ของเหลว

ของเหลว หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของแข็ง ทำให้อนุภาคไม่ได้อยู่ชิดกันอย่างของแข็ง จึงมีปริมาตรที่แน่นอน แต่มีรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะของภาชนะที่บรรจุ เช่น น้ำ เบนซีน และปรอท เป็นต้น

สมบัติทั่วไปของของเหลว

1. ความตึงผิว

          เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน การเคลื่อนที่ของแต่ละโมเลกุลจึงอยู่ภายใต้อิทธิพลของโมเลกุลอื่นที่อยู่ใกล้เคียง โมเลกุลที่อยู่ตรงกลางได้รับแรงดึงดูดจากโมเลกุลอื่นที่อยู่ล้อมรอบเท่ากันทุกทิศทุกทาง ส่วนโมเลกุลที่ผิวหน้าจะได้รับแรงดึงดูดจากโมเลกุลที่อยู่ด้านล่างและด้านข้างเท่านั้น โมเลกุลที่ผิวหน้าจึงถูกดึงเข้าภายในของเหลว ทำให้พื้นที่ผิวของของเหลวลดลงเหลอน้อยที่สุด จะเห็นได้จากหยดน้ำที่เกาะบนพื้นผิวที่เรียบและสะอาดจะมีลักษณะเป็นทรงกลมซึ่งมีพื้นที่ผิวน้อยกว่าน้ำที่อยู่ในลักษณะแผ่ออกไป ของเหลวพยายามจัดตัวเองให้มีพื้นที่ผิวน้อยที่สุด เนื่องจากโมเลกุลที่ผิวไม่มีแรงดึงเข้าทางด้านบน จึงมีเสถียรภาพน้อยกว่าโมเลกุลที่อยู่ตรงกลาง การลดพื้นที่ผิวเท่ากับเป็นการลดจำนวนโมเลกุลที่ผิวหน้า จึงทำให้ของเหลวเสถียรมากขึ้นในบางกรณีของเหลวมีความจำเป็นต้องเพิ่มพื้นที่ผิว โดยที่โมเลกุลที่อยู่ด้านในของของเหลวจะเคลื่อนมายังพื้นผิว ในการนี้โมเลกุลเหล่านั้นต้องเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อยูรอบ ๆ หรือกล่าวว่าต้องทำงาน งานที่ใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย เรียกว่า ความตึงผิว ( Surface tension )

     ปัจจัยที่มีผลต่อความตึงผิว

1) แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล ความตึงผิวจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล ถ้าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมาก โมเลกุลที่ผิวหน้าจะถูกดึงเข้าภายในอย่างแรงงานที่ใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลวจะมากตาม ความตึงผิวก็มาก
2) อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์ของแต่ละโมเลกุลเพิ่มขึ้น แต่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลลดลง ทำให้ความตึงผิวลดลง

2. การระเหย

            เนื่องจากโมเลกุลของของเหลวเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา ซึ่งแต่ละโมเลกุลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วไม่เท่ากัน ดังนั้นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลอาจมีการขนกันและมีการแลกเปลี่ยนพลังงานกันได้ทำให้โมเลกุลหนึ่ง ๆ อาจได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น และบางโมเลกุลสูญเสียพลังงานลงไป ถ้าโมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูง ๆ อยู่ที่บริเวณผวของของเหลว ก็สามารถชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้ก็จะหลุดออกไป โมเลกุลที่หลุดออกจากผิวหน้าของของเหลวและอยู่ในสถานะก๊าซ เรียกกระบวนการดังกล่าวนี้ว่า การระเหย ( Evaporation )

     ปัจจัยในการระเหย

1)  อุณหภูมิ การเพิ่มอุณหภูมิทำให้โมเลกุลมีพลังงานจลน์สูงขึ้น โอกาสที่จะชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลย่อมมีมากขึ้น

2)  พื้นที่ผิวของของเหลว ทำให้โมเลกุลที่มีพลังงานจลน์สูงอยู่ที่ผิวมากขึ้นมีโอกาสหลุดออกจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้มากขึ้น

3)  การที่ของเหลวอยู่ในระบบเปิด เป็นการป้องกันมิให้มีโอกาสกลับมาควบแน่นได้อีกและไม่ให้มีความดันไอต่อต้านโมเลกุลที่จะระเหยออกไปอีก

4)  ความดันของบรรยากาศเหนือของเหลว ถ้ามีความดันของบรรยากาศต่ำของเหลวย่อมระเหยได้ดีขึ้น

5)  การถ่ายเทของอากาศ มีผลให้การระเหยดีขึ้น

การระเหยในระบบปิดและระบบเปิด

3. ความดันไอ

           เมื่อใส่ของเหลวไว้ในระบบปิด โมเลกุลของของเหลวที่มีพลังงานมากและชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลด้วยกัน ก็จะระเหยกลายเป็นไอ อยู่เหนือผิวของของเหลวนั้น โมเลกุลของไอที่อยู่เหนือผิวของเหลวนั้นจะชนกันเอง ชนกับผิวของภาชนะบ้าง และควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวบ้าง เมื่อของเหลวระเหยกลายเป็นไอเพิ่มขึ้นจนถึงจำนวนหนึ่งจะทำให้ไอนั้นมีความดันค่าหนึ่งจนคงที่ ณ ความดันไอที่คงที่นี้จะมีจำนวนโมเลกุลของไอเหนือขงเหลวมีค่าเท่าเดิมอยู่ตลอดเวลา เรียกว่า ภาวะสมดุล ที่ภาวะสมดุล จำนวนโมเลกุลของของเหลวที่ระเหยไปเป็นไอ และจำนวนโมเลกุลของไอที่ควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวเท่ากันตลอดเวลา ที่ภาวะสมดุลใด ๆ ที่ยังมีการเปลี่ยนแปลงกลับไปกลับมาได้ตลอดเวลา ด้วยอัตราเร็วเท่ากันและผลของการเปลี่ยนแปลง ระบบมีสมบัติคงที่ เรียกว่า สมดุลไดนามิก ความดันไอที่อยู่เหนือของเหลว ณ ภาวะสมดุลนี้เรียกว่า ความดันไอ ( Vapor pressure )

      ปัจจัยที่มีผลต่อความดันไอ

1) แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของของเหลว ถ้าสารที่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมากความดันไอจะต่ำ เพราะโอกาสที่โมเลกุลจะชนะแรงดึงดูดกลายเป็นไอนั้นยาก

2) อุณหภูมิ ถ้าอุณหภูมิของระบบสูง ย่อมทำให้โมเลกุลของสารมีพลังงานจลน์สูงขึ้นโอกาสที่จะระเหยกลายเป็นไอมีมากขึ้นความดันไอก็จะเพิ่มขึ้น

3) สารชนิดเดียวกัน ที่อุณหภูมิเท่ากันย่อมมีความดันไอเท่ากันเสมอไม่ว่าสารนั้นจะมีปริมาณมากหรือน้อยกว่ากัน นั่นคือ ความดันไอไม่ขึ้นอยู่กับปริมาตรของสาร

4) ความดันไอ จะเกิดขึ้นที่ภาวะสมดุลเท่านั้น ดังนั้นต้องพิจารณาในระบบปิดเสมอ

5) สารที่มีจุดเดือดต่ำ จะมีความดันไอสูง เพราะสารนั้นระเหยง่ายส่วนสารที่มีจุดเดือดสูงความดันไอจะต่ำเพราะสารนั้นระเหยยาก

4. จุดเดือด
การเดือด ( Boiling ) เป็นขบวนการที่โมเลกุลของของเหลวได้รับพลังงานสูงมากจนกลายเป็นไอได้อย่างรวดเร็ว และโมเลกุลของของเหลวทั่วทุกบริเวณในภาชนะนั้นสามารถที่จะหลุดหนีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลได้อย่างรวดเร็ว การเดือดของของเหลวจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่ง ซึ่งจะคงที่สำหรับของเหลวแต่ละชนิด เรียกว่า จุดเดือด ( Boiling point ) ความดันไอของของเหลวขณะเดือดจะมีค่าเท่ากับความดันภายนอกหรือมากกว่าซึ่งก็คือความดันบรรยากาศขณะนั้น ความดันของบรรยากาศจะมีผลต่อจุดเดือดของของเหลว คือ ถ้าเปลี่ยนความดันจะทำให้จุดเดือดของของเหลวเปลี่ยนไปด้วย ดังนั้นการบอกจุดเดือดของของเหลวชนิดหนึ่ง ๆ จะต้องบอกความดันของบรรยากาศด้วย เช่น จุดเดือดของน้ำเท่ากับ 100 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 1 บรรยากาศ แต่โดยทั่วไปเมื่อกล่าวถึงจุดเดือดโดยไม่ระบุความดันเราหมายถึงจุดเดือดที่ความดัน 1 บรรยากาศ และเรียกว่า จุดเดือดปกติ