Kohäsionsfestigkeit: Eigenschaften in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen, Beispiele

Kohäsionskräfte sind die intermolekularen Anziehungskräfte, die einige Moleküle zusammenhalten. Je nach Stärke der Kohäsionskräfte befindet sich ein Stoff in einem festen, flüssigen oder gasförmigen Zustand. Der Wert der Kohäsionskräfte ist eine intrinsische Eigenschaft jeder Substanz.

Diese Eigenschaft hängt mit der Form und Struktur der Moleküle jeder Substanz zusammen. Ein wichtiges Merkmal der Kohäsionskräfte ist, dass sie mit zunehmendem Abstand rasch abnehmen. Dann werden Kohäsionskräfte Anziehungskräfte genannt, die zwischen Molekülen der gleichen Substanz auftreten.

Im Gegenteil, die Abstoßungskräfte sind diejenigen, die sich aus der kinetischen Energie (Bewegungsenergie) der Partikel ergeben. Diese Energie bewirkt, dass sich die Moleküle ständig bewegen. Die Intensität dieser Bewegung ist direkt proportional zur Temperatur, bei der sich die Substanz befindet.

Um die Zustandsänderung eines Stoffes herbeizuführen, muss seine Temperatur durch Wärmeübertragung erhöht werden. Dadurch nehmen die Abstoßungskräfte der Substanz zu, was schließlich zu einer Zustandsänderung führen kann.

Andererseits ist es wichtig und notwendig, zwischen Zusammenhalt und Beitritt zu unterscheiden. Die Kohäsion beruht auf den Anziehungskräften, die zwischen benachbarten Partikeln der gleichen Substanz auftreten. Andererseits ist die Haftung das Ergebnis der Wechselwirkung, die zwischen Oberflächen verschiedener Substanzen oder Körper stattfindet.

Diese beiden Kräfte treten in mehreren physikalischen Phänomenen auf, die sich auf die Flüssigkeiten auswirken. Daher ist es wichtig, dass Sie sowohl das eine als auch das andere gut verstehen.

Eigenschaften in Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen

In festen Stoffen

In den Festkörpern sind die Kohäsionskräfte im Allgemeinen sehr hoch und treten in den drei Raumrichtungen intensiv auf.

Auf diese Weise finden nur geringe Verschiebungen der Moleküle zwischen ihnen statt, wenn eine äußere Kraft auf einen festen Körper ausgeübt wird.

Wenn die äußere Kraft verschwindet, sind die Kohäsionskräfte stark genug, um die Moleküle in ihre ursprüngliche Position zurückzubringen und die Position vor der Anwendung von Kraft wiederherzustellen.

In Flüssigkeiten

Im Gegensatz dazu sind in Flüssigkeiten die Kohäsionskräfte nur in zwei der Raumrichtungen hoch, während sie zwischen den Fluidschichten sehr schwach sind.

Wenn also eine Kraft in tangentialer Richtung auf eine Flüssigkeit ausgeübt wird, bricht diese Kraft die schwachen Bindungen zwischen den Schichten. Dadurch rutschen die Flüssigkeitsschichten übereinander.

Wenn dann die Kraftanwendung endet, haben die Kohäsionskräfte nicht genügend Kraft, um die Moleküle der Flüssigkeit in ihre ursprüngliche Position zurückzubringen.

Darüber hinaus spiegelt sich in Flüssigkeiten der Zusammenhalt auch in der Oberflächenspannung wider, die durch eine unausgeglichene Kraft verursacht wird, die auf die Moleküle der Oberfläche wirkt und auf das Innere der Flüssigkeit gerichtet ist.

Ebenso wird Kohäsion auch beobachtet, wenn der Übergang vom flüssigen in den festen Zustand aufgrund des Effekts der Kompression der flüssigen Moleküle auftritt.

In den Gasen

In Gasen sind die Kohäsionskräfte vernachlässigbar. Auf diese Weise sind die Moleküle der Gase in ständiger Bewegung, da in ihrem Fall die Kohäsionskräfte nicht in der Lage sind, sie aneinander gebunden zu halten.

Aus diesem Grund können die Kohäsionskräfte in den Gasen nur dann wahrgenommen werden, wenn der Verflüssigungsprozess stattfindet, der stattfindet, wenn die gasförmigen Moleküle komprimiert werden und die Anziehungskräfte ausreichend stark sind, damit der Übergang des Zustands stattfinden kann. gasförmig in den flüssigen Zustand.

Beispiele

Kohäsionskräfte werden oft mit Adhäsionskräften kombiniert, um bestimmte physikalische und chemische Phänomene hervorzurufen. So können zum Beispiel die Kohäsionskräfte zusammen mit den Adhäsionskräften einige der häufigsten Phänomene erklären, die in Flüssigkeiten auftreten. Dies ist der Fall bei Meniskus, oberflächlicher Spannung und Kapillarität.

Daher ist es bei Flüssigkeiten erforderlich, zwischen den Kohäsionskräften zu unterscheiden, die zwischen den Molekülen der gleichen Flüssigkeit auftreten. und solche der Adhäsion, die zwischen den Molekülen der Flüssigkeit und des Feststoffs auftreten.

Oberflächenspannung

Die Oberflächenspannung ist die Kraft, die tangential und pro Längeneinheit am Rand der freien Oberfläche einer im Gleichgewicht befindlichen Flüssigkeit auftritt. Diese Kraft zieht die Oberfläche der Flüssigkeit zusammen.

Letztendlich tritt Oberflächenspannung auf, weil die Kräfte, die in den Molekülen der Flüssigkeit auftreten, an der Oberfläche der Flüssigkeit anders sind als im Inneren.

Menisco

Meniskus ist die Krümmung, die auf der Oberfläche von Flüssigkeiten entsteht, wenn diese in einem Behälter eingeschlossen sind. Diese Kurve wird durch den Effekt erzeugt, den die Oberfläche des Behälters, der sie enthält, auf die Flüssigkeit hat.

Die Kurve kann konvex oder konkav sein, je nachdem, ob die Kraft zwischen den Molekülen der Flüssigkeit und denen des Behälters anziehend ist - wie dies bei Wasser und Glas der Fall ist - oder abstoßend ist, wie zwischen Quecksilber und Glas .

Kapillarität

Kapillarität ist eine Eigenschaft von Flüssigkeiten, die es ihnen ermöglicht, durch ein Kapillarrohr aufzusteigen oder abzusteigen. Es ist die Eigenschaft, die teilweise das Aufsteigen von Wasser durch das Innere der Pflanzen ermöglicht.

Eine Flüssigkeit steigt durch das Kapillarrohr auf, wenn die Kohäsionskräfte geringer sind als die Adhäsionskräfte zwischen der Flüssigkeit und den Wänden des Rohrs. Auf diese Weise steigt die Flüssigkeit weiter an, bis der Wert der Oberflächenspannung dem Gewicht der im Kapillarrohr enthaltenen Flüssigkeit entspricht.

Wenn im Gegensatz dazu die Kohäsionskräfte größer sind als die Adhäsionskräfte, wird die Oberflächenspannung die Flüssigkeit senken und die Form ihrer Oberfläche wird konvex sein.