Sammanhållningsstyrka: Egenskaper i fasta ämnen, vätskor och gaser, exempel

Sammanhållningskrafterna är de intermolekylära krafterna som attraherar vissa molekyler tillsammans. Beroende på intensiteten hos de sammanhängande krafterna är ett ämne i ett fast, flytande eller gasformigt tillstånd. Värdet av sammanhållningskrafterna är en inneboende egenskap hos varje substans.

Denna egenskap är relaterad till formen och strukturen hos varje substans molekyler. En viktig egenskap hos sammanhållningskrafterna är att de minskar snabbt när avståndet ökar. Därefter kallas sammanhållningskrafter som attraherande drag som uppträder mellan molekyler av samma substans.

Tvärtom är repulsionskrafterna de som härrör från partikelns kinetiska energi (energi på grund av rörelse). Denna energi medför att molekylerna ständigt rör sig. Intensiteten hos denna rörelse är direkt proportionell mot den temperatur vid vilken substansen är belägen.

För att orsaka förändring av tillståndet hos ett ämne är det nödvändigt att höja temperaturen genom överföring av värme. Detta medför att substansens repulsionskrafter ökar, vilket kan resultera i att tillståndsändringen sker.

Å andra sidan är det viktigt och nödvändigt att skilja mellan sammanhållning och anslutning. Sammanhållningen beror på attraktionskrafterna som inträffar mellan intilliggande partiklar av samma substans; Å andra sidan är vidhäftning resultatet av interaktionen som äger rum mellan ytor av olika substanser eller kroppar.

Dessa två krafter förefaller relaterade i flera fysiska fenomen som påverkar vätskorna, så det är viktigt att ha en bra förståelse för både det ena.

Egenskaper i fasta ämnen, vätskor och gaser

I fasta ämnen

I allmänhet är sammanhållningskrafterna i de fasta ämnena mycket höga och inträffar intensivt i de tre riktningarna av rymden.

På detta sätt, om en yttre kraft appliceras på en fast kropp, sker endast små förskjutningar av molekylerna mellan dem.

Dessutom, när den yttre kraften försvinner, är sammanhållningskrafterna tillräckligt starka för att återföra molekylerna till sin ursprungliga position, återhämta positionen före applicering av kraft.

I vätskor

Tvärtom är kohesionskrafterna i vätskor höga endast i två av de rumsliga riktningarna, medan de är mycket svaga mellan fluidskikten.

När en kraft appliceras i tangentiell riktning på en vätska, bryter således kraften de svaga bindningarna mellan skikten. Detta medför att de flytande skikten glider över varandra.

Då, när appliceringen av kraft slutar, har sammanhållningskrafterna inte tillräcklig kraft för att återföra vätskemolekylerna till deras ursprungliga position.

Dessutom reflekteras sammanhållningen i vätskor även i ytspänningen, orsakad av en obalanserad kraft riktade mot vätskans inre, som verkar på ytans molekyler.

På samma sätt observeras även sammanhållning när övergången från vätsketillståndet till det fasta tillståndet inträffar på grund av effekten av komprimeringen av de flytande molekylerna.

I gaserna

I gaser är sammanhållningskrafterna försumbar. På detta sätt är gasernas molekyler i konstant rörelse, eftersom sammanhållningskrafterna i deras fall inte kan hålla dem bundna till varandra.

Av denna anledning kan sammanhållningskrafterna i gaserna förstås endast när förflyttningsförfarandet äger rum, vilket äger rum när gasformiga molekyler komprimeras och attraktionskrafterna ges tillräckligt starka för övergången av tillståndet för att äga rum. gasformigt till vätsketillståndet.

exempel

Sammanhållningskrafter kombineras ofta med vidhäftningskrafterna för att ge upphov till vissa fysiska och kemiska fenomen. Således tillåter exempelvis sammanhållningskrafterna tillsammans med vidhäftningskrafterna oss att förklara några av de vanligaste fenomenen som uppträder i vätskor; Detta är fallet med menisk, ytlig spänning och kapillaritet.

Därför är det i fråga om vätskor nödvändigt att skilja mellan sammanhållningskrafterna som uppträder mellan molekylerna hos samma vätska; och de av vidhäftning, vilka uppträder mellan molekylerna hos vätskan och det fasta materialet.

Ytspänning

Ytspänningen är den kraft som uppträder tangentiellt och per enhetens längd vid kanten av den fria ytan av en vätska som är i jämvikt. Denna kraft kontraherar vätskans yta.

I slutändan uppträder ytspänning eftersom krafterna som uppstår i vätskans molekyler är olika på vätskans yta än de som uppträder i det inre.

menisk

Menisk är krökningen som skapas på vätskans yta när den är inrymd i en behållare. Denna kurva produceras av effekten att ytan av behållaren som innehåller den har på vätskan.

Kurvan kan vara konvex eller konkav beroende på om kraften mellan vätskans molekyler och behållarens behållare är attraktiva - det är fallet med vatten och glas - eller är repulsiva, som mellan kvicksilver och glas .

kapillaritet

Kapillaritet är en egenskap av vätskor som gör att de kan stiga upp eller ned genom ett kapillärrör. Det är den egendom som delvis möjliggör uppkomsten av vatten genom insidan av växterna.

En vätska stiger genom kapillärröret när de sammanhängande krafterna är mindre än vidhäftningskrafterna mellan vätskan och rörets väggar. På så sätt fortsätter vätskan att stiga tills värdet på ytspänningen är lika med vikten av vätskan som finns i kapillärröret.

Tvärtom, om sammanhållningskrafterna är större än vidhäftningskrafterna, kommer ytspänningen att sänka vätskan och formen av dess yta kommer att vara konvex.