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。