Понятие о молекулярно-кинетической теории жидкого состояния

Жидкое состояние является промежуточным между газообразным и твердым и имеет сходство как с тем, так и с другим. Жидкости обладают текучестью, что свидетельствует о сравнительно небольших силах молекулярного взаимодействия (небольшой вязкости). Однако вязкость жидкостей на несколько порядков больше, чем у газов, и сильно увеличивается при понижении температуры. Следствием текучести жидкостей является отсутствие у них определенной формы, они, как и газы, принимают форму того сосуда, в котором находятся. Подобно твердым телам, жидкости занимают определенный объем, мало сжимаемы и сопротивляются растяжению (обладают некоторой прочностью на разрыв).

Наиболее общие закономерности для жидкостей устанавливаются уравнением Ван-дер-Ваальса. Этим уравнением описывается непрерывный переход от жидкости к газу при температурах, близких к критическим. В то же время из этого уравнения следует, что при низких температурах различие между жидкостью и газом становится существенным. Силы взаимодействия молекул в жидкостях сильно зависят от природы жидкости. Поэтому установление закономерностей, общих для всех жидкостей, т.е. построение теории жидкого состояния, представляет значительно большие трудности, чем создание теории газов.

Существенный вклад в разработку теории жидкого состояния вещества внес советский физик Я.И.Френкель. Согласно его теории, в жидкостях, как и в кристаллах, молекулы совершают колебательное движение около положений равновесия. Однако в кристаллах положения равновесия постоянны (узлы решетки), а в жидкостях по истечении некоторого времени они смещаются на расстояния порядка . Величина называется временем оседлой жизни молекул и она равна

где - средний период колебаний молекул, величина порядка ;

- энергия, которую молекула получает от столкнувшейся с ней молекулы. Эта энергия необходима для нарушения связей данной молекулы с другими молекулами.

Рентгенографические исследования показывают, что в жидкостях наблюдается ближний порядок, определенные закономерности в расположении молекул сохраняются в пределах нескольких эффективных диаметров молекул.