Документ описывает свойства жидкостей, включая их структуру, поверхностное натяжение и капиллярные явления. В отличие от кристаллов, жидкости характеризуются ближним порядком молекул и формируют компактные образования – псевдоядра. Также описываются основные механизмы диффузии и влияние поверхностного натяжения на поведение жидкостей в капиллярах, включая явления укрупнения капель.

1. Свойства жидкого состояния План: Структура жидкостей Поверхностный слой Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Капиллярные явления.

2. Структура жидкостей Жидкости, в отличие от кристаллов, характеризуются ближним порядком в расположении молекул: т.е. расположение ближайших молекул к данной является упорядоченным, а с увеличением расстояния упорядоченность пропадает (1) Ближний порядок (жидкость) (2) Дальний порядок (кристалл)

3. Структура жидкостей Теория жидкого состояния Дж. Бернала (1958 г.) В жидкостях существует симметрия пятого порядка: т.е. в среднем каждая молекула имеет одиннадцать ближайших соседей. В жидкости образуются компактные образования – псевдоядра, между псевдоядрами образуются «дырки». В такой системе дальний порядок невозможен (нельзя покрыть пространство многогранниками, у которых грань – правильный пятиугольник). Парная корреляционная функция – Зависимость средней вероятности обнаружения молекулы от расстояния газ кристалл жидкость P(r) r r P(r) r P(r)

4. Структура жидкостей Движение молекул в газе Движение молекул в жидкости Вероятность перескока молекулы от одного псевдоядра к другому - Энергия активации Время оседлой жизни Механизм диффузии в жидкостях по Френкелю: Вязкость газов Вязкость жидкостей - Скорость молекул - Длина свободного пробега

5. Поверхностный слой Молекулы в приповерхностном слое обладают избыточной энергией по сравнению с молекулами внутри объема жидкости При температуре равной температуре плавления: Избыток энергии частицы на поверхности: Поверхностная энергия жидкости Z – число ближайших соседей При отсутствии внешних сил жидкость стремится иметь наименьшую для данного объема площадь поверхности (сферу) Из-за стремления жидкости уменьшить свою поверхность - между жидкостью и твердым телом и между жидкостью и газом возникают силы поверхностного натяжения. r 0 U r 0 U 0

6. Поверхностное натяжение Коэффициент поверхностного натяжения Краевой угол – угол отсчитываемый внутри жидкости угол между касательными в поверхностям твердого тела и жидкости (1) – краевой угол острый (жидкость смачивает поверхность тела), т.е. (2) – краевой угол тупой (жидкость не смачивает поверхность тела), т.е.

7. Формула Лапласа Формула Лапласа Дополнительное давление, создаваемое силами поверхностного натяжения, обратно пропорционально радиусу кривизны поверхности жидкости. При малых радиусах кривизны добавочное давление может быть достаточным для поднятия жидкости на значительную высоту – это явление наблюдается в тонких трубках – капиллярах.

8. Капиллярные явления Явление поднятия или опускания уровня жидкости в тонких трубках называется явлением капиллярности (от латинского « capillus » - волос) Высота поднятия жидкости в капилляре радиусом r В капилляре диаметром 1 мкм уровень поднятия воды около 30 м!!! Изогнутая поверхность жидкости в капилляре называется мениском

9. Давление насыщенных паров над мениском Для маленькой капли давление насыщающих паров более высокое, чем для большой (т.к. сила затягивающая молекулу пара внутрь жидкости для маленькой капли незначительна). В облаке при одном и том же давлении с поверхности маленьких капель будет испаряться жидкость , а на поверхности больших капель конденсироваться – таким образом происходит укрупнение капель – идет дождь.

10. Капиллярный вечный двигатель