Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
физика 2.docx
Скачиваний:
97
Добавлен:
11.06.2019
Размер:
284.18 Кб
Скачать

1. Особенности молекулярного строения жидкостей.

Обычные жидкости изотропны, структурно они являются аморфными телами. Для жидкостей характерен ближний порядок в расположении молекул. Расстояния между молекулами невелики, силы взаимодействия значительны, что приводит к 1 малой сжимаемости жидкостей: небольшое уменьшение расстоя ния между молекулами вызывает появление больших сил межмолекулярного отталкивания.Жидкости мало сжимаемы и обладают большой плотностью, подобно газам, принимают форму сосуда, в котором находятся. Такой характер свойств жидкостей связан с особенностями теплового движения их молекул. В газах молекулы движутся беспорядочно, на малых отрезках пути — поступательно, в расположении частиц отсутствует какой-либо порядок. В кристаллических телах частицы колеблются около определенных положений равновесия — узлов кристаллической решетки. По теории Я. И. Френкеля молекулы жидкости, подобно частицам твердого тела, колеблются около положений равновесия, однако эти положения равновесия не являются постоянными. По истечении некоторого времени, называемого временем «оседлой жизни», молекула скачком переходит в новое положение равновесия на расстояние, равное среднему расстоянию между соседними молекулами.

Вычислим среднее расстояние между молекулами жидкости. Можно мысленно представить весь объем жидкости разделенным на небольшие одинаковые кубики с ребром 8. Пусть в среднем в каждом кубике находится одна молекула. В этом случае 5 можно рассматривать как среднее расстояние между молекулами жидкости. Объем жидкости равен V = δ^3 N, где N — общее количество молекул жидкости. Если n — концентрация молекул (количество молекул в 1 м3), то N = nV. Из этих уравнений получаем

δ=1\ корень 3 степени из n

Порядок величины δ составляет 10^-10 м, например, для воды δ= 3 • 10^-10 м.

Среднее время «оседлой жизни» молекулы называют време нем, релаксации τ . С повышением температуры и понижением дав ления время релаксации сильно уменьшается, что обусловливает большую подвижность молекул жидкости и меньшую ее вязкость.

Для того чтобы молекула жидкости перескочила из одного по ложения равновесия в другое, должны нарушиться связи с окру жавшими ее молекулами и образоваться связи с новыми соседя ми. Процесс разрыва связей требует затраты энергии Еа (энергии активации), выделяемой при образовании новых связей. Такой переход молекулы из одного положения равновесия в другое яв ляется переходом через потенциальный барьер высотой Еа. Энергию для преодоления потенциального барьера молекула по лучает за счет энергии теплового движения соседних молекул. За висимость времени релаксации от температуры жидкости и энер гии активации выражается формулой, вытекающей из распреде ления Больцмана.

Где τ0 — средний период колебаний молекулы около положения равновесия.

Зная среднее перемещение молекулы, равное расстоянию меж ду молекулами δ, и среднее время τ, можно определить средню юскорость движения молекул в жидкости:

Эта скорость мала по сравнению со средней скоростью движе ния молекул в газе. Так, например, для молекул воды она в 20 раз меньше, чем для молекул пара при той же температуре.

Соседние файлы в предмете Медицинская физика