Свойства и строение жидкостей

Жидкости – тела, которые имеют определенный объем, но не имеют упругости формы.

Жидкости – это вещества, которые обладают свойствами как газов, так и твердых тел. Перечислим основные свойства.

Силы межмолекулярного взаимодействия (вандерваальсовы силы являются преобладающими).

Уравнение Ван-дер-Ваальса:

(Р + Р^′)(V – b) = RT,

данное для газов, для жидкостей упрощается вследствие того, что молекулярное давление
Р^´ >> P_ат (в ~ 10⁵ – 10⁶ раз). Уравнение имеет вид:

 

(162)

Малая сжимаемость объясняется тем, что небольшое уменьшение расстояния между молекулами приводит к появлению больших сил межмолекулярного отталкивания.

 

 

Рис. 109. График сжимаемости

 

Коэффициент сжимаемости К равен:

. (163)

Текучесть жидкости объясняется на основе представления о характере теплового движения молекул, как и в газах, только перемещение молекул жидкости будет значительно меньше. В отличие от твердых тел при сдвиге слоев жидкости силы упругости отсутствуют, поэтому в жидкости действуют лишь силы внутреннего трения.

Вязкость жидкости η зависит от температуры (Т) и давления (Р).

Постоянная внешняя сила F, действующая на жидкость, приводит к преимущественной направленности скачков частей жидкости вдоль направления действия силы. Следствием этого является поток частиц вдоль направления действия силы, то есть текучесть.

Мера текучести С:

. (164)

 

Целый ряд фактов свидетельствует о том, что по структуре жидкости ближе к твердым телам, чем к газам.

Жидкости изотропны, за исключением жидких кристаллов, анизонтропность которых в ряде физических свойств связана с преобладанием у них в различных микрообъемах определенной ориентации молекул.

В случае нарушения пространственной однородности плотности ρ, температуры Т или скорости v упорядоченного движения возникают явления переноса, подчиняющиеся тем же дифференциальным уравнениям, что и соответствующие явления в газах. Однако значения коэффициента переноса (η, D, λ) и их формулы значительно иные.

Жидкости ассоциированные (полярные) и неассоциированные (дипольный момент молекул равен нулю).

ε_асс ≈ 1 (гексан, бензол);

ε_неас от 2 (углеводороды) до 81 (вода).

Тепловое расширение жидкостей выражается формулой:

V_t = V₀(1 + βt), (165)

 

где β – коэффициент теплового расширения жидкостей.

β = β(Т, Р) при повышении Т – β возрастает быстро, при повышении Р – β уменьшается медленно.

Вода обладает аномальным тепловым расширением. В интервале температур от 0 до 3,98 ºС объем воды уменьшается при нагревании (β < 0) и при t = 3,98 ºС вода достигает наибольшей плотности (β = 0).