Ближний порядок. Жидкости

Жидкости, занимая промежуточное положение между газами и кристаллами. Для жидкости характерно наличие определенного объема, занимает весь предварительный объем. Молекулы жидкости занимают промежуточное положение, в жидкостях наблюдается ближний порядок. В связи с наличием в жидкостях порядка структуру жидкости называют квазикристаллической.

В жидкостях с удельными молекулами наблюдается одинаковая ориентация молекул в пределах значительного объема, чем обуславливается анизотропия оптических и некоторых других свойств. Такие жидкости получили название жидких кристаллов. У них упорядочена только ориентация молекул, взаимное расположение, молекул дальнего порядка не обнаруживает.

Каждая молекула в течение некоторого времени колеблется около определенного положения равновесия, отстоящее от предыдущего на расстояние порядка размеров самих молекул. Этим объясняется текучесть жидкостей с повышением температуры частота таких скачкообразных перемещений возрастает, в следствие чего вязкость жидкостей уменьшается. Вязкость газов возрастает с повышением температуры.

Свойства жидкостей

1. Поверхностное натяжение молекулы жидкости располагаются так близко друг к другу, что силы притяжения между ними имеют ощутимую величину

Молекула 1, окруженная со всех сторон другими молекулами той же жидкости, испытывает в среднем одинаковые силы притяжения ко всем своим соседям. Эти силы в среднем взаимно компенсируют друг друга, и их равнодействующая

равна нулю.

Молекула 2 испытывает меньшее притяжение вверх со стороны молекул пара и большее притяжение вниз со стороны молекул жидкости.

В результате на молекулы, расположенные в поверхностном слое, действует направленная вниз равнодействующая сил, которую принято относить к единице площади поверхностного слоя.

Для перемещения молекул из глубины объема жидкости в ее поверхностный слой необходимо совершать работу на присоединение силы. Эта работа идет на увеличение поверхностн6ой энергии. Так называется избыточная потенциальная энергия, которой обладают молекулы в поверхностном слое по сравнению с их потенциальной энергией внутри остального объема жидкости.

Для того чтобы изотермически увеличить поверхностный слой жидкости за счет молекул, находящихся в объеме, необходимо совершить работу А, равную A = (П_S - П_V) · N, где

П_S – потенциальная энергия одной молекулы в поверхностном слое;

П_V – потенциальная энергия молекулы в объеме жидкости;

N – число молекул в поверхностном слое.

Коэффициентом поверхностного натяжения жидкости называется работа, необходимая для изотермического увеличения площади поверхности жидкости на оду единицу.

, где

n – число молекул на единице площади поверхности жидкости.

Если поверхность жидкости ограничено периметром смачивания, то коэффициент поверхностного натяжения численно равен силе, действующей на единицу длины периметра смачивания и направленной перпендикулярно к этому периметру , где

- длина периметра смачивания;

F – сила поверхностного натяжения, действующая на длине периметра смачивания. Сила поверхности натяжения лежит в плоскости, касательной к поверхности жидкости.

Сокращение площади поверхности жидкости уменьшает ее поверхностную энергию.

Условием устойчивого равновесия жидкости, как любого тела, является минимум потенциальной энергии. Это значит, что в отсутствие внешних сил жидкость должна иметь при заданном объеме наименьшую площадь поверхности и принимает форму шара.

С повышением температуры и приближением ее к критической температуре, коэффициент поверхностного натяжения . Вдали от Т_кр коэффициент линейно убывает при возрастании температуры. Для уменьшения поверхностного натяжения жидкости к ней добавляют специальные примеси, которые располагаются на поверхности и уменьшают поверхностную энергию (поверхностно-активные вещества): мыло амидные кислоты.

 

Выводы

1. В ионных и ковалентных кристаллах внешние электроны связаны (локализо­ваны); поэтому такие кристаллы обычно не проводят электричество. Их называют изо­ляторами. Тот факт, что в кристаллах чистых металлов могут существовать сво­бодные электроны, следует рассматривать как квантовомеханическое явление в боль­ших масштабах. С точки зрения классиче­ской физики каждый электрон принадле­жал бы своему собственному атому.

2. Жидкости, занимая промежуточное положение между газами и кристаллами. Для жидкости характерно наличие определенного объема, занимает весь предварительный объем. Молекулы жидкости занимают промежуточное положение, в жидкостях наблюдается ближний порядок. В связи с наличием в жидкостях порядка структуру жидкости называют квазикристаллической.