Жидкость

агрегатное состояние вещества, промежуточное между твёрдым и газообразным состояниями. Ж., сохраняя отдельные черты как твёрдого тела, так и газа, обладает, однако, рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная — Текучесть. Подобно твёрдому телу, Ж. Сохраняет свой объём, имеет свободную поверхность, обладает определённой прочностью на разрыв при всестороннем растяжении и т. Д. С другой стороны, взятая в достаточном количестве Ж. Принимает форму сосуда, в котором находится. Принципиальная возможность непрерывного перехода Ж. В газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний. По химическому составу различают однокомпонентные, или чистые. Ж. И двух- или многокомпонентные жидкие смеси (Растворы).

По физической природе Ж. Делятся на нормальные (обычные), Жидкие кристаллы с сильно выраженной анизотропией (зависимостью свойств от направления) и квантовые жидкости (См. Квантовая жидкость) — жидкие 4He, 3He и их смеси — со специфическими квантовыми свойствами при очень низких температурах. Нормальные чистые Ж. Имеют только одну жидкую фазу (См. Фаза) (т. Е. Существует один единственный вид каждой нормальной Ж.). Гелий 4He может находиться в двух жидких фазах — нормальной и сверхтекучей, а жидкокристаллические вещества — в нормальной и одной или даже двух анизотропных фазах. Общим для всех нормальных Ж., в том числе и для смесей, является их макроскопическую однородность И изотропность при отсутствии внешних воздействий.

Эти свойства сближают Ж. С газами, но резко отличают их от анизотропных кристаллических твёрдых тел. Аморфные твёрдые тела (например, стекла), с современной точки зрения, являются переохлажденными Ж. (см. Аморфное состояние) и отличаются от обычных Ж. Только численными значениями кинетических характеристик (существенно большей вязкостью и др.). Область существования нормальной жидкой фазы ограничена со стороны низких температур фазовым переходом в твёрдое состояние — кристаллизацией (См. Кристаллизация) или (в зависимости от величины приложенного давления) фазовым переходом в сверхтекучее состояние для 4He и в жидко-анизотропное состояние для жидких кристаллов. При давлениях ниже критического давления рк нормальная жидкая фаза ограничена со стороны высоких температур фазовым переходом в газообразное состояние — Испарением.

При давлениях р > рк фазовый переход отсутствует и по своим физическим свойствам Ж. В этой области неотличима от плотного газа. Наивысшая температура Tk, при которой ещё возможен фазовый переход Ж. — газ, называется критической. Значения pk и Tk определяют критическую точку чистой Ж., в которой свойства Ж. И газа становятся тождественными. Наличие критической точки для фазового перехода Ж. — газ позволяет осуществить непрерывный переход из жидкого состояния в газообразное, минуя область, где газ и Ж. Сосуществуют (см. Критическое состояние). Т. О., при нагревании или уменьшении плотности свойства Ж. (теплопроводность, вязкость, самодиффузия и др.), как правило, меняются в сторону сближения со свойствами газов. Вблизи же температуры кристаллизации большинство свойств нормальных Ж.

(плотность, сжимаемость, теплоёмкость, электропроводность и т. Д.) близки к таким же свойствам соответствующих твёрдых тел. В табл. Приведены значения теплоёмкости при постоянном давлении (Ср) ряда веществ в твёрдом и жидком состояниях при температуре кристаллизации. Малое различие этих теплоёмкостей показывает, что тепловое движение в Ж. И твёрдых телах вблизи температуры кристаллизации имеет примерно одинаковый характер. Теплоёмкость некоторых веществ [в дж/(кг·К)], при температуре кристаллизации ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | | Na | Hg  | Pb | Zn | Cl  | NaCl | |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Ср, тв.

| 1382 | 138 | 146 | 461  | 620 | 1405 | |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Ср, ж. | 1386 | 138 | 155 | 542  | 1800  | 1692 | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Молекулярная теория Ж. По своей природе силы межмолекулярного взаимодействия (См. Межмолекулярное взаимодействие) в Ж. И кристаллах одинаковы и имеют примерно одинаковые величины. Наличие в Ж. Сильного межмолекулярного взаимодействия обусловливает, в частности, существование поверхностного натяжения (См. Поверхностное натяжение) на границе Ж.

С любой др. Средой. Благодаря поверхностному натяжению Ж. Стремится принять такую форму, при которой её поверхность (при данном объёме) минимальна. Небольшие объёмы Ж. Имеют обычно характерную форму Капли. В отсутствии внешних сил, когда действуют только межмолекулярные силы (например, в условиях невесомости (См. Невесомость)), Ж. Приобретает форму шара. Влияние поверхностного натяжения на равновесие и движение свободной поверхности Ж., границ Ж. С твёрдыми телами или границ между несмешивающимися Ж. Относится к области капиллярных явлений (См. Капиллярные явления). Фазовое состояние вещества зависит от физических условий, в которых оно находится, главным образом от температуры Т и давления р. Характерной определяющей величиной является зависящее от температуры и давления отношение ε(Т, р) средней потенциальной энергии взаимодействия молекул к их средней кинетической энергии.

Для твёрдых тел ε (Т, р) >> 1. Это значит, что силы межмолекулярного взаимодействия велики и удерживают молекулы (атомы, ионы) вблизи равновесных положений — узлов кристаллической решётки, несмотря на тепловое движение частиц. В твёрдых телах тепловое движение имеет характер коллективных колебаний атомов (ионов) около узлов кристаллической решётки. В газах осуществляется обратный предельный случай ε (Т, р) .