سائل

  هذه المقالة عن سائل. لمعانٍ أخرى، طالع سائل (توضيح).

الحالة السائلة في الفيزياء وفي الكيمياء هي إحدى ثلاث حالات تهتم بهم الديناميكا الحرارية بجوار الحالة الغازية والحالة الصلبة.

سائل

معلومات عامة

صنف فرعي من	مائع
ممثلة بـ	لزوجة انسيابية
مظهر لـ	حالة سائلة
أكبر من	غاز صلب
أقل من	غاز

تعديل - تعديل مصدري - تعديل ويكي بيانات

السائل^[1] مائع له حجم ثابت عند ثبوت درجة الحرارة والضغط، والذي يأخذ شكل الإناء الذي يحتويه. كما أن السائل يقوم بالضغط على سطح الإناء بنفس الكيفية التي يضغط بها السائل على أي شيء بداخله، وهذا الضغط ينتقل بدون نقص في كل الاتجاهات.

لو أن هناك سائل في حالة استقرار في مجال جذب متجانس، فإن الضغط p عند أي نقطة يعطى بالعلاقة:

${\displaystyle p=\rho gz}$

حيث ${\displaystyle \rho }$ هي كثافة السائل (يفترض ثباتها)، z هي عمق النقطة - أي بعدها عن السطح -. يجب ملاحظة أن هذه المعادلة تفترض ان الضغط عند السطح البحر يساوى صفر، بالتناسب مع مستوى السطح.

للسوائل خواص تتميز بها مثل خاصية التوتر السطحي، والخاصية الشعرية، كما أن السوائل تتمدد بالتسخين، وتنكمش بالتبريد. كما أن الأجسام التي تغمر في السوائل تتعرض لظاهرة الطفو.

ويتغير كل سائل عند نقطة غليانه إلى غاز، وعند نقطة تجمده إلى صلب. وخلال التقطير التجزيئي يمكن فصل السوائل من بعضها عند تبخرها عند نقطة غليان كل منها. التلاصق بين جزيئات السائل لا يستطيع منع الجزيئات السطحية من التبخر.^[2]

ويجب أن يلاحظ أن الزجاج في درجة الحرارة العادية ليس سائل فائق التبريد، ولكنه صلب. راجع مقالة الزجاج لمزيد من التفاصيل.

الديناميكا الحرارية تدرس انتقال المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية بالتسخين مثلا حيث يتحول الماء إلى الحالة الغازية أي إلى بخارز كذلك يمكن أن تنتقل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بالتبريد. فيتصلب الماء ويصبح ثلجاً.

تعتمد حالة المادة على الحرارة T والحجم V والضغط P. ويوضح الشكل المرافق انتقال المادة من حالة إلى حالة بتأثير تلك المتغيرات، وقد اتخذنا هنا مثال الماء للتوضيح. يبين الخط الأخضر تغير درجة الانصهار بتغير الضغط. ويبين الخط الأزرق تغير نقطة غليان الماء تحت تأثير الضغط. كما يبين المنحنى الأحمر التسامي، حيث ينتقل الماء من الحالة الصلبة مباشرة إلى بخار واعتماد ذلك على الحرارة.

تتقابل الثلاث منحنيات عند النقطة الثلاثية، وتختلف تلك النقطة من مادة لأخرى. فالنقطة الثلاثية للكحول مثلا تتميز بثلاثة قيم للمتغيرات الحرارة، والحجم، والضغط.

يعود السبب في قلة لزوجة السوائل بزيادة درجة حرارتها إلى قوى التماسك بين الجزيئات والتي تطغى على انتقال العزم الجزيئي بين هذه الجزيئات، وهذا أيضاً بسبب تقارب الجزيئات بشكل كبير (هذا يفسر سبب صغر حجم السوائل مقارنة بالغازات). عند تسخين السائل، فإن قوى التماسك بين الجزيئات تقل وبالتالي تقل قوى التجاذب بينها، مؤدية بالنهاية إلى تقليل لزوجة السائل.

لكن في الغاز تحدث الظاهرة بشكل معاكس عند دراسة تأثيرات درجة الحرارة. تزداد لزوجة الغازات بزيادة درجة حرارتها. السبب في ذلك يتعلق أيضاً بحركة الجزيئات والقوى بينها. في الغازات تكون قوى التماسك بين الغازات أقل، بينما انتقال العزم الجزيئي أعلى. عند زيادة درجة الحرارة يزداد انتقال العزم الجزيئي أكثر وهذا يؤدي إلى زيادة لزوجة الغاز.