สมบัติของของเหลว

 ของเหลวมีสมบัติทั่วไปดังนี้
1. มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของแข็ง
2.  มีการจัดเรียงอนุภาคไม่เป็นระเบียบ และมีที่ว่างระหว่างอนุภาคเล็กน้อย ทำให้อนุภาคของของเหลวมีอิสระในการเคลื่อนที่ได้มากกว่าของแข็ง แต่ไม่แยกจากกัน ของเหลวจึงไหลได้
3.  รูปร่างของของเหลวจะเปลี่ยนไปตามภาชนะที่บรรจุ และมีปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิและความดันคงที่
4. ของเหลวสามารถแพร่ได้  ถ้านำของเหลว 2 ชนิดมาผสมกัน เช่น หยดน้ำหมึกลงในแก้วน้ำ ในตอนแรกจะสังเกตเห็นว่าเฉพาะน้ำรอบ ๆ หยดน้ำหมึกจะกลายเป็นสีของหมึก เมื่อเวลาผ่านไประยะเลาหนึ่งน้ำที่มีสีของน้ำหมึกจะมีขอบเขตกว้างขึ้น และในที่สุดน้ำทั่วทั้งภาชนะจะมีสีเดียวกับสีน้ำหมึก ที่เป็นเช่นนี้เพราะโมเลกุลของน้ำหมึกแพร่กระจายปะปนไปกับโมเลกุลของน้ำ นั่นคือ ของเหลวสารมารถแพร่ได้

ความตึงผิว (Surface tension)

ของเหลวประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมาก และอนุภาคเหล่านั้นมีแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกัน โมเลกุลของของเหลวที่อยู่ตรงกลางจะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลข้างเคียงและดึงดูดกันทุกทิศทาง แต่โมเลกุลที่ผิวหน้าจะดึงดูดกับโมเลกุลข้างเคียงที่อยู่ด้านข้างและด้านล่างเท่านั้น ผลรวมของแรงจึงมีทิศทางลงสู่ด้านล่างเท่านั้น แรงที่ดึงผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพื่อทำให้พื้นที่ของของเหลวเหลือน้อยที่สุดเรียกว่าแรงดึงผิว (Tension forces)

แรงดึงผิว (Tension forces) หมายถึงแรงที่ดึงผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพื่อทำให้พื้นที่ของของเหลวเหลือน้อยที่สุด

ความตึงผิว หมายถึงงานที่ต้องใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย

ข้อสรุปเกี่ยวกับแรงดึงผิว

1.  แรงดึงผิวของของเหลวจะทำให้ของเหลวปริมาณน้อย ๆ มีรูปร่างค่อนข้างเป็นทรงกลม เพราะว่าในปริมาตรที่กำหนดให้รูปทรงกลมมีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด และทำผิวของของเหลวถูกดึงจนตึง เปรียบเสมือนแผ่นยางยืดบาง ๆ ปกคลุมของเหลวไว้ ดังนั้นจึงเห็นแมลงบางชนิดสามารถเดินบนผิวน้ำได้ หรือหยดน้ำบนใบไม้ที่มีผิวหน้าเป็นมันหรือวัสดุผิวเรียบเป็นมันจะรักษารูปทรงในลักษณะค่อนข้างกลม เพราะว่าน้ำมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่แข็งแรง และมีแรงดึงผิวมาก
2.  แรงโน้มถ่วงของโลกจะมีผลทำให้หยดน้ำแบนลงหรือกระจายออก สำหรับของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคภายในที่แข็งแรง ของเหลวนั้นจะมีแรงดึงผิวมาก และรักษารูปทรงที่มีลักษณะค่อนข้างกลมได้มากกว่าของเหลวที่มีแรงดึงผิวน้อย ของเหลวต่างชนิดกันจะมีแรงดึงผิวต่างกันเมื่ออยู่บนวัสดุชนิดเดียวกัน จึงรักษารูปทรงได้แตกต่างกัน
3. ถ้ามีการเพิ่มพื้นที่ผิวของของเหลว โมเลกุลที่อยู่ด้านในของของเหลวจะต้องเคลื่อนที่ออกมายังพื้นผิวของของเหลว โมเลกุลเหล่านี้ต้องใช้พลังงานเพื่อเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่อยู่รอบข้าง งานที่ต้องใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย เรียกว่า ความตึงผิว
ความตึงผิวของของเหลวจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลในของเหลว ถ้าของเหลวใดมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูง ความตึงผิวจะมีค่าสูงด้วย ความตึงผิวของของเหลวบางชนิดดังข้อมูลในตาราง

ตารางแสดงความตึงผิวของของเหลวบางชนิดที่อุณหภูมิ 25OC

แมลงจิงโจ้น้ำ (water strider) สามารถวิ่งบนผิวน้ำได้ 

หมายถึงการที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะไปเป็นไอสารในสถานะของเหลวมีการจัดเรียงอนุภาคไม่เป็นระเบียบ และมีช่องว่างอยู่ทั่วไป โมเลกุลของของเหลวจึงเคลื่อนที่ได้เล็กน้อย ทำให้เกิดการชนกันเองหรือชนกับผนังภาชนะ แล้วมีการถ่ายโอนพลังงานให้แก่กัน ทำให้บางโมเลกุลของของเหลวมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น และบางโมเลกุลมีพลังงานจลน์ลดลง ถ้าโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้นอยู่บริเวณผิวหน้าของของเหลว หรือสามารถเคลื่อนที่มาอยู่ผิวหน้าของของเหลวได้ และมีพลังงานสูงมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล โมเลกุลเหล่านั้นจะหลุดออกจากผิวหน้าของของเหลวกลายเป็นไอไปเรื่อย ๆ การที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะไปเป็นไอเรียกว่าการระเหย ขณะที่ของเหลวเกิดการระเหยจะดึงพลังงานส่วนหนึ่งไปใช้ในการเปลี่ยนสถานะ ทำให้อุณหภูมิของของเหลวลดลง ของเหลวจึง

ดูดพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเข้ามาแทนที่พลังงานส่วนที่เสียไป

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย

1. อุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิสูงการระเหยจะเกิดได้เร็วขึ้น เช่น ตากผ้าไว้ในที่มีแดดจัดผ้าจะแห้งได้เร็วกว่าผ้าที่ตากไว้ในร่ม เนื่องจากความร้อนหรืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นมีผลให้พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลของน้ำเพิ่มขึ้น ทำให้โมเลกุลของน้ำที่มีพลังงานจลน์สูงพอที่จะเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมีมากขึ้น การระเหยของน้ำจึงเกิดได้เร็วขึ้น

2. พื้นที่ผิว การเพิ่มพื้นที่ผิวหน้าของของเหลวทำให้เกิดการระเหยได้เร็วขึ้น เพราะว่าเป็นการเพิ่มจำนวนโมเลกุลของของเหลวที่มีโอกาสหลุดออกจากผิวหน้าของของเหลวได้มากขึ้น เช่น ถ้าใส่ของเหลวลงในภาชนะปากกว้างจะระเหยได้เร็วกว่าในภาชนะปากแคบ

3. การถ่ายเทอากาศ การที่อยู่ในที่ที่มีการถ่ายเทอากาศได้ดีหรือมีลมพัดผ่านจะช่วยให้เกิดการระเหยได้ดี เช่น เหงื่อบนร่างกาย เพราะการเคลื่อนที่ของอากาศทำให้โมเลกุลของไอบริเวณเหนือของเหลวเกิดการเคลื่อนที่ และลดจำนวนโมเลกุลของไอบริเวณผิวหน้าของของเหลว เป็นผลให้โมเลกุลของของเหลวบริเวณผิวหน้ากลายเป็นไอได้มากขึ้นหรือระเหยได้เร็วขึ้น ขณะที่เหงื่อระเหยจะดึงความร้อนจากผิวหนังจึงทำให้รู้สึกเย็น

ความดันไอกับจุดเดือดของของเหลว     

 เมื่อบรรจุของเหลวในภาชนะเปิดและตั้งทิ้งไว้ระยะเวลาหนึ่ง ของเหลวจะระเหยกลาย เป็นไอไปได้เรื่อย ๆ แต่ถ้าบรรจุของเหลวในภาชนะปิด ณ อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลของของเหลวที่ระเหยกลายเป็นไอจะยังคงอยู่ในที่ว่างเหนือของเหลว โมเลกุลที่อยู่ในรูปของไอจะเกิดการชนกันเองหรือชนผนังภาชนะ การที่โมเลกุลของไอจำนวนมากชนกับผนังภาชนะตลอดเวลาทำให้เกิดแรงกระทำต่อภาชนะ หรือมีความดันเกิดขึ้นในภาชนะ ในขณะที่ของเหลวกลายเป็นไอ ปริมาตรของของเหลวจะลดลง แต่ปริมาตรของไอจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้ดันของไอเหนือของเหลวเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะเดียวกันไอบางส่วนก็จะเปลี่ยนสถานะกลับเป็นของเหลวได้อีก ในตอนเริ่มต้นอัตราการเปลี่ยนจากไอเป็นของเหลวจะช้า แต่จะมีอัตราเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อจำนวนโมเลกุลของไอเพิ่มขึ้นมากขึ้น การเปลี่ยนสถานะกลับไปมาระหว่างของเหลวกับไอเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งอัตราการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นไอเท่ากับอัตราการเปลี่ยนจากไอเป็นของเหลว ซึ่งเป็นผลทำให้จำนวนโมเลกุลที่กลายเป็นไอเท่ากับจำนวนโมเลกุลที่ควบแน่นเป็นของเหลว ซึ่งขณะนี้ปริมาตรและความดันไอของของเหลวจะคงที่ ความดันของไอเหนือของเหลวขณะที่มีอัตราการระเหยเท่ากับอัตราการควบแน่นนี้เรียกว่า ความดันไอของของเหลว (Vapour pressure)

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันไอของของเหลว

1. อุณหภูมิ ความดันไอของของเหลว ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เมื่อของเหลวมีอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันไอของของเหลวจะสูงขึ้นด้วย และการทำให้ของเหลวมีความดันไอเท่ากันจะใช้อุณหภูมิไม่เท่ากันจุดเดือดของของเหลวคืออุณหภูมิที่ของเหลวมีความดันไอเท่ากับความดันบรรยากาศ ดังนั้น จุดเดือดของอีเทอร์ แอซีโตน แอลกอฮอล์ และน้ำคือ 34.6OC , 56.5 OC , 78.4 OC และ 100 OC โดยนักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดให้จุดเดือดของของเหลววัดที่ความดัน 1 บรรยากาศ และเรียกว่า “จุดเดือดปกติ” และจุดเดือดของของเหลวที่ความดันค่าอื่น ๆ จะมีค่าแตกต่างกัน

ความสัมพันธ์ระหว่างความดันไอกับอุณหภูมิ

ความดันไอของของเหลวมีความสัมพันธ์กับจุดเดือด นอกจากนี้ ณ อุณหภูมิต่างกัน ความดันไอของของเหลวชนิดหนึ่งจะมีค่าแตกต่างกัน นั่นคือที่อุณหภูมิสูงความดันไอของของเหลวจะมีค่าสูงกว่าที่อุณหภูมิต่ำ เนื่องจากโมเลกุลมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น โมเลกุลจึงมีโอกาสเป็นไอได้มากขึ้น

2. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของของเหลว

เนื่องจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลในของเหลวมีหลายชนิด และมีความแข็งแรงแตกต่างกัน เช่น แรงลอนดอน แรงดึงดูดระหว่างขั้ว พันธะไฮโดรเจน ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแข็งแรงน้อยจะกลายเป็นไอได้ง่าย มีความดันไอสูง และมีจุดเดือดต่ำ เช่น อีเทอร์ แอซีโตน ส่วนของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคแข็งแรงมากจะกลายเป็นไอได้ยาก มีความดันไอต่ำ และจุดเดือดสูง เช่น น้ำ

3. การถ่ายเทอากาศ

การที่อยู่ในที่ที่มีการถ่ายเทอากาศได้ดีหรือมีลมพัดผ่านจะช่วยให้เกิดการระเหยได้ดี เช่น เหงื่อบนร่างกาย เพราะการเคลื่อนที่ของอากาศทำให้โมเลกุลของไอบริเวณเหนือของเหลวเกิดการเคลื่อนที่ และลดจำนวนโมเลกุลของไอบริเวณผิวหน้าของของเหลว เป็นผลให้โมเลกุลของของเหลวบริเวณผิวหน้ากลายเป็นไอได้มากขึ้นหรือระเหยได้เร็วขึ้น ขณะที่เหงื่อระเหยจะดึงความร้อนจากผิวหนังจึงทำให้รู้สึกเย็น

https://sites.google.com/site/quartzferin/khxnghelw