Свойства жидкостей

Жидкость является промежуточным состояниями вещества, и обладает свойствами как газообразных, так и твердых веществ. В газе средняя энергия теплового движения молекул гораздо больше средней потенциальной энергии, поэтому молекулы газа разлетаются в разные стороны и газ занимает весь объем. В твердых и жидких телах силы притяжения между молекулами существенны и удерживают молекулы на определенном расстоянии друг от друга. Средняя энергия теплового движения молекул меньше средней потенциальной энергии, обусловленной силами межмолекулярного взаимодействия, и ее недостаточно для преодоления сил притяжения между молекулами, поэтому твердые тела и жидкости имеют определенный объем.

Молекулы в жидкостях находятся близко друг к другу, примерно на расстояниях равных размерам самих молекул. Это является причиной высокого молекулярного ван-дер-ваальсового давления, которое равно

p^/= a/V. Для воды, например, он равен около 11000 атм.

Удельный объем жидкостей в тысячи раз меньше чем газов, следовательно, отношение a/V в жидкостях в миллионы раз больше, чем в газах. Поэтому можно пренебречь внешним давлением, и уравнение Ван-дер-Ваальса примет вид

A(V-b)/V = RT. (16.4.)

Большой величиной молекулярного давления объясняется ничтожно малая сжимаемость жидкостей. Это сразу видно из уравнения кривой Ван-дер-Ваальса, на которой жидкому состоянию соответствует участок AB. Коэффициент сжимаемости χ жидкости – относительное изменение объема dV при изменении давления на единицу т.е.

χ = (1/V) (dV/dp). (16.5.)

Опыт показывает, что коэффициент сжимаемости большинства жидкостей лежит в пределах от 10^-4 до 10^-5 . Коэффициент сжимаемости жидкости зависит от давления. Он возрастает с повышением температуры. К этому результату можно прийти и опытным путем и исходя из уравнения Ван-дер-Ваальса. Поскольку это уравнение связывает температуру, объем и давление, то из него можно вычислить величину (1/V) (dV/dp). При расчете необходимо учитывать, что постоянные a и b на самом деле зависят от температуры. Совокупность опытных данных позволила получить эмпирическую формулу для коэффициента сжимаемости жидкости:

χ = А/(V(p + p_/)). (16.6.)

где A – некоторая функция, возрастающая с температурой, p – внешнее давление и p_T – давление, связанное с силами Ван-дер-Ваальса (a/V²) при температуре T. Эта формула показывает, что коэффициент сжимаемости растет с повышением температуры и уменьшается с ростом давления.