Глава третья. Свойства жидкостей и твердых тел

§ 16. Особенности жидкого состояния

Жидкости, как и газы, имеют практическое применение, которое основано на использовании их свойств. Укажем некоторые из них.

1. В жидкостях молекулы расположены так же плотно, как и в твердых телах. Об этом свидетельствует малая сжимаемость жидкости и небольшое отличие в объеме расплавленного вещества от его объема в твердом состоянии. Промежутки между молекулами жидкости меньше размера молекул. Приблизительно 29% объема, занимаемого жидкостью, не занято молекулами, в твердом теле - приблизительно 26%.
2. Рентгеноструктурный анализ жидкостей показал, что в малых объемах молекулы образуют скопление, в котором они расположены в определенном порядке. При этом в разных скоплениях порядок в расположении молекул различный (рис. 16, а, на котором молекулам групп дана разная штриховка). Такое расположение молекул в жидкости называется ближним порядком. Группы молекул, образующие ближний порядок, перемещаются, теряют молекулы и пополняются другими, могут разрушаться и создаваться вновь.
   
   Рис. 16. Схема ближнего порядка молекул в жидкости
   
   
3. Молекулы жидкости совершают беспорядочное колебание с такой же приблизительно частотой (10¹³ гц), как и молекулы, образующие кристалл твердого тела. Время от времени они перескакивают в соседние скопления молекул (рис. 16, б). Время, в течение которого молекула колеблется около положения равновесия, называется временем оседлой жизни.
4. Жидкости мало сжимаемы: для уменьшения объема жидкости надо приложить огромную силу. Объясняется это тем, что молекулы жидкости расположены друг от друга на расстояниях, близких к величине их диаметров, поэтому при сжатии возникают быстрорастущие силы отталкивания (см. рис. 6), препятствующие дальнейшему уменьшению объема жидкости.
   
   Рис. 17. Деформация растяжения жидкости
   
   
   Жидкость оказывает сопротивление не только сжатию, но а растяжению. В этом можно убедиться на работе сифона. Подобно тому, как не могут разорваться звенья цепочки (рис. 17, а), она под действием более тяжелой, свисающей справа, части перетягивается из верхнего сосуда в нижний, жидкость (вода) течет неразрывной струей в стеклянной трубке, испытывает растяжение, поднимаясь в левом колене трубки против силы тяжести (рис. 17, б).
5. Подобно газам, жидкость принимает форму того сосуда, в котором находится. Но она не занимает, как газы, весь предоставленный ей объем, а сохраняет свой. В отличие от газов жидкость имеет свободную поверхность.
6. От твердых тел жидкости отличаются текучестью, т. е. способностью их молекул свободно перемещаться относительно друг друга. Текучесть объясняется малым временем оседлой жизни.
7. По всем направлениям жидкость имеет одинаковые физические свойства (теплопроводность, электропроводность, сжимаемость и т. п.). Сравнение свойств жидкости со свойствами твердых тел и газов показывает, что она занимает промежуточное положение между ними.