Čo je kvapalina?
Kvapalina je skupenstvo látky, ktoré má stály objem, ale nemá stály tvar. Keď nalejeme vodu do pohára, nadobudne jeho tvar — no množstvo vody ostane rovnaké. Nalejeme ju do misky a nadobudne tvar misky.
Voda, pomarančový džús, ortuť a roztavená horninová láva sú príklady kvapalín.
Ako sú usporiadané častice v kvapaline?
Častice v kvapaline sú:
- Blízko seba — objem je stály, pretože medzi nimi je len málo voľného priestoru, podobne ako v pevnej látke.
- Bez pravidelného usporiadania — na rozdiel od pevných látok nie sú uzavreté v kryštalickej mriežke.
- Schopné pohybovať sa popri sebe — práve preto môže kvapalina tiecť a meniť tvar.
- Pohybujúce sa strednou energiou — rýchlejšie ako v pevnej látke, pomalšie ako v plyne.
Medzi časticami stále pôsobia príťažlivé sily, no sú dostatočne slabé na to, aby sa mohli kĺzať popri sebe.
Ortuť je jediný kov, ktorý je pri izbovej teplote (20 °C) kvapalina. Je veľmi hustá a lesklá. Ortuť je jedovatá, preto sa v laboratóriách zaobchádza s ňou opatrne.
Fyzikálne vlastnosti kvapalín
| Vlastnosť | Opis |
|---|---|
| Tvar | Premenlivý — zaujíma tvar nádoby |
| Objem | Stály — zostáva rovnaký |
| Stlačiteľnosť | Veľmi ťažko stlačiteľné |
| Prúdenie | Ľahko tečie |
| Povrchové napätie | Povrchové častice sú priťahované smerom dnu, čím vzniká „koža" |
Viskozita opisuje, ako ľahko kvapalina tečie. Voda má nízku viskozitu (tečie rýchlo), kým med má vysokú viskozitu (tečie pomaly). Hustejšie kvapaliny majú silnejšie väzby medzi časticami.
Povrchové napätie
Na povrchu kvapaliny sú frecovice ťahané len do strán a nadol (nie nahor), preto povrch pôsobí ako natiahnutý gumový film. To sa nazýva povrchové napätie. Je dostatočne silné, aby udržalo hmotnosť malého hmyzu — napríklad vodomerky — kráčajúceho po hladine vody.
Skús opatrne položiť sponku na papier plochom naplocho na hladinu pokojnej vody. Napriek tomu, že je ťažšia ako voda, bude plávať vďaka povrchovému napätiu. Kvapka prostriedku na umývanie riadu povrchové napätie naruší a sponka klesne.
Zmena skupenstva
- Odparovanie a varenie: Pri zahrievaní kvapaliny získavajú jej povrchové častice dostatočnú energiu, aby unikli do plynnej fázy. Pri bode varu vznikajú bublinky v celom objeme kvapaliny.
- Tuhnutie: Keď kvapalina odovzdáva teplo, her častice sa spomaľujú. Pri bode tuhnutia sa uzatvoria do pevných polôh a kvapalina sa zmení na pevnú látku.
Prax: Varenie s vodou
Keď naplníš hrniec vodou, voda dokonale zaujme jeho tvar. Ak ju preliješ do inak tvarovaného hrnca, nadobudne nový tvar — no objem zostane rovnaký. Toto je klasická ukážka toho, že kvapaliny majú stály objem, ale nemajú stály tvar.
Prax: Med vs. voda — viskozita
Med tečie oveľa pomalšie ako voda, pretože má oveľa vyššiu viskozitu. Príťažlivé sily medzi časticami medu odolávajú toku. Keď med zohreješ, stane sa menej hustým — zvyšovanie teploty väčšinou znižuje viskozitu kvapalín.
Prax: Vodomerky na hladine vody
Vodomerky môžu kráčať po hladine vody vďaka povrchovému napätiu. Molekuly vody na povrchu sa priťahujú smerom dnu a vytvárajú akúsi „kožu", ktorá unesie hmotnosť malého hmyzu. Prostriedok na umývanie riadu toto napätie naruší.
Kde to vidíš v reálnom živote? Zakaždým, keď nalejete nápoj, pozorujte, ako zaujme tvar pohára. Sledujte, ako saponát narúša povrchové napätie vody.
Cvičné príklady
Kvapalinu prelijeme z úzkej fľaše do plochého riadu. Čo sa stane s jej tvarom a objemom?
Zobraziť odpoveď
Prečo môžu kvapaliny tiecť, ale pevné látky nie?