1. Жидкости.

Жидкость представляет собой агрегатное состояние вещества, в котором проявляются как свойства твердого состояния - занимать определенный ограниченный объем, сохранять прочность отрыву частиц, так и газообразного - изменчивость формы.

Одним из основных физических свойств жидкости является вязкость. Вязкость или внутреннее трение - свойство газов и жидкостей, характеризующее сопротивление действию внешних сил вызывающих их течение. Она оценивается коэффициентом вязкости , от которого зависит сила внутреннего трения между двумя слоями жидкости при их относительном движении. В отличие от газов, где вязкость возрастает о увеличением температуры, в жидкостях вязкость с увеличением температуры резко убывает по закону:

(12.1)

где - постоянная Больцмана, - энергия перехода молекулы жидкости из одного положения в другое.

Для жидкостей имеет место ближний порядок в расположении частиц и малое различие в кинетической энергии теплового дви­жения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Теп­ловое движений молекул жидкости состоит из колебательного движения молекул около положения равновесия и пароходов от од­ного равновесного положения в другое. С этим связана текучесть жидкости, которая, оценивается величиной . Таким образом, в отличие от твердых тел жидкость имеет "рыхлую" структуру. В то же время молекулы жидкости находятся на таких же рассто­яниях друг от друга, как и в твердом теле. На это указывает тот факт, что плотности вещества в твердом и жидком состоянии примерно одинаковы, а, например, для воды наоборот: плот­ность льда меньше.

Термодинамические величины, характеризующие такие свойства жидкости, как плотность теплоемкость и т.д. не имеют простой и одновременно строгой температурной зависимости как у газов, т.е. вследствие проявления сил межмолекулярного вза­имодействия найти простое уравнение состояния для жидкостей как для газов не представляется возможным.

2. Поверхностное натяжение.

Из опыта известно, что поверхностный слой жидкости нахо­дится в особом состоянии, напоминающем состояние натянутой резиновой пленки. Напряженное состояние поверхностного слоя жидкости называется поверхностным натяжением. Оно вызвано силами сцепления между молекулами.

М олекула, находящаяся внутри жидкости (Рис. 12.1), равномерно окружена соседями, поэтому результирующая сила притяжения, действующая на нее, равна нулю. На молекулы же поверхностного слоя действуют лишь молекулы, расположенные под ними. Поэтому равнодействующая сила, действующая на молекулу, не направлена внутрь жидкости. Действие всех таких сил отнесенное к площади поверхности жидкости, создает на всю жидкость давление, ко­торое называют внутренним или молекулярным. На каждую поверхностную молекулу, кроме того, действуют силы , лежащие в плоскости, касательной к поверхности. Для всех молекул, лежащих внутри поверхности , они скомпенсированы, для молекул, расположенных вдоль периметра поверхности, они направлены по касательной к поверхнос­ти жидкости, перпендикулярно периметру. Эти силы (Рис.12.2), растягивающие поверхность жидкости, называют силами поверхностного натяжения. Силу поверх­ностного натяжения, отнесенную к единице длины контура , ограничивающего поверхность жидкости, называют коэффициентом поверхностного натяжения:

(12.2)

Действие сил поверхностного натяжения на молекулы поверхностного слоя приводит к тому, что эти молекулы обладают избы­точной потенциальной энергией, которую называют поверхностной энергией . Используя соотношение между силой и потенциальной энергией , можно найти:

(12.3)

т.е. поверхностная энергия пропорциональна площади поверхности, а коэффициент поверхностного натяжения есть удельная поверхностная энергия. Знак минус указывает, что сила поверхностного натяжения направлена внутрь поверхности.

Силы поверхностного натяжения стремятся сократить поверхность жидкости. С этим и связано то, что капли жидкости стре­мятся принять форму шара. Из определения вытекает, что он измеряется в СИ в Н/м или Дж/м². Коэффициент поверхностного натяжения зависит от химического состава жидкости и соприкасающейся с ней среды и от температура, эта зависимость может быть выражена формулой (Р. Этвеш):

(12.4)

где , - мольный объем; - критическая температура.

При 20°С, например, принимает значения: для воды - 0,073; эфира - 0,0165; спирта - 0,0225 ; глицери­на - 0,065 ; ртути - 0,48 Н/м.