В газе средняя кинетическая энергия теплового движения

Таким образом, молекулы медленно перемещаются внутри
жидкости, колеблясь часть времени около определенных мест, т.е.
находясь по образному выражению Френкеля в «оседлом» состоянии.
В газе средняя кинетическая энергия теплового движения молекул
достаточна чтобы преодолеть силы притяжения между молекулами. Это
приводит к тому, что газовые молекулы разлетаются, и газ занимает весь
предоставленный ему объем.
Так как молекулы жидкости расположены "вплотную" друг к
другу, то получив достаточно большую кинетическую энергию, они
хотя и могут преодолеть притяжение своих ближайших соседей и
выйти из сферы их действия, но попадут в сферу действия других
молекул и окажутся в новом временном положении равновесия. Лишь
молекулы, находящиеся на внешней поверхности жидкости, могут
вылетать за пределы жидкости, чем и объясняется процесс ее
испарения.
Если в жидкости выделить малый объем, то в течение времени
оседлой жизни в нем существует упорядоченное расположение
атомов, молекул, подобное их расположению в кристаллической
решетке твердого тела. Затем упорядоченное расположение
распадается, но возникает в другом месте. Так, все пространство,
занятое жидкостью, состоит из множества зародышей кристаллов,
которые, однако, неустойчивы. Они распадаются в одних местах, но
снова возникают в других.
Итак,
в
небольшом
объеме
жидкости
(несколько
межмолекулярных
расстояний)
наблюдается
упорядоченное
расположение ее молекул, а в большом объеме – хаотическое.
Говорят, что в жидкости существует "ближний порядок" в
расположении
молекул и отсутствует дальний порядок. Такое
строение
жидкости
называют
квазикристаллическим
(кристаллоподобным).
Элементы порядка в жидкости проявляются в том, что вероятность
определенного временного положения пары молекулы зависит от расстояния
между ними. Эта статистическая упорядоченность описывается радиальной
функцией
распределения
g(r),
определяющей
вероятность
обнаружить молекулу на расстоянии от r до r+dr в элементарном
объеме шарового слоя dV=4πr2dr
dW = g (r )
dV
1
= g (r ) 4πr 2 dr .
V
V
(2.1)
Радиальная функция распределения характеризует корреляцию
взаимного положения молекул, а значит структуру жидкостей.
55
g(r)
кристаллы
жидкости
газы
1
∼a
r
параметр решетки
Рис. 2.1. Радиальные функции распределения в
различных агрегатных состояниях.
Форма
радиальной
функции
распределения
жидкости
отличается как от аналогичной функции для газов g(r)=1=const, так и
от δ-образной функции кристаллов, имеющей четко выраженные пики
(рис.2.1). Для жидкости радиальная функция распределения
представляет собой немонотонную осциллирующую функцию.
Осцилляции быстро уменьшаются с увеличением r. Знание
радиальной функции распределения, в принципе, достаточно для
описания равновесных свойств жидкостей при условии, что известны
силы взаимодействия между молекулами.
Описание структуры жидкости с помощью радиальной функции
распределения хотя и является достаточно полным, но еще не
исчерпывает вопрос о структуре.
Остаются две важные задачи: моделирование структуры и
теоретическое вычисление радиальной функции.
Остановимся на первой проблеме.
В модельной интерпретации данных рентгеноструктурного
анализа жидкостей можно различить три направления:
1.
Представление о жидкостях как о совокупности
микрообластей со структурой типа кристаллической решетки в среде
с неупорядоченной газоподобной структурой (квазигазовая модель).
Эта модель довольно примитивна, но хорошо описывает такие
свойства как плотность, скорость звука, сжимаемость и др.
56