До Лапласа на жидкость смотрели как на сплошную среду и пытались решить проблему жидкого состояния методами гидродинамики и теории упругости. Пьер Симон Лаплас в конце XVIII в. предположил, что все свойства жидкости определяются короткодействующими силами между молекулами, которые практически исчезают, когда расстояние между молекулами превышает некоторое значение Я. Он получил для скрытой теплоты испарения и поверхностного натяжения выражения в форме интегралов от потенциалов межмолекулярного взаимодействия. Сравнив численные значения полученных интегралов с экспериментальными данными, он грубо оценил величину Я — эффективный радиус молекулы, обосновав тем самым молекулярный подход к проблеме жидкости.[ ...]
Молекулярные теории жидкого состояния в качестве нулевых приближений используют теорию плотных газов — теории межмолекулярного поля, или теорию твердого тела — квази-кристаллические теории жидкости.[ ...]
Плотная упаковка молекул в жидкости, близкая к упаковке молекул в твердом теле, давала основания подойти к проблеме жидкости со стороны другого ее граничного состояния — твердого тела. Следствием плотной упаковки молекул в жидкости и в твердом теле является близость потенциальных энергий межмолекулярно-го взаимодействия в этих состояниях. Эти соображения послужили основой создания квазикристаллических теорий жидкого состояния, в чем большая заслуга принадлежит Я. И. Френкелю, который в 1945 т. создал теорию, рассматривающую твердое и газообразное состояние как предельные формы жидкого состояния. Он объединил «кочевое» движение, свойственное идеальному газу, с колебательным движением около положения равновесия, характерным для кристалла. Подобно молекуле в твердом теле молекула в жидкости какое-то время колеблется около какого-то положения равновесия, но в жидкости это состояние временное, и силовое поле представляет собой потенциальный рельеф из последовательных максимумов и минимумов (как это показано на рис. 37 в одномерном случае). Частица переходит из одного положения с минимумом потенциальной энергии в другое.[ ...]
Д. Бернал (1959—1960) рассматривает жидкость как однородное, связанное силами сцепления (и следовательно, занимающее близкий объем к объему твердого тела, другого связанного состояния вещества) существенно нерегулярное построение молекул, не содержащих никаких кристаллических участков или дырок, достаточно больших, чтобы позволить другим молекулам внедриться в них (рочь идет о простых жидкостях).[ ...]
Бернал построил много моделей жидкости как плоских, так и трехмерных. При их построении он руководствовался законом 1 /R6 при размещении молекул в пространстве и допускал возможность варьирования трех параметров: Ni— числа ближайших соседей в координационной сфере1; г — среднего расстояния между координационными сферами и 1 — расстояния между соседями в координационной сфере. Его задача состояла в построении системы связанных частиц, для которых характерен закон /R и которые имеют меньшую 10% плотность, чем плотность твердого тела. Одной из его моделей была модель, выполненная из пластилиновых шаров, которые были нерегулярно упакованы тем способом, как это было уже рассказано, и затем равномерно сжаты. Этот метод использовал ботаник Марвин для исследования формы клеток растений. Как эта модель, так и другие (шар и стержень и т. д.) показали, что в нерегулярной системе, близкой по плотности к плотности простой жидкости, преимущественно имеет место пятиугольная симметрия. Из исследуемых 65 пластилиновых шаров после всестороннего сжатия было найдено в получившихся после такой процедуры многоугольниках абсолютное преобладание пятиугольных граней. Такой тип симметрии отсутствует в регулярной кристаллической структуре и встречается только в нерегулярных сложных структурах сплавов, классифицированных Френком.[ ...]
Пятиугольная симметрия, не имеющая места в кристалле, позволила Берналу объяснить способность простых жидкостей к переохлаждению, большую энтропию жидкости по сравнению с кристаллом и текучесть.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Одномерный потенциальный рельеф квазистационар-ных положений равновесия молекулы в жидкости по Френкелю |
 |