ของเหลว

สมบัติของของเหลว

ความตึงผิว (surface tension)
ถึงแม้โมเลกุลของของเหลวสามารถเคลื่อนที่ได้ตลอดเวลา ไม่หยุดนิ่ง แต่การเคลื่อนที่ของแต่ละโมเลกุลก็จะขึ้นอยู่กับแรงดึงดูดและอิทธิพลของโมเลกุลอื่น ๆ ที่อยู่ข้างเคียงด้วยเช่นกัน
เมื่อพิจารณาโมเลกุลเพียงหนึ่งโมเลกุลที่ถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลอื่นๆ พบว่า โมเลกุลที่อยู่ภายใน
ของของเหลวจะได้รับแรงดึงดูดจากโมเลกุลอื่น ๆ ที่อยู่ล้อมรอบเท่ากันทุกทิศทาง ในขณะที่โมเลกุลที่อยู่ที่บริเวณผิวหน้าของของเหลว จะได้รับแรงดึงดูดเฉพาะโมเลกุลที่อยู่ด้านข้างและด้านล่างเท่านั้น
โมเลกุลที่อยู่บริเวณผิวหน้าจึงมีเสถียรภาพน้อยกว่าโมเลกุลที่อยู่ภายใน ดังนั้นการลดพื้นที่ผิว
ของของเหลวจึงเป็นการลดจำนวนโมเลกุลที่บริเวณผิว ซึ่งจะทำให้ของเหลวมีเสถียรภาพมากขึ้น
โดยทั่วไปแล้ว พบว่าความตึงผิวของของเหลวจะแปรผันตรงกับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลวยิ่งแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมาก ความตึงผิวของของเหลวยิ่งมีค่าเพิ่มสูงขึ้น หรือกล่าวอีกนัยคือ
ยิ่งของเหลวมีความหนืดมาก ความตึงผิวก็ยิ่งมีค่าสูงมาก

* ความตึงผิวของของเหลวที่อุณหภูมิ 20 oC
การระเหย (evaporation)
จากที่ได้ทราบมาแล้วว่า โมเลกุลของของเหลวไม่ได้อยู่นิ่งกับที่ แต่จะเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา ก็แสดงว่าโมเลกุลของของเหลวแต่ละโมเลกุลจะต้องมีความเร็ว หรือกล่าวอีกอย่างหนึ่งก็คือ โมเลกุลของเหลวมีพลังงานจลน์ เมื่อโมเลกุลมีการเคลื่อนที่ ย่อมจะทำให้เกิดการชนกันของโมเลกุลที่อยู่ใน
ของเหลว สิ่งที่เกิดขึ้น คือ ทำให้โมเลกุลของของเหลวมีการแลกเปลี่ยนพลังงานซึ่งกันและกัน หลังจากที่เกิดการชนของโมเลกุล อาจจะทำให้โมเลกุลหนึ่งมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น และอีกโมเลกุลหนึ่งอาจจะมีพลังงานจลน์ลดลง ซึ่งในที่สุด จะทำให้แต่ละโมเลกุลของของเหลวโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูง ก็จะเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล และในที่สุดก็จะหลุดออกไปจากผิวหน้าของของเหลว และกลายเป็นแก๊ส เรียกกระบวนการการเปลี่ยนแปลงจากสถานะของเหลวไปเป็นแก๊สว่า การระเหย (evaporation)มีพลังงานจลน์แตกต่างกัน ซึ่งอาจจะสูงกว่าหรือต่ำกว่าพลังงานจลน์เฉลี่ย
ในของเหลวชนิดเดียวกัน โดยทั่วไปแล้ว เมื่ออุณภูมิของของเหลวสูงขึ้นจะทำให้อัตราการระเหยเร็วกว่าของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า เมื่อโมเลกุลระเหยออกไปแล้ว สิ่งที่เปลี่ยนแปลง คือ จะทำให้พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลที่เหลือมีค่าลดลง และทำให้อุณหภูมิของของเหลวลดลงตามไปด้วย เพราะพลังงานความร้อนส่วนหนึ่งถูกใช้กับการระเหย
เมื่อคนรู้สึกร้อน โดยธรรมชาติแล้วร่างกายคนเราจะขับเหงื่อออกมา องค์ประกอบหลักที่อยู่ในเหงื่อ จะประกอบไปด้วยโมเลกุลของน้ำและเกลือ เมื่อพิจารณาที่หยดเหงื่อ (บนหัวไหล่) จะเห็นว่าเมื่อหยดน้ำดูดพลังงานความร้อนจากร่างกาย จะทำให้โมเลกุลของน้ำที่บริเวณผิว มีพลังงานจลน์สูงขึ้น โมเลกุลเหล่านี้จะระเหย โดยเปลี่ยนสถานะจากของเหลวกลายเป็นแก๊ส (ไอน้ำ) เนื่องจากความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอของน้ำ มีค่าเท่ากับ 40.79 kJ/mol ดังนั้นพลังงานความร้อนที่ถูกโมเลกุลของน้ำในหยดเหงื่อใช้ไปในกระบวนการระเหย ซึ่งถูกดึงออกไปพร้อมๆ กับการระเหยของไอน้ำ สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือ ทำให้อุณหภูมิของร่างกายลดลง รู้สึกเย็น และรู้สึกสดชื่น
ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย ได้แก่
1. อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมืสูงของเหลวจะระเหยได้เร็ว แต่ถ้าอุณหภูมิต่ำการระเหยจะช้า
2. พื้นที่ผิวของของเหลว เนื่องจากการระเหยเกิดเฉพาะผิวหน้าของของเหลว ดังนั้น ถ้าของเหลวมีพื้นที่ผิวมากจะระเหยเร็ว
3. ชนิดของของเหลว ของเหลวมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมาก จะระเหยได้ยากกว่าของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อย
4. ความดันบรรยากาศ ถ้าความดันบรรยากาศต่ำ ของเหลวระเหยได้ดี
ความดันไอ


โดยทั่วไป เมื่อของเหลวหนึ่งๆ บรรจุอยู่ใน ภาชนะเปิด เมื่อทิ้งไว้ระยะหนึ่ง จะเห็นว่า ในที่สุดของเหลวนี้จะระเหยไปหมด ไม่มีของเหลวเหลืออยู่ แต่ถ้านำของเหลวไปบรรจุใน ภาชนะปิด โดยวางภาชนะนี้ไว้ในที่สภาวะเดียวกัน มีอุณหภูมิ และความดันเดียวกัน เมื่อทิ้งไว้ในระยะเวลาหนึ่งจะพบว่า มีไอซึ่งเกิดจากการระเหยปรากฏอยู่เหนือของเหลวนี้ ไอของโมเลกุลของเหลวที่อยู่เหนือของเหลวนี้จะวิ่งชนกับผนังของภาชนะ จึงทำให้เกิดความดัน เราเรียกว่า ความดันไอ (vapor pressure)

ของเหลวแต่ละชนิดจะมีความดันไอไม่เท่ากัน โดยทั่วไป พบว่าถ้าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้อย ความดันไอของของเหลวจะมีค่าสูง เพราะโมเลกุลของของเหลวสามารถระเหยได้ง่าย ในทางตรงกันข้าม ถ้าของเหลวมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมาก ความดันไอของของเหลวก็จะมีค่าน้อย
จากกราฟ ถ้าพิจารณาความสัมพันธ์ในแง่ของความสัมพันธ์ระหว่างความหนืดกับความดันไอ ผลที่ได้ ก็จะมีแนวโน้มเหมือนกับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล พบว่า ถ้าความหนืดของของเหลวมาก ความดันไอจะต่ำ และในทางกลับกัน ถ้าความหนืดของของเหลวน้อย ความดันไอก็จะสูง
่ ดังนั้น จากกราฟ เราสามารถเรียงความดันไอลำดับของสารต่างๆ ได้ดังนี้
diethyl ether > ethyl alcohol > water > ethylene glycol

ความดันไอ คือ ความดันของไอที่อยู่เหนือของเหลวจะเข้าสู่สภาวะสมดุลเมื่อ
1. ระบบปิด
2. อัตราการระเหยเท่ากับอัตราการควบแน่นเรียกว่า สมดุลไดนามิก
3. สมบัติของระบบคงที่ คือมีไอจำนวนคงที่
ความดันของไอของของเหลวขึ้นอยู่กับ
1. ชนิดของของเหลว ถ้าของเหลวมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลสูง (จุดเดือดจะสูง) จะกลายเป็นไอได้ยาก ความดันไอต่ำ ในทางกลับกันของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลต่ำจะมีความดันไอสูง
2. อุณหภูมิ ความดันไอจะแปรผันตามอุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิสูงจำนวนโมเลกุลที่มีพลังงานสูงจะเพิ่มขึ้น ทำให้ของเหลวกลายเป็นไอได้ง่าย ความดันไอสูง
จุดเดือดของของเหลว คือ อุณหภูมิที่ความดันไอของของเหลวเท่ากับความดันบรรยากาศ
(ความดันบรรยากาศ = 760 มิลลิเมตรของปรอทหรือ 1 บรรยากาศ) หรือเรียกว่าจุดเดือดปกติ

Advertisements

Single Post Navigation

One thought on “ของเหลว

  1. ทดสอบโพสแบบไม่ login

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s

%d bloggers like this: