Свойства жидкостей. 
Жидкости и твёрдые тела

Характеристика жидкого состояния

Жидкое состояние, занимает промежуточное положение между газами и кристаллами, сочетает в себе некоторые черты обоих этих состояний. Для кристаллического состояния характерно упорядоченное расположение частиц (атомов или молекул), в газах в этом смысле полный хаос. Согласно рентгенографическим исследованиям, в отношении характера расположения частиц жидкости занимают промежуточное положение.

В расположении частиц жидкости наблюдается так называемый ближний порядок. Это означает, что по отношению к любой частице расположение ближайших к ней соседей является упорядоченным. Однако по мере удаления от данной частицы расположение по отношению к ней других частиц становится всё менее упорядоченным и довольно быстро порядок в расположении частиц полностью исчезает.

В кристаллах имеет место дальний порядок — упорядоченное расположения частиц по отношению к любой частице наблюдается в пределах значительного объёма.

Оценить структуру вещества позволяет радиальная функция распределения (в некоторых учебниках она называется парной функцией распределения). Выберем некоторую молекулу в качестве тела отсчёта. Среднее число молекул в сферическом слое объёмом, находящихся на расстоянии r от выбранной молекулы (Рис. 10.1) обозначим dN®. Вероятность обнаружить молекулы в этом сферическом слое.

.

где N — общее число молекул в некотором рассматриваемом объёме V, g® — радиальная функция распределения. В случае идеального газа никакие элементы объёма не имеют преимущества и вероятность нахождения частицы в данном объёме пропорционально объёму и g®=1.

Рис. 10.1.

В идеальном кристалле структура жёсткая и все взаимные расстояния являются фиксированными (Рис. 10.2). Говорят, что в идеальном газе вообще нет порядка, а в кристалле — дальний порядок — на любом расстоянии от данного атома находится строго определённое количество других атомов, располагающихся друг относительно друга строго определённо. Радиальные функции распределения для кристаллов и идеального газа представлены на рис. 10.3.

Рис. 10.2.

Пики соответствует узлам решётки, а конечная ширина линии g® является следствием колебаний атомов относительно узла в реальном кристалле.

Заметим, что для кристалла зависит не только от модуля вектора, но и от его направления. В некотором другом направлении пики могут находится на других расстояниях. Для жидкостей функция представлена на рис. 10.4. На малых расстояниях поведение подобно кристаллам (пики чередуются, но более сглажены, чем у кристалла). На дальних расстояниях кривая стремится к 1 как для идеального газа. более сглажены, чем у кристалла). На дальних расстояниях кривая стремится к 1 как для идеального газа.

Рис. 10.3.

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

Рис. 10.4.