A folyékony halmazállapot egy köztes fázis a szilárd és a gáz között. A szilárd halmazállapot részecskéihez hasonlóan a folyadékban lévő részecskék is intermolekuláris vonzásnak vannak kitéve, azonban a folyadék részecskék között több hely van, így nem rögzítettek a helyükön. A folyadékban lévő részecskék közötti vonzás állandóan fenntartja a folyadék térfogatát.
A részecskék mozgása miatt a folyadék alakja változó. A folyadékok áramlanak és kitöltik a tartály legalsó részét, felveszik a tartály alakját, de térfogatuk nem változik. A részecskék közötti korlátozott tér miatt a folyadékok csak nagyon korlátozottan összenyomhatók.
Kohézió és tapadás
A kohézió az azonos fajtájú részecskék egymáshoz való vonzódásának tendenciája. Ez a kohéziós “ragacsosság” magyarázza a folyadék felületi feszültségét. A felületi feszültséget úgy lehet elképzelni, mint a részecskék nagyon vékony “bőrét”, amelyek erősebben vonzzák egymást, mint az őket körülvevő részecskéket. Amíg ezek a vonzóerők zavartalanok, meglepően erősek lehetnek. A víz felületi feszültsége például elég nagy ahhoz, hogy egy olyan rovar, mint a vízisikló súlyát is elbírja. A víz a legösszetartóbb nem fémes folyadék a U.S. Geological Survey szerint.
A kohéziós erők a folyadék felszíne alatt a legnagyobbak, ahol a részecskék minden oldalról vonzzák egymást. A felszínen lévő részecskék erősebben vonzódnak a folyadékban lévő azonos részecskékhez, mint a környező levegőhöz. Ez magyarázza a folyadékok gömbalakra való hajlamát, a legkisebb felülettel rendelkező alakzatot. Amikor ezeket a folyadékgömböket a gravitáció eltorzítja, a klasszikus esőcsepp alakot alakítják ki.
Adhéziónak nevezzük, amikor a különböző típusú részecskék között vonzóerők állnak fenn. A folyadék részecskéi nemcsak egymáshoz vonzódnak, hanem általában a folyadékot tartalmazó edényt alkotó részecskékhez is. A folyadék részecskéi a folyadék felszíne fölé húzódnak azokon a széleken, ahol érintkeznek a tartály oldalaival.
Az összetartó és tapadó erők kombinációja azt eredményezi, hogy a legtöbb folyadék felületén egy enyhe homorú görbe, az úgynevezett meniszkusz keletkezik. Egy mérőhengerben lévő folyadék térfogatának legpontosabb mérését e meniszkusz aljához legközelebb eső térfogatjelek megnézésével lehet megfigyelni.
Az adhézió magyarázza a kapilláris hatást is, amikor egy folyadékot egy nagyon szűk csőbe szívunk fel. A kapilláris hatás egyik példája, amikor valaki vérmintát vesz úgy, hogy egy apró üvegcsövet érint egy megszúrt ujj hegyén lévő vércsepphez.
Viszkozitás
A viszkozitás azt méri, hogy egy folyadék mennyire áll ellen a szabad áramlásnak. Egy nagyon lassan áramló folyadékot viszkózusabbnak mondunk, mint egy könnyen és gyorsan áramló folyadékot. Az alacsony viszkozitású anyagot hígabbnak tekintik, mint a magasabb viszkozitású anyagot, amelyet általában sűrűbbnek gondolnak. Például a méz viszkózusabb, mint a víz. A méz sűrűbb, mint a víz, és lassabban folyik. A viszkozitás általában a folyadék melegítésével csökkenthető. Ha felmelegítjük, a folyadék részecskéi gyorsabban mozognak, így a folyadék könnyebben áramlik.
Párolgás
Mivel a folyadék részecskéi állandó mozgásban vannak, egymásnak és a tartály oldalainak ütköznek. Az ilyen ütközések energiát adnak át egyik részecskéről a másikra. Ha elegendő energia kerül egy részecskére a folyadék felszínén, az végül legyőzi a folyadék többi részéhez tapadó felületi feszültséget. A párolgás akkor következik be, amikor a felszíni részecskék elegendő mozgási energiát nyernek ahhoz, hogy kilépjenek a rendszerből. Ahogy a gyorsabb részecskék távoznak, a megmaradó részecskék átlagos mozgási energiája csökken, és a folyadék hőmérséklete lehűl. Ezt a jelenséget párolgási lehűlésnek nevezzük.
Illékonyság
Az illékonyságot úgy lehet elképzelni, hogy egy anyag normál hőmérsékleten milyen valószínűséggel párolog el. Az illékonyság gyakrabban a folyadékok tulajdonsága, de néhány erősen illékony szilárd anyag normál szobahőmérsékleten is szublimálhat. A szublimáció akkor következik be, amikor egy anyag közvetlenül szilárdból gáz halmazállapotba megy át anélkül, hogy átmenne a folyékony állapotba.
Amikor egy folyadék elpárolog egy zárt tartályban, a részecskék nem tudnak kijutni a rendszerből. Az elpárolgott részecskék egy része végül érintkezésbe kerül a megmaradt folyadékkal, és elég energiát veszít ahhoz, hogy visszasűrűsödjön a folyadékba. Ha a párolgás és a kondenzáció sebessége megegyezik, akkor a folyadék mennyisége nem csökken nettó módon.
A zárt tartályban a gőz-folyadék-egyensúly által kifejtett nyomást gőznyomásnak nevezzük. A Purdue Egyetem kémiai tanszéke szerint a zárt rendszer hőmérsékletének növelése növeli a gőznyomást. A nagy gőznyomású anyagok a zárt rendszerben a folyadék felett nagy koncentrációjú gázrészecskéket képezhetnek. Ez tűzveszélyes lehet, ha a gőz gyúlékony. Bármilyen kis szikra, akár a gázrészecskék közötti súrlódásból eredő szikra is elég lehet ahhoz, hogy katasztrofális tüzet vagy akár robbanást okozzon. Az Egyesült Államok Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Hivatala (OSHA) előírja, hogy az anyagbiztonsági és adatlapokon tájékoztatást kell adni a folyadékok illékonyságáról és gyúlékonyságáról, hogy segítsen megelőzni a baleseteket.
További olvasnivaló
- Florida State University Chemistry & Biochemistry: Folyadékok tulajdonságai
- Chem4Kids.com: Folyadékok alapjai
- The USGS Water Science School