§ 3. ПЛАВЛЕНИЕ

Исследование процесса плавления во всех деталях представляется весьма важным для выяснения особенностей жидкого состояния.

Теории плавления в настоящее время нет. Наиболее существенными кажутся две задачи в будущей теории плавления. Первая задача связана с чисто статистическим рассмотрением процесса плавления как перехода от порядка к беспорядку в системах, приблизительно одинаковых по величине энергий межмолекулярного взаимодействия с ростом темпетуры Вторая задача состоит в осознании того, что обусловливает этот переход и почему имеют место две формы конденсированного состояния при близкой плостности вещества с резко различными кинетическими свойствами.

Геометрическое решение задачи о плавлении Олдером и др. (1971) для системы твердых сфер показало, что плавление в этой модели связано с изменением характера ближнего порядка около заданного шара. В твердой фазе при высокой плотности в системе шаров поступательное движение какого-либо шара относительно других возможно только в результате коллективной перестановки очень большого числа частиц. Примером может служить упаковка шаров в треугольную решетку. Если в процессе плавления треугольная решетка трансформируется и в квадратноупакованную решетку, то один ряд шаров получает возможность перемещаться относительно другого из стороны в сторону.

Исследования одночастичной функции распределения методом молекулярной динамики (Олдер и др., 1971) показали, что одночастичная функция должна быть сферически симметричной функцией Гаусса в области большой плотности до плавления (в этой области вероятность частицы перейти из одного узла в другой мала). При плотности системы, близкой к плотности плавления при заданном начинает осуществляться кооперативный сдвиг одного слоя частиц по другому на период (аналог квадратноупакованной решетки) и одночастичная функция распределения меняет свой вид.

Так как согласно решетчатым моделям одночастичная функция всегда должна обладать симметрией решетки, то эти результаты ставят под сомнение все решетчатые модели.

Из сказанного выше ясно, что одночастичные функции распределения должны быть чувствительны к низкочастотным

флуктуациям плотности, чтобы описывать плавление. Учет же низкочастотных флуктуаций плотности до сих пор никем практически не проводился. Оправданием такого невнимания к низкочастотным флуктуациям служит их малая роль в описании термодинамических свойств.

Исследования последних лет показали, что класс простых жидкостей включает не только инертные газы, но и большинство двухатомных соединений, а также такие вещества, как четыреххлористый углерод, бензол и т. д.

Все молекулы, которые достаточно жестко построены и могут свободно вращаться в жидкой фазе, следует рассматривать как сферически симметричные молекулы. Все они должны обладать свойствами простых жидкостей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой главе весьма бегло рассмотрены подходы к проблеме жидкого состояния. Однако из сказанного выше следует, что ясности в этом вопросе в настоящий момент нет. За последнее время сформулированы задачи необходимости исследования низкочастотных флуктуаций и роли многочастичных взаимодействий в жидком состоянии.