Каждый из нас без труда припомнит немало веществ, которые он считает жидкостями. Однако дать точноеопределение этого состояния вещества не так-то просто, поскольку жидкости обладают такими физическимисвойствами, что в одних отношениях они напоминают твердые тела, а в других - газы. Наиболее ярко сходствомежду жидкостями и твердыми телами проявляется у стеклообразных материалов. Их переход от твердогосостояния к жидкому при повышении температуры происходит постепенно, они просто становятся все болеемягкими, так что нельзя указать, в каком температурном интервале их следует назвать твердыми телами, а вкаком - жидкостями. Можно лишь сказать, что вязкость стеклообразного вещества в жидком состояниименьше, чем в твердом. Твердое стекло поэтому часто называют переохлажденной жидкостью. По-видимому, наиболее характерным свойством жидкостей, отличающим их от твердых тел, является низкая вязкость(высокая текучесть). Благодаря ей они принимают форму сосуда, в который налиты. На молекулярном уровневысокая текучесть означает относительно большую свободу частиц жидкости. В этом жидкости напоминаютгазы, хотя силы межмолекулярного взаимодействия жидкостей больше, молекулы расположены теснее иболее ограничены в своем движении. К сказанному можно подойти и иначе - с точки зрения представления одальнем и ближнем порядке. Дальний порядок существует в кристаллических твердых телах, атомы которыхрасположены строго упорядоченно, образуя трехмерные структуры, которые можно получить многократнымповторением элементарной ячейки. Пример двумерного дальнего порядка представлен на рис. 1,а. Вжидкости и стекле дальний порядок отсутствует. Это, однако, не означает, что они вообще не упорядочены. Для жидкости характерна картина, подобная изображенной на рис. 1,б. Число ближайших соседей у всехатомов практически одинаково, но расположение атомов по мере их удаления от какой-либо выделеннойпозиции становится все более и более хаотичным. Таким образом, упорядоченность существует лишь намалых расстояниях, отсюда и название: ближний порядок. Адекватное математическое описание структурыжидкости может быть дано лишь с статистической физики. Например, если жидкость состоит изодинаковых сферических молекул, то ее структуру можно описать радиальной функцией распределения g(r), которая дает вероятность обнаружения какой-либо молекулы на расстоянии r от данной, выбранной вкачестве точки отсчета. Экспериментально эту функцию можно найти, исследуя дифракцию рентгеновскихлучей или нейтронов, а с появлением быстродействующих компьютеров ее стали вычислять методомкомпьютерного моделирования, основываясь на имеющихся данных о природе сил, действующих междумолекулами, или на предположениях об этих силах, а также на законах механики Ньютона. Сравниваярадиальные функции распределения, полученные теоретически и экспериментально, можно проверитьправильность предположений о природе межмолекулярных сил.
Формула: A = Fs, где А - работа, F - сила и s - пройденный путь. Единица измерения - Джоули [Дж]
Пример. Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м. Плотность гранита 2500 кг/м3.
Дано: V = 0,5 м3 ρ = 2500 кг/м3 h = 20 м
А=?
Решение: A = Fs, где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т. е. F = Fтяж. А силу тяжести можно определить по массе плиты: Fтяж = gm. Массу плиты вычислим, зная ее объем и плотность гранита: m = ρV; s = h, т. е. путь равен высоте подъема.
Итак, m = 2500 кг/м3 · 0,5 м3 = 1250 кг. F = 9,8 Н/кг · 1250 кг ≈ 12 250 Н. A = 12 250 Н · 20 м = 245 000 Дж = 245 кДж.
