Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 2. СТРУКТУРА ЖИДКОСТИТермин «структура жидкости» весьма распространен. В отличие от кристаллической структуры твердого тела под структурой жидкости следует понимать статистическую закономерность межмолекулярных расстояний и ориентаций, характерную для любой плотноупакованной системы. Благодаря конечному размеру молекул силам межмолекулярного взаимодействия любой жидкости свойствен ближний порядок в расположении частиц и отсутствие дальнего порядка. Отсутствие дальнего порядка означает, что порядок в одном месте никак не действует на порядок в другом. Удобным методом описания структуры простой жидкости является функция радиального распределения, которая может быть рассчитана на основании данных по расстоянию рентгеновских лучей и нейтронов. Вероятность того, что элемент объема Если же расстояние между молекулами приближается к диаметру молекулы
где
Число молекул в сферической области толщины
где
Метод исследования структуры жидкости посредством функции радиального распределения был предложен в 1920 г. Дебаем и Менке. На рис. 39а представлена функция радиального распределения для ртути (Дебай, 1930). В 1934 г. Морелл и Гильдебранд получили аналогичную функцию распределения на очень красивой модели. Они изготовили много одинаковых шариков из горячего раствора желатина, капая его в холодное масло.
Рис. 38. Расположение ближайших соседей в простых жидкостях
Рис. 39. Функция радиального распределения для ртути (а), для желатиновых шариков при комнатной температуре (б) и для желатиновых шариков при более высокой температуре (в) Некоторое их количество покрасили ламповой сажей. Все шарики плотно упаковали в растворе желатина. При этом, так как показатель преломления раствора и некрашенных шариков был одинаковым, в сосуде были видны только крашеные шарики. Сосуд сильно встряхивали, делали фотографии в двух проекциях одновременно с помощью зеркала и измеряли расстояние между крашеными шариками. Затем опять встряхивали сосуд и фотографировали, и так много раз. На основании полученных результатов авторы построили зависимость 39б, очень похожа на функцию радиального распределения ртути. Рядом авторов (Гильдебрандт, 1939; Томас, 1938; Кампбелл, 1943) было показано, что для всех простых жидкостей в соответственном состоянии функции радиального распределения оказываются одинаковыми (рис. 40). Из функции радиального распределения было определено число ближайших соседей. В кристалле из простых молекул при плотной упаковке максимальное число соседей —
где V — объем моля жидкости,
Рис. 40. Функция радиального распределения для ряда простых жидкостей в одинаковом соответственном состоянии
Рис. 41, Функция радиального распределения аргона и воды Зависимость числа ближайших соседей в Xе от температуры и давления имеет следующий вид:
Подобные результаты были получены и для других жидкостей. Прохоренко и Фишер (1959) дали детальную теорию флуктуаций координационного числа простых жидкостей. Они заключили, что полученные ими результаты противоречат квазикристаллическим моделям простых жидкостей и свидетельствуют в пользу статистического распределения молекул в жидкости. В 1953 г. Гильдебрандт опубликовал рядом два графика, представляющие функцию радиального распределения рассеяния рентгеновских лучей галлием при одной и той же температуре. В одном случае исследовалось рассеяние рентгеновских лучей мелким порошком Функция радиального распределения для сложных многоатомных молекул естественно не совпадает с радиальной функцией распределения сферически симметричных простых молекул. Прежде всего это связано с тем, что для несимметричных молекул функция распределения является функцией не только расстояния, но и углов. На рис. 41 представлена функция радиального распределения аргона (сплошная кривая) и воды (Бен-Нейм, 1969). Большое теоретическое значение функции радиального распределения состоит в следующем. Во-первых, она непосредственно экспериментально связана с функцией рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов. Во-вторых, если известна температурная зависимость
Причем Кирквуд (1935) показал, что Однако до сих пор 1) точный вид функции 2) точной связи 3) роль многочастичных взаимодействии остается не выясненной, и проблема жидкого состояния ждет разрешения.
|
1 |
Оглавление
|