Sıvı

Sıvı, bir kabının şekline uyan, ancak basınçtan bağımsız olarak (neredeyse) sabit bir hacmi tutan neredeyse sıkıştırılamaz bir akışkandır. Bu nedenle, maddenin dört temel durumundan biridir (diğerleri katı, gaz ve plazmadır) ve belirli bir hacme sahip ancak sabit şekli olmayan tek durumdur. Bir sıvı, moleküller arası bağlarla bir arada tutulan atomlar gibi küçük titreşen madde parçacıklarından oluşur. Bir gaz gibi, bir sıvı da akabilir ve bir kabın şeklini alabilir. Diğerleri sıkıştırılabilse de, çoğu sıvı sıkıştırmaya karşı dayanıklıdır. Bir gazın aksine, bir sıvı bir kabın her alanını doldurmak için dağılmaz ve oldukça sabit bir yoğunluğu korur. Sıvı durumun ayırt edici bir özelliği, ıslanma fenomenlerine yol açan yüzey gerilimidir. Su, açık arayla, Dünya'daki en yaygın sıvıdır.

Bir sıvının yoğunluğu genellikle bir katının yoğunluğuna yakındır ve bir gazdakinden çok daha yüksektir. Bu nedenle sıvı ve katı, yoğunlaştırılmış madde olarak adlandırılır. Öte yandan, sıvılar ve gazlar akma yeteneğini paylaştıklarından her ikisine de sıvı denir. Sıvı su Dünya'da bol olmasına rağmen, bu madde halihazırda bilinen evrende en az yaygın olanıdır, çünkü sıvılar nispeten dar bir sıcaklık / basınç aralığı gerektirir. Evrendeki en bilinen madde yıldızlararası bulutlar olarak gaz halindedir (tespit edilebilir katı madde izleri ile) veya yıldızların içindeki plazmadadır.

Giriş

Sıvı, maddenin birincil, gaz ve plazma olmak üzere dört ana durumundan biridir. Sıvı bir akışkandır. Bir katının aksine, bir sıvıdaki moleküllerin hareket özgürlüğü çok daha fazladır. Bir katı içinde molekülleri birbirine bağlayan kuvvetler, sadece bir sıvı içinde geçicidir ve bir katı katı halde kalırken bir sıvının akmasına izin verir.

Bir sıvı, bir gaz gibi, bir sıvının özelliklerini gösterir. Bir sıvı akabilir, bir kabın şeklini alabilir ve kapalı bir kaba yerleştirilirse, uygulanan basıncı kaptaki her yüzeye eşit olarak dağıtacaktır. Sıvı bir torbaya yerleştirilirse, herhangi bir şekle sıkılabilir. Bir gazın aksine, sıvı neredeyse sıkıştırılamaz, yani çok çeşitli basınçlarda neredeyse sabit bir hacim kaplar; genellikle bir kaptaki kullanılabilir alanı doldurmak için genişlemez, ancak kendi yüzeyini oluşturur ve her zaman başka bir sıvı ile kolayca karışmayabilir. Bu özellikler bir sıvıyı hidrolik gibi uygulamalar için uygun hale getirir.

Sıvı parçacıklar sıkı bir şekilde bağlanır, ancak katı bir şekilde bağlanmaz. Birbirlerini serbestçe hareket ettirerek sınırlı bir parçacık hareketliliğine yol açarlar. Sıcaklık arttıkça moleküllerin artan titreşimleri, moleküller arasındaki mesafelerin artmasına neden olur. Bir sıvı kaynama noktasına ulaştığında, molekülleri birbirine bağlayan birleşik kuvvetler kırılır ve sıvı gaz halinde değişir (aşırı ısınma olmadıkça). Sıcaklık düşürülürse, moleküller arasındaki mesafeler küçülür. Sıvı donma noktasına ulaştığında, moleküller genellikle kristalleşme olarak adlandırılan çok spesifik bir sıraya kilitlenir ve aralarındaki bağlar daha katı hale gelir ve sıvıyı katı haline getirir (aşırı soğutma meydana gelmedikçe).

Örnekler

Sıcaklık ve basınç için standart koşullarda sadece iki element sıvıdır: cıva ve brom. Dört element daha oda sıcaklığının biraz üzerinde erime noktalarına sahiptir: fransiyum, sezyum, galyum ve rubidyum. Oda sıcaklığında sıvı olan metal alaşımları arasında NaK, bir sodyum-potasyum metal alaşımı, galinstan, eriyebilir bir alaşım sıvısı ve bazı amalgamlar (cıva içeren alaşımlar) bulunur.

Normal koşullar altında sıvı olan saf maddeler arasında su, etanol ve diğer birçok organik çözücü bulunur. Sıvı su, kimya ve biyolojide hayati öneme sahiptir; yaşamın varlığı için bir gereklilik olduğuna inanılmaktadır.

İnorganik sıvılar arasında su, magma, inorganik susuz çözücüler ve birçok asit bulunur.

Önemli günlük sıvılar, ev tipi çamaşır suyu gibi sulu çözeltileri, mineral yağ ve benzin gibi farklı maddelerin diğer karışımlarını, salata sosu veya mayonez gibi emülsiyonları, kan gibi süspansiyonları ve boya ve süt gibi kolloidleri içerir.

Birçok gaz soğutularak sıvı oksijen, sıvı azot, sıvı hidrojen ve sıvı helyum gibi sıvılar üretilerek sıvılaştırılabilir. Bununla birlikte, tüm gazlar atmosfer basıncında sıvılaştırılamaz. Örneğin, karbondioksit sadece 5.1 atm'nin üzerindeki basınçlarda sıvılaştırılabilir.

Bazı malzemeler maddenin klasik üç hali içinde sınıflandırılamaz; katı benzeri ve sıvı benzeri özelliklere sahiptirler. Örnekler, LCD ekranlarda kullanılan sıvı kristalleri ve biyolojik membranları içerir.

Uygulamalar

Sıvılar, yağlayıcılar, çözücüler ve soğutucular olarak çeşitli kullanımlara sahiptir. Hidrolik sistemlerde, gücü iletmek için sıvı kullanılır.

Tribolojide sıvılar yağlayıcı olarak özellikleri açısından incelenir. Yağ gibi yağlayıcılar, bileşenin çalışma sıcaklığı aralığı boyunca uygun viskozite ve akış karakteristikleri için seçilir. Yağlar genellikle iyi yağlama özellikleri için motorlarda, dişli kutularında, metal işleme ve hidrolik sistemlerde kullanılır.

Çözücü olarak, diğer sıvıları veya katıları eritmek için birçok sıvı kullanılır. Çözeltiler, boyalar, sızdırmazlık malzemeleri ve yapıştırıcılar dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda bulunur. Nafta ve aseton, endüstride parçalardan ve makinelerden yağ, gres ve katranı temizlemek için sıklıkla kullanılır. Vücut sıvıları su bazlı çözeltilerdir.

Sürfaktanlar genellikle sabunlarda ve deterjanlarda bulunur. Alkol gibi çözücüler genellikle antimikrobiyal olarak kullanılır. Kozmetiklerde, mürekkeplerde ve sıvı boya lazerlerinde bulunurlar. Gıda endüstrisinde, bitkisel yağ ekstraksiyonu gibi süreçlerde kullanılırlar.

Sıvılar, gazlardan daha iyi termal iletkenliğe sahip olma eğilimindedir ve akış kabiliyeti, bir sıvıyı mekanik bileşenlerden fazla ısıyı uzaklaştırmak için uygun hale getirir. Isı, sıvıyı radyatör gibi bir ısı eşanjöründen kanalize ederek çıkarılabilir veya ısı buharlaştırma sırasında sıvı ile çıkarılabilir. Motorların aşırı ısınmasını önlemek için su veya glikol soğutucuları kullanılır. Nükleer reaktörlerde kullanılan soğutucu sıvılara su veya sodyum veya bizmut gibi sıvı metaller dahildir. Sıvı itici filmler roketlerin itme odalarını soğutmak için kullanılır. makine imalattında, hem iş parçasını hem de takımı hızlı bir şekilde mahvedebilecek olan aşırı ısıyı gidermek için su ve yağlar kullanılır. Terleme sırasında ter, buharlaşarak ısıyı insan vücudundan uzaklaştırır. Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme endüstrisinde (HVAC), ısıyı bir alandan diğerine aktarmak için su gibi sıvılar kullanılır.

Benzer şekilde, sıvılar daha iyi ısı transfer özellikleri için pişirmede sıklıkla kullanılır. Daha iyi iletkenliğe ek olarak, daha soğuk akışkanlar daralıp batarken daha sıcak akışkanlar genişlediğinden ve yükseldiğinden, kinematik viskozitesi düşük sıvılar ısıyı konveksiyon yoluyla oldukça sabit bir sıcaklıkta aktarma eğilimindedir, bu da ağartma, kaynatma veya kızartma için uygun bir sıvı haline getirir. Bu fenomenden lav lambaları üretmek için de faydalanılmıştır. Bir gazın bir sıvıya yoğunlaştırılmasıyla daha yüksek ısı transferi oranları elde edilebilir. Sıvının kaynama noktasında, tüm ısı enerjisi, sıcaklıkta bir artış olmadan sıvıdan gaza faz değişimine neden olmak için kullanılır ve kimyasal potansiyel enerji olarak depolanır. Gaz tekrar bir sıvıya yoğunlaştığında, fazla ısı enerjisi sabit bir sıcaklıkta salınır. Bu fenomen buharlama gibi işlemlerde kullanılır. Sıvılar genellikle farklı kaynama noktalarına sahip olduğundan, sıvı veya gaz karışımları veya çözeltileri tipik olarak ısı, soğuk, vakum, basınç veya başka yollarla damıtma yoluyla ayrılabilir. Damıtma, alkollü içeceklerin üretiminden, petrol rafinerilerine, argon, oksijen, azot, neon veya ksenon gibi gazların kriyojenik damıtılmasına (sıvılaşma noktalarının altında soğutularak) her şeyde bulunabilir.

Sıvı, akışkan gücü sağlamak için Pascal yasalarından yararlanan hidrolik sistemlerin ana bileşenidir. Pompalar ve su çarkları gibi cihazlar, eski zamanlardan beri sıvı hareketini mekanik işe dönüştürmek için kullanılmıştır. Yağlar, bu kuvveti hidrolik silindirlere ileten hidrolik pompalar aracılığıyla zorlanır. Hidrolik, otomotiv frenleri ve şanzımanları, ağır ekipman ve uçak kontrol sistemleri gibi birçok uygulamada bulunabilir. Onarım ve imalatta, kaldırma, presleme, sıkıştırma ve şekillendirme için çeşitli hidrolik presler yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sıvılar bazen ölçüm cihazlarında kullanılır. Bir termometre genellikle cıva gibi sıvıların termal genleşmesini, sıcaklığı belirtmek için akma yetenekleriyle birlikte kullanır. Bir manometre, hava basıncını belirtmek için sıvının ağırlığını kullanır.

Mekanik özellikler

Hacim

Sıvı miktarları hacim birimleriyle ölçülür. Bunlar arasında SI birimi metreküp (m³) ve bölümleri, özellikle de litre olarak adlandırılan kübik desimetre (1 dm³ = 1 L = 0.001 m³) ve mililitre olarak da adlandırılan kübik santimetre bulunur (1 cm³ = 1 mL = 0.001 L = 10⁻⁶ m³).

Bir miktar sıvının hacmi, sıcaklığı ve basıncı ile sabitlenir. Sıvılar genellikle ısıtıldığında genleşir ve soğutulduğunda büzülür. 0 °C ile 4 °C arasındaki su dikkate değer bir istisnadır.

Öte yandan, sıvılar çok az sıkıştırılabilirliğe sahiptir. Örneğin su, atmosfer basıncındaki (bar) her birim artış için milyonda sadece 46.4 parça sıkıştıracaktır. Oda sıcaklığında su yaklaşık 4000 bar (400 megapaskal veya 58.000 psi) basınçta hacimde sadece %11'lik bir azalma görülür. Sıkıştırılamazlık, sıvıları hidrolik güç iletimi için uygun hale getirir, çünkü bir sıvının bir noktasında basınçtaki bir değişiklik sıvının diğer tüm kısımlarına indirgenmeden iletilir ve sıkıştırma şeklinde çok az enerji kaybedilir.

Bununla birlikte, ihmal edilebilir sıkıştırılabilirlik diğer fenomenlere yol açar. Su darbesi olarak adlandırılan boruların vurulması, bir valf aniden kapandığında gerçekleşir ve valfte, ses hızının hemen altında sistemde geriye doğru hareket eden büyük bir basınç artışı yaratır. Sıvının sıkıştırılamazlığından kaynaklanan bir başka fenomen kavitasyondur. Sıvılar çok az esnekliğe sahip olduklarından, tam anlamıyla yüksek türbülanslı veya bir tekne pervanesinin arka kenarı veya bir borudaki keskin bir köşe gibi yönlerde dramatik değişiklik olan alanlarda ayrılabilirler. Düşük basınç (vakum) alanındaki bir sıvı buharlaşır ve kabarcıklar oluşturur, bu da yüksek basınç alanlarına girdiklerinde çöker. Bu, sıvının, kabarcıkların bıraktığı boşlukları muazzam lokalize kuvvetle doldurmasına ve bitişik katı yüzeylerin aşınmasına neden olur.

Basınç ve kaldırma kuvveti

Bir yerçekimi alanında, sıvılar bir kabın yanlarına ve aynı zamanda sıvının içindeki herhangi bir şeye baskı uygular. Bu basınç her yöne iletilir ve derinlikte artar. Bir sıvı düzgün bir yerçekimi alanında hareketsizse, z derinliğindeki p basıncı verir

p=p_{0}+\rho gz\,

burda

p_{0}\,

,yüzeydeki basınçtır

\rho \,

sıvının yoğunluğu, derinlikte üniform olduğu varsayılarak

g\,

, yerçekimi ivmesidir

Havaya açık bir su kütlesi için, $p_{0}$ atmosfer basıncı olacaktır.

Düzgün yerçekimi alanlarındaki statik sıvılar aynı zamanda, sıvıya daldırılan nesnelerin derinlikteki basınç değişimi nedeniyle net bir kuvvet yaşadığı yüzdürme fenomeni sergilerler. Kuvvetin büyüklüğü, nesne tarafından yer değiştiren sıvının ağırlığına eşittir ve kuvvetin yönü, daldırılmış nesnenin ortalama yoğunluğuna bağlıdır. Yoğunluk sıvınınkinden daha küçükse, kaldırma kuvveti yukarı işaret eder ve nesne yüzer, yoğunluk daha büyükse kaldırma kuvveti aşağı işaret eder ve nesne batar. Bu Arşimet prensibi olarak bilinir.

Yüzeyler

Bir sıvının hacmi, kabının hacmine tam olarak uymadıkça, bir veya daha fazla yüzey gözlenir. Bir yüzeyin varlığı, dökme bir sıvı içinde bulunmayan yeni fenomenleri ortaya çıkarır. Bunun nedeni, bir yüzeydeki bir molekülün, yüzeyin yalnızca iç tarafındaki diğer sıvı moleküller ile bağlara sahip olmasıdır; bu, yüzey moleküllerini içe çeken net bir kuvvet anlamına gelir. Eşdeğer olarak, bu kuvvet enerjisi olarak tarif edilebilir: belirli bir alanın bir yüzeyinin oluşturulması ile ilişkili sabit bir miktarda enerji vardır. Bu miktar, birim alan başına enerji birimi olarak yüzey gerilimi adı verilen malzeme özelliğidir (SI birimleri: J/m²). Moleküller arası kuvvetli sıvılar büyük yüzey gerilimlerine sahiptir.

Yüzey geriliminin pratik bir anlamı, sıvıların yüzey alanlarını en aza indirgeme eğilimindedir ve diğer kısıtlamalar mevcut olmadıkça küresel damlalar ve kabarcıklar oluşturur. Yüzey gerilimi, yüzey dalgaları, kılcal hareket, ıslanma ve dalgalanmalar da dahil olmak üzere bir dizi diğer fenomenden sorumludur. Nano ölçekli hapsetme altındaki sıvılarda, yüzey etkileri baskın bir rol oynayabilir çünkü - makroskopik sıvı örneği ile karşılaştırıldığında, bir yüzeye yakın moleküllerin çok daha büyük bir kısmı bulunur.

Bir sıvının yüzey gerilimi ıslatılabilirliğini doğrudan etkiler. En yaygın sıvıların onlarca mJ/m² arasında gerginlikleri vardır, bu nedenle yağ, su veya tutkal damlacıkları kolayca birleşebilir ve diğer yüzeylere yapışabilirken, civa gibi sıvı metallerin yüzlerce mJ/m²'de gerginlikleri olabilir, böylece damlacıklar kolayca birleşmez ve yüzeyler sadece belirli koşullar altında ıslanabilir.

Ortak sıvıların yüzey gerilimleri, viskozite gibi diğer mekanik özelliklerde görülen muazzam varyasyon ile güçlü bir zıtlık gösteren nispeten dar bir değer aralığında yer alır.

Akış

Sıvı akışını karakterize eden önemli bir fiziksel özellik viskozitedir. Sezgisel olarak viskozite, bir sıvının akmaya karşı direncini tanımlar.

Daha teknik olarak, viskozite, bir sıvının belirli bir hızda deformasyona karşı direncini, örneğin sınırlı hızda kesildiği zaman ölçer. Spesifik bir örnek, bir borudan akan bir sıvıdır: bu durumda sıvı, borunun duvarlarına yakın merkezden daha yavaş aktığı için kesme deformasyonuna uğrar. Sonuç olarak, akışa viskoz direnç gösterir. Akışı korumak için borunun uçları arasındaki basınç farkı gibi harici bir kuvvet uygulanmalıdır.

Sıcaklıkların artmasıyla sıvıların viskozitesi azalır. Viskozitenin hassas kontrolü, özellikle yağlama endüstrisi gibi birçok uygulamada önemlidir. Bu kontrolü elde etmenin bir yolu, farklı viskozitelerde iki veya daha fazla sıvının kesin oranlarda karıştırılmasıdır. Ek olarak, yağlama yağlarının viskozitesinin sıcaklığa bağımlılığını modüle edebilen çeşitli katkı maddeleri mevcuttur. Bu özellik önemlidir çünkü makineler genellikle çeşitli sıcaklıklarda çalışır (ayrıca viskozite indeksine bakın).

Bir sıvının viskoz davranışı Newton tipi veya Newton tipi olmayan olabilir. Bir Newton tipi sıvısı, doğrusal bir gerinim / gerilme eğrisi sergiler, yani viskozitesi zaman, kesme hızı veya kesme hızı geçmişinden bağımsızdır. Newton tipi sıvılarının örnekleri arasında su, gliserin, motor yağı, bal veya cıva bulunur. Newton tipi olmayan bir sıvı, viskozitenin bu faktörlerden bağımsız olmadığı ve kesme altında kalınlaştığı (viskozitede artışı) veya inceltildiği (viskozitede azaldığı) bir sıvıdır. Newton tipi olmayan sıvıların örnekleri arasında ketçap, mayonez, saç jelleri, oyun hamuru veya nişasta çözeltileri bulunur.

Ses yayılımı

Bir sıvıdaki ses hızı $c={\sqrt {K/\rho }}$ ile verilir, burada $K$ sıvının kütle modülü ve $\rho$ yoğunluktur.

Örnek olarak, suyun kütle modülü yaklaşık 2.2 GPa ve yoğunluğu 1000 kg/m³'tür, bu da 'c = 1.5 km/s verir.

Termodinamik

Faz geçişleri

Kaynama noktasının altındaki bir sıcaklıkta, sıvı formdaki herhangi bir madde, yukarıdaki gazın yoğunlaşması bir dengeye ulaşana kadar buharlaşacaktır. Bu noktada gaz, sıvı buharlaştığında aynı oranda yoğunlaşacaktır. Dolayısıyla, buharlaşan sıvı sürekli olarak uzaklaştırılırsa, bir sıvı kalıcı olarak mevcut olamaz. Kaynama noktasındaki bir sıvı, gazın mevcut basınçta yoğunlaşabileceğinden daha hızlı buharlaşacaktır. Kaynama noktasındaki veya üzerindeki bir sıvı normalde kaynar, ancak aşırı ısınma bazı durumlarda bunu önleyebilir.

Donma noktasının altındaki bir sıcaklıkta, bir sıvı, katı biçimine dönüşerek kristalleşmeye eğilimlidir. Gaza geçişten farklı olarak, bu geçişte sabit basınç altında bir denge yoktur, bu nedenle aşırı soğutma meydana gelmedikçe, sıvı sonunda tamamen kristalleşecektir. Bunun yalnızca sabit basınç altında geçerli olduğunu unutmayın; kapalı ve güçlü bir kaptaki su ve buz, her iki fazın bir arada bulunduğu bir dengeye ulaşabilir. Katıdan sıvıya zıt geçiş için, bkz. Erime.

Uzayda Sıvılar

Faz diyagramı, sıvıların neden boşlukta veya başka bir vakumda bulunmadığını açıklar. Basınç sıfır olduğu için (gezegenlerin ve uyduların yüzeyleri veya iç kısımları hariç) su ve uzaya maruz kalan diğer sıvılar sıcaklığa bağlı olarak derhal kaynar veya donar. Yeryüzüne yakın alan bölgelerinde, güneş doğrudan üzerine parlamıyorsa su donacak ve güneş ışığında olduğu anda buharlaşacaktır. Eğer su ayda buz gibi bulunursa, sadece güneşin asla parlamadığı ve çevresindeki kayaların onu fazla ısıtmadığı gölgeli deliklerde bulunabilir. Satürn yörüngesine yakın bir noktada, güneşten gelen çok zayıf ışık buzdan su buharına kadar süblimleşir. Bu, Satürn'ün halkalarını oluşturan buzun uzun ömürlülüğünden bellidir.

Çözümler

İki sıvının herhangi bir oranda bir çözelti oluşturabildikleri takdirde karışabilir oldukları söylenir; aksi taktirde karışmazlar. Örnek olarak, su ve etanol (alkolü içecek) karışabilirken, su ve benzin karışmaz. Bazı durumlarda, başka türlü karışmayan sıvıların bir karışımı, bir sıvının mikroskopik damlacıklar olarak diğerine dağıldığı bir emülsiyon oluşturmak üzere stabilize edilebilir. Genellikle bu, damlacıkları stabilize etmek için bir yüzey aktif cisminin varlığını gerektirir. Bir emülsiyonun bilinen bir örneği, yumurta sarısında bulunan bir madde olan lesitin ile stabilize edilen su ve yağ karışımından oluşan mayonezdir.

Mikroskobik açıklama

Sıvıları oluşturan moleküller düzensizdir ve güçlü bir şekilde etkileşime girer, bu da sıvıların moleküler düzeyde titizlikle tanımlanmasını zorlaştırır. Bu madde, gazlar ve katıların diğer iki ortak evresinin tersidir. Gazlar düzensiz olmasına rağmen, birçok cisim etkileşiminin göz ardı edilebileceği ve moleküler etkileşimlerin iyi tanımlanmış ikili çarpışma olayları açısından modellenebileceği konusunda yeterince seyreltilmişlerdir. Tersine, katılar yoğun ve güçlü bir şekilde etkileşime girmesine rağmen, moleküler seviyedeki düzenli yapıları (örneğin bir kristal kafes) önemli teorik basitleştirmelere izin verir. Bu nedenlerden dolayı, sıvıların mikroskopik teorisi, gaz ve katılardan daha az gelişmiştir.

Statik yapı faktörü

Bir sıvıda, atomlar kristal bir kafes oluşturmazlar veya başka herhangi bir uzun menzilli düzen şekli göstermezler. Bu, X-ışını ve nötron kırınımında Bragg piklerinin yokluğu ile kanıtlanmıştır. Normal koşullar altında, kırınım modeli sıvının izotropisini ifade eden dairesel simetriye sahiptir. Radyal yönde, kırınım yoğunluğu yumuşak bir şekilde salınır. Bu genellikle probun (foton veya nötron) dalga boyu λ ve Bragg açısı θ tarafından verilen dalga boyu q=(4π/λ)sinθ ile statik yapı faktörü S(q) ile tanımlanır. S(q) salınımları sıvının yakın sırasını, yani bir atom ile en yakın, ikinci komşular arasındaki birkaç kabuk arasındaki korelasyonları ifade eder.

Bu korelasyonların daha sezgisel bir açıklaması, temel olarak S(q) 'nun Fourier dönüşümü olan radyal dağılım fonksiyonu g(r) tarafından verilmektedir. Sıvıdaki çift korelasyonlarının zamansal anlık görüntüsünün mekansal ortalamasını temsil eder.

Ses dağılımı ve yapısal gevşeme

Ses hızı $c={\sqrt {K/\rho }}$ için yukarıdaki ifade, bulk modül K'yi içerir. K frekanstan bağımsızsa, sıvı doğrusal bir ortam gibi davranır, böylece ses yayılmadan ve mod kuplajı olmadan yayılır. Gerçekte, herhangi bir sıvı bir miktar dispersiyon gösterir: artan frekans ile K, düşük frekanslı, sıvı benzeri $K_{0}$ limitinden yüksek frekanslı, katı benzeri $K_{\infty }$ limitine geçer. Normal sıvılarda, bu çaprazlamanın çoğu, bazen hiper ses olarak adlandırılan GHz ve THz arasındaki frekanslarda gerçekleşir.

GHz alt frekanslarında, normal bir sıvı kayma dalgalarını sürdüremez: kayma modülünün sıfır frekans sınırı $G_{0}=0$ 'dır. Bu bazen bir sıvının tanımlayıcı özelliği olarak görülür. Bununla birlikte, bulk modülü K gibi, kesme modülü G frekansa bağımlıdır ve hiper frekanslarda, sıvı benzeri sınır $G_{0}$ 'dan katı benzeri, sıfır olmayan sınır $G_{\infty }$ 'a benzer bir çaprazlama gösterir.

Kramers-Kronig ilişkisine göre, ses hızındaki dağılım (K veya G'nin gerçek kısmı tarafından verilir), ses zayıflamasında (K veya G'nin hayali kısmı tarafından verilen dağılım) bir maksimum ile birlikte gider. Doğrusal tepki teorisine göre, K veya G'nin Fourier dönüşümü, sistemin harici bir bozulmadan sonra nasıl dengeye geri döndüğünü açıklar; bu nedenle GHz'de dispersiyon adımı .. THz bölgesine yapısal gevşeme de denir. Dalgalanma-yayılma teoremine göre, dengeye doğru gevşeme dengedeki dalgalanmalarla yakından ilişkilidir. Ses dalgalarıyla ilişkili yoğunluk dalgalanmaları Brillouin saçılması ile deneysel olarak gözlemlenebilir.

Bir sıvıyı cam geçişine doğru aşırı soğuturken, sıvı benzeri katıya tepki benzeri geçiş GHz'den MHz, kHz, Hz, ... 'ye geçer; eşdeğer olarak, yapısal gevşemenin karakteristik süresi ns'den μs'ye, ms, s, ... Bu, cam oluşturan sıvıların yukarıda bahsedilen viskoelastik davranışı için mikroskobik açıklamadır.

İlişkinin etkileri

Katılarda atomik / moleküler difüzyon (veya partikül yer değiştirmesi) mekanizmaları, sıvı malzemelerde viskoz akış ve katılaşma mekanizmaları ile yakından ilgilidir. Sıvı içindeki moleküler "boş alan" açısından viskozite tanımları, molekülleri normal sıcaklıklarda sıvı halde "ilişkili" olduğu bilinen sıvıları hesaba katmak için gerektiği şekilde modifiye edilmiştir. Çeşitli moleküller birleşik bir molekül oluşturmak üzere bir araya geldiklerinde, daha önce hareketli moleküller için boş alan olarak mevcut olan belirli bir miktarda yarı katı bir sistem içine yerleştirilirler. Böylece, çoğu maddenin soğutma ile ilişkili olma eğilimi nedeniyle soğutma sırasında viskozitede artışı yaşar.

Basıncın viskozite üzerindeki etkilerini tanımlamak için benzer argümanlar kullanılabilir, burada viskozitenin esas olarak sınırlı bir sıkıştırılabilirliğe sahip sıvılar için hacmin bir fonksiyonu olduğu varsayılabilir. Bu nedenle basınç artışı ile artan bir viskozite beklenir. Ek olarak, hacim ısı ile genişletilir ancak basınç ile tekrar azaltılırsa, viskozite aynı kalır.

Küçük gruplardaki moleküllerin lokal yönelimi eğilimi, sıvıyı (daha önce bahsedildiği gibi) belirli bir ilişki derecesi verir. Bu ilişki, neredeyse tamamen düşük hızları nedeniyle (Maxwell dağılımını takiben) diğer moleküller ile birleşmiş olan moleküllere bağlı olarak bir sıvı içinde hatırı sayılır bir "iç basınç" ile sonuçlanır. Bu tür birkaç molekül arasındaki iç basınç, katı formdaki bir grup molekül arasındaki basınca karşılık gelebilir.