Агрегатное состояние вещества – жидкость

 

Физическое определение жидкости, также как и физическое определение твёрдого тела, имеет приблизительный характер. В нём не раскрывается причина самоорганизации молекул вещества в это агрегатное состояние.

«Жидкость - агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе черты твердого состояния (сохранение объема, определенная прочность на разрыв) и газообразного (изменчивость формы). Для жидкости характерны ближний порядок в расположении частиц (молекул, атомов) и малое различие в кинетической энергии теплового движения молекул и их потенциальной энергии взаимодействия. Тепловое движение молекул жидкости состоит из колебаний около положений равновесия и сравнительно редких перескоков из одного равновесного состояния в другое, с этим и связана текучесть жидкости».[2]

Сейчас в молекулярной физике есть очень приблизительный критерий, который не позволяет точно определить, в каком именно агрегатном состоянии находятся молекулы вещества. Используя критерий для жидкости, невозможно отличить жидкость от газа или твёрдого тела. Это явная недоработка теоретической физики.

«Если , то вещество находится в жидком состоянии, так как в результате теплового движения молекулы перемещаются в пространстве, обмениваясь местами, но не расходясь на расстояние, превышающее ».[1]

В этом определении указывается следствие, что молекулы не привязаны к кристаллической решётке, но не указана причина, (хотя известна) - то, что молекулы находятся на границе потенциальной ямы. Привязка критерия агрегатного состояния только к температуре ( ) не даёт возможности однозначно определить агрегатное состояние жидкости. Существующий критерий не учитывает давления над жидкостью, и концентрации молекул, а это очень важные факторы. Для воды, например, температура фазового перехода жидкость - пар при давлении равняется , а при давлении - . Любой критерий, привязанный к температуре, в этом диапазоне является не точным и не даёт ответа на вопрос, для ответа на который он был выведен – в каком агрегатном состоянии находится вода. Такие же проблемы существуют и для всех остальных веществ. Определить агрегатное состояние вещества очень просто. Для этого нужно воспользоваться универсальным графиком агрегатных состояний вещества.

Составим этот график взаимодействия двух молекул для одного агрегатного состояния вещества - жидкости и объясним, исходя из этого графика, причину самоорганизации молекул именно таким образом.

Из этого графика легко понять, что происходит с веществом при его переходе из твёрдого агрегатного состояния в жидкость.

При увеличении температуры твёрдого тела увеличивается кинетическая энергия молекул, увеличивается величина осцилляций молекул вокруг положения равновесия. Одновременно с этим уменьшается (расстояние до краёв потенциальной ямы). При уменьшении до нуля, вещество переходит в состояние жидкости.

На графике видно, что агрегатное состояние жидкости соответствует выходу молекул из потенциальной ямы. Это агрегатное состояние вещества в вакууме имеет очень маленький температурный диапазон. При увеличении давления температурный диапазон этого агрегатного состояния увеличивается за счёт конденсации молекул из пара.

Рис. 5 Взаимодействие двух молекул вещества в агрегатном состоянии жидкости.

 

Рассматривая левую часть графика видно, что левая часть потенциальной ямы круче, чем у твёрдого тела, из чего следует макроскопический вывод о практической несжимаемости жидкости.

Рассматривая правую часть графика, видно, что выход из потенциальной ямы очень пологий, что говорит о незначительном сопротивлении жидкости растяжению. Оно проявляется в виде поверхностного натяжения.

Таким образом, мы можем вывести физическое определение жидкости, имеющий чёткий критерий.

«Жидкость - это такое состояние вещества, при котором все составляющие её атомы (молекулы, ионы) находятся в «потенциальной яме», но в своем колебательном движении имеют возможность её покидать».