Розтягнута рідина
Розтя́гнута (розтя́гнена) рідина́ (англ. stretched liquid) — рідина, що перебуває під від'ємним тиском. Це нестійкий, метастабільний стан рідини, що стає можливим завдяки вандерваальсовим силам притягування між молекулами рідини — як між собою, так і між ними та стінками посудини.
Лінії:
Сині — ізотерми за температури нижчої від критичної. Зелені ділянки на них — метастабільні стани.
Червона — критична ізотерма.
Блакитні — надкритичні ізотерми.
Точки:
Точка F — точка кипіння.
Точка K — критична точка.
Точка G — точка роси.
Ділянки:
Ділянка, що лежить лівіше від точки F — нормальна рідина.
Пряма FG — рівновага рідкої і газоподібної фази.
Ділянка FA — перегріта рідина.
Ділянка F′A — розтягнена рідина (p<0)
Ділянка AC — аналітичне продовження ізотерми, фізично неможливий стан.
Ділянка CG — пересичена (переохолоджена) пара.
Ділянка, що лежить правіше від точки G — нормальний газ (перегріта пара).
Примітка: Площі фігур FAB і GCB однакові.
Рідина при від'ємних тисках завжди знаходиться в метастабільному стані по відношенню до пари, оскільки парова фаза існує лише при додатних тисках. На практиці розтягнутий стан рідини реалізується найчастіше при швидких гідродинамічних процесах, коли в рідині виникають локальні розтягування. Найвідомішим випадком появи та зникнення розтягнутого стану рідини є кавітація, яка спричиняє кавітаційне руйнування матеріалів.
Приклади ред.
Це явище можна спостерігати при проведенні досліду Торрічеллі. При підніманні заповненої ртуттю запаяної з одного кінця трубки торічелієва пустота виникає не зразу, і при акуратному підніманні трубки вдається добитись стану, що вершина повністю заповненої ртуттю трубки була вищою від висоти стовба, що відповідає атмосферному тиску. Ртуть також перебуває в розтягнутому стані в медичному термометрі після припинення контакту з тілом, а також в максимальному термометрі, коли температура починає знижуватися після досягнення максимуму. Саме тому медичні і максимальні термометри доводиться струшувати перед повторним використанням.
У розтягнутому стані може перебувати і вода, однак це можливе у тому випадку, якщо вона ретельно очищена і дегазована. У дослідах з такою водою були отримані короткотривалі напруження розтягу величиною 23…28 МПа[1]. Однак технічно чисті рідини, що містять завішані тверді частки і дрібні бульбашки газу, не витримують навіть незначних напружень розтягу. Тому часто у технічних задачах цією властивістю рідини нехтують і вважають, що вона не здатна нести напружень розтягу.
Див. також ред.
Примітки ред.
- ↑ Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б., Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982. стр. 10.
Джерела ред.
- Бараш Ю. С. Силы Ван-дер-Ваальса. — М.: Наука, 1988. — 344 с.
- Виноградов В. Е. (2006). Исследование вскипания перегретых и растянутых жидкостей (PDF). Институт теплофизики Уральского отделения РАН. с. 43. Архів оригіналу (Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук) за 22 серпня 2011. Процитовано 28 липня 2011.
Посилання ред.
- Lionel Mercury, Yves Tardy Negative pressure of stretched liquid water. Geochemistry of soil capillaries [Архівовано 24 вересня 2015 у Wayback Machine.] // Geochimica et Cosmochimica Acta Vol. 65, Issue 20, 15 October 2001, P. 3391-3408.