Бид өдөр тутмын амьдралдаа шингэн, хий, хатуу гэсэн гурван төлөвтэй байнга тулгардаг. Бид хатуу болон хий гэж юу болох талаар нэлээд тодорхой ойлголттой болсон. Хий нь бүх чиглэлд санамсаргүй байдлаар хөдөлдөг молекулуудын цуглуулга юм. Хатуу биеийн бүх молекулууд харилцан зохицуулалтаа хадгалдаг. Тэд зөвхөн бага зэрэг хэлбэлздэг.
Шингэн бодисын онцлог
Мөн шингэн бодис гэж юу вэ? Тэдний гол онцлог нь талст ба хийн хооронд завсрын байрлалыг эзэлдэг бөгөөд эдгээр хоёр төлөвийн тодорхой шинж чанарыг нэгтгэдэг явдал юм. Жишээлбэл, шингэн, түүнчлэн хатуу (талст) биетүүдийн хувьд эзлэхүүн байх нь онцлог шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч үүнтэй зэрэгцэн шингэн бодисууд нь хий шиг байдаг савны хэлбэрийг авдаг. Бидний олонхи нь тэдэнд өөрийн гэсэн хэлбэр байхгүй гэдэгт итгэдэг. Гэсэн хэдий ч тийм биш юм. Аливаа шингэний байгалийн хэлбэр -бөмбөг. Таталцлын нөлөөгөөр ихэвчлэн ийм хэлбэрт орохоос сэргийлдэг тул шингэн нь савны хэлбэрийг авах эсвэл гадаргуу дээр нимгэн тархдаг.
Өөрийн шинж чанарын хувьд бодисын шингэн төлөв байдал нь завсрын байрлалаас шалтгаалан онцгой төвөгтэй байдаг. Архимедийн үеэс (2200 жилийн өмнө) судалж эхэлсэн. Гэсэн хэдий ч шингэн бодисын молекулууд хэрхэн ажилладагийг шинжлэх нь хэрэглээний шинжлэх ухааны хамгийн хэцүү салбаруудын нэг хэвээр байна. Шингэний тухай нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн, бүрэн гүйцэд онол байдаггүй. Гэхдээ бид тэдний зан байдлын талаар тодорхой хэлж чадна.
Шингэн дэх молекулуудын зан байдал
Шингэн гэдэг нь урсах чадвартай зүйл юм. Богино зайн дараалал нь түүний хэсгүүдийн зохион байгуулалтад ажиглагддаг. Энэ нь аливаа бөөмийн хувьд хамгийн ойр байгаа хөршүүдийн байршлыг захиалсан гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч тэрээр бусдаас холдох тусам тэдэнтэй харьцах байр суурь нь улам бүр дэг журамтай болж, дараа нь дэг журам нь бүрмөсөн алга болдог. Шингэн бодисууд нь хатуу биетээс хамаагүй илүү чөлөөтэй хөдөлдөг молекулуудаас бүрддэг (мөн хийд ч илүү чөлөөтэй). Тодорхой хугацаанд тэд хөршөөсөө холдохгүйгээр эхлээд нэг чиглэлд, дараа нь нөгөө рүүгээ гүйдэг. Гэсэн хэдий ч шингэн молекул үе үе орчноос тасардаг. Тэр өөр газар нүүснээр шинэ газар очдог. Энд дахиад л тодорхой хугацаанд ганхах мэт хөдөлгөөн хийдэг.
Y. И. Френкелийн шингэнийг судлахад оруулсан хувь нэмэр
Би. ЗХУ-ын эрдэмтэн И. Френкель хэд хэдэн зүйлийг хөгжүүлэхэд ихээхэн гавьяа байгуулсаншингэн бодис гэх мэт сэдвээр асуудлууд. Түүний нээлтүүдийн ачаар хими маш их хөгжсөн. Шингэн дэх дулааны хөдөлгөөн нь дараах шинж чанартай байдаг гэж тэр үзэж байв. Тодорхой хугацаанд молекул бүр тэнцвэрийн байрлалыг тойрон хэлбэлздэг. Гэсэн хэдий ч энэ нь үе үе байраа сольж, шинэ байрлал руу огцом шилждэг бөгөөд энэ нь өмнөхөөсөө энэ молекулын хэмжээтэй ойролцоо зайгаар тусгаарлагддаг. Өөрөөр хэлбэл, шингэний дотор молекулууд аажмаар хөдөлдөг. Заримдаа тэд тодорхой газруудын ойролцоо байрладаг. Иймээс тэдний хөдөлгөөн нь хий болон хатуу биет дэх хөдөлгөөнүүдийн холимогтой адил зүйл юм. Хэсэг хугацааны дараа нэг газар дахь хэлбэлзэл нь нэг газраас нөгөө газар руу чөлөөтэй шилжих замаар солигдоно.
Шингэн дэх даралт
Шингэн бодисын зарим шинж чанарууд нь тэдгээртэй байнгын харилцан үйлчлэлцдэг тул бидэнд мэдэгддэг. Тиймээс, өдөр тутмын амьдралын туршлагаас харахад энэ нь түүнтэй шүргэлцдэг хатуу биетүүдийн гадаргуу дээр тодорхой хүчээр үйлчилдэг гэдгийг бид мэднэ. Тэдгээрийг шингэний даралтын хүч гэж нэрлэдэг.
Жишээ нь: усны цоргыг хуруугаараа онгойлгож, ус нээхэд бид хуруугаараа хэрхэн дарж байгааг мэдэрдэг. Мөн их гүнд шумбсан усанд сэлэлтийн тамирчин чихэндээ өвдөлтийг санамсаргүйгээр мэдэрдэггүй. Үүнийг даралтын хүч нь чихний бүрхэвч дээр үйлчилдэгтэй холбон тайлбарладаг. Ус бол шингэн бодис учраас бүх шинж чанартай байдаг. Далайн гүн дэх усны температурыг хэмжихийн тулд маш хүчтэйтермометрийг шингэний даралтаар дарахгүй.
Энэ даралт нь шахалтаас, өөрөөр хэлбэл шингэний эзэлхүүний өөрчлөлтөөс үүдэлтэй. Энэ өөрчлөлттэй холбоотойгоор уян хатан чанартай байдаг. Даралтын хүч нь уян хатан байдлын хүч юм. Тиймээс хэрэв шингэн нь түүнтэй харьцах биед үйлчилбэл тэр нь шахагдана. Шахах үед бодисын нягт нэмэгддэг тул шингэн нь нягтралын өөрчлөлттэй холбоотойгоор уян хатан чанартай гэж үзэж болно.
Ууршилт
Шингэн бодисын шинж чанарыг үргэлжлүүлэн авч үзээд бид ууршилт руу шилждэг. Түүний гадаргуугийн ойролцоо, түүнчлэн гадаргуугийн давхаргад шууд энэ давхаргын оршин тогтнохыг баталгаажуулдаг хүчнүүд ажилладаг. Тэд түүний доторх молекулууд шингэний эзэлхүүнийг орхихыг зөвшөөрдөггүй. Гэсэн хэдий ч дулааны хөдөлгөөний улмаас тэдгээрийн зарим нь нэлээд өндөр хурдтай хөгжиж, тэдгээрийн тусламжтайгаар эдгээр хүчийг даван туулж, шингэнийг орхих боломжтой болдог. Бид энэ үзэгдлийг ууршилт гэж нэрлэдэг. Энэ нь ямар ч агаарын температурт ажиглагдаж болох боловч ихсэх тусам ууршилтын эрч хүч нэмэгддэг.
Конденсац
Хэрэв шингэнийг орхисон молекулуудыг түүний гадаргуугийн ойролцоох орон зайнаас зайлуулж авбал тэр бүгд эцэстээ ууршдаг. Хэрэв түүнийг орхисон молекулууд арилахгүй бол уур үүсгэдэг. Шингэний гадаргуугийн ойролцоох бүсэд унасан уурын молекулууд нь таталцлын хүчээр түүнд татагддаг. Энэ процессыг конденсац гэж нэрлэдэг.
Тиймээс,хэрэв молекулуудыг арилгахгүй бол ууршилтын хурд цаг хугацааны явцад буурдаг. Хэрэв уурын нягтрал улам нэмэгдвэл тодорхой хугацаанд шингэнээс гарах молекулуудын тоо тэр үед буцаж ирэх молекулуудын тоотой тэнцүү байх нөхцөл байдалд хүрнэ. Энэ нь динамик тэнцвэрт байдлыг бий болгодог. Түүний доторх уурыг ханасан гэж нэрлэдэг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр түүний даралт, нягтрал нэмэгддэг. Энэ нь их байх тусам шингэний молекулуудын тоо ууршихад хангалттай энергитэй байх ба конденсац нь ууршилттай тэнцүү байхын тулд уурын нягт нь их байх ёстой.
Буцалж буй
Шингэн бодисыг халаах явцад ханасан уур нь гадаад орчинтой ижил даралттай байх температурт хүрэхэд ханасан уур ба шингэний хооронд тэнцвэр үүснэ. Хэрэв шингэн нь нэмэлт дулаан өгөх юм бол шингэний харгалзах масс тэр даруй уур болж хувирдаг. Энэ процессыг буцалгах гэж нэрлэдэг.
Буцалгах нь шингэний эрчимтэй ууршилт юм. Энэ нь зөвхөн гадаргуугаас үүсдэг төдийгүй түүний бүх эзлэхүүнтэй холбоотой юм. Шингэний дотор уурын бөмбөлөгүүд гарч ирдэг. Шингэнээс уур руу орохын тулд молекулууд энерги олж авах хэрэгтэй. Энэ нь тэднийг шингэнд байлгадаг татах хүчийг даван туулахад шаардлагатай.
Буцлах цэг
Буцлах цэг нь ямар температурт байдаггадаад ба ханасан уур гэсэн хоёр даралтын тэгш байдал байдаг. Энэ нь даралт ихсэх тусам нэмэгдэж, даралт буурах тусам буурдаг. Шингэн дэх даралт нь баганын өндрөөр өөрчлөгддөг тул түүний дотор буцалгах нь янз бүрийн температурт янз бүрийн түвшинд явагддаг. Зөвхөн буцалгах явцад шингэний гадаргуугаас дээш байдаг ханасан уур нь тодорхой температуртай байдаг. Энэ нь зөвхөн гадны даралтаар тодорхойлогддог. Бид буцлах цэгийн тухай ярихдаа үүнийг л хэлэх гэсэн юм. Инженерийн салбарт, ялангуяа нефтийн бүтээгдэхүүнийг нэрэх үед өргөн хэрэглэгддэг өөр өөр шингэний хувьд ялгаатай.
Ууршилтын далд дулаан гэдэг нь гаднах даралт нь ханасан уурын даралттай ижил байвал изотермоор тодорхойлогдсон шингэнийг уур болгон хувиргахад шаардагдах дулааны хэмжээ юм.
Шингэн хальсны шинж чанар
Саванг усанд уусгаж хөөс авах аргыг бид бүгд мэднэ. Энэ нь шингэнээс бүрдэх хамгийн нимгэн хальсаар хязгаарлагддаг олон тооны бөмбөлгүүдээс өөр зүйл биш юм. Гэсэн хэдий ч хөөсөрч буй шингэнээс тусдаа хальс авч болно. Түүний шинж чанарууд нь маш сонирхолтой юм. Эдгээр хальснууд нь маш нимгэн байж болно: хамгийн нимгэн хэсгүүдийн зузаан нь миллиметрийн зуун мянгаас хэтрэхгүй байна. Гэсэн хэдий ч тэд заримдаа үүнийг үл харгалзан маш тогтвортой байдаг. Савангийн хальс нь хэв гажилт, суналтанд өртөж, усны урсгалыг устгахгүйгээр дамжин өнгөрч болно. Ийм тогтвортой байдлыг хэрхэн тайлбарлах вэ? Кино гарч ирэхийн тулд түүнд уусдаг бодисыг цэвэр шингэн рүү нэмэх шаардлагатай. Гэхдээ ямар ч биш, гэхдээ ийм,Энэ нь гадаргуугийн хурцадмал байдлыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
Байгаль болон технологийн шингэн кинонууд
Технологи, байгальд бид голчлон бие даасан хальс биш, харин тэдгээрийн хослол болох хөөстэй уулздаг. Энэ нь ихэвчлэн жижиг горхи нь тайван усанд унадаг гол горхинд ажиглагдаж болно. Энэ тохиолдолд усны хөөс үүсэх чадвар нь ургамлын үндэсээр ялгардаг органик бодис агуулдагтай холбоотой юм. Энэ бол байгалийн шингэн бодис хэрхэн хөөсөрч байгаагийн жишээ юм. Гэхдээ технологийн талаар юу хэлэх вэ? Жишээлбэл, барилгын ажлын явцад хөөстэй төстэй эсийн бүтэцтэй тусгай материалыг ашигладаг. Тэд хөнгөн, хямд, хангалттай хүчтэй, дуу чимээ, дулааныг муу дамжуулдаг. Тэдгээрийг олж авахын тулд хөөс үүсгэгчийг тусгай уусмалд нэмнэ.
Дүгнэлт
Тиймээс бид ямар бодисууд шингэн байдгийг мэдэж авснаар шингэн нь хий болон хатуу бодисын хоорондох завсрын төлөв байдгийг олж мэдсэн. Тиймээс энэ нь хоёулангийнх нь шинж чанартай байдаг. Өнөөдөр технологи, үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг шингэн талстууд (жишээлбэл, шингэн болор дэлгэц) нь материйн ийм төлөв байдлын тод жишээ юм. Эдгээр нь хатуу болон шингэний шинж чанарыг хослуулсан байдаг. Шинжлэх ухаан ирээдүйд ямар шингэн бодис зохион бүтээхийг төсөөлөхөд бэрх юм. Гэсэн хэдий ч материйн энэ төлөвт хүн төрөлхтний тусын тулд ашиглах асар их боломж байгаа нь ойлгомжтой.
Гэнэтийн физик, химийн процессыг авч үзэх онцгой сонирхолшингэн төлөвт байгаа нь хүн өөрөө 90% уснаас бүрддэг тул дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл шингэн юм. Энэ нь ургамлын болон амьтны ертөнцөд бүх амин чухал үйл явц явагддаг. Тиймээс бид бүгдээрээ бодисын шингэн төлөв байдлыг судлах нь чухал юм.
