سائل
 | تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . ( يوليو 2022 ) |
| جزء من سلسلة عن |
| ميكانيكا المتصل |
|---|
في الفيزياء ، السائل هو سائل أو غاز أو مادة أخرى قد تتحرك باستمرار وتتشوه ( تتدفق ) تحت تأثير إجهاد القص المطبق أو القوة الخارجية. [1] لديهم معامل قص صفري ، أو بعبارات أبسط، هم مواد لا يمكنها مقاومة أي قوة قص مطبقة عليهم.
على الرغم من أن مصطلح السائل يشمل عمومًا كلًا من الطور السائل والغازي، إلا أن تعريفه يختلف بين فروع العلوم . تتنوع تعريفات المواد الصلبة أيضًا، واعتمادًا على المجال، يمكن أن يكون لبعض المواد خصائص سائلة وصلبة. [2] يبدو أن السوائل غير النيوتونية مثل Silly Putty تتصرف بشكل مشابه للمواد الصلبة عند تطبيق قوة مفاجئة عليها. [3] يبدو أن المواد ذات اللزوجة العالية جدًا مثل الملعب تتصرف مثل المواد الصلبة (انظر تجربة انخفاض الملعب ) أيضًا. في فيزياء الجسيمات ، يمتد المفهوم ليشمل المواد السائلة بخلاف السوائل أو الغازات. [4] يشير السائل في الطب أو علم الأحياء إلى أي مكون سائل للجسم ( سائل الجسم )، [5] [6] بينما لا يستخدم "السائل" بهذا المعنى. في بعض الأحيان تسمى السوائل المعطاة لاستبدال السوائل ، إما عن طريق الشرب أو عن طريق الحقن، أيضًا بالسوائل [7] (على سبيل المثال "اشرب الكثير من السوائل"). في الهيدروليكا ، السائل هو مصطلح يشير إلى السوائل ذات خصائص معينة، وهو أوسع من الزيوت (الهيدروليكية). [8]
الفيزياء
تظهر السوائل خصائص مثل:
- عدم وجود مقاومة للتشوه الدائم، ومقاومة معدلات التشوه النسبية فقط بطريقة احتكاكية مبددة، و
- القدرة على التدفق (ويطلق عليها أيضًا القدرة على اتخاذ شكل الحاوية).
هذه الخصائص هي عادة دالة على عدم قدرتها على دعم إجهاد القص في حالة التوازن الساكن . وعلى النقيض من ذلك، تستجيب المواد الصلبة للقص إما بقوة استعادة تشبه الزنبرك - مما يعني أن التشوهات قابلة للعكس - أو تتطلب إجهادًا أوليًا معينًا قبل أن تتشوه (انظر اللدونة ).
تستجيب المواد الصلبة بقوى استعادة لكل من إجهادات القص والإجهادات العادية ، سواء كانت انضغاطية أو شد . وعلى النقيض من ذلك، تستجيب السوائل المثالية فقط بقوى استعادة للإجهادات العادية، والتي تسمى الضغط : يمكن أن تخضع السوائل لكل من إجهادات الانضغاط - المقابلة للضغط الإيجابي - وإجهادات الشد، المقابلة للضغط السلبي . تتمتع المواد الصلبة والسائلة بقوى شد، والتي عند تجاوزها في المواد الصلبة تخلق تشوهًا وكسرًا لا رجعة فيه، وفي السوائل تسبب ظهور التجويف .
تحتوي كل من المواد الصلبة والسائلة على أسطح حرة، والتي تتطلب قدرًا من الطاقة الحرة لتكوينها. في حالة المواد الصلبة، تسمى كمية الطاقة الحرة لتكوين وحدة معينة من مساحة السطح بالطاقة السطحية ، بينما بالنسبة للسوائل تسمى نفس الكمية بالتوتر السطحي . استجابةً للتوتر السطحي، تؤدي قدرة السوائل على التدفق إلى سلوك مختلف عن سلوك المواد الصلبة، على الرغم من أن كلاهما في حالة التوازن يميلان إلى تقليل طاقة سطحهما : تميل السوائل إلى تكوين قطرات مستديرة ، بينما تميل المواد الصلبة النقية إلى تكوين بلورات . الغازات ، التي تفتقر إلى الأسطح الحرة، تنتشر بحرية .
النمذجة
في المواد الصلبة، يكون إجهاد القص دالة للانفعال ، ولكن في السوائل، يكون إجهاد القص دالة لمعدل الانفعال . إحدى نتائج هذا السلوك هو قانون باسكال الذي يصف دور الضغط في تحديد حالة السائل.
يمكن وصف سلوك السوائل من خلال معادلات نافير-ستوكس - وهي مجموعة من المعادلات التفاضلية الجزئية التي تعتمد على:
- الاستمرارية ( حفظ الكتلة )،
- حفظ الزخم الخطي
- حفظ الزخم الزاوي
- حفظ الطاقة .
دراسة السوائل هي ميكانيكا السوائل ، والتي تنقسم إلى ديناميكا السوائل وسكون السوائل اعتمادًا على ما إذا كان السائل في حالة حركة.
تصنيف السوائل
اعتمادًا على العلاقة بين إجهاد القص ومعدل الانفعال ومشتقاته ، يمكن وصف السوائل على أنها واحدة مما يلي:
- السوائل النيوتونية : حيث يكون الإجهاد متناسبًا بشكل مباشر مع معدل الانفعال
- السوائل غير النيوتونية : حيث لا يتناسب الإجهاد مع معدل الانفعال وقواه العليا ومشتقاته.
تتبع السوائل النيوتونية قانون نيوتن في اللزوجة ويمكن تسميتها بالسوائل اللزجة .
يمكن تصنيف السوائل حسب قابليتها للانضغاط:
- السائل القابل للانضغاط: هو السائل الذي يسبب انخفاض الحجم أو تغير الكثافة عندما يتم تطبيق الضغط على السائل أو عندما يصبح السائل أسرع من الصوت.
- السائل غير القابل للانضغاط: هو السائل الذي لا يتغير حجمه مع تغير الضغط أو سرعة التدفق (أي ρ=ثابت) مثل الماء أو الزيت.
لا توجد سوائل نيوتنية وغير قابلة للانضغاط في الواقع، ولكن يُفترض وجودها نظريًا. تُسمى السوائل الافتراضية التي تتجاهل تمامًا تأثيرات اللزوجة وقابلية الانضغاط بالسوائل المثالية .
انظر أيضا
مراجع
- ^ "السائل | التعريف، النماذج، السوائل النيوتونية، السوائل غير النيوتونية، والحقائق". موسوعة بريتانيكا . تم الاسترجاع في 2 يونيو 2021 .
- ^ ثاير، آن (2000). "ما هذا الشيء؟ المعجون السخيف". أخبار الكيمياء والهندسة . 78 (48). الجمعية الكيميائية الأمريكية (نُشر في 2000-11-27): 27. doi :10.1021/cen-v078n048.p027. مؤرشف من الأصل في 2021-05-07.
- ^ كرون، جريتشن كودا (11 أبريل 2012). "معجون حشو للحفر". مجلة العلوم . تم الاسترجاع في 23 يونيو 2021 .
- ^ مثال (في العنوان): Berdyugin، AI؛ شو، سان جرمان (2019-04-12). “قياس لزوجة هول لسائل الإلكترون في الجرافين”. علوم . 364 (6436). FMD Pellegrino، R. Krishna Kumar، A. Principi، I. Torre، M. Ben Shalom، T. Taniguchi، K. Watanabe، IV Grigorieva، M. Polini، AK Geim، DA Bandurin: 162–165. أرخايف : 1806.01606 . بيب كود :2019Sci...364..162B. دوى :10.1126/science.aau0685. بميد 30819929. S2CID 73477792.
- ^ "السائل (ب.1.ب.)". قاموس أوكسفورد الإنجليزي . المجلد الرابع ف-ج (طبعة 1978). أوكسفورد: مطبعة جامعة أوكسفورد. 1933 [1901]. ص. 358. تم الاسترجاع في 2021-06-22 .
- ^ "السوائل الجسدية". قاموس تابر الطبي على الإنترنت . مؤرشف من الأصل في 2021-06-21 . استرجاع 2021-06-22 .
- ^ مثال على الاستخدام: Guppy, Michelle PB; Mickan, Sharon M; Del Mar, Chris B (2004-02-28). ""اشرب الكثير من السوائل": مراجعة منهجية للأدلة على هذه التوصية في حالات العدوى التنفسية الحادة". BMJ . 328 (7438): 499–500. doi :10.1136/bmj.38028.627593.BE. PMC 351843 . PMID 14988184.
- ^ "ما هي قوة السوائل؟". الرابطة الوطنية لقوة السوائل . مؤرشف من الأصل في 2021-06-23 . تم الاسترجاع 2021-06-23 .
في الهيدروليك، يكون السائل عبارة عن سائل (عادةً زيت)
- بيرد، روبرت بايرون؛ ستيوارت، وارن إي؛ لايتفوت، إدوارد إن. (2007). ظواهر النقل . نيويورك: وايلي، الطبعة الثانية المنقحة. ص. 912. رقم ISBN 978-0-471-41077-5.
