ของเหลว หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของแข็ง
ทำให้อนุภาคไม่ได้อยู่ชิดกันอย่างของแข็ง จึงมีปริมาตรที่แน่นอน
แต่มีรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะของภาชนะที่บรรจุ เช่น น้ำ เบนซีน
และปรอท เป็นต้น
สมบัติทั่วไปของของเหลว
1. ความตึงผิว
เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน
การเคลื่อนที่ของแต่ละโมเลกุลจึงอยู่ภายใต้อิทธิพลของโมเลกุลอื่นที่อยู่ใกล้เคียง
โมเลกุลที่อยู่ตรงกลางได้รับแรงดึงดูดจากโมเลกุลอื่นที่อยู่ล้อมรอบเท่ากันทุกทิศทุกทาง
ส่วนโมเลกุลที่ผิวหน้าจะได้รับแรงดึงดูดจากโมเลกุลที่อยู่ด้านล่างและด้านข้างเท่านั้น
โมเลกุลที่ผิวหน้าจึงถูกดึงเข้าภายในของเหลว
ทำให้พื้นที่ผิวของของเหลวลดลงเหลอน้อยที่สุด
จะเห็นได้จากหยดน้ำที่เกาะบนพื้นผิวที่เรียบและสะอาดจะมีลักษณะเป็นทรงกลมซึ่งมีพื้นที่ผิวน้อยกว่าน้ำที่อยู่ในลักษณะแผ่ออกไป
ของเหลวพยายามจัดตัวเองให้มีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด
เนื่องจากโมเลกุลที่ผิวไม่มีแรงดึงเข้าทางด้านบน
จึงมีเสถียรภาพน้อยกว่าโมเลกุลที่อยู่ตรงกลาง
การลดพื้นที่ผิวเท่ากับเป็นการลดจำนวนโมเลกุลที่ผิวหน้า
จึงทำให้ของเหลวเสถียรมากขึ้นในบางกรณีของเหลวมีความจำเป็นต้องเพิ่มพื้นที่ผิว โดยที่โมเลกุลที่อยู่ด้านในของของเหลวจะเคลื่อนมายังพื้นผิว
ในการนี้โมเลกุลเหล่านั้นต้องเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อยูรอบ ๆ
หรือกล่าวว่าต้องทำงาน งานที่ใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย เรียกว่า
ความตึงผิว ( Surface tension )
ปัจจัยที่มีผลต่อความตึงผิว
1) แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล
ความตึงผิวจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล
ถ้าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมาก
โมเลกุลที่ผิวหน้าจะถูกดึงเข้าภายในอย่างแรงงานที่ใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลวจะมากตาม
ความตึงผิวก็มาก
2) อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์ของแต่ละโมเลกุลเพิ่มขึ้น
แต่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลลดลง ทำให้ความตึงผิวลดลง
2. การระเหย
เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา
ซึ่งแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่เท่ากัน
ดังนั้นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลอาจมีการขนกันและมีการแลกเปลี่ยนพลังงานกันได้ทำให้โมเลกุลหนึ่ง
ๆ อาจได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น และบางโมเลกุลสูญเสียพลังงานลงไป
ถ้าโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูง ๆ อยู่ที่บริเวณผวของของเหลว
ก็สามารถชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้ก็จะหลุดออกไป
โมเลกุลที่หลุดออกจากผิวหน้าของของเหลวและอยู่ในสถานะก๊าซ
เรียกกระบวนการดังกล่าวนี้ว่า การระเหย ( Evaporation )
ปัจจัยในการระเหย
1) อุณหภูมิ
การเพิ่มอุณหภูมิทำให้โมเลกุลมีพลังงานจลน์สูงขึ้น
โอกาสที่จะชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลย่อมมีมากขึ้น
2) พื้นที่ผิวของของเหลว
ทำให้โมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูงอยู่ที่ผิวมากขึ้นมีโอกาสหลุดออกจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้มากขึ้น
3)
การที่ของเหลวอยู่ในระบบเปิด
เป็นการป้องกันมิให้มีโอกาสกลับมาควบแน่นได้อีกและไม่ให้มีความดันไอต่อต้านโมเลกุลที่จะระเหยออกไปอีก
4)
ความดันของบรรยากาศเหนือของเหลว
ถ้ามีความดันของบรรยากาศต่ำของเหลวย่อมระเหยได้ดีขึ้น
5) การถ่ายเทของอากาศ
มีผลให้การระเหยดีขึ้น
การระเหยในระบบปิดและระบบเปิด
3. ความดันไอ
เมื่อใส่ของเหลวไว้ในระบบปิด โมเลกุลของของเหลวที่มีพลังงานมากและชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลด้วยกัน
ก็จะระเหยกลายเป็นไอ อยู่เหนือผิวของของเหลวนั้น
โมเลกุลของไอที่อยู่เหนือผิวของเหลวนั้นจะชนกันเอง ชนกับผิวของภาชนะบ้าง
และควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวบ้าง
เมื่อของเหลวระเหยกลายเป็นไอเพิ่มขึ้นจนถึงจำนวนหนึ่งจะทำให้ไอนั้นมีความดันค่าหนึ่งจนคงที่
ณ ความดันไอที่คงที่นี้จะมีจำนวนโมเลกุลของไอเหนือขงเหลวมีค่าเท่าเดิมอยู่ตลอดเวลา
เรียกว่า ภาวะสมดุล ที่ภาวะสมดุล จำนวนโมเลกุลของของเหลวที่ระเหยไปเป็นไอ
และจำนวนโมเลกุลของไอที่ควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวเท่ากันตลอดเวลา ที่ภาวะสมดุลใด ๆ
ที่ยังมีการเปลี่ยนแปลงกลับไปกลับมาได้ตลอดเวลา
ด้วยอัตราเร็วเท่ากันและผลของการเปลี่ยนแปลง ระบบมีสมบัติคงที่ เรียกว่า
สมดุลไดนามิก ความดันไอที่อยู่เหนือของเหลว ณ ภาวะสมดุลนี้เรียกว่า ความดันไอ ( Vapor
pressure )
ปัจจัยที่มีผลต่อความดันไอ
1) แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลว
ถ้าสารที่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมากความดันไอจะต่ำ
เพราะโอกาสที่โมเลกุลจะชนะแรงดึงดูดกลายเป็นไอนั้นยาก
2) อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิของระบบสูง
ย่อมทำให้โมเลกุลของสารมีพลังงานจลน์สูงขึ้นโอกาสที่จะระเหยกลายเป็นไอมีมากขึ้นความดันไอก็จะเพิ่มขึ้น
3) สารชนิดเดียวกัน
ที่อุณหภูมิเท่ากันย่อมมีความดันไอเท่ากันเสมอไม่ว่าสารนั้นจะมีปริมาณมากหรือน้อยกว่ากัน
นั่นคือ ความดันไอไม่ขึ้นอยู่กับปริมาตรของสาร
4) ความดันไอ จะเกิดขึ้นที่ภาวะสมดุลเท่านั้น
ดังนั้นต้องพิจารณาในระบบปิดเสมอ
5) สารที่มีจุดเดือดต่ำ จะมีความดันไอสูง
เพราะสารนั้นระเหยง่ายส่วนสารที่มีจุดเดือดสูงความดันไอจะต่ำเพราะสารนั้นระเหยยาก
4. จุดเดือด
การเดือด ( Boiling ) เป็นขบวนการที่โมเลกุลของของเหลวได้รับพลังงานสูงมากจนกลายเป็นไอได้อย่างรวดเร็ว
และโมเลกุลของของเหลวทั่วทุกบริเวณในภาชนะนั้นสามารถที่จะหลุดหนีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้อย่างรวดเร็ว
การเดือดของของเหลวจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งจะคงที่สำหรับของเหลวแต่ละชนิด
เรียกว่า จุดเดือด ( Boiling point ) ความดันไอของของเหลวขณะเดือดจะมีค่าเท่ากับความดันภายนอกหรือมากกว่าซึ่งก็คือความดันบรรยากาศขณะนั้น
ความดันของบรรยากาศจะมีผลต่อจุดเดือดของของเหลว คือ
ถ้าเปลี่ยนความดันจะทำให้จุดเดือดของของเหลวเปลี่ยนไปด้วย
ดังนั้นการบอกจุดเดือดของของเหลวชนิดหนึ่ง ๆ จะต้องบอกความดันของบรรยากาศด้วย เช่น
จุดเดือดของน้ำเท่ากับ 100 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 1 บรรยากาศ แต่โดยทั่วไปเมื่อกล่าวถึงจุดเดือดโดยไม่ระบุความดันเราหมายถึงจุดเดือดที่ความดัน
1 บรรยากาศ และเรียกว่า จุดเดือดปกติ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น