssigkeiten können unter einem bestimmten Druck nicht fließen (dreifacher Punkt), die vom Stoff abhängt; bei niedrigerem Druck verwandelt sich der Feststoff mit steigender Temperatur in Gas (Sublimation) ohne vorher zu verflüssigen.

An der Grenze zwischen flüssig und fest

Einige Mischungen von feste Stoffe mit hoch Viskosität, beispielsweise Bitumen (eine Mischung aus natürlich oder aus industriell gefertigtem MakropolymerKohlenwasserstoffe), sich unerwartet wie eine Flüssigkeit verhalten, wie die Pitch-Drop-Experiment. Schließlich viele Makropolymere (thermoplastisch) Kunststoffe im großen Zeitmaßstab als Flüssigkeit; ein extremes beispiel dafür ist Alberner Kitt.

Schweben und sinken

sehen Hydrostatik für den Hauptartikel zu diesem Thema.

In einer Flüssigkeit, die sich in einem Gravitationsfeld befindet, herrscht ein Innendruck, der größer ist als der mögliche Gasdruck (zB Atmosphärendruck) an der Oberfläche. Dieser Überdruck heißt hydrostatischer Druck. Wenn das Gravitationsfeld und die Flüssigkeit selbst homogen dann steigt der hydrostatische Druck proportional mit der Tiefe:

${displaystyle P=ho gd}$

wahr ${Anzeigestil ho}$ ist die Massendichte der Flüssigkeit, ${displaystyle g}$ die Stärke des Gravitationsfeldes und ${displaystyle d}$ die Tiefe unter der Oberfläche. Der hydrostatische Druck breitet sich in alle Richtungen aus und wirkt auch auf die Wände und den Boden eines Gefäßes.

Taucht ein Gegenstand ganz oder teilweise in die Flüssigkeit ein, bewirkt die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterteil einen Auftrieb, Archimedes Macht die gleich groß und entgegengesetzt zum Gewicht der vom Objekt verdrängten Flüssigkeit ist:

${displaystyle F_{s}=ho gV}$

wahr ${Anzeigestil V}$ das Volumen des eingetauchten Teils des Objekts ist und ${Anzeigestil ho}$ noch die Massendichte der Flüssigkeit (so nicht die des Objekts).

Ist die Massendichte des Objekts geringer als die der Flüssigkeit, dann existiert ein teilweise eingetauchtes Volumen ${Anzeigestil V}$ bei dem der Aufwärtsschub gleich dem Gewicht des Objekts ist: Das Objekt schwebt. Versuchen, das Objekt noch weiter einzutauchen, wird entgegengewirkt, indem der Schub größer wird als das Gewicht.

Ist die Massendichte des Objekts größer als die der Flüssigkeit, bleibt die Auftriebskraft auch beim vollständigen Eintauchen kleiner als das Gewicht des Objekts: Das Objekt sinkt. Ein Körper, dessen Massendichte genau der der Flüssigkeit entspricht, befindet sich in a gleichgültiges Gleichgewicht: es schwimmt.

Praktische Anwendungen von Flüssigkeiten

Flüssigkeiten werden in vielen Bereichen eingesetzt, wie zum Beispiel:

• Schmiermittel, bestimmtes Öl
• Backmittel, besonders Pflanzenöl
• Kraftübertragungsmittel, beispielsweise hydraulisch Öl als Bremsflüssigkeit in dem Bremsleitung eines Autos
• Transportmittel, insbesondere Wasser für die Versand
• Lösungsmittel, beispielsweise Benzol, Wasser
• Flüssigstickstoff Biene Verletzungsbehandlung und Kryotherapie
• geschmolzen Eisenerz in einem Hochofen denen dank der thanks chemische Reaktion mit beigemischt Koks, Flüssigkeit Roheisen wird zurückgezogen
• verflüssigtes Erdgas, jetzt sofort Volumen 600x kleiner als gasförmig Erdgas, für Erdgastransport (per Schiff) und Speicherung
• flüssiger Wasserstoff vor dem Wasserstoffspeicherung

Woher kommen Flüssigkeiten?

Flüssigkeiten in der Natur

Auf der Erde ist Wasser die mit Abstand am häufigsten vorkommende natürliche Flüssigkeit. Andere Beispiele für natürlich vorkommende flüssige Materie auf der Erde sind Magma in dem Erdkruste, und Lava, Magma, dass es Erdoberfläche hat erreicht. Der äußere Teil des Erdkern besteht aus flüssigem Nickeleisen. Bei Lebewesen ist neben Wasser organisch Flüssigkeiten für insbesondere Pflanzenöle. Außerhalb der terrestrischen Natur kommen viele andere Stoffe in flüssigem Aggregatzustand vor, zum Beispiel flüssiger Wasserstoff auf den Planeten Jupiter und Saturn.

Chemikalien

Da der flüssige Zustand im Phasendiagramm eines Stoffes liegt zwischen der festen und der gasförmigen Phase und tritt zudem erst ab einem gewissen Mindestdruck auf (dreifacher Punkt), sollte es als Zufall angesehen werden, wenn a reine Substanz Biene normale Bedingungen (Zimmertemperatur und bei a Druck von a Atmosphäre) ist flüssig.

Einziger Element aus dem Periodensystem: Merkur.^[6] einzelne Flüssigkeit anorganischVerbindungen sein Wasser, Schwefelkohlenstoff und Schwefelsäure. Die meisten anderen bekannten Beispiele sind organische Verbindungen, wie z Alkohol, Aceton, Benzol und einige alkane (von Pentan auf nach Hexadecan).

• 

  Wasser, die gebräuchlichste Flüssigkeit

• 

  Merkur, ein flüssiges Übergangsmetall

• 

  Lava, flüßiger Stein

Schallwellen in Flüssigkeiten

Die einzige Steifigkeit einer Flüssigkeit besteht in ihrem Widerstand gegen Volumenänderung. Das Kompressionsmodul ist eine Materialkonstante, die den Druckanstieg bei relativer Volumenabnahme beschreibt. Eine plötzliche Kompression einer Flüssigkeit an einer Stelle erzeugt eine Druckwelle, die sich durch die Flüssigkeit ausbreitet: a Schallwelle.

Die Schallgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit ist

${displaystyle v={sqrt {frac {kappa }{ho }}}}$

wahr ${Anzeigestil ho}$ die Dichte der Flüssigkeit ist und ${displaystyle kappa}$ der Kompressionsmodul. Reines Wasser hat einen Kompressionsmodul von 2,183 GPa und eine maximale Dichte (bei 4 °C) von 1000 kg/m²², was zu einer Schallgeschwindigkeit von knapp 1500 m/s führt: mehr als viermal schneller als „normaler“ Luftschall. Wärmeres Wasser hat eine geringere Dichte, sodass sich der Schall noch schneller ausbreitet. Meerwasser hat eine höhere Dichte, was wiederum seine Geschwindigkeit verringert. Eine bekannte Anwendung von U-Boot-Schallwellen ist Sonar.

Lösungen

sehen Lösung (Chemie) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Fluoreszenz von verschiedenen Lösungen

Obwohl es auch Lösungen in Gasen und in Feststoffen gibt, denken die Leute an Lösungsmittel vor allem Flüssigkeiten. Eine Mischung einer Flüssigkeit mit einer anderen (nicht unbedingt flüssigen) Substanz ist eine Lösung, wenn die Mischung so fein ist, dass der gelöste Stoff nicht durch Filtration abgetrennt werden kann und visuell nicht erkennbar ist. Auf dieser kleinen Ebene treten Wechselwirkungen zwischen den gelösten Molekülen und den Molekülen des Lösungsmittels auf. Je nach elektronischer Struktur des Lösungsmittels unterscheiden wir:

• Polar- Lösungsmittel wie Wasser, die eine Anziehungskraft auf polare gelöste Stoffe wie Salze ausüben;
• unpolar Lösungsmittel wie Benzin, die hauptsächlich andere unpolare Stoffe (wie Fette) lösen.

EIN Waschmittel wie Seife besteht aus Molekülen, die auf der einen Seite Wasser und auf der anderen Fette anziehen. Die Reinigungskraft der Seife besteht darin, dass sie Fette indirekt wasserlöslich macht.

Siehe auch

• Hydrostatik
• Flüssigkeitsdynamik
• Strömungsmechanik

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