液体

title: 简介.
content: 液体是物质的四个基本状态之一,其它基本状态为固体、气体及电浆体。液体是流体,和固体不同,液体中的分子自由度较高,可以移动。在固体中使分子固定不动的力,在液体中只是暂时性的,因此液体可以流动。  液体和气体一样,有流体的特质。液体没有一定的形状,会顺着容器的外形而改变,若是在密封容器中,容器每个表面都会受到相同的压强。液体和气体也有不同之处:气体一定可以和另一气体均匀混合,液体则不然,两种液体(例如水和油)可能无法均匀混合。液体也不会填满容器中所有的空间,会产生液体本身的表面,除非受到高压压缩,液体受压缩后的体积变化不大,因此液体适用在像水力学的应用中。  液体的粒子结合的非常牢固,但不是刚性结合,粒子之间有一定的自由度可以移动。温度上升时.分子的振动增加,使得分子之间的距离也会增加。当液体的温度到达沸点时,分子之间的内聚力消失,因此液体会转变为气体(除非出现过热情形)。当温度下降时,分子之间的距离减少。当温度低到凝固点时,分子会排列成一种特殊的形式.称为结晶,而分子之间的内聚力越来越强,液体会转变为固体(除非出现过冷情形)。
title: 举例.
content: 常温常压下,只有2种元素单质呈液态:汞和溴。另有4种元素单质熔点略高于室温:钫(其推测的熔点高于室温)、铯、镓和铷。室温下为液态的合金包括钠钾合金,易熔化的镓铟锡合金,及一些汞合金。  常温下呈液体的纯物质包括水、乙醇及许多有机溶剂。液态水在化学及生物学上相当重要,一般认为是生命存在必须的物质。  无机液体包括水、许多无机非水溶剂及无机酸。  日常会用到的液体中包括许多水溶液,例如家用的漂白水、像是矿物油及石油等不同物质的混合物、像蛋黄酱或油醋汁等乳浊液、像血之类的悬浊液,以及像油漆及牛奶等胶体。  许多气体可以用冷却的方式液化,产生像液氧、液氮、液氢、液氦及液氨等液体,但不是所有气体都可以在一般大气压下液化,像二氧化碳只能在高于5.1大气压的条件下液化。  一些物质无法归类到三种状态中的一种,它们同时具有类液体和类固体的性质。例如液晶和生物膜。
title: 应用.
content: 液体有许多不同的用途,像是润滑、溶剂及冷却等。在液压系统中用液体来传输功率。  在磨润学中会研究液体当作润滑剂时的一些性质,润滑剂一般是特别选择的油,在操作温度范围内有适当的黏度及流动性。因为油类的润滑性质良好,常用在引擎、传动系统、金属加工以及液压系统中。  许多的液体会用做溶剂,溶解其他液体或固体,形成溶液或胶体,可以用在涂料、密封剂及黏合剂上。在工业上常用石脑油及丙酮来清除零件及机械上的油类、油脂及焦油。体液是身体中的溶液或悬浊液,其主要成分是水。  表面活性剂常用在肥皂及清洁剂中,像乙醇等溶剂常用作抗微生物剂,液体也会用在化妆品、墨水及液态染料激光器中。液体也用在食品产业中,例如萃取植物油的制程。  液体有比气体高的热导率,而且可以流动,因此液体适合用来将热量从机械元件中移除。热可以由让液体流过热交换器的方式移除,或者是让液体蒸发,带走热量.。水或是乙二醇常用在引擎的散热系统,避免引擎过热。核反应炉中用散热系统的冷媒包括水,以及像钠或铋等反应温度下为液态的金属。液态推进剂会形成薄膜,冷却火箭的推进室。在机械加工时.水和油用来移除在加工时产生的热量,若不移除热量,工件及刀具会快速的因高热受损。在流汗时,汗液中的水蒸发,带走皮肤的热量。在暖通空调(HVAC)中,常用水或其他液体作为工质,将热量由一处带到另一处。  液体是液压系统中的重要元件,利用帕斯卡定律传递液压动力。像泵浦及水车机械从古代就开始使用,可以将液体的运动和机械功之间进行转换。液压泵浦会对液压油施力,将力传递到液压缸中。在许多应用中都会用到液压系统,例如车辆刹车及传动,工程作业车辆及飞机的控制系统。液压冲床用在许多不同的应用中,包括生产制造、冲制工件、夹具及成形。  液体有时也用在量测设备中,像温度计就是利用液体(例如汞)的热膨胀特性,以及可以流动的特性量测温度。压力计是利用液体的重量来量测气压。
title: 力学性质.
title: 体积.
content: 液体的量通常用体积度量。体积单位包括国际单位制的单位立方米(m)以及其衍生单位,较常用的是也可以称为升的立方公寸(1 dm = 1 L = 0.001 m),以及也可以称为毫升的立方公分(1 cm = 1 mL = 0.001 L = 10 m)。  一的定量液体的体积由其温度和压强决定。一般情况下,液体热胀冷缩,但水在0-4 °C时则相反。液体的压缩率很小,例如使水的密度增加1/1000需要200巴压强。在流体动力学的研究中,特别是在研究不可压缩流时,通常将液体视为不可压缩的。
title: 压力和浮力.
content: 在引力场(也叫重力场)中,液体对容器壁和任何液体中的物体产生压力。这一压力指向各个方向,并随深度增加而增加。在均匀的引力场中,静止的液体在深度"z"处的压力"p"为: 这里 需要注意的是此公式假设自由表面处的压力为0,并且忽略了表面张力的影响。  浸入液体的物体受到浮力的作用。(在其他的流体中也有浮力作用,但由于液体密度大而特别显著。)
title: 表面.
content: 除非液体的体积与密闭容器相等,液体会产生一个表面。液体表面像一层弹性膜,表面张力在其上产生,液滴和气泡也由此产生。表面波,毛细现象,浸润,表面张力波的形成也都与表面张力相关。
title: 流动.
content: 液体会受到剪应力及拉伸应力变形,而所产生的阻力则以黏度量度,换言之,黏力越低(黏滞系数低)的液体,具越佳流动性。 当液体过冷,向玻璃态转化时,黏度会急速上升,该液体会成为黏弹性的媒介,并具有固体的弹性及液体的流动性,而这个现象取决于观察的时间及扰动的频率。
title: 声音传播.
content: 在液体中,仅有的非零刚度是体积变形(液体不能保持剪切力)。因此,声音在液体中的传播速度为 formula_4,这里"K"是流体的体积模量,"ρ"是密度。比如纯净水中的音速为"c"=1497m/s(在25°C时)。
title: 热力学.
title: 相变.
content: 当液体位于一个低于沸点的温度时,液体中的成分会蒸发,而气体的成分也会凝结,直到两者平衡为止,也就是气体凝结的速率等于液体蒸发的速率。因此若将一液体蒸发后的蒸气持续移除,液体最后一定会完全蒸发。若液体的温度到达沸点时,其蒸发的速率会比凝结的速度要快,温度到达或超过沸点的液体多半会沸腾,但有时会有液体温度超过沸点,但不会沸腾的情形,称为过热。  若液体的温度低于凝固点时,液体会开始结晶,转变为固体。这和液体转变为气体不同,在定压下没有相变化的平衡,因此只要没有出现过冷现象,液体最后会完全转变为固体。  增温或减压一般能使液体气化,成为气体,例如将水加温成水蒸气。加压或降温一般能使液体固化,成为固体,例如将水减温成冰。然而,仅加压并不能使所有气体液化,如氧,氢,氦等。
title: 太空中的液体.
content: 在相图中,液态只出现在压强超过一定值的条件下,这也说明为何太空或其他真空中不会有液体。因为其压强为零(除非在行星或恒星的大气层或是内部),水或其他液态的物质在太空中会依其温度不同,可以会沸腾或是凝固。在靠近地球的太空中,若太阳没有照射到,太空中的水会结冰,若太阳有照射到,水就会沸腾汽化。在土星轨道附近的太空,因为太阳光太弱,无法使太空中的冰升华,像土星的土星环即为一例。
title: 溶液.
content: 两液体之间可能会无法混溶,像意大利沙拉酱中的水和植物油即为一例。像水和乙醇就可以混溶,也就是可以以任意比例混合成溶液。若要将溶液等混合物中的各成分分离,需要透过分馏的技术。
title: 微观性质.
title: 静态结构系数.
content: 在液体中,原子不会形成晶格,也没有任何长程的有序性,这可以从X射线绕射及中子衍射技术没有布拉格尖峰看出。在正常情形下,其绕射的讯号会有圆周的对称性,表示液体的各向同性,在径向的衍射强度会有轻微的振荡,可以用静态结构因子"S(q)"描述,其中q为波数"q"=(4π/λ)sinθ,由光子或中子的波长λ和布拉格角θ计算而得。"S(q)"的振荡表示液体中的「邻近度」,也就是和原子最近的一群原子其距离多远,和原子第二近的一群原子其距离多远......。  更直观的说明方式是径向分布函数"g(r)",基本上是"S(q)"的傅里叶变换,是液体某一时刻对关联的空间平均值。
title: 声音的散射和结构的弛豫.
content: 上述音速的公式formula_4中包括体积模量 "K"。若"K"不随频率变化,则液体为线性介质,因此声音的传播不会耗散,也不会需要模式耦合。实际上,液体都会有少许的声频散:随着频率增加,"K"由低频类似液态的formula_6转变为高频,类似固态的formula_7。许多的液体,其切换都出现在GHz到THz的范围之间,有时称为过音频(hypersound)。  一般液体在GHz以下的频率中不会有剪应力:因此低频的剪切模量为formula_8,有时这也视为是液体的基本性质。不过就像体积模量"K"一样,剪切模量"G"也会随频率变化,在过音频也会出现类似的现象,由类似液态的formula_9变为类似固态,不为0的formula_10。

Summary: 液体(英语:Liquid)是物质的四个基本状态之一(其它状态有固体、气体、等离子体),没有确定的形状,但有一定体积,具有移动与转动等运动性。液体是由经分子间作用力结合在一起的微小振动粒子(例如原子和分子)组成。水是地球上最常见的液体。和气体一样,液体可以流动,可以容纳于各种形状的容器。有些液体不易被压缩,而有些则可以被压缩。和气体不同的是,液体不能扩散布满整个容器,而是有相对固定的密度。液体的一个与众不同的属性是表面张力,它可以导致浸润现象。

Flüssigkeit: Eine Flüssigkeit ist Materie im "flüssigen Aggregatzustand". Nach einer makroskopischen Definition handelt es sich um einen Stoff, der einer Formänderung so gut wie keinen, einer Volumenänderung hingegen einen recht großen Widerstand entgegensetzt (der Stoff ist nahezu inkompressibel). Nach einer mikroskopischen Definition ist eine Flüssigkeit ein Stoff, dessen Teilchen sich ständig nichtperiodisch bewegen sowie keiner Fernordnung, jedoch einer Nahordnung unterliegen und deren mittlere freie Weglänge in der Größenordnung des Teilchendurchmessers liegt.