2. МОЛЕКУЛЯРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

При не слишком высоких температурах молекулярные объемы жидкостей значительно меньше молекулярных объемов газов или паров. Это означает, что молекулы жидкостей расположены гораздо ближе друг к другу, нежели молекулы паров, а следовательно, силы молекулярного притяжения в жидкостях значительно больше, чем в парах.

В уравнении Ван-дер-Ваальса взаимодействие молекул учитывается поправкой к давлению, равной отношению характерной для данного вещества постоянной величины а к квадрату молекулярного объема V, т. е.

Уравнение Ван-дер-Ваальса в первом приближении применимо и к жидкостям, и потому, пользуясь им, можно оценить величину поправки к внешнему давлению, которую необходимо ввести в том случае, если вещество находится в жидком состоянии.

Молекулярный объем воды при 4 °С составляет Постоянная а для водяного пара . Поправка к давлению, следующая из уравнения Ван-дер-Ваальса для воды в жидком виде, будет:

Не следует переоценивать значение сделанного расчета. Полученная цифра указывает лишь на то, что взаимодействие молекул в жидкостях эквивалентно очень большому внешнему давлению. Экспериментальная оценка молекулярного притяжения в жидкостях действительно подтверждает, что последнее эквивалентно давлению в сотни, а иногда, вероятно, и в тысячи атмосфер.

Поправку к внешнему давлению, эквивалентную действию сил притяжения, называют внутренним, или молекулярным давлением жидкости.

Необходимо подчеркнуть отличие молекулярного давления от вычисленного ранее для газов термического давления, обусловленного тепловым движением молекул. Молекулярное давление — это не давление в том смысле, как оно понималось в учении о газах, а скорее условное обозначение величины, учитывающей влияние сил молекулярного взаимодействия на объем, занимаемый веществом.

Физически силы молекулярного взаимодействия, а следовательно, и то свойство жидкости, которое называют молекулярным давлением, проявляются, если пытаться увеличить или уменьшить

объем, занимаемый жидкостью, т. е. сблизить или удалить молекулы вещества друг от друга.

В жидкости, которая занимает равновесный объем, молекулы колеблются около положений, в которых силы притяжения между ними в точности уравновешены силами отталкивания.

Состояние частиц в жидкости можно до некоторой степени уяснить на примере грубо приближенной механической модели, если представить себе две совершающие колебания частицы, соединенные упругой пружиной. Жесткость пружины может быть весьма велика, однако в положении равновесия силы притяжения и отталкивания взаимно уравновешиваются, пружина практически не действует на частицы, которые она соединяет. Наличие связи между частицами проявляется лишь в том случае, если последние сближать или удалять друг от друга.

Большая величина молекулярного давления объясняет многие свойства жидкостей. Так, например, поскольку молекулярное притяжение эквивалентно большому внешнему давлению, т. е. жидкости при атмосферном давлении уже как бы сильно сжаты силами, действующими между их частицами, естественно, что изменение внешнего давления оказывает малое влияние на объем жидкостей. Другими словами, сжимаемость жидкостей мала.