ЖИДКОСТЬ

ЖИДКОСТЬ, агрегатное состояние в-ва, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкие тела текучи, не обладают определенной формой, могут образовывать своб. пов-сть и стремятся сохранить свой объем. На термодинамич. диаграмме состояний однокомпонентного (чистого) в-ва жидкость соответствует область между линиями кристаллизации и испарения. При давлениях и т-рах выше критич. значений рк и Тк по своим св-вам жидкость и газ не различаются (см. Критическое состояние). Возможно существование термодинамически неустойчивой, т. наз. метастабильной, жидкости, перегретой выше т. кип. или переохлажденной ниже т. заст. при данном давлении. Аморфные твердые тела (стекла) обычно рассматриваются как переохлажденные жидкости с очень малой текучестью. Мн. в-ва имеют промежут. состояние между жидкостью и твердой кристаллич. фазой, в к-ром в-во отличается от жидкости анизотропией св-в, а от кристаллов -текучестью (см. Жидкие кристаллы). В данной статье рассматриваются однокомпонентные (чистые) жидкости; о двух- и многокомпонентных жидкостях см. в ст. Растворы. Важнейшие св-ва чистых жидкостей в состоянии термодинамич. равновесия: плотность d, термический коэф. объемного расширения aV, коэф. изотермич. сжимаемости bT, теплоемкости Ср и СV при постоянных давлении и объеме соотв., энтальпия испарения DHисп, поверхностное натяжение g, диэлектрич. проницаемость e, магн. восприимчивость c показатель преломления п. Процессы переноса в жидкости характеризуются коэф. вязкости h, теплопроводности l и самодиффузии D. Св-ва жидкости вдали от критич. точки значительно слабее зависят от давления, чем от т-ры. Это часто позволяет пренебречь различием в св-вах жидкости, измеренных при атм. давлении и при давлении насыщ. пара, и представить их только как ф-ции т-ры. С ростом т-ры у большинства жидкостей d, DHисп, e, g, п и особенно резко h и l уменьшаются, а aV, bT, Ср и D возрастают. Такое поведение характерно для т. наз. нормальных жидкостей. По мере приближения к критич. давлению св-ва жидкости начинают заметно изменяться с давлением. Это, в первую очередь, связано с зависимостью плотности d от т-ры и давления, устанавливаемой термическим уравнением состояния. Подобие термодинамич. св-в отдельных групп нормальных жидкостей (напр., членов одного гомологич. ряда) является основанием для вывода эмпирич. соответственных состояний закона. От нормальных жидкостей отличают т. наз. ассоциированные жидкости (вода, спирты и т. п.), обладающие высокими значениями т. кип., DHисп, e, d и др. св-в; жидкие металлы и полупроводники, для к-рых характерна высокая электрич. проводимость; расплавы солей, характеризующиеся электролитич. диссоциацией молекул с образованием катионов и анионов. Отдельную группу составляют квантовые жидкости (изотопы гелия), существующие при очень низких т-рах и проявляющие специфич. квантовые св-ва (напр., сверхтекучесть). Квантовой жидкостью является жидкий гелий. Плотность нормальных жидкостей при атм. давлении обычно на два-три порядка превышает плотность газа при нормальных условиях, а их сжимаемость очень мала (bT ~ 10-9 м2/Н). Это свидетельствует о значит. сближении молекул в жидкости. Малое различие значений теплоемкости жидкостей и твердых тел указывает на сходный характер теплового движения в жидкостях и твердых телах. Вместе с тем вид зависимостей h и D от т-ры говорит о более сложном характере теплового движения молекул в жидкостях. Считается, что молекулы жидкости совершают частые столкновения с ближайшими соседями и относительно более редкие перемещения, приводящие к смене окружения. Наличие сильного взаимного притяжения молекул обусловливает св-ва жидкостей сокращать свою своб. пов-сть и охлаждаться при испарении, если отсутствует подвод тепла (соответствующие характеристики жидкостей - поверхностное натяжение g и энтальпия испарения DHисп). Последняя примерно на порядок превосходит среднюю энергию теплового движения. Вблизи критич. состояния наблюдается ряд особенностей жидкостей: DHисп, g, D стремятся к нулю, а aV, bT, l, Ср и СV -к бесконечности. Характер изменения св-в в непосредственной близости критич. точки для большинства изученных жидкостей универсален, т. е. не зависит от мол. строения жидкости (см. Критические явления).