Жидкое состояние. Во что наливать спиртные напитки




Однажды я провел эксперимент с ничего не подозревающим и не ожидающим от меня товарищем. Я замешал новый вкус жидкости и дал ему попробовать. «Вкусно, но ничего удивительного»,-сказал он. Через некоторое время я угостил его той же самой жидкостью, со словами:»Попробуй, отличный вкус!». И ему этот вкус тоже очень понравился. Разница была лишь в том, что это была та же самая жидкость. Разницу во вкусе он почувствовал лишь потому, что наше восприятие часто затуманивает наше суждение и объективность.

Мнения вейперов насчет настоя жидкостей разделились. Кто-то считает, что это пустая трата времени, а кто-то говорит что настаивание имеет огромное значение. Попытаемся разобраться, в чем же дело? В восприятии вкуса или же в действительной разнице во вкусе после настоя? Мы проведем тестирование вслепую, и решим эти вопросы раз и навсегда. Но для начала, давайте разберемся, что же такое настаивание жидкостей, какие процессы протекают в этот период, и рассмотрим несколько методик.

  • Настаивание . Что такое настаивание жидкостей? Это метод улучшения вкуса. Обычно настаивают жидкость в статичном состоянии, иногда встряхивают и иногда взбалтывают (в зависимости от метода), чтобы жидкость вступала во взаимодействие с воздухом. Это как с хорошим вином — чем старше тем вкуснее. Далее в статье, мы рассмотрим ряд приёмов, направленных на ускорение времени настаивания жидкостей.
  • Состав и сырьё . Обычно их состав стандартен: пропиленгликоль, растительный глицерин, никотин, пищевые ароматизаторы. Иногда добавляют дистиллированную воду, алкоголь. Идея в настаивании состоит в лучшем смешивании разных свойств этих веществ. Это особенно важно, если Вы производитель и закупаете партию сырья для производства жидкостей, сырье как правило представляет собой смесь ароматизаторов и компонентов, без ярко выраженного вкуса.
  • Тестирование . Важным шагом в настаивании жидкостей является пробование жидкости. Во время настоя пробуйте, что получается, какие вкусы раскрываются, записывайте время настоя во время тестирования и со временем поймете когда жидкость настоялась как надо, и будете знать четкое время, необходимое для этого.
  • Контакт с воздухом . Не забывайте, что жидкости могут выдыхаться и контактировать с воздухом каждый раз когда открывается емкость с жидкостями. В каких то случаях это изменит цвет, а в каких то заберет вкус.
  • Реакция Майара . Химическая реакция между аминокислотами и сахарами, изменяющая цвет жидкостей. Наподобие как запекается и темнеет пирог, или зарумянивается пицца, темнеют стейки. Некоторые производители уверены, что именно реакция Майара лежит в основе изменения цвета жидкостей. На это у нас есть отдельное мнение, о нем чуть позже.

А теперь проведем эксперимент

Без сомнений, настаивание жидкостей изменяет их характеристики, зачастую меняется даже цвет. Но что же происходит со вкусом?

Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. (Наиболее важные исключения - это квантовые жидкости и жидкие кристаллы .) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза).

Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси . Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь , морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей .

Физические свойства жидкостей

  • Текучесть

Основным свойством жидкостей является текучесть. Если к участку жидкости, находящейся в равновесии, приложить внешнюю силу , то возникает поток частиц жидкости в том направлении, в котором эта сила приложена: жидкость течёт. Таким образом, под действием неуравновешенных внешних сил жидкость не сохраняет форму и относительное расположение частей, и поэтому принимает форму сосуда, в котором находится.

В отличие от пластичных твёрдых тел, жидкость не имеет предела текучести : достаточно приложить сколь угодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла.

  • Сохранение объёма

Одним из характерных свойств жидкости является то, что она имеет определённый объём (при неизменных внешних условиях). Жидкость чрезвычайно трудно сжать механически, поскольку, в отличие от газа , между молекулами очень мало свободного пространства. Давление, производимое на жидкость, заключенную в сосуд, передаётся без изменения в каждую точку объёма этой жидкости (закон Паскаля , справедлив также и для газов). Эта особенность, наряду с очень малой сжимаемостью, используется в гидравлических машинах.

Жидкости обычно увеличивают объём (расширяются) при нагревании и уменьшают объём (сжимаются) при охлаждении. Впрочем, встречаются и исключения, например, вода сжимается при нагревании, при нормальном давлении и температуре от 0°С до приблизительно 4°С.

  • Вязкость

Кроме того, жидкости (как и газы) характеризуются вязкостью . Она определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной из части относительно другой - то есть как внутреннее трение.

Когда соседние слои жидкости движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к тому, которое обусловлено тепловым движением . Возникают силы, затормаживающие упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую – энергию хаотического движения молекул.

Жидкость в сосуде, приведённая в движение и предоставленная самой себе, постепенно остановится, но её температура повысится.

  • Образование свободной поверхности и поверхностное натяжение

Из-за сохранения объёма жидкость способна образовывать свободную поверхность. Такая поверхность является поверхностью раздела фаз данного вещества: по одну сторону находится жидкая фаза, по другую - газообразная (пар), и, возможно, другие газы, например, воздух.

Если жидкая и газообразная фазы одного и того же вещества соприкасаются, возникают силы, которые стремятся уменьшить площадь поверхности раздела - силы поверхностного натяжения. Поверхность раздела ведёт себя как упругая мембрана, которая стремится стянуться.

Поверхностное натяжение может быть объяснено притяжением между молекулами жидкости. Каждая молекула притягивает другие молекулы, стремится "окружить" себя ими, а значит, уйти с поверхности. Соответственно, поверхность стремится уменьшится.

Поэтому мыльные пузыри и пузыри при кипении стремятся принять сферическую форму: при данном объёме минимальной поверхностью обладает шар. Если на жидкость действуют только силы поверхностного натяжения, она обязательно примет сферическую форму - например, капли воды в невесомости.

Маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади поверхности. (См. Поверхностное натяжение .)

  • Испарение и конденсация
  • Диффузия

При нахождении в сосуде двух смешиваемых жидкостей молекулы в результате теплового движения начинают постепенно проходить через поверхность раздела, и таким образом жидкости постепенно смешиваются. Это явление называется диффузией (происходит также и в веществах, находящихся в других агрегатных состояниях).

  • Перегрев и переохлаждение

Жидкость можно нагреть выше точки кипения таким образом, что кипения не происходит. Для этого необходим равномерный нагрев, без значительных перепадов температуры в пределах объёма и без механических воздействий, таких, как вибрация. Если в перегретую жидкость бросить что-либо, она мгновенно вскипает. Перегретую воду легко получить в микроволновой печи .

Переохлаждение - охлаждение жидкости ниже точки замерзания без превращения в твёрдое агрегатное состояние . Как и для перегрева, для переохлаждения необходимо отсутствие вибрации и значительных перепадов температуры.

  • Волны плотности

Хотя жидкость чрезвычайно трудно сжать, тем не менее, при изменении давления её объем и плотность всё же меняются. Это происходит не мгновенно; так, если сжимается один участок, то на другие участки такое сжатие передаётся с запаздыванием. Это означает, что внутри жидкости способны распространятся упругие волны , более конкретно, волны плотности. Вместе с плотностью меняются и другие физические величины, например, температура.

Если при распространении волны́ плотность меняется достаточно слабо, такая волна называется звуковой волной, или звуком .

Если плотность меняется достаточно сильно, то такая волна называется ударной волной . Ударная волна описывается другими уравнениями.

Волны плотности в жидкости являются продольными, то есть плотность меняется вдоль направления распространения волны. Поперечные упругие волны в жидкости отсутствуют из-за несохранения формы.

Упругие волны в жидкости со временем затухают, их энергия постепенно переходит в тепловую энергию. Причины затухания - вязкость, "классическое поглощение", молекулярная релаксация и другие. При этом работает так называемая вторая, или объёмная вязкость – внутреннее трение при изменении плотности. Ударная волна в результате затухания через какое-то время переходит в звуковую.

Упругие волны в жидкости подвержены также рассеянию на неоднородностях, возникающих в результате хаотического теплового движения молекул.

  • Волны на поверхности

Если сместить участок поверхность жидкости от положения равновесия, то под действием возвращающих сил поверхность начинает двигаться обратно к равновесному положению. Это движение, однако, не останавливается, а превращается в колебательное движение около равновесного положения и распространяется на другие участки. Так возникают волны на поверхности жидкости .

Если возвращающая сила - это преимущественно силы тяжести, то такие волны называются гравитационными волнами (не путать с волнами гравитации). Гравитационные волны на воде можно видеть повсеместно.

Если возвращающая сила - это преимущественно сила поверхностного натяжения, то такие волны называются капиллярными.

Если эти силы сопоставимы, такие волны называются капиллярно-гравитационными.

Волны на поверхности жидкости звтухают под действием вязкости и других факторов.

  • Сосуществование с другими фазами

Формально говоря, для равновесного сосуществования жидкой фазы с другими фазами того же вещества - газообразной или кристаллической - нужны строго определённые условия. Так, при данном давлении нужна строго определённая температура. Тем не менее, в природе и в технике повсеместно жидкость сосуществует с паром, или также и с твёрдым агрегатным состоянием - например, вода с водяным паром и часто со льдом (если считать пар отдельной фазой, присутствующей наряду с воздухом). Это объясняется следующими причинами.

Неравновесное состояние. Для испарения жидкости нужно время, пока жидкость не испарилась полностью, она сосуществует с паром. В природе постоянно происходит испарение воды, также как и обратный процесс - конденсация.

Замкнутый объём. Жидкость в закрытом сосуде начинает испаряться, но поскольку объём ограничен, давление пара повышается, он становится насыщенным ещё до полного испарения жидкости, если её количество было достаточно велико. При достижении состояния насыщения количество испаряемой жидкости равно количеству конденсируемой жидкости, система приходит в равновесие. Таким образом, в ограниченном объёме могут установиться условия, необходимые для равновесного сосуществования жидкости и пара.

Присутствие атмосферы в условиях земной гравитации. На жидкость действует атмосферное давление (воздух и пар), тогда как для пара должно учитываться практически только его парциальное давление . Поэтому жидкости и пару над её поверхностью соответствуют разные точки на фазовой диаграмме, в области существования жидкой фазы и в области существования газообразной соответственно. Это не отменяет испарения, но на испарение нужно время, в течение которого обе фазы сосуществуют. Без этого условия жидкости вскипали бы и испарялись очень быстро.

Теория

Механика

Изучению движения и механического равновесия жидкостей и газов и их взаимодействию между собой и с твёрдыми телами посвящён раздел механики - гидроаэромеханика (часто называется также гидродинамикой). Гидроаэромеханика - часть более общей отрасли механики, механики сплошной среды .

Гидромеханика - это раздел гидроаэромеханики, в котором рассматриваются несжимаемые жидкости. Поскольку сжимаемость жидкостей очень мала, во многих случаях ей можно пренебречь. Изучению сжимаемых жидкостей и газов посвящена газовая динамика .

Гидромеханика подразделяется на гидростатику , в которой изучают равновесие несжимаемых жидкостей, и гидродинамику (в узком смысле), в которой изучают их движение.

Движение электропроводных и магнитных жидкостей изучается в магнитной гидродинамике . Для решения прикладных задач применяется гидравлика .

Основной закон гидростатики - закон Паскаля .

2. Жидкости из двухатомных молекул, состоящих из одинаковых атомов (жидкий водород , жидкий азот). Такие молекулы обладают квадрупольным моментом .

4. Жидкости, состоящие из полярных молекул, связанных диполь-дипольным взаимодействием (жидкий бромоводород).

5. Ассоциированные жидкости, или жидкости с водородными связями (вода , глицерин).

6. Жидкости, состоящие из больших молекул, для которых существенны внутренние степени свободы .

Жидкости первых двух групп (иногда трёх) обычно называют простыми. Простые жидкости изучены лучше других, из непростых жидкостей наиболее хорошо изучена вода. В эту классификацию не входят квантовые жидкости и жидкие кристаллы , которые представляют собой особые случаи и должны рассматриваться отдельно.

Статистическая теория

Наиболее успешно структура и термодинамические свойства жидкостей исследуются с помощью уравнения Перкуса-Йевика.

Если воспользоваться моделью твёрдых шаров, то есть считать молекулы жидкости шарами с диаметром d , то уравнение Перкуса-Йевика можно решить аналитически и получить уравнение состояния жидкости:

где n - число частиц в единице объёма, - безразмерная плотность. При малых плотностях это уравнение переходит в уравнение состояния идеального газа : . Для предельно больших плотностей, , получается уравнение состояния несжимаемой жидкости: .

Модель твёрдых шаров не учитывает притяжение между молекулами, поэтому в ней отсутствует резкий переход между жидкостью и газом при изменении внешних условий.

Если нужно получить более точные результаты, то наилучшее описание структуры и свойств жидкости достигается с помощью теории возмущений . В этом случае модель твёрдых шаров считается нулевым приближением, а силы притяжения между молекулами считаются возмущением и дают поправки.

Кластерная теория

Одной из современных теорий служит «Кластерная теория» . В её основе заключена идея, что жидкость представляется как сочетание твёрдого тела и газа. При этом частицы твёрдой фазы (кристаллы, двигающиеся на короткие расстояния) располагаются в облаке газа, образуя кластерную структуру . Энергия частиц отвечает распределению Больцмана , средняя энергия системы при этом остаётся постоянной (при условии её изолированности). Медленные частицы сталкиваются с кластерами и становятся их частью. Так непрерывно изменяется конфигурация кластеров, система находится в состоянии динамического равновесия. При создании внешнего воздействия система будет вести себя согласно принципу Ле Шателье . Таким образом, легко объяснить фазовое превращение.

Жидкость принимает форму емкости, в которой она находится – одно из основных агрегатных состояний вещества наряду с газом и твердым телом. От газа жидкость отличается тем, что сохраняет свой объем, а от твердого тела тем, что не сохраняет форму.
Движение жидкостей и тел в жидкостях изучает раздел физики гидродинамика, строение и физические свойства жидкостей – физика жидкостей, составляющая частнина молекулярной физики.
Жидкость – конденсированный агрегатное состояние вещества, промежуточный между твердым и газообразным. Физическое тело, которому присуща:
Сохранения объема, плотность, показатель преломления, теплота плавления, вязкость – свойства, сближающие жидкости с твердыми телами, а несохранение формы – с газами. Для жидкостей характерно ближний порядок расположения молекул (относительная упорядоченность в расположении молекул ближайшего окружения произвольной молекулы, подобная порядка в кристаллических телах, но на расстоянии нескольких атомных диаметров эта упорядоченность нарушается). Взаимодействие между молекулами жидкости осуществляется Ван дер ваальсовыми и водородными связями. Жидкости, кроме рассолов и сжиженных металлов, плохие проводники электрического тока.
Текучесть жидкостей связана с периодическим "перепрыгиванием" их молекул из одного равновесного положения в другое. Большую часть времени отдельная молекула жидкости находится во временной ассоциации с соседними молекулами (близкая упорядоченность), где она осуществляет тепловые колебания. Иногда жидкостью в широком смысле слова называют и газ, при этом жидкость в узком смысле слова, которая удовлетворяет предыдущим двум условиям, называют капельной жидкостью.
Форма, которую принимает жидкость определяется формой емкости, в которой она находится. Частицы жидкости (обычно молекулы или группы молекул) могут свободно перемещаться по всему ее объему, но сила взаимного притяжения не позволяет частицам оставлять этот объем. Объем жидкости зависит от температуры и давления и является постоянным при данных условиях.
Если объем жидкости меньше объем емкости, в которой она содержится, то можно наблюдать поверхность жидкости. Поверхность должна качества эластичной мембраны с поверхностным натяжением, что позволяет формироваться каплям и пузырькам. Еще одним следствием действия поверхностного натяжения является капиллярность. Обычно жидкости не поддаются сжатию: например, чтобы заметно сжать воду, необходимо давление порядка гигапаскалей.
Жидкости в гравитационном поле создают давление, как на стенки и дно емкости, так и на любые тела внутри самой жидкости. Это давление действует во всех направлениях (Закон Паскаля) и растет с глубиной.
Если жидкость находится в состоянии покоя в однородном гравитационном поле, давление на любую точку определяется барометрической формуле:

Где:
Согласно этой формуле, давление на поверхности равна нулю, то есть считается, что сосуд достаточно широка, и поверхностное натяжение можно не учитывать.
Обычно жидкости расширяются при нагревании и сужаются при охлаждении. Вода между 0 и 4 ° C составляет один из немногих исключений.
Жидкость при температуре кипения превращается в газ, а при температуре замерзания – в твердое вещество. Но даже при температуре ниже температуры кипения, жидкость испаряется. Этот процесс продолжается, пока не будет достигнуто равновесия парциального давления паров жидкости и давления на поверхности жидкости. Именно поэтому ни одна жидкость не может существовать длительное время в вакууме.
Все жидкости можно разделить на чистые жидкости, состоящие из молекул одного вещества, и смеси, состоящие из молекул разного сорта. Различные жидкие компоненты смеси можно разделить с помощью фракцийонои дистилляции. Не все жидкости образуют однородную смесь, если поместить их в один сосуд. Часто жидкости не смешиваются, образуя поверхность между собой. В поле тяготения одна жидкость может плавать на поверхности другой.
Основном жидкости – изотропные вещества. Исключение составляют жидкие кристаллы, которые можно отнести к жидкостям учитывая свойство перетекать и занимать объем сосуда, но в которых хранятся свойственные кристаллическим телам анизотропные свойства.
В жидкости молекулы основном сохраняют свою целостность, хотя многие жидкостей являются растворителями, в которых молекулы до некоторой степени диссоциируют. При диссоциации в жидкостях образуются положительно и отрицательно заряженные ионы. Такие жидкости проводят электрический ток (см. Электролиты).
С микроскопической точки зрения жидкости отличаются от твердых тел отсутствием дальнего порядка, а от газов – ближним порядком. Это означает, что атомы и молекулы жидкостей основном находятся относительно своих соседей в тех же положениях, что и в твердом состоянии, однако этот порядок сохраняется для последующего слоя соседей хуже, а в дальнейшем совсем исчезает. Ближний порядок в жидкостях характеризуют радиальной корреляционной функцией.
Молекулы жидкостей основном колеблются вокруг временного положения равновесия, которое образуется благодаря взаимодействию с другими молекулами. Для жидкостей потенциальная энергия взаимодействия молекулы с соседями больше, чем кинетическая энергия теплового движения. Однако жидкости характеризуются также высоким коэффициентом самодиффузии – со временем каждая молекула удаляется от своего первоначального положения. Средний квадрат смещения от исходного положения молекулы пропорционален времени.
Благодаря взаимодействию молекулы в жидкости расположены не совсем хаотично. Для характеристики взаимного положения молекул используется понятие радиальной функции распределения, которая пропорциональна вероятности того, что на определенном расстоянии от какой произвольно-выбранной молекулы, находиться другая молекула. Для идеального газа радиальная функция распределения не зависит от расстояния и везде доривное единицы – движение молекул газа нескорельований, вероятность найти другую молекулу на определенном расстоянии одинакова. Для кристалла такая функция распределения состоит из выразительных максимумов, высота которых практически не уменьшается с расстоянием. Говорят, что в кристаллах сохраняется дальний порядок. В жидкостях радиальная функция распределения имеет несколько максимумов, высота которых уменьшается с расстоянием и через несколько средних межмолекулярных расстояний становится равной единице. Говорят, что в жидкостях сохраняется ближний порядок, и не сохраняется дальний порядок.
Экспериментально радиальную функцию распределения можно получить, проанализировав данные экспериментов с рассеяния рентгеновских лучей или нейтронов.
Малая сжимаемость жидкостей объясняется большим ростом сил отталкивания между частицами жидкости при незначительном приближении одной частицы к другой..
Все реальные жидкости в той или иной степени сжимаются, то есть под действием внешнего давления уменьшают свой объем. Сжимаемость – это способность жидкости изменять свой объем при изменении давления.
Сжимаемость жидкости определяется уравнением состояния и, как правило, имела по величине. Малая сжимаемость жидкости обусловлена тем, что жидкость характеризуется сильной молекулярной взаимодействием, а изменения величин давления в технических процессах сравнительно невелики.
Учитывая относительную малость давлений, встречающихся в реалиях допускают, что жидкость сжимается по закону Гука (по линейной зависимости). Степени сжимаемости жидкостей служит коэффициент объемного сжатия жидкости ? S, представляющий собой относительное уменьшение объема V при повышении давления p на единицу:

Знак «минус» в формуле означает, что при увеличении давления объем уменьшается. Если считать, что единицей давления является Паскаль, то коэффициент объемного сжатия будет измеряться в Па -1 (м 2 / Н).
Упругость – это способность жидкости восстанавливать свой объем после прекращения действия внешних силовых воздействий.
Для качественной характеристики упругих свойств используют понятие модуля объемной упругости К, который, по сути, является обратной величиной к коэффициенту сжимаемости, т.е. К = 1 / ? S. Например, для воды ? S = 0,51 · 10 -9 Па -1, что указывает на достаточно малую сжимаемость воды.
Гипотетическую жидкость, для которой ? S = 0, называют несжимаемой.
Во многих случаях с достаточной для практики точностью в гидравлике можно пренебречь сжимаемостью жидкости и сопротивлением растяжению и рассматривать жидкость как абсолютно несжимаема с отсутствием сопротивления растяжению.
В гидрогазодинамике встречается ряд задач, когда можно пренебречь и вязкостью, принимая, что касательные напряжения отсутствуют так, как это имеет место в жидкости, находящейся в состоянии покоя.
Описанная гипотетическая жидкость с перечисленными свойствами, а именно:
называется идеальной жидкостью.
Понятие «идеальная жидкость» впервые было введено Л. Эйлером.
Такая жидкость является предельной абстрактной моделью и лишь приближенно отражают объективно существующие свойства реальных жидкостей. Эта модель позволяет с достаточной точностью решать много очень важных вопросов гидрогазодинамики и способствует упрощению сложных задач.

Большинство производителей электронных сигарет указывают в составе заправочных жидкостей четыре основных компонента:

  • Пропиленгликоль от 0 до 95%;
  • Глицерин – от 0 до 80%
  • Вода – от 0 до 20%
  • Ароматизаторы
  • Никотин

Пропиленгликоль — жидкое вещество, его плотность в несколько раз выше воды, и за счёт него создаётся эффект затяжки, которая происходит и во время курения обычной табачной сигареты. При этом пропиленгликоль не считается токсичным, в отличие от смол и иных компонентов традиционных сигарет.

Глицерин в составе жидкости никак не влияет на вкусовые качества сигареты. Его задача — создавать густой пар. Чем выше содержание глицерина, тем гуще пар, производимый электронной сигаретой.

Вода необходима в жидкости для электронных сигарет для осуществления процесса испарения.

Ароматизаторы используются для создания вкуса. Ароматизаторы представляют собой синтетические или натуральные соединения, использующиеся в пищевой промышленности.

Никотин в электронных сигаретах не константная составляющая. Он может присутствовать, а может и нет. В отличие от традиционных сигарет, где помимо никотина присутствуют некоторые виды смол и канцерогенов, в электронной имеется только один никотин.

Стоит добавить, что табачный вкус сигаретам придаёт обычный синтетический ароматизатор, а не никотин.

Итак, состав жидкости для электронных сигарет не в пример, проще, чем состав обычной сигареты, под чем подразумеваются вещества, которыми она пропитывается и вещества, которые образуются в результате процесса горения.

Виды жидкостей для электронных сигарет

Жидкость для электронных сигарет может быть нескольких видов и различаться по ряду критериев.

В первую очередь отличают безникотиновые и никотиновые жидкости для электронных сигарет. Последние различаются по количеству никотина и, как следствие, по крепости.

Классическая классификация содержания никотина в жидкости для электронных сигарет выглядит следующим образом:

  • 0 мг/мл — жидкость без никотина
  • 6-8 мг/мл — легкая концентрация
  • 11-12 мг/мл — средняя концентрация
  • 16-18 мг/мл — концентрации выше среднего
  • 22-24 мг/мл — высокая концентрация
  • 36 мг/мл — самая высокая концентрация (она обычно поставляется в жидкости для самозамеса)

Проще всего выяснить, какое количество никотина нужно для картриджа электронной сигареты, посмотрев на пачку обычных сигарет. Там должно быть указано, к примеру, что количество никотина на в одной сигарете равно 0,6 мг. Умножьте это число на количество сигарет в пачке, то есть на 20, и вы получите объём никотина, который необходим в жидкости для электронных сигарет. 20 х 0,6 = 12. Соответственно жидкость должна быть со средней концентрацией никотина, то есть 11-12 мг/мл.

Пропиленгликоль отвечает в электронной сигарете за силу тяги. Чем выше содержание пропиленгликоля, тем мощнее и туже затяжка. Привычное определение «затяжка» сегодня получило другое название — тротхит, что от английского означает «удар по горлу» — «throat hit». В электронных сигаретах за тротхит, или проще говоря за силу затяжки отвечает пропиленгликоль, а не никотин, вопреки распространённому мнению. Так, если на упаковке с жидкостью указано, что объём пропиленгликоля значительно превышает объём глицерина, то затяжка будет сильнее, и возникнет ощущение крепости сигареты.

Соотношение с повышенным содержанием пропиленгликоля называется Ice blade (ледяной клинок), где на 95% пропиленгликоля добавляется лишь 5% глицерина.

Глицерин, как говорилось ранее, отвечает за количество пара, испускаемого электронной сигаретой. И чем больше содержание глицерина в жидкости для электронных сигарет, тем гуще и объёмнее будет пар. Однако, получить и густой пар и тугой тротхит в одной сигарете не получится. Чем больше количество глицерина в жидкости, тем меньше пропиленгликоля, и наоборот.

По типу ароматизатора

Ароматических основ для жидкостей электронных сигарет существует великое множество. Используются в равной степени и натуральные, и синтетические ароматизаторы. К слову сказать, и те, и другие успешно используются в пищевой промышленности. Чтобы стало ясно, натуральный ароматизатор — это экстракт, эссенция, эфирное масло, полученные путём извлечения имеющегося в природе химического соединения. Искусственный ароматизатор получают путём синтеза и анализа веществ, получая в итоге не существующее самостоятельно в природе химическое соединение. В качестве примера, ароматизатор «кола» добыт путём исключительно синтетическим, в отличие, например, от ароматизатора «мелисса» или «мята», которые несложно добыть и естественным путём.

В основном для ароматических основ производители отдают предпочтение табачным и фруктовым вкусам, так как они больше остальных пользуются популярностью у вейперов. Есть также сладкие ароматизаторы с шоколадными, сливочными и тому подобными вкусами. Ошибочно полагать, что табачный вкус жидкости для электронных сигарет определяется исключительно присутствием или отсутствием никотина. Табак — это ещё не никотин. Табачный вкус даёт тот же самый ароматизатор.

Безопасность жидкости для электронных сигарет

На тему безопасности электронных сигарет, и в частности, жидкостей для них, сказано уже очень много, и будет сказано ещё больше. Исследования проводятся, и будут проводиться, технологии производства сигарет и жидкостей для них совершенствоваться. Сказать, что жидкость для электронных сигарет абсолютно безвредна будет также неправильно, как и заявить, что она губительна. Разумеется, те, кто утверждают, что обычный глицерин в электронных сигаретах полностью безопасен, пожалуй, лукавят. Несмотря на то, что он вполне спокойно воспринимается организмом, нельзя сравнивать его действие при нанесении, например, на кожу, и при вдыхании лёгкими. То же самое касается и пропиленгликоля, и ароматизаторов.

Идея о том, что электронные сигареты — это способ для борьбы с курением тоже, отчасти лукавство. Начиная парить, и заменяя дым паром, человек продолжает привычное для него курение. И то, что называют отказом от курения, по сути является его заменой, но заменой не равнозначной.

Если исследования безопасности электронных сигарет пока ведутся, то исследования табачных изделий проведены уже исчерпывающие, и многим курильщикам уже набили оскомину.

В табачном дыме действительно содержатся токсичные вещества, которые так или иначе отравляют организм, и отрицать это бесполезно. В нём содержатся диоксид углерода, оксиды азота, бутадиен, монооксид углерода, формальдегиды, метанол, синильная кислота, Полоний-210 и Свинец-210, изотопы Радона и Цезия. Список этот можно дополнять, и по отравляющим свойствам, никотин действительно, будет самым безобидным из них. В сравнении с этим списком пропиленгликоль и глицерин с ароматизатором в жидкости для электронных сигарет выглядят более чем безобидно. Поэтому обезопасить себя полностью, начав парить, вряд ли получится, но создать достойную альтернативу традиционному курению вполне можно.

В чем преимущество электронных сигарет над обычными?

Электронная сигарета

Обычная сигарета

Безвреднее и безопаснее в сравнении с традиционным табакокурением Содержит более, чем 4000 химических соединений, наносящих вред здоровью
Основной состав прост – глицерин, пропиленгликоль, вода, никотин (последний может отсутствовать) Состав сигареты сложен, часто содержатся низкокачественные продукты
Нет наличия канцерогенов Больше 60 канцерогенов содержится в каждой сигарете
Нет привыкания (исключая жидкости с никотином) Привыкание развивается достаточно быстро, и сегодня считается одним из самых стойких
Неприятный запах изо рта отсутствует Имеется не только неприятный запах изо рта, но начинается медленный процесс разрушения эмали зубов.
Жидкость · Гидростатика · Гидродинамика · Вязкость · Ньютоновская жидкость · Неньютоновская жидкость · Поверхностное натяжение См. также: Портал:Физика

Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела).

Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. (Наиболее важные исключения - это квантовые жидкости и жидкие кристаллы .) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза).

Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси . Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь , морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей .

Физические свойства жидкостей

  • Текучесть

Основным свойством жидкостей является текучесть. Если к участку жидкости, находящейся в равновесии, приложить внешнюю силу , то возникает поток частиц жидкости в том направлении, в котором эта сила приложена: жидкость течёт. Таким образом, под действием неуравновешенных внешних сил жидкость не сохраняет форму и относительное расположение частей, и поэтому принимает форму сосуда, в котором находится.

В отличие от пластичных твёрдых тел, жидкость не имеет предела текучести : достаточно приложить сколь угодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла.

  • Сохранение объёма

Одним из характерных свойств жидкости является то, что она имеет определённый объём (при неизменных внешних условиях). Жидкость чрезвычайно трудно сжать механически, поскольку, в отличие от газа , между молекулами очень мало свободного пространства. Давление, производимое на жидкость, заключенную в сосуд, передаётся без изменения в каждую точку объёма этой жидкости (закон Паскаля , справедлив также и для газов). Эта особенность, наряду с очень малой сжимаемостью, используется в гидравлических машинах.

Жидкости обычно увеличивают объём (расширяются) при нагревании и уменьшают объём (сжимаются) при охлаждении. Впрочем, встречаются и исключения, например, вода сжимается при нагревании, при нормальном давлении и температуре от 0 °C до приблизительно 4 °C.

  • Вязкость

Кроме того, жидкости (как и газы) характеризуются вязкостью . Она определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной из частей относительно другой - то есть как внутреннее трение.

Когда соседние слои жидкости движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к тому, которое обусловлено тепловым движением . Возникают силы, затормаживающие упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую - энергию хаотического движения молекул.

Жидкость в сосуде, приведённая в движение и предоставленная самой себе, постепенно остановится, но её температура повысится.

  • Образование свободной поверхности и поверхностное натяжение

Из-за сохранения объёма жидкость способна образовывать свободную поверхность. Такая поверхность является поверхностью раздела фаз данного вещества: по одну сторону находится жидкая фаза, по другую - газообразная (пар), и, возможно, другие газы, например, воздух.

Если жидкая и газообразная фазы одного и того же вещества соприкасаются, возникают силы, которые стремятся уменьшить площадь поверхности раздела - силы поверхностного натяжения. Поверхность раздела ведёт себя как упругая мембрана, которая стремится стянуться.

Поверхностное натяжение может быть объяснено притяжением между молекулами жидкости. Каждая молекула притягивает другие молекулы, стремится «окружить» себя ими, а значит, уйти с поверхности. Соответственно, поверхность стремится уменьшиться.

Поэтому мыльные пузыри и пузыри при кипении стремятся принять сферическую форму: при данном объёме минимальной поверхностью обладает шар. Если на жидкость действуют только силы поверхностного натяжения, она обязательно примет сферическую форму - например, капли воды в невесомости.

Маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади поверхности. (См. Поверхностное натяжение .)

  • Испарение и конденсация

Водяной пар, содержащийся в воздухе, конденсируется в жидкость после соприкосновения с холодной поверхностью бутылки.

  • Диффузия

При нахождении в сосуде двух смешиваемых жидкостей молекулы в результате теплового движения начинают постепенно проходить через поверхность раздела, и таким образом жидкости постепенно смешиваются. Это явление называется диффузией (происходит также и в веществах, находящихся в других агрегатных состояниях).

  • Перегрев и переохлаждение

Жидкость можно нагреть выше точки кипения таким образом, что кипения не происходит. Для этого необходим равномерный нагрев, без значительных перепадов температуры в пределах объёма и без механических воздействий, таких, как вибрация. Если в перегретую жидкость бросить что-либо, она мгновенно вскипает. Перегретую воду легко получить в микроволновой печи .

Переохлаждение - охлаждение жидкости ниже точки замерзания без превращения в твёрдое агрегатное состояние . Как и для перегрева, для переохлаждения необходимо отсутствие вибрации и значительных перепадов температуры.

  • Волны плотности

Хотя жидкость чрезвычайно трудно сжать, тем не менее, при изменении давления её объем и плотность всё же меняются. Это происходит не мгновенно; так, если сжимается один участок, то на другие участки такое сжатие передаётся с запаздыванием. Это означает, что внутри жидкости способны распространяться упругие волны , более конкретно, волны плотности. Вместе с плотностью меняются и другие физические величины, например, температура.

Если при распространении волны́ плотность меняется достаточно слабо, такая волна называется звуковой волной, или звуком .

Если плотность меняется достаточно сильно, то такая волна называется ударной волной . Ударная волна описывается другими уравнениями.

Волны плотности в жидкости являются продольными, то есть плотность меняется вдоль направления распространения волны. Поперечные упругие волны в жидкости отсутствуют из-за несохранения формы.

Упругие волны в жидкости со временем затухают, их энергия постепенно переходит в тепловую энергию. Причины затухания - вязкость, «классическое поглощение», молекулярная релаксация и другие. При этом работает так называемая вторая, или объёмная вязкость - внутреннее трение при изменении плотности. Ударная волна в результате затухания через какое-то время переходит в звуковую.

Упругие волны в жидкости подвержены также рассеянию на неоднородностях, возникающих в результате хаотического теплового движения молекул.

  • Волны на поверхности

Волны на поверхности воды

Если сместить участок поверхность жидкости от положения равновесия, то под действием возвращающих сил поверхность начинает двигаться обратно к равновесному положению. Это движение, однако, не останавливается, а превращается в колебательное движение около равновесного положения и распространяется на другие участки. Так возникают волны на поверхности жидкости .

Если возвращающая сила - это преимущественно силы тяжести, то такие волны называются гравитационными волнами (не путать с волнами гравитации). Гравитационные волны на воде можно видеть повсеместно.

Если возвращающая сила - это преимущественно сила поверхностного натяжения, то такие волны называются капиллярными.

Если эти силы сопоставимы, такие волны называются капиллярно-гравитационными.

Волны на поверхности жидкости затухают под действием вязкости и других факторов.

  • Сосуществование с другими фазами

Формально говоря, для равновесного сосуществования жидкой фазы с другими фазами того же вещества - газообразной или кристаллической - нужны строго определённые условия. Так, при данном давлении нужна строго определённая температура. Тем не менее, в природе и в технике повсеместно жидкость сосуществует с паром, или также и с твёрдым агрегатным состоянием - например, вода с водяным паром и часто со льдом (если считать пар отдельной фазой, присутствующей наряду с воздухом). Это объясняется следующими причинами.

Неравновесное состояние. Для испарения жидкости нужно время, пока жидкость не испарилась полностью, она сосуществует с паром. В природе постоянно происходит испарение воды, также как и обратный процесс - конденсация.

Замкнутый объём. Жидкость в закрытом сосуде начинает испаряться, но поскольку объём ограничен, давление пара повышается, он становится насыщенным ещё до полного испарения жидкости, если её количество было достаточно велико. При достижении состояния насыщения количество испаряемой жидкости равно количеству конденсируемой жидкости, система приходит в равновесие. Таким образом, в ограниченном объёме могут установиться условия, необходимые для равновесного сосуществования жидкости и пара.

Присутствие атмосферы в условиях земной гравитации. На жидкость действует атмосферное давление (воздух и пар), тогда как для пара должно учитываться практически только его парциальное давление . Поэтому жидкости и пару над её поверхностью соответствуют разные точки на фазовой диаграмме, в области существования жидкой фазы и в области существования газообразной соответственно. Это не отменяет испарения, но на испарение нужно время, в течение которого обе фазы сосуществуют. Без этого условия жидкости вскипали бы и испарялись очень быстро.

Теория

Механика

Изучению движения и механического равновесия жидкостей и газов и их взаимодействию между собой и с твёрдыми телами посвящён раздел механики - гидроаэромеханика (часто называется также гидродинамикой). Гидроаэромеханика - часть более общей отрасли механики, механики сплошной среды .

Гидромеханика - это раздел гидроаэромеханики, в котором рассматриваются несжимаемые жидкости. Поскольку сжимаемость жидкостей очень мала, во многих случаях ей можно пренебречь. Изучению сжимаемых жидкостей и газов посвящена газовая динамика .

Гидромеханика подразделяется на гидростатику , в которой изучают равновесие несжимаемых жидкостей, и гидродинамику (в узком смысле), в которой изучают их движение.

Движение электропроводных и магнитных жидкостей изучается в магнитной гидродинамике . Для решения прикладных задач применяется гидравлика .

Основной закон гидростатики - закон Паскаля .

Движение вязкой жидкости описывается уравнением Навье-Стокса , в котором возможен и учёт сжимаемости.

2. Жидкости из двухатомных молекул, состоящих из одинаковых атомов (жидкий водород , жидкий азот). Такие молекулы обладают квадрупольным моментом .

4. Жидкости, состоящие из полярных молекул, связанных диполь-дипольным взаимодействием (жидкий бромоводород).

5. Ассоциированные жидкости, или жидкости с водородными связями (вода , глицерин).

6. Жидкости, состоящие из больших молекул, для которых существенны внутренние степени свободы .

Жидкости первых двух групп (иногда трёх) обычно называют простыми. Простые жидкости изучены лучше других, из непростых жидкостей наиболее хорошо изучена вода. В эту классификацию не входят квантовые жидкости и жидкие кристаллы , которые представляют собой особые случаи и должны рассматриваться отдельно.

В гидродинамике жидкости делятся на ньютоновские и неньютоновские . Течение ньютоновской жидкости подчиняется закону вязкости Ньютона , то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы . Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость . У неньютоновской жидкости вязкость зависит от градиента скорости.

Статистическая теория

Наиболее успешно структура и термодинамические свойства жидкостей исследуются с помощью уравнения Перкуса-Йевика.

Если воспользоваться моделью твёрдых шаров, то есть считать молекулы жидкости шарами с диаметром , то уравнение Перкуса-Йевика можно решить аналитически и получить уравнение состояния жидкости:

Где - число частиц в единице объёма, - безразмерная плотность. При малых плотностях это уравнение переходит в уравнение состояния идеального газа : . Для предельно больших плотностей, , получается уравнение состояния несжимаемой жидкости: .

Модель твёрдых шаров не учитывает притяжение между молекулами, поэтому в ней отсутствует резкий переход между жидкостью и газом при изменении внешних условий.

Если нужно получить более точные результаты, то наилучшее описание структуры и свойств жидкости достигается с помощью теории возмущений . В этом случае модель твёрдых шаров считается нулевым приближением, а силы притяжения между молекулами считаются возмущением и дают поправки.

Кластерная теория

Одной из современных теорий служит «Кластерная теория» . В её основе заключена идея, что жидкость представляется как сочетание твёрдого тела и газа. При этом частицы твёрдой фазы (кристаллы, двигающиеся на короткие расстояния) располагаются в облаке газа, образуя кластерную структуру . Энергия частиц отвечает распределению Больцмана , средняя энергия системы при этом остаётся постоянной (при условии её изолированности). Медленные частицы сталкиваются с кластерами и становятся их частью. Так непрерывно изменяется конфигурация кластеров, система находится в состоянии динамического равновесия. При создании внешнего воздействия система будет вести себя согласно принципу Ле Шателье . Таким образом, легко объяснить фазовое превращение:

  • При нагревании система постепенно превратится в газ (кипение)
  • При охлаждении система постепенно превратится в твёрдое тело (замерзание).