Sıvı

Küresel bir sıvı su damlacığının oluşumu, sıvılardaki yüzey geriliminin doğal sonucu olan yüzey alanını en aza indirir. ⓘ

Sıvı (veya hiper-granüler), kabının şekline uyan ancak basınçtan bağımsız olarak (neredeyse) sabit bir hacmi koruyan, neredeyse sıkıştırılamaz bir sıvıdır. Bu haliyle maddenin dört temel halinden biridir (diğerleri katı, gaz ve plazma) ve belirli bir hacmi olan ancak sabit bir şekli olmayan tek haldir. Bir sıvı, moleküller arası bağlarla bir arada tutulan atomlar gibi küçük titreşen madde parçacıklarından oluşur. Bir gaz gibi, bir sıvı da akabilir ve bir kabın şeklini alabilir. Diğerleri sıkıştırılabilse de çoğu sıvı sıkıştırmaya karşı direnç gösterir. Bir gazın aksine, bir sıvı bir kabın her boşluğunu doldurmak için dağılmaz ve oldukça sabit bir yoğunluğu korur. Sıvı halin ayırt edici bir özelliği de ıslanma olaylarına yol açan yüzey gerilimidir. Su, dünya üzerindeki en yaygın sıvıdır. ⓘ

Bir sıvının yoğunluğu genellikle bir katınınkine yakındır ve bir gazınkinden çok daha yüksektir. Bu nedenle sıvı ve katının her ikisi de yoğunlaştırılmış madde olarak adlandırılır. Öte yandan, sıvılar ve gazlar akma özelliğini paylaştıklarından, her ikisi de akışkan olarak adlandırılır. Dünya'da bol miktarda sıvı su bulunmasına rağmen, maddenin bu hali aslında bilinen evrende en az yaygın olanıdır, çünkü sıvıların var olması için nispeten dar bir sıcaklık/basınç aralığı gerekir. Evrende bilinen maddenin çoğu yıldızlararası bulutlar veya yıldızların içindeki plazma gibi gaz halindedir (tespit edilebilir katı madde izleri ile birlikte). ⓘ

Sıvının hacmi, onun sıcaklık ve basıncına bağlıdır. ⓘ

Katılara göre daha fazla,gazlara göre ise daha az daha az sıkışık yapıya sahiptir. ⓘ

Giriş

Sıcak ve soğuk suyun birbirine nasıl aktığını gösteren, soğuk su eklenmiş sıcak su dolu bir lavabonun termal görüntüsü. ⓘ

Sıvı, maddenin dört ana halinden biridir; diğerleri katı, gaz ve plazmadır. Sıvı bir akışkandır. Bir katının aksine, bir sıvıdaki moleküller çok daha fazla hareket özgürlüğüne sahiptir. Bir katıda molekülleri birbirine bağlayan kuvvetler bir sıvıda sadece geçicidir ve bir katı katı kalırken bir sıvının akmasına izin verir. ⓘ

Bir sıvı, tıpkı bir gaz gibi, bir akışkanın özelliklerini gösterir. Bir sıvı akabilir, bir kabın şeklini alabilir ve kapalı bir kaba yerleştirilirse, uygulanan basıncı kaptaki her yüzeye eşit olarak dağıtır. Sıvı bir torbaya yerleştirilirse, herhangi bir şekle sokulabilir. Bir gazın aksine, bir sıvı neredeyse sıkıştırılamaz, yani geniş bir basınç aralığında neredeyse sabit bir hacim kaplar; genellikle bir kaptaki mevcut alanı doldurmak için genişlemez, ancak kendi yüzeyini oluşturur ve her zaman başka bir sıvı ile kolayca karışmayabilir. Bu özellikler bir sıvıyı hidrolik gibi uygulamalar için uygun hale getirir. ⓘ

Sıvı partikülleri sıkıca bağlanmıştır ancak katı değildir. Birbirlerinin etrafında serbestçe hareket edebilirler, bu da sınırlı derecede parçacık hareketliliğine neden olur. Sıcaklık arttıkça, moleküllerin artan titreşimleri moleküller arasındaki mesafelerin artmasına neden olur. Bir sıvı kaynama noktasına ulaştığında, molekülleri birbirine sıkıca bağlayan kohezif kuvvetler kırılır ve sıvı gaz haline dönüşür (aşırı ısınma meydana gelmediği sürece). Sıcaklık düşürülürse, moleküller arasındaki mesafeler küçülür. Sıvı donma noktasına ulaştığında, moleküller genellikle kristalleşme adı verilen çok özel bir düzene kilitlenir ve aralarındaki bağlar daha katı hale gelerek sıvıyı katı haline dönüştürür (aşırı soğutma meydana gelmediği sürece). ⓘ

Örnekler

Standart sıcaklık ve basınç koşullarında sadece iki element sıvıdır: cıva ve brom. Dört elementin daha erime noktası oda sıcaklığının biraz üzerindedir: francium, caesium, gallium ve rubidium. Oda sıcaklığında sıvı halde bulunan metal alaşımları arasında bir sodyum-potasyum metal alaşımı olan NaK, eriyebilir bir sıvı alaşım olan galinstan ve bazı amalgamlar (cıva içeren alaşımlar) bulunur. ⓘ

Normal koşullar altında sıvı olan saf maddeler arasında su, etanol ve diğer birçok organik çözücü yer alır. Sıvı su kimya ve biyolojide hayati öneme sahiptir; yaşamın varlığı için bir gereklilik olduğuna inanılmaktadır. ⓘ

İnorganik sıvılar su, magma, inorganik sulu olmayan çözücüler ve birçok asidi içerir. ⓘ

Önemli günlük sıvılar arasında ev tipi çamaşır suyu gibi sulu çözeltiler, mineral yağ ve benzin gibi farklı maddelerin diğer karışımları, salata sosu veya mayonez gibi emülsiyonlar, kan gibi süspansiyonlar ve boya ve süt gibi kolloidler bulunur. ⓘ

Birçok gaz soğutularak sıvılaştırılabilir ve sıvı oksijen, sıvı nitrojen, sıvı hidrojen ve sıvı helyum gibi sıvılar üretilebilir. Ancak tüm gazlar atmosferik basınçta sıvılaştırılamaz. Örneğin karbondioksit sadece 5,1 atm'nin üzerindeki basınçlarda sıvılaştırılabilir. ⓘ

Bazı malzemeler maddenin klasik üç hali içinde sınıflandırılamaz. Örneğin, sıvı kristaller (sıvı kristal ekranlarda kullanılır) hem katı hem de sıvı benzeri özelliklere sahiptir ve sıvı ya da katıdan farklı olarak kendi madde hallerine aittirler. ⓘ

Uygulamalar

Bir lav lambası, konveksiyon nedeniyle hareket katan iki karışmaz sıvı (erimiş bir balmumu ve sulu bir çözelti) içerir. Üst yüzeye ek olarak, sıvılar arasında da yüzeyler oluşur ve alttaki balmumu damlacıklarını yeniden birleştirmek için bir gerilim kırıcı gerekir. ⓘ

Sıvıların yağlayıcılar, çözücüler ve soğutucular gibi çeşitli kullanım alanları vardır. ⓘ

Tribolojide, sıvılar yağlayıcı olarak özellikleri için incelenir. Yağ gibi yağlayıcılar, bileşenin çalışma sıcaklığı aralığı boyunca uygun olan viskozite ve akış özellikleri için seçilir. Yağlar genellikle iyi yağlama özellikleri nedeniyle motorlarda, dişli kutularında, metal işlemede ve hidrolik sistemlerde kullanılır. ⓘ

Birçok sıvı, diğer sıvıları veya katıları çözmek için çözücü olarak kullanılır. Çözeltiler boyalar, dolgu macunları ve yapıştırıcılar dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda bulunur. Nafta ve aseton endüstride yağ, gres ve katranı parçalardan ve makinelerden temizlemek için sıklıkla kullanılır. Vücut sıvıları su bazlı çözeltilerdir. ⓘ

Yüzey aktif maddeler genellikle sabun ve deterjanlarda bulunur. Alkol gibi çözücüler genellikle antimikrobiyal olarak kullanılır. Kozmetiklerde, mürekkeplerde ve sıvı boya lazerlerinde bulunurlar. Gıda endüstrisinde, bitkisel yağın çıkarılması gibi işlemlerde kullanılırlar. ⓘ

Sıvılar gazlardan daha iyi termal iletkenliğe sahip olma eğilimindedir ve akış kabiliyeti bir sıvıyı mekanik bileşenlerden fazla ısıyı uzaklaştırmak için uygun hale getirir. Isı, sıvıyı radyatör gibi bir ısı eşanjöründen geçirerek uzaklaştırılabilir veya buharlaşma sırasında ısı sıvıyla birlikte uzaklaştırılabilir. Motorların aşırı ısınmasını önlemek için su veya glikol soğutucuları kullanılır. Nükleer reaktörlerde kullanılan soğutucular su veya sodyum ya da bizmut gibi sıvı metaller içerir. Sıvı itici gaz filmleri roketlerin itme odalarını soğutmak için kullanılır. Talaşlı imalatta, hem iş parçasını hem de takımları hızla bozabilecek aşırı ısıyı gidermek için su ve yağlar kullanılır. Terleme sırasında, ter buharlaşarak insan vücudundaki ısıyı uzaklaştırır. Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme endüstrisinde (HVAC), ısıyı bir alandan diğerine aktarmak için su gibi sıvılar kullanılır. ⓘ

Benzer şekilde, sıvılar daha iyi ısı transferi özellikleri nedeniyle yemek pişirmede sıklıkla kullanılır. Daha iyi iletkenliğe ek olarak, daha sıcak sıvılar genleşip yükselirken daha soğuk alanlar büzülüp battığından, düşük kinematik viskoziteye sahip sıvılar ısıyı oldukça sabit bir sıcaklıkta konveksiyon yoluyla aktarma eğilimindedir ve bu da bir sıvıyı haşlama, kaynatma veya kızartma için uygun hale getirir. Bir gazın sıvıya yoğunlaştırılmasıyla daha da yüksek ısı transferi oranları elde edilebilir. Sıvının kaynama noktasında, ısı enerjisinin tamamı, sıcaklıkta eşlik eden bir artış olmaksızın sıvıdan gaza faz değişimine neden olmak için kullanılır ve kimyasal potansiyel enerji olarak depolanır. Gaz tekrar sıvıya dönüştüğünde bu fazla ısı enerjisi sabit bir sıcaklıkta açığa çıkar. Bu olgu buharlama gibi işlemlerde kullanılır. Sıvılar genellikle farklı kaynama noktalarına sahip olduğundan, sıvı veya gaz karışımları veya çözeltileri tipik olarak ısı, soğuk, vakum, basınç veya diğer araçlar kullanılarak damıtma yoluyla ayrıştırılabilir. Damıtma, alkollü içeceklerin üretiminden petrol rafinerilerine, argon, oksijen, nitrojen, neon veya ksenon gibi gazların sıvılaştırılarak (kendi kaynama noktalarının altına soğutularak) kriyojenik damıtılmasına kadar her şeyde bulunabilir. ⓘ

Sıvı, akışkan gücü sağlamak için Pascal yasasından yararlanan hidrolik sistemlerin birincil bileşenidir. Pompalar ve su çarkları gibi cihazlar eski çağlardan beri sıvı hareketini mekanik işe dönüştürmek için kullanılmaktadır. Yağlar, bu kuvveti hidrolik silindirlere ileten hidrolik pompalar aracılığıyla zorlanır. Hidrolik, otomotiv frenleri ve şanzımanları, ağır ekipmanlar ve uçak kontrol sistemleri gibi birçok uygulamada bulunabilir. Çeşitli hidrolik presler, kaldırma, presleme, sıkıştırma ve şekillendirme için onarım ve imalatta yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ

Sıvılar bazen ölçüm cihazlarında kullanılır. Bir termometre genellikle cıva gibi sıvıların termal genleşmesini, sıcaklığı göstermek için akış kabiliyetleriyle birlikte kullanır. Bir manometre, hava basıncını göstermek için sıvının ağırlığını kullanır. ⓘ

Mekanik özellikler

Cilt

Sıvıların miktarları hacim birimleriyle ölçülür. Bunlar arasında SI birimi metreküp (m³) ve bunun bölümleri, özellikle de daha yaygın olarak litre olarak adlandırılan desimetre küp (1 dm³ = 1 L = 0,001 m³) ve mililitre olarak da adlandırılan santimetre küp (1 cm³ = 1 mL = 0,001 L = 10-6 m³) yer alır. ⓘ

Bir miktar sıvının hacmi, sıcaklığı ve basıncı ile sabittir. Sıvılar genellikle ısıtıldıklarında genleşir ve soğutulduklarında büzülürler. Su 0 °C ile 4 °C arasında önemli bir istisnadır. ⓘ

Öte yandan, sıvıların sıkıştırılabilirliği çok azdır. Örneğin su, atmosferik basınçtaki (bar) her birim artış için sadece milyonda 46,4 parça sıkışacaktır. Oda sıcaklığında yaklaşık 4000 bar (400 megapaskal veya 58.000 psi) basınçta su, hacminde yalnızca %11'lik bir azalma yaşar. Sıkıştırılamazlık sıvıları hidrolik güç iletimi için uygun hale getirir, çünkü sıvının bir noktasındaki basınç değişikliği sıvının diğer tüm kısımlarına eksilmeden iletilir ve sıkıştırma şeklinde çok az enerji kaybedilir. ⓘ

Bununla birlikte, ihmal edilebilir sıkıştırılabilirlik başka olaylara yol açar. Su darbesi olarak adlandırılan boruların çarpması, bir vana aniden kapatıldığında meydana gelir ve vanada ses hızının hemen altında sistem boyunca geriye doğru hareket eden büyük bir basınç artışı yaratır. Sıvının sıkıştırılamazlığının neden olduğu bir başka olay da kavitasyondur. Sıvılar çok az esnekliğe sahip olduklarından, yüksek türbülans veya yöndeki dramatik değişim alanlarında, örneğin bir tekne pervanesinin arka kenarı veya bir borudaki keskin bir köşe gibi, kelimenin tam anlamıyla parçalara ayrılabilirler. Düşük basınç (vakum) alanındaki bir sıvı buharlaşır ve kabarcıklar oluşturur, bunlar daha sonra yüksek basınç alanlarına girdiklerinde çökerler. Bu, sıvının kabarcıkların bıraktığı boşlukları muazzam bir yerel kuvvetle doldurmasına ve bitişikteki herhangi bir katı yüzeyi aşındırmasına neden olur. ⓘ

Basınç ve kaldırma kuvveti

Yerçekimi alanında, sıvılar bir kabın kenarlarına ve sıvının içindeki herhangi bir şeye basınç uygular. Bu basınç her yöne iletilir ve derinlikle birlikte artar. Eğer bir sıvı düzgün bir yerçekimi alanında duruyorsa, basınç $p$ derinlikte $z$ tarafından verilir

$p=p_{0}+\rho gz\,$

burada:

$p_{0}\,$ yüzeydeki basınçtır

$\rho \,$ derinlikle aynı olduğu varsayılan sıvı yoğunluğudur

$g\,$ yerçekimi ivmesidir ⓘ

Havaya açık bir su kütlesi için, $p_{0}$ atmosferik basınç olacaktır. ⓘ

Tekdüze yerçekimi alanlarındaki statik sıvılar da kaldırma kuvveti fenomenini sergiler; sıvıya daldırılan nesneler, derinlikle basınç değişimi nedeniyle net bir kuvvete maruz kalır. Kuvvetin büyüklüğü nesne tarafından yer değiştiren sıvının ağırlığına eşittir ve kuvvetin yönü daldırılan nesnenin ortalama yoğunluğuna bağlıdır. Yoğunluk sıvınınkinden küçükse, kaldırma kuvveti yukarı doğru yönelir ve cisim yüzer, yoğunluk daha büyükse, kaldırma kuvveti aşağı doğru yönelir ve cisim batar. Bu Arşimet prensibi olarak bilinir. ⓘ

Yüzeyler

Suda yüzey dalgaları ⓘ

Bir sıvının hacmi kabının hacmiyle tam olarak eşleşmediği sürece, bir veya daha fazla yüzey gözlemlenir. Bir yüzeyin varlığı, dökme bir sıvıda bulunmayan yeni olguları ortaya çıkarır. Bunun nedeni, yüzeydeki bir molekülün diğer sıvı molekülleriyle yalnızca yüzeyin iç tarafında bağlara sahip olmasıdır; bu da yüzey moleküllerini içe doğru çeken net bir kuvvet anlamına gelir. Eşdeğer olarak, bu kuvvet enerji cinsinden tanımlanabilir: belirli bir alanda bir yüzey oluşturmakla ilişkili sabit bir enerji miktarı vardır. Bu miktar, birim alan başına enerji birimi cinsinden (SI birimleri: J/m²) yüzey gerilimi olarak adlandırılan bir malzeme özelliğidir. Güçlü moleküller arası kuvvetlere sahip sıvılar büyük yüzey gerilimlerine sahip olma eğilimindedir. ⓘ

Yüzey geriliminin pratik bir anlamı, sıvıların yüzey alanlarını en aza indirme eğiliminde olmaları ve başka kısıtlamalar olmadığı sürece küresel damlalar ve kabarcıklar oluşturmalarıdır. Yüzey gerilimi, yüzey dalgaları, kılcal hareket, ıslanma ve dalgalanmalar da dahil olmak üzere bir dizi başka olaydan da sorumludur. Nano ölçekli sınırlama altındaki sıvılarda, yüzey etkileri baskın bir rol oynayabilir çünkü - makroskopik bir sıvı örneğine kıyasla - moleküllerin çok daha büyük bir kısmı bir yüzeyin yakınında bulunur. ⓘ

Bir sıvının yüzey gerilimi ıslanabilirliğini doğrudan etkiler. En yaygın sıvılar onlarca mJ/m² arasında değişen gerilimlere sahiptir, bu nedenle yağ, su veya tutkal damlacıkları kolayca birleşebilir ve diğer yüzeylere yapışabilirken, cıva gibi sıvı metaller yüzlerce mJ/m² arasında değişen gerilimlere sahip olabilir, bu nedenle damlacıklar kolayca birleşmez ve yüzeyler yalnızca belirli koşullar altında ıslanabilir. ⓘ

Yaygın sıvıların yüzey gerilimleri, sıcaklık gibi değişen koşullara maruz kaldıklarında, viskozite gibi diğer mekanik özelliklerde görülen muazzam varyasyonla güçlü bir tezat oluşturan nispeten dar bir değer aralığında yer alır. ⓘ

Akış

Bir viskozite simülasyonu. Soldaki sıvı daha düşük viskoziteye ve Newtonyen davranışa sahipken, sağdaki sıvı daha yüksek viskoziteye ve Newtonyen olmayan davranışa sahiptir. ⓘ

Sıvıların akışını karakterize eden önemli bir fiziksel özellik viskozitedir. Sezgisel olarak viskozite, bir sıvının akışa karşı direncini tanımlar. ⓘ

Daha teknik olarak viskozite, bir sıvının belirli bir hızda deformasyona karşı direncini ölçer, örneğin sonlu hızda kesilirken. Spesifik bir örnek, bir sıvıdan akan bir sıvıdır. boru: bu durumda sıvı, boru duvarlarının yakınında daha yavaş aktığı için kayma deformasyonuna uğrar merkeze yakın olanlardan daha fazla. Sonuç olarak, akışa karşı viskoz direnç gösterir. Akışı sürdürmek için, borunun uçları arasındaki basınç farkı gibi harici bir kuvvet uygulanmalıdır. ⓘ

Sıvıların viskozitesi artan sıcaklıkla birlikte azalır. ⓘ

Hassas kontrol Viskozite, özellikle yağlama endüstrisi olmak üzere birçok uygulamada önemlidir. Bu kontrolü sağlamanın bir yolu, farklı viskozitelere sahip iki veya daha fazla sıvıyı hassas oranlarda karıştırmaktır. Buna ek olarak, viskozitenin sıcaklığa bağımlılığını modüle edebilen çeşitli katkı maddeleri mevcuttur. yağlama yağlarının viskozitesi. Bu özellik, makineler genellikle aşağıdaki aralıklarda çalıştığı için önemlidir sıcaklıklar (ayrıca bkz. viskozite indeksi). ⓘ

Bir sıvının viskoz davranışı Newtonyen veya Newtonyen olmayan olabilir. Newtonyen bir sıvı doğrusal bir gerilme/stres eğrisi sergiler, yani viskozitesi zamandan, kayma hızından veya kayma hızı geçmişinden bağımsızdır. Newton sıvılarına örnek olarak su, gliserin, motor yağı, bal veya cıva verilebilir. Newtonyen olmayan bir sıvı, viskozitenin bu faktörlerden bağımsız olmadığı ve kesme altında kalınlaştığı (viskozitede artış) veya inceldiği (viskozitede azalma) bir sıvıdır. Newtonyen olmayan sıvılara örnek olarak ketçap, mayonez, saç jöleleri, Play-Doh veya nişasta çözeltileri verilebilir. ⓘ

Sınırlama altında esneklik

Hapsedilmiş sıvılar, yığın sıvılara kıyasla farklı mekanik özellikler sergileyebilir. Örneğin, Milimetrenin altında sınırlama altındaki sıvılar (örneğin sert duvarlar arasındaki boşlukta) katı benzeri bir mekanik tepki sergiler ve sınırlama uzunluğunun ters kübik gücü ile ölçeklenen şaşırtıcı derecede büyük bir düşük frekanslı elastik kesme modülüne sahiptir. ⓘ

Ses yayılımı

Bir sıvıdaki ses hızı şu şekilde verilir $c={\sqrt {K/\rho }}$ nerede $K$ sıvının yığın modülü ve $\rho$ yoğunluğa bağlıdır. Örnek olarak, suyun yaklaşık 2,2 GPa kütle modülü ve 1000 kg/m³ yoğunluğu vardır, bu da c = 1,5 km/s verir. ⓘ

Sıvılarda ses hızı şu şekilde hesaplanır: $c={\sqrt {K/\rho }}$ K Bulk modülü , ρ basınç. Örneğin ses; tatlı su içinde, tipik değerlerle, c 25 °C'de = 1497 m / s hızındadır. ⓘ

Termodinamik

Faz geçişleri

Tipik bir faz diyagramı. Noktalı çizgi suyun anormal davranışını vermektedir. Yeşil çizgiler donma noktasının basınçla nasıl değişebileceğini, mavi çizgi ise kaynama noktasının basınçla nasıl değişebileceğini göstermektedir. Kırmızı çizgi, süblimleşme veya birikmenin meydana gelebileceği sınırı göstermektedir. ⓘ

Kaynama noktasının altındaki bir sıcaklıkta, sıvı haldeki herhangi bir madde, buharının yoğunlaşmasının tersi bir süreçle dengeye ulaşana kadar buharlaşacaktır. Bu noktada buhar, sıvı buharlaşırken aynı oranda yoğunlaşacaktır. Bu nedenle, buharlaşan sıvı sürekli olarak uzaklaştırılırsa bir sıvı kalıcı olarak var olamaz. Kaynama noktasındaki veya üzerindeki bir sıvı normalde kaynar, ancak aşırı ısınma belirli durumlarda bunu önleyebilir. ⓘ

Donma noktasının altındaki bir sıcaklıkta, bir sıvı kristalleşme eğiliminde olacak ve katı formuna dönüşecektir. Gaza geçişin aksine, bu geçişte sabit basınç altında denge yoktur, bu nedenle aşırı soğutma gerçekleşmediği sürece sıvı sonunda tamamen kristalleşecektir. Bununla birlikte, bu sadece sabit basınç altında geçerlidir, bu nedenle (örneğin) kapalı, güçlü bir kaptaki su ve buz, her iki fazın da bir arada bulunduğu bir dengeye ulaşabilir. Katıdan sıvıya geçişin tersi için bkz. erime. ⓘ

Uzaydaki sıvılar

Faz diyagramı sıvıların neden uzayda ya da başka herhangi bir boşlukta bulunmadığını açıklar. Basınç sıfır olduğu için (gezegenlerin ve uyduların yüzeyleri ya da içleri hariç) uzaya maruz kalan su ve diğer sıvılar sıcaklığa bağlı olarak ya hemen kaynayacak ya da donacaktır. Uzayın dünyaya yakın bölgelerinde su, eğer güneş doğrudan üzerine parlamıyorsa donacak ve güneş ışığına maruz kalır kalmaz buharlaşacaktır (süblimleşecektir). Eğer su Ay'da buz olarak bulunuyorsa, sadece güneşin hiç parlamadığı ve çevresindeki kayanın onu çok fazla ısıtmadığı gölgeli deliklerde bulunabilir. Satürn'ün yörüngesine yakın bir noktada, güneşten gelen ışık buzu su buharına dönüştürmek için çok zayıftır. Bu durum Satürn'ün halkalarını oluşturan buzun uzun ömürlülüğünden anlaşılmaktadır. ⓘ

Çözümler

Sıvılar gazlarla, katılarla ve diğer sıvılarla çözelti oluşturabilir. ⓘ

İki sıvı herhangi bir oranda çözelti oluşturabiliyorsa karışabilir, aksi takdirde karışmaz olarak adlandırılır. Örnek olarak, su ve etanol (içme alkolü) karışabilirken, su ve benzin karışmaz. Bazı durumlarda, başka türlü karışmayan sıvıların karışımı, bir sıvının diğerinin içinde mikroskobik damlacıklar halinde dağıldığı bir emülsiyon oluşturacak şekilde stabilize edilebilir. Bu genellikle damlacıkları stabilize etmek için bir yüzey aktif maddenin varlığını gerektirir. Emülsiyonun bilinen bir örneği, yumurta sarısında bulunan bir madde olan lesitin ile stabilize edilen su ve yağ karışımından oluşan mayonezdir. ⓘ

Mikroskobik tanım

Sıvıları oluşturan moleküller düzensizdir ve güçlü bir şekilde etkileşim halindedir, Bu da sıvıların moleküler düzeyde titizlikle tanımlanmasını zorlaştırır. Bu durum Maddenin diğer iki yaygın fazı olan gazlar ve katıların aksine. Gazlar düzensiz olmalarına rağmen, yeterince seyreltiktirler. çok cisim etkileşimleri göz ardı edilebilir ve bunun yerine moleküler etkileşimler modellenebilir iyi tanımlanmış ikili çarpışma olayları açısından. Tersine, katılar yoğun ve güçlü olmasına rağmen Etkileşime girdiklerinde, moleküler düzeyde düzenli yapıları (örneğin kristal kafes) önemli teorik basitleştirmeler. Bu nedenlerden dolayı, sıvıların mikroskobik teorisi gazlar ve katılara göre daha az gelişmiştir. ⓘ

Statik yapı faktörü

Klasik tek atomlu bir sıvının yapısı. Atomların temas halinde birçok en yakın komşusu vardır, ancak uzun menzilli bir düzen mevcut değildir. ⓘ

Bir sıvıda atomlar kristal bir kafes oluşturmaz ve başka herhangi bir uzun menzilli düzen şekli göstermezler. Bu, X-ışını ve nötron kırınımında Bragg piklerinin olmamasıyla kanıtlanır. Normal koşullar altında, kırınım deseni sıvının izotropisini ifade eden dairesel simetriye sahiptir. Radyal yönde, kırınım yoğunluğu düzgün bir şekilde salınır. Bu genellikle statik yapı faktörü S(q) ile tanımlanır, dalga sayısı q=(4π/λ)sin θ probun (foton veya nötron) dalga boyu λ ve Bragg açısı θ ile verilir. S(q) salınımları sıvının yakın düzenini, yani bir atom ile en yakın, ikinci en yakın, ... komşuların birkaç kabuğu arasındaki korelasyonları ifade eder. ⓘ

Bu korelasyonların daha sezgisel bir açıklaması, temelde S(q)'nun Fourier dönüşümü olan radyal dağılım fonksiyonu g(r) tarafından verilir. Sıvıdaki çift korelasyonlarının zamansal anlık görüntüsünün uzamsal ortalamasını temsil eder. ⓘ

Lennard-Jones model sıvının radyal dağılım fonksiyonu. ⓘ

Ses dağılımı ve yapısal gevşeme

Ses hızı için yukarıdaki ifade $c={\sqrt {K/\rho }}$ K frekanstan bağımsız ise sıvı doğrusal bir ortam gibi davranır, böylece ses dağılmadan ve mod kuplajı olmadan yayılır. Gerçekte, herhangi bir sıvı bir miktar dağılım gösterir: artan frekansla birlikte, K düşük frekanslı, sıvı benzeri limitten geçer $K_{0}$ yüksek frekanslı, katı benzeri sınıra $K_{\infty }$. Normal sıvılarda, bu geçişin çoğu GHz ile THz arasındaki frekanslarda gerçekleşir ve bazen hipersound olarak adlandırılır. ⓘ

GHz altı frekanslarda, normal bir sıvı kayma dalgalarını sürdüremez: kayma modülünün sıfır frekans sınırı $G_{0}=0$. Bu bazen bir sıvının tanımlayıcı özelliği olarak görülür. Ancak, tıpkı yığın modülü K gibi, kayma modülü G de frekansa bağlıdır, ve hiper ses frekanslarında sıvı benzeri limitten benzer bir geçiş gösterir $G_{0}$ katı benzeri, sıfır olmayan bir sınıra $G_{\infty }$. ⓘ

Kramers-Kronig ilişkisine göre, ses hızındaki dağılım (K veya G'nin gerçek kısmı ile verilir) ses zayıflamasında (dağılma, K veya G'nin hayali kısmı ile verilir) bir maksimum ile birlikte gider. Doğrusal tepki teorisine göre, K veya G'nin Fourier dönüşümü, harici bir pertürbasyondan sonra sistemin dengeye nasıl döndüğünü açıklar; bu nedenle, GHz ila THz bölgesindeki dağılım adımına gevşeme de denir. Dalgalanma-dağılma teoremine göre, dengeye doğru gevşeme, dengedeki dalgalanmalarla yakından bağlantılıdır. Ses dalgaları ile ilişkili yoğunluk dalgalanmaları Brillouin saçılması ile deneysel olarak gözlemlenebilir. ⓘ

Bir sıvıyı camsı geçişe doğru aşırı soğuturken, sıvı benzeri tepkiden katı benzeri tepkiye geçiş GHz'den MHz, kHz, Hz, ...'e hareket eder; eşdeğer olarak, yapısal gevşemenin karakteristik süresi ns'den µs, ms, s, ...'ye artar. Bu, cam oluşturan sıvıların yukarıda bahsedilen viskoelastik davranışının mikroskobik açıklamasıdır. ⓘ

Birleşmenin etkileri

Katı maddelerdeki atomik/moleküler difüzyon (veya parçacıkların yer değiştirmesi) mekanizmaları, sıvı malzemelerdeki viskoz akış ve katılaşma mekanizmalarıyla yakından ilişkilidir. Viskozitenin sıvı içindeki moleküler "boş alan" açısından tanımlanması moleküllerinin normal sıcaklıklarda sıvı halde "ilişkili" olduğu bilinen sıvıları hesaba katmak için gerektiği şekilde değiştirilmiştir. Çeşitli moleküller bir araya gelerek ilişkili bir molekül oluşturduklarında, yarı katı bir sistem içinde daha önce hareketli moleküller için boş alan olarak mevcut olan belirli bir miktar alanı çevrelerler. Bu nedenle, çoğu maddenin soğuma sırasında birleşme eğilimi nedeniyle soğuma üzerine viskozite artar. ⓘ

Benzer argümanlar basıncın viskozite üzerindeki etkilerini tanımlamak için de kullanılabilir; burada viskozitenin sonlu sıkıştırılabilirliğe sahip sıvılar için esas olarak hacmin bir fonksiyonu olduğu varsayılabilir. Bu nedenle basınç arttıkça viskozitenin artması beklenir. Buna ek olarak, eğer hacim ısı ile genişletilir ancak basınç ile tekrar azaltılırsa, viskozite aynı kalır. ⓘ

Moleküllerin küçük gruplar halinde yönlenmesine yönelik yerel eğilim, sıvıya (daha önce de belirtildiği gibi) belirli bir derecede birliktelik kazandırır. Bu birleşme, sıvı içinde önemli bir "iç basınç" ile sonuçlanır ve bu basınç neredeyse tamamen, geçici düşük hızları nedeniyle (Maxwell dağılımını takip ederek) diğer moleküllerle birleşmiş olan moleküllerden kaynaklanır. Bu tür birkaç molekül arasındaki iç basınç, katı formdaki bir grup molekül arasındaki basınca karşılık gelebilir. ⓘ

Maddenin faz geçişleri () ⓘ

için Kimden	Katı	Sıvı	Gaz	Plazma
Katı		Erime	Süblimasyon
Sıvı	Dondurma		Buharlaşma
Gaz	İfade Alma	Yoğuşma		İyonizasyon
Plazma			Rekombinasyon