Розтягнута рідина

Розтя́гнута (розтя́гнена) рідина́ (англ. stretched liquid) — рідина, що перебуває під від'ємним тиском. Це нестійкий, метастабільний стан рідини, що стає можливим завдяки вандерваальсовим силам притягування між молекулами рідини — як між собою, так і між ними та стінками посудини.

Ізотерми реального газу (схематично)
Лінії:
Сині — ізотерми за температури нижчої від критичної. Зелені ділянки на них — метастабільні стани.
Червона — критична ізотерма.
Блакитні — надкритичні ізотерми.
Точки:
Точка F — точка кипіння.
Точка K — критична точка.
Точка G — точка роси.
Ділянки:
Ділянка, що лежить лівіше від точки F — нормальна рідина.
Пряма FG — рівновага рідкої і газоподібної фази.
Ділянка FA — перегріта рідина.
Ділянка F′A — розтягнена рідина (p<0)
Ділянка AC — аналітичне продовження ізотерми, фізично неможливий стан.
Ділянка CG — пересичена (переохолоджена) пара.
Ділянка, що лежить правіше від точки G — нормальний газ (перегріта пара).
Примітка: Площі фігур FAB і GCB однакові.

Рідина при від'ємних тисках завжди знаходиться в метастабільному стані по відношенню до пари, оскільки парова фаза існує лише при додатних тисках. На практиці розтягнутий стан рідини реалізується найчастіше при швидких гідродинамічних процесах, коли в рідині виникають локальні розтягування. Найвідомішим випадком появи та зникнення розтягнутого стану рідини є кавітація, яка спричиняє кавітаційне руйнування матеріалів.

Приклади

Це явище можна спостерігати при проведенні досліду Торрічеллі. При підніманні заповненої ртуттю запаяної з одного кінця трубки торічелієва пустота виникає не зразу, і при акуратному підніманні трубки вдається добитись стану, що вершина повністю заповненої ртуттю трубки була вищою від висоти стовба, що відповідає атмосферному тиску. Ртуть також перебуває в розтягнутому стані в медичному термометрі після припинення контакту з тілом, а також в максимальному термометрі, коли температура починає знижуватися після досягнення максимуму. Саме тому медичні і максимальні термометри доводиться струшувати перед повторним використанням.

У розтягнутому стані може перебувати і вода, однак це можливе у тому випадку, якщо вона ретельно очищена і дегазована. У дослідах з такою водою були отримані короткотривалі напруження розтягу величиною 23…28 МПа^[1]. Однак технічно чисті рідини, що містять завішані тверді частки і дрібні бульбашки газу, не витримують навіть незначних напружень розтягу. Тому часто у технічних задачах цією властивістю рідини нехтують і вважають, що вона не здатна нести напружень розтягу.

Див. також

• Перегріта рідина