Сұйықтың құрылымы және оның қасиеттері

Сұйық күй, газдар мен кристалдардың (қатты денелердің) ортасындағы аралық қалыпты ала тұрып, өзіне осы күйдің екеуінің де кейбір белгілерін үйлестіреді. Атап айтқанда, сұйықтар қатты денелер сияқты, белгілі бір көлемнің болуымен сипатталады. Сонымен қатар газдар сияқты, өзі орналасқан ыдыстың пішініне ие болады. Мысалы, кристалдық күйде молекулалардың (атомдардың) ретті орналасу ерекшелігі байқалса, газдарда осы тұрғыдан ретсіздік (хаос) үстем болатыны белгілі. Ал сұйықтарда бөлшектердің (молекулалардың) орналасуы аралық жағдайда болады екен.

Молекулалардың осындай отырықшылдық “ғұмырының” ұзақтығы олардың тербеліс периодымен мынандай байланыста болады (Френкель бойынша)

(6.1)

мұндағы бөлшектің активациялық энергиясы, яғни отырықшыл молекулаға потенциал барьер арқылы көршілес тепе-теңдік жағдайға өту үшін қажет болатын энергия.

Мұндай жылулық қозғалыс тек қана сұйыққа ғана емес, жоғары кризистік температура жағадйында қатты сығылған газдрға да тән.

(6.1) теңдеуінен отырықшылдық ұзақтығы сұйық температурасы- ның жоғарылауына қарай тез кеміп отыратыны байқалады. Осыған байланысты температура жоғарылағанда сұйық молекулаларының қозғалғыштығы тез артады, бұл өз ретінде сұйықтың тұтқырлығын азайтуға әкеп соғады.

Заттардың сиретілген күйінен тығыз күйіне үздіксіз өте алуы сұйық және оның буы бірдей күй теңдеуімен сипаттала алатындығын көрсетеді (жалпы түрде):

(6.2)

Цилиндрлі ыдыстағы поршеннің астыңғы қабатында орналасқан сұйық қасиеттерінің қысымының өсуіне байланысты қалай өзгеретінің қарастырайық.

Сұйықтың изотермиялық жағдайда сығылуын сығылу коэффициенті арқылы сипаттауға болады:

(6.3)

Сұйықтардың көлемдік (жылулық) ұлғаю коэффициенті қысым тұрақты қалған жағадайда былай өрнектеледі (ол газдарға қарағанда аз болады):

Мысалы, эфирдің айтарлықтай үлкен болса (басқа сұйықтарға қарағанда), ал сынаптікі аз болады.

Енді сұйықтардың жылу сыйымдылығын қарастырайық. Термодинамиканың бірінші бастамасы бойынша , мұндағы болғандықтан былай жазуға болады:

Бұл формулаға сүйеніп, қысым тұрақты болған жағадйдағы жылу сыйымдылығының өрнегін алуға мүмкіндік бар:

мұндағы екені белгілі. Бұл өрнектегі жүйенің потенциал энергиясының оның көлеміне байланысты өзгеруін сипаттайды; осыған орай сұйықтар үшін ге тең болмайды. Молярлық жылу сыйымдылықтары байланыстыратын мынандай термодинамикалық қатынас белгілі:

мұндағы  бір моль заттың көлемі, көлемдік жылулық ұлғаю коэффициенті, изотермиялық сығылу коэффициенті. Сонымен, мәндерін біле отырып, (6.5) өрнегінен ні анықтауға болады.