Головна

СТРУКТУРА І ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ РІДИН

  1. I Загальні аспекти сексології
  2. I. Загальні заходи пожежної безпеки у військових частинах і підрозділах
  3. I. Загальні положення
  4. I. Загальні положення
  5. I. Загальні положення
  6. I. Загальні відомості
  7. I. Загальні відомості

Речовина в залежності від умов, в яких воно знаходиться, може мати різні агрегатні стани: тверде, рідке, газоподібне або стан плазми. Головним чином це залежить від температури Т і тиску - р. Значення цих параметрів визначає характер взаємодії між молекулами від чого, в свою чергу, залежить структура і властивості речовини. Рідини в цьому сенсі займають проміжне положення між газами і твердими тілами. Зокрема, для рідини, як і для кристалічних тіл, характерна наявність певного обсягу, і в той же час рідина, подібно до газу, приймає форму судини, в якому знаходиться. Проте рідина не можна розглядати просто як сильно стиснений газ: кількісне розходження в щільності настільки велике, що властивості рідин в чому значно відрізняються від властивостей газів. В першу чергу це відноситься до різниці в характері теплового руху молекул рідини і газу.

Властивості рідин їх структура, особливості руху молекул представляють особливий інтерес для біофізиків і медиків, тому що біоорганізми більше, ніж на половину складаються з рідин. Обмін речовин, постачання клітин киснем, виведення з організмів продуктів життєдіяльності забезпечується саме переміщенням рідин.

Молекули в рідинах знаходяться значно ближче один до одного, ніж в газах. З цієї причини сили міжмолекулярної взаємодії в рідини значно більше, ніж в газі. Відповідно поправка Р'= а / V2 на додаткове тиск в рівнянні стану Ван-дер-Ваальса, як показує розрахунок, дуже велика: приблизно в 106 раз більше, ніж в газах. Наприклад, для води ван-дер-ваальсово тиск одно приблизно 11 000 атмосфер. Саме цій величезній величиною молекулярного тиску пояснюється мізерно мала стисливість рідин навіть при значній зміні зовнішнього тиску.

Структура рідин (їх молекулярну будову) характерна тим, що відстань між частинками є неоднаковим і непостійним. У розташуванні молекул і атомів спостерігається ближній порядок. Це означає, що найближчі сусіди кожної молекули по відношенню один до одного мають певну орієнтацію і розташування. Однак, в міру віддалення від «центру спостереження» розташування частинок стає все менш упорядкованим і вже на відстанях 3-4-ох молекулярних діаметрів зовсім зникає (ріс.1- Яковлєв, стор. 208). Наявність ближнього порядку в розташуванні молекул рідини підтверджено даними рентгеноструктурного аналізу. В цілому це обумовлює ізотропію властивостей рідин.

Винятком у цьому плані становлять рідини з подовженою або дископодібної формою молекул, для яких, за певних умов, упорядкована орієнтація частинок спостерігається в межах значних обсягів. Такі рідини отримали назву рідких кристалів, тому що для них, в силу зазначеної особливості структури, спостерігається анізотропія механічних, оптичних, електричних і ін. властивостей, подібно до того, як це має місце в кристалах.

Тепловий рух частинок рідини, по теорії Я. І. Френкеля, являє собою періодичні коливання, із середньою частотою ?0 ~ 1012 с-1, Які чергуються з нерегулярними переходами, «стрибками», частинок з місця на місце. При цьому частка переміщається на відстань ? ~ 10-8 - 10-10 м, що дорівнює середній відстані між молекулами. Оскільки середня відстань між молекулами того ж порядку, що і їх розміри, то переміщення частинок за обсягом рідини вкрай утруднено. Середній час перебування молекул на одному місці, час «осілого життя» (час релаксації), пов'язане з періодом їх коливань і швидко зменшується з ростом температури:

 , (1)

де Еа - Енергія активації: енергія, яку повинна придбати молекула для розриву молекулярних зв'язків зі своїми сусідами при зміні місця; k - постійна Больцмана; 0 - Середній період коливань молекул. Середнє значення швидкості поступального руху молекул рідини при «стрибку»: ~ 40 м / с, що приблизно в 20 разів менші, ніж для газу при тій же температурі.

У разі несферіческой форми молекули рідини можуть здійснювати крім коливань також обертальний і обертально-коливальний руху.

Така структура рідин і характер поведінки її молекул забезпечує сильно виражену Самодифузія частинок рідини і її основна властивість - плинність. Разом з тим, рідини практично нестисливі і зберігають свій обсяг подібно твердим тілам. Зближує рідини з твердими тілами і ту обставину, що вони здатні чинити опір розтягуванню.

У порівнянні з газами рідини мають значний коефіцієнтом теплового розширення. Значення коефіцієнтів об'ємного розширення при постійному тиску (p = const):

 (2)

наведені в таблиці (Яковлєв сттр. 213).

Молярні теплоємності Ср і СV для рідин теж істотно відрізняються від відповідних значень для їх парів. (Табл Яковлнев стор. 214)

Цікаво відзначити, що для рідин не виконується рівняння Майера: Зр - СV = R. У той же час з теорії відомо, що значення ? = Ср / СV для рідин приблизно такі ж, як і у газів.

Лекція №5 | ЯВИЩА ПЕРЕНЕСЕННЯ В РІДИНАХ


РЕЖИМИ ТЕЧІЇ РІДИНИ | ФОРМУЛА Пуазейль | ПОВЕРХНЕВИЙ НАТЯГ. ТИСК ПІД вигнутій поверхні. | ПОВЕРХНЕВО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ. АДСОРБЦІЯ | ЗАСТОСУВАННЯ ПАР В ФАРМАЦІЇ | ТИСК ПІД вигнутій поверхні | Аморфний ТВЕРДІ ТІЛА. | КРИСТАЛІЧНІ ТВЕРДІ ТІЛА. | ТЕПЛОВІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ | ТВЕРДІ ТІЛА. |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати