Kohäsion und AdhäsionBearbeiten
Die Moleküle einer Flüssigkeit ziehen sich gegenseitig an. Das nennt man Kohäsion. Moleküle wie Methan sind unpolar, so dass sie nur durch van der Waals-Kräfte zusammengehalten werden. Diese Moleküle haben nur eine minimale Kohäsion. Im Gegensatz dazu nutzen Wassermoleküle Wasserstoffbrückenbindungen, so dass sie eine starke Kohäsion aufweisen. Eine kohäsive Flüssigkeit bildet mehr kugelförmige Tröpfchen und hat eine viel höhere Oberflächenspannung.
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Adhäsion ist die Anziehungskraft eines flüssigen Moleküls auf seine Umgebung. Adhäsive Flüssigkeiten zeigen Kapillarwirkung. Sie sind auch „feuchter“. Quecksilber ist sehr kohäsiv, aber nicht adhäsiv. Folglich hinterlässt es keine Rückstände, wenn es über eine Oberfläche rollt. Wasser hingegen ist sehr viel klebriger. Wenn Wasser über eine Oberfläche rollt, benetzt es diese Oberfläche, weil einige der Moleküle daran haften.
Oberflächenspannung und KapillarwirkungEdit
Wenn Wassertropfen auf eine undurchlässige (wasserdichte) Oberfläche treffen, neigen sie dazu, Perlen zu bilden. Dies ist auf die Oberflächenspannung zurückzuführen. Die Flüssigkeitsmoleküle ziehen sich gegenseitig an und verkleinern dadurch ihre Oberfläche. Die Moleküle am Rand der Flüssigkeit werden nach innen gezogen, was zu einer Tröpfchenform führt. Wenn sich Wasser auf einer durchlässigen Oberfläche befindet, breitet es sich aus, wie man bei Wasser auf einem Papiertuch sehen kann. Diese Kapillarwirkung erklärt, wie Wasser im Boden die Spitze von Bäumen erreicht, die Hunderte von Metern hoch sind.
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Klebrige Flüssigkeiten (wie Wasser, aber nicht Quecksilber) steigen in einem engen Rohr auf.
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Kohäsive Flüssigkeiten haben eine Oberflächenspannung, die sie in Tröpfchen hält.
DruckBearbeiten
Flüssigkeiten verteilen den Druck gleichmäßig. Dieses Konzept, das als Pascalsches Gesetz bekannt ist, ist für Geräte wie hydraulische Bremsen entscheidend. Es ist eine Folge ihrer Inkompressibilität.
Wenn kein atmosphärischer Druck herrscht (ein Vakuum, wie im Weltraum), können sich Flüssigkeiten nicht bilden.
Flüssigkeiten verdampfen. Obwohl die durchschnittliche kinetische Energie der Moleküle zu gering ist, um die Bindung zu überwinden und zu einem Gas zu werden, haben einzelne Moleküle gelegentlich eine überdurchschnittliche Energie und brechen von der Oberfläche der Flüssigkeit aus. Das Molekül entweicht dann in die Gasphase. Gleichzeitig kann aber auch ein Gasmolekül auf die Oberfläche der Flüssigkeit treffen und so langsam werden, dass es sich mit der Flüssigkeit verbindet. Ein Glas Wasser, das draußen in der Sonne steht, wird irgendwann leer sein. Das Sonnenlicht fügt den Molekülen Energie zu, so dass einige als Gas entweichen können. Schließlich werden alle Moleküle entweichen. Die Tendenz einer Flüssigkeit zu verdampfen, hängt von ihren zwischenmolekularen Kräften ab. Flüchtige Flüssigkeiten neigen dazu, schnell zu verdampfen, da die zwischenmolekularen Kräfte, die die Moleküle zusammenhalten, relativ schwach sind, was es ihnen erleichtert, aus der flüssigen Phase zu entweichen. Umgekehrt verdampfen nichtflüchtige Flüssigkeiten aufgrund sehr starker zwischenmolekularer Kräfte nicht in sichtbarem Umfang.
Die Verdampfung nimmt mit der Temperatur zu. Sie kann durch den Dampfdruck gemessen werden, d. h. den Druck, den das verdampfte Gas über der Flüssigkeitsoberfläche ausübt. Der Dampfdruck nimmt mit der Temperatur zu, und sobald er den Druck der umgebenden Atmosphäre erreicht, siedet die Flüssigkeit. Der Dampfdruck hängt auch von der Stärke der zwischenmolekularen Kräfte in der Flüssigkeit ab.
ViskositätBearbeiten
Die Viskosität bezieht sich auf den Fließwiderstand einer Flüssigkeit. Zum Beispiel hat Ahornsirup im Vergleich zu Wasser eine relativ hohe Viskosität, weil Ahornsirup viel langsamer fließt als Wasser, das relativ schnell und leicht fließt. Der Unterschied in der Viskosität zwischen diesen beiden Flüssigkeiten ist auf die Anziehungskräfte innerhalb der jeweiligen Flüssigkeit zurückzuführen. Um zu fließen, müssen die Moleküle übereinander rollen und sich bewegen. Bei einer Lösung mit geringen Anziehungskräften können sich die Moleküle freier und leichter bewegen, wodurch die Viskosität sinkt.
In den meisten Fällen nimmt die Viskosität einer Flüssigkeit ab, wenn die Temperatur einer Flüssigkeit erhöht wird. Die Erhöhung der Temperatur einer Flüssigkeit bewirkt, dass die Moleküle eine höhere kinetische Energie haben. Durch diesen Anstieg der kinetischen Energie werden die in der Flüssigkeit vorhandenen zwischenmolekularen Kräfte abgebaut. Da die Viskosität von diesen Anziehungskräften abhängt, nimmt die Viskosität ab, wenn die kinetische Energie erhöht wird.