Модель рідкого стану

Раніше було розглянуто будову і властивості речовин у двох агрегатних станах: газоподібному і твердому. Цим станам відповідають два граничних випадки просторового розташування частинок. Ідеальний газ характеризується повним безладом в розташуванні часток, а ідеальний кристал – впорядкованістю будівлі і наявністю досить великих сил взаємодії, що дозволяють зберегти цей порядок у всьому обсязі кристала.

Рідина займає проміжне положення між твердим тілом і газом. Про це свідчать властивості рідини. Наприклад, рідини так само, як і гази, не мають форми, але, подібно до твердих тіл, мають власний обсяг і погано стискувані. Спостережувані властивості рідини дозволяють побудувати її модель, а потім використовувати цю модель для передбачення і пояснення нових властивостей.

Ви вже знаєте, що щільність рідин більше, ніж щільність газів, і менше, ніж щільність твердих тіл. Це означає, що молекули рідини знаходяться на значно менших відстанях один від одного, ніж молекули газів. Ці відстані порівнянні з розмірами самих молекул. Сили взаємодії між молекулами рідини вже досить істотні. Тому властивості рідин визначаються як характером руху молекул, так і їх взаємодією.

Розташування частинок в рідинах має певний порядок. Однак цей порядок дотримується тільки на невеликих відстанях (2-3 молекулярних шару). Тому кажуть, що рідинам, на відміну від твердих тіл, властивий ближній порядок в розташуванні частинок. Тепловий рух молекул рідини подібно тепловому руху молекул твердого тіла в аморфному стані. Кожна молекула протягом деякого проміжку часу коливається біля положення рівноваги, час від часу вона змінює положення рівноваги, стрибком переміщаючись в нове положення. Це нове положення рівноваги відстоїть від колишнього на відстані порядку розміру самої молекули. Середній час життя молекули близько певного положення (час «осілого життя») більше часу її переміщення і швидко зменшується з підвищенням температури.

До теперішнього часу теорія рідкого стану не має закінченого вигляду. Зокрема, не вдалося отримати рівняння стану рідини, оскільки врахувати всі сили взаємодії між молекулами рідини завдання вкрай складне. Великий внесок у розробку теорії рідкого стану вніс російський вчений Яків Ілліч Френкель (1894-1952). Їм була розроблена теорія дифузії, в’язкості і теплопровідності рідини. Оскільки теорія рідкого стану складна, кількісні закономірності ми розглядати не будемо. Однак описана вище модель рідини дозволяє пояснити ряд її властивостей.

Посилання на основну публікацію