ปัญหาในส่วนนี้เน้นย้ำแนวคิดที่ว่าโมเลกุลในก๊าซอยู่ในระยะห่างมากกว่าในของเหลวและ ของแข็งแรงดึงดูดระหว่างพวกมันไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้นก๊าซจึงมีปริมาตรมาก (ข้อความที่คล้ายกันเกี่ยวกับของเหลวและของแข็ง โดยทั่วไปแล้ว ไม่ถูกต้อง สำหรับของแข็ง ความสำคัญอย่างยิ่งมีลำดับของโมเลกุลด้วย)

แนวคิดที่สองที่เกิดขึ้นในระดับ VI เมื่อแก้ไขปัญหาในส่วนนี้คือความแตกต่างในลักษณะการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในก๊าซ ของเหลว และของแข็ง

58(จ) ใช้แท่งขยับปลั๊กในปืนมันฝรั่ง (รูปที่ 14) และสังเกตปริมาณอากาศที่ลดลง ทำการทดลองที่คล้ายกันโดยเติมน้ำลงในท่อ อธิบายความแตกต่างในการอัดตัวของน้ำและอากาศตามโครงสร้างโมเลกุลของสาร

59. จะอธิบายได้อย่างไรว่าไอน้ำที่เกิดจากน้ำเดือดมีปริมาตรมากกว่าน้ำที่อุณหภูมิเดือดประมาณ 1,700 เท่า?

คำตอบ. โมเลกุลของไออยู่ห่างจากกันมากจนแรงดึงดูดระหว่างกันไม่มีนัยสำคัญดังนั้นจึงไม่สามารถทำให้เกิดการควบแน่นของไอน้ำที่อุณหภูมิที่กำหนด (ที่ความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่กำหนด)

60(จ) เติมน้ำและแอลกอฮอล์ลงในหลอดแก้วยาวครึ่งเมตร แล้วผสมให้เข้ากัน หลังจากนี้ปริมาตรของของเหลวเปลี่ยนไปอย่างไร? อธิบายว่าทำไม

คำตอบ. ปริมาตรรวมลดลงเนื่องจากการอัดตัวของโมเลกุลหนาแน่นมากขึ้น

61. นักวิทยาศาสตร์ Bridgman อัดน้ำมันในกระบอกเหล็กด้วยแรงมหาศาล จะอธิบายได้อย่างไรว่าอนุภาคน้ำมันยื่นออกมาบนผนังด้านนอกของกระบอกสูบแม้ว่าจะไม่มีรอยแตกร้าวก็ตาม

62. หากคุณกดแผ่นตะกั่วและทองคำเข้าหากัน หลังจากนั้นครู่หนึ่งคุณจะพบโมเลกุลของตะกั่วในทองคำและโมเลกุลของทองคำในตะกั่ว อธิบายว่าทำไม

วิธีแก้ปัญหา 61 และ 62 ในของแข็งและของเหลว มีช่องว่างเล็กๆ ระหว่างโมเลกุล แม้ว่าจะบรรจุชิดกันก็ตาม โมเลกุลมีการเคลื่อนไหวแบบสั่นสะเทือนเป็นหลัก ภาพนี้ชวนให้นึกถึงผู้คนในรถบัสที่มีผู้คนพลุกพล่านซึ่งแม้จะอยู่ในสภาพที่คับแคบ แต่ก็เดินไปรอบ ๆ เปลี่ยนสถานที่ซึ่งกันและกันหรือผ่านเข้าไปในทางเดินแบบสุ่ม

63(จ) ตรวจสอบแผ่นไมก้าแล้วแยกออกเป็นแผ่นที่บางลง ทำลายและตรวจสอบชิ้นใหญ่ เกลือแกง- จากโครงสร้างโมเลกุลของสาร เราจะอธิบายคุณสมบัติที่ไม่เท่ากันของไมกาและเกลือในทิศทางที่ต่างกันได้อย่างไร

64(จ) ทำลายสารเคลือบเงาชิ้นหนึ่งและอธิบายว่าทำไมพื้นผิวเรียบจึงก่อตัวขึ้นทุกครั้งที่เกิดการแตกหัก

คำตอบ. Var เป็นของเหลวที่ข้นขึ้น ดังนั้นโมเลกุลของมันจึงไม่ก่อตัวเป็นชั้นสลับกันเป็นประจำเหมือนในของแข็งที่เป็นผลึก

สิ่งไม่มีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคที่อาจมีลักษณะการทำงานแตกต่างออกไป โครงสร้างของวัตถุที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็ง มีลักษณะเป็นของตัวเอง อนุภาคในของแข็งจะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยอยู่ใกล้กันมาก ซึ่งทำให้มีความแข็งแรงมาก นอกจากนี้พวกเขาสามารถรักษารูปร่างไว้ได้เนื่องจากอนุภาคที่เล็กที่สุดของพวกมันจะไม่เคลื่อนไหว แต่จะสั่นเท่านั้น โมเลกุลในของเหลวค่อนข้างใกล้กัน แต่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ จึงไม่มีรูปร่างเป็นของตัวเอง อนุภาคในก๊าซเคลื่อนที่เร็วมากและมักจะมีพื้นที่รอบๆ มาก ซึ่งหมายความว่าสามารถบีบอัดได้ง่าย

สมบัติและโครงสร้างของของแข็ง

โครงสร้างและคุณสมบัติโครงสร้างของของแข็งคืออะไร? ประกอบด้วยอนุภาคที่อยู่ใกล้กันมาก พวกมันไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ ดังนั้น รูปร่างของมันจึงคงที่ ของแข็งมีคุณสมบัติอย่างไร? ไม่บีบอัดแต่หากได้รับความร้อนปริมาตรจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคเริ่มสั่นสะเทือนและเคลื่อนที่ ทำให้ความหนาแน่นลดลง

ลักษณะเฉพาะประการหนึ่งของของแข็งคือมีรูปร่างคงที่ เมื่อของแข็งร้อนขึ้น การเคลื่อนที่ของอนุภาคจะเพิ่มขึ้น อนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วกว่าจะชนกันรุนแรงมากขึ้น ทำให้แต่ละอนุภาคผลักเพื่อนบ้านของมัน ดังนั้นการเพิ่มอุณหภูมิมักส่งผลให้ร่างกายมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น

โครงสร้างผลึกของของแข็ง

แรงระหว่างโมเลกุลของอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียงของของแข็งนั้นแข็งแกร่งพอที่จะทำให้มันอยู่ในตำแหน่งคงที่ หากอนุภาคที่เล็กที่สุดเหล่านี้อยู่ในรูปแบบที่มีลำดับสูง โครงสร้างดังกล่าวมักจะเรียกว่าผลึก คำถามเกี่ยวกับลำดับภายในของอนุภาค (อะตอม ไอออน โมเลกุล) ของธาตุหรือสารประกอบได้รับการจัดการโดยวิทยาศาสตร์พิเศษ - ผลึกศาสตร์

ของแข็งก็เป็นที่สนใจเป็นพิเศษเช่นกัน ด้วยการศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคและวิธีจัดโครงสร้าง นักเคมีสามารถอธิบายและคาดการณ์ได้ว่าจะเกิดขึ้นได้อย่างไร บางประเภทวัสดุจะทำงานภายใต้เงื่อนไขบางประการ อนุภาคที่เล็กที่สุดของของแข็งจะถูกจัดเรียงเป็นตาข่าย นี่คือสิ่งที่เรียกว่าการจัดเรียงอนุภาคเป็นประจำ โดยที่พันธะเคมีต่างๆ ระหว่างกันมีบทบาทสำคัญ

ทฤษฎีวงดนตรีเกี่ยวกับโครงสร้างของวัตถุที่เป็นของแข็งพิจารณาว่าเป็นกลุ่มของอะตอม ซึ่งแต่ละอะตอมจะประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน ในโครงสร้างผลึก นิวเคลียสของอะตอมจะอยู่ในก้อนเนื้อ ตาข่ายคริสตัลซึ่งมีลักษณะเป็นช่วงเชิงพื้นที่ที่แน่นอน

โครงสร้างของของเหลวคืออะไร?

โครงสร้างของของแข็งและของเหลวมีความคล้ายคลึงกันตรงที่อนุภาคที่ประกอบขึ้นนั้นอยู่ในระยะใกล้ ความแตกต่างก็คือโมเลกุลเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างพวกมันนั้นอ่อนกว่าในร่างกายที่เป็นของแข็งมาก

ของเหลวมีคุณสมบัติอะไรบ้าง? อย่างแรกคือความลื่นไหล และอย่างที่สองคือของเหลวจะมีรูปทรงของภาชนะที่วางของเหลวนั้นไว้ หากคุณทำให้ร้อนขึ้น ระดับเสียงจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากอนุภาคอยู่ใกล้กันจึงไม่สามารถบีบอัดของเหลวได้

โครงสร้างและโครงสร้างของตัวก๊าซคืออะไร?

อนุภาคของก๊าซถูกจัดเรียงแบบสุ่มซึ่งอยู่ห่างจากกันมากจนไม่มีแรงดึงดูดเกิดขึ้นระหว่างพวกมัน ก๊าซมีคุณสมบัติอย่างไร และโครงสร้างของตัวก๊าซมีอะไรบ้าง ตามกฎแล้วก๊าซจะเติมพื้นที่ทั้งหมดที่วางอยู่เท่า ๆ กัน มันบีบอัดได้ง่าย ความเร็วของอนุภาคในตัวก๊าซจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกันความกดดันก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

โครงสร้างของวัตถุที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็งนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยระยะห่างที่แตกต่างกันระหว่างอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารเหล่านี้ อนุภาคของก๊าซอยู่ห่างจากอนุภาคของแข็งหรือของเหลวมาก ตัวอย่างเช่น ในอากาศ ระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอนุภาคจะอยู่ที่ประมาณสิบเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของแต่ละอนุภาค ดังนั้นปริมาตรของโมเลกุลจึงครอบครองเพียงประมาณ 0.1% ของปริมาตรทั้งหมด ส่วนที่เหลืออีก 99.9% เป็นพื้นที่ว่าง ในทางตรงกันข้าม อนุภาคของเหลวจะเติมประมาณ 70% ของปริมาตรของเหลวทั้งหมด

อนุภาคก๊าซแต่ละอนุภาคเคลื่อนที่อย่างอิสระในเส้นทางตรงจนกระทั่งชนกับอนุภาคอื่น (ก๊าซ ของเหลว หรือของแข็ง) อนุภาคมักจะเคลื่อนที่ค่อนข้างเร็ว และหลังจากที่อนุภาคสองตัวชนกัน พวกมันจะเด้งออกจากกันและเดินทางต่อไปตามลำพัง การชนเหล่านี้เปลี่ยนทิศทางและความเร็ว คุณสมบัติเหล่านี้ของอนุภาคก๊าซช่วยให้ก๊าซขยายตัวจนเต็มรูปร่างหรือปริมาตรได้

การเปลี่ยนแปลงของรัฐ

โครงสร้างของวัตถุที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็งสามารถเปลี่ยนแปลงได้หากสัมผัสกับอิทธิพลภายนอกบางประการ พวกมันยังสามารถแปลงร่างเป็นสถานะของกันและกันได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ เช่น ระหว่างการให้ความร้อนหรือความเย็น

• การระเหย โครงสร้างและคุณสมบัติของวัตถุเหลวช่วยให้พวกมันเปลี่ยนสภาพเป็นสถานะทางกายภาพที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตัวอย่างเช่น หากคุณทำน้ำมันเบนซินหกโดยไม่ได้ตั้งใจขณะเติมน้ำมันรถ คุณจะสังเกตเห็นกลิ่นฉุนได้อย่างรวดเร็ว สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? อนุภาคเคลื่อนที่ไปทั่วของเหลวจนไปถึงพื้นผิวในที่สุด การเคลื่อนที่โดยตรงของพวกมันสามารถพาโมเลกุลเหล่านี้เกินพื้นผิวไปสู่อวกาศเหนือของเหลวได้ แต่แรงโน้มถ่วงจะดึงพวกมันกลับ ในทางกลับกัน หากอนุภาคเคลื่อนที่เร็วมาก อนุภาคนั้นก็สามารถแยกออกจากกันได้ในระยะไกลมาก ดังนั้นด้วยการเพิ่มความเร็วของอนุภาคซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนกระบวนการระเหยจึงเกิดขึ้นนั่นคือการเปลี่ยนของเหลวเป็นก๊าซ

พฤติกรรมของร่างกายในสภาวะทางกายภาพต่างๆ

โครงสร้างของก๊าซ ของเหลว และของแข็งมีสาเหตุหลักมาจากความจริงที่ว่าสารเหล่านี้ประกอบด้วยอะตอม โมเลกุล หรือไอออน แต่พฤติกรรมของอนุภาคเหล่านี้อาจแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง อนุภาคของก๊าซมีระยะห่างแบบสุ่มจากกัน โมเลกุลของของเหลวอยู่ใกล้กัน แต่ไม่มีโครงสร้างที่แข็งแรงเหมือนในของแข็ง อนุภาคก๊าซสั่นสะเทือนและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง อะตอมและโมเลกุลของของเหลวสั่นสะเทือน เคลื่อนที่ และเลื่อนผ่านกันและกัน อนุภาคของวัตถุที่เป็นของแข็งก็สามารถสั่นสะเทือนได้เช่นกัน แต่การเคลื่อนไหวเช่นนี้ไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของอนุภาคเหล่านั้น

คุณสมบัติของโครงสร้างภายใน

เพื่อที่จะเข้าใจพฤติกรรมของสสาร คุณต้องศึกษาคุณลักษณะของโครงสร้างภายในก่อน อะไรคือความแตกต่างภายในระหว่างหินแกรนิต น้ำมันมะกอกและฮีเลียมในบอลลูนเหรอ? แบบจำลองโครงสร้างของสสารอย่างง่ายจะช่วยตอบคำถามนี้

แบบจำลองคือเวอร์ชันที่เรียบง่ายของวัตถุหรือสสารจริง ตัวอย่างเช่น ก่อนการก่อสร้างจริงจะเริ่มขึ้น สถาปนิกจะต้องสร้างแบบจำลองของโครงการก่อสร้างก่อน โมเดลที่เรียบง่ายดังกล่าวไม่จำเป็นต้องหมายความถึงคำอธิบายที่แน่นอน แต่ในขณะเดียวกันก็สามารถให้แนวคิดโดยประมาณว่าโครงสร้างเฉพาะจะเป็นอย่างไร

โมเดลที่เรียบง่าย

อย่างไรก็ตาม ในทางวิทยาศาสตร์ โมเดลไม่ได้เสมอไป ร่างกาย- ศตวรรษที่ผ่านมา ความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับโลกทางกายภาพมีเพิ่มขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ความรู้และประสบการณ์ที่สั่งสมมาส่วนใหญ่มาจากแนวคิดที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง เช่น สูตรทางคณิตศาสตร์ เคมี และฟิสิกส์

เพื่อที่จะเข้าใจทั้งหมดนี้ คุณจะต้องมีความรอบรู้ในวิทยาศาสตร์ที่แม่นยำและซับซ้อนเหล่านี้เป็นอย่างดี นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาแบบจำลองที่เรียบง่ายเพื่อให้เห็นภาพ อธิบาย และทำนายปรากฏการณ์ทางกายภาพ ทั้งหมดนี้ช่วยลดความยุ่งยากในการทำความเข้าใจอย่างมากว่าเหตุใดวัตถุบางชนิดจึงมีรูปร่างและปริมาตรคงที่ที่อุณหภูมิที่กำหนด ในขณะที่วัตถุอื่นๆ สามารถเปลี่ยนได้และอื่นๆ

สสารทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ อนุภาคเหล่านี้มีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง ปริมาณการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กับอุณหภูมิ ไข้บ่งบอกถึงความเร็วในการเคลื่อนที่ที่เพิ่มขึ้น โครงสร้างของวัตถุที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็งนั้นมีความโดดเด่นด้วยอิสระในการเคลื่อนที่ของอนุภาค รวมถึงความแรงของอนุภาคที่ดึงดูดซึ่งกันและกัน กายภาพก็ขึ้นอยู่กับมัน สภาพร่างกาย- ไอน้ำ น้ำของเหลว และน้ำแข็ง มีความเหมือนกัน คุณสมบัติทางเคมีแต่คุณสมบัติทางกายภาพแตกต่างกันอย่างมาก

ของเหลวธรรมดามีลักษณะเป็นไอโซโทรปิก โครงสร้างเป็นวัตถุอสัณฐาน สำหรับ โครงสร้างภายในของเหลวมีลักษณะเป็นลำดับระยะสั้นในการจัดเรียงโมเลกุล (การจัดเรียงอนุภาคใกล้เคียงตามลำดับ) ระยะห่างระหว่างโมเลกุลมีขนาดเล็กแรงปฏิสัมพันธ์มีความสำคัญซึ่งนำไปสู่การอัดของเหลว 1 ครั้ง: ระยะห่างระหว่างโมเลกุลลดลงเล็กน้อยทำให้เกิดแรงผลักระหว่างโมเลกุลขนาดใหญ่

เช่นเดียวกับของแข็ง ของเหลวสามารถอัดตัวได้เล็กน้อยและมีความหนาแน่นสูง ของเหลวจะมีรูปทรงเหมือนภาชนะที่บรรจุอยู่ ลักษณะคุณสมบัติของของเหลวนี้สัมพันธ์กับลักษณะเฉพาะของการเคลื่อนที่ทางความร้อนของโมเลกุล ในก๊าซ โมเลกุลจะเคลื่อนที่แบบสุ่ม ในส่วนเล็กๆ ของเส้นทางจะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง และไม่มีลำดับในการจัดเรียงอนุภาค ในวัตถุที่เป็นผลึก อนุภาคจะสั่นสะเทือนรอบตำแหน่งสมดุลบางตำแหน่ง - โหนดของโครงตาข่ายคริสตัล ตามทฤษฎีของ Ya. I. Frenkel โมเลกุลของเหลว เช่น อนุภาคของวัตถุที่เป็นของแข็ง จะแกว่งไปมารอบตำแหน่งสมดุล แต่ตำแหน่งสมดุลเหล่านี้ไม่คงที่ หลังจากเวลาผ่านไประยะหนึ่งซึ่งเรียกว่า “เวลาชีวิตที่ตกลงมา” โมเลกุลจะกระโดดไปยังตำแหน่งสมดุลใหม่โดยมีระยะห่างเท่ากับระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลข้างเคียง

ลองคำนวณระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลของเหลวกัน คุณสามารถจินตนาการถึงปริมาตรของของเหลวทั้งหมดที่ถูกแบ่งออกเป็นลูกบาศก์เล็กๆ เหมือนกัน โดยมีขอบเท่ากับ 8 โดยเฉลี่ยแล้ว แต่ละลูกบาศก์จะมีหนึ่งโมเลกุลโดยเฉลี่ย ในกรณีนี้ 5 ถือได้ว่าเป็นระยะทางเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลของของเหลว ปริมาตรของของเหลวเท่ากับ V = δ 3 N โดยที่ N คือจำนวนโมเลกุลของเหลวทั้งหมด ถ้า n คือความเข้มข้นของโมเลกุล (จำนวนโมเลกุลใน 1 m3) แล้ว N = nV จากสมการเหล่านี้เราได้

เพื่อให้โมเลกุลของเหลวกระโดดจากตำแหน่งสมดุลหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่ง พันธะกับโมเลกุลที่อยู่รอบๆ จะต้องถูกทำลาย และจะต้องสร้างพันธะกับเพื่อนบ้านใหม่ กระบวนการทำลายพันธะต้องใช้พลังงาน E a (พลังงานกระตุ้น) ซึ่งปล่อยออกมาระหว่างการสร้างพันธะใหม่ การเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลจากตำแหน่งสมดุลหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งนั้นเป็นการเปลี่ยนผ่านสิ่งกีดขวางความสูง E a โมเลกุลได้รับพลังงานเพื่อเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลข้างเคียง การขึ้นอยู่กับเวลาผ่อนคลายกับอุณหภูมิของของเหลวและพลังงานกระตุ้นแสดงโดยสูตรตามมาจากการกระจายตัวของโบลต์ซมันน์ (ดูมาตรา 2.4)

โดยที่ τ 0 คือคาบเฉลี่ยของการสั่นของโมเลกุลรอบตำแหน่งสมดุล

เมื่อทราบการเคลื่อนที่โดยเฉลี่ยของโมเลกุลเท่ากับระยะห่างระหว่างโมเลกุล δ และเวลาเฉลี่ย τ เราสามารถกำหนดความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในของเหลวได้:

ความเร็วนี้มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลในก๊าซ ตัวอย่างเช่น สำหรับโมเลกุลของน้ำจะน้อยกว่าโมเลกุลของไอน้ำที่อุณหภูมิเดียวกันถึง 20 เท่า

แรงตึงผิว

ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างของเหลวกับมัน ไอน้ำอิ่มตัวของเหลวที่ผสมไม่ได้สองชนิด ของเหลวและของแข็ง แรงเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่แตกต่างกันของตัวกลางที่อยู่ติดกัน

แต่ละโมเลกุลที่อยู่ภายในปริมาตรของเหลวจะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลข้างเคียงเท่า ๆ กันและมีปฏิสัมพันธ์กับพวกมัน แต่ผลลัพธ์ของแรงเหล่านี้เป็นศูนย์ เนื่องจากความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของสิ่งแวดล้อม โมเลกุลที่อยู่ใกล้ขอบเขตของตัวกลางทั้งสองจึงอยู่ภายใต้แรงที่ไม่ได้รับการชดเชยโดยโมเลกุลอื่นของของเหลว ดังนั้นในการเคลื่อนย้ายโมเลกุลจากเทกองไปยังชั้นผิว จะต้องทำงานให้เสร็จ

แรงตึงผิว (สัมประสิทธิ์แรงตึงผิว) ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของงานที่ใช้ในการสร้างพื้นผิวของของเหลวที่อุณหภูมิคงที่ต่อพื้นที่ของพื้นผิวนี้:

สภาวะสมดุลที่เสถียรของของเหลวคือพลังงานขั้นต่ำของชั้นผิว ดังนั้นในกรณีที่ไม่มีแรงภายนอกหรืออยู่ในสภาวะไร้น้ำหนัก ของเหลวมีแนวโน้มที่จะมีพื้นที่ผิวขั้นต่ำสำหรับปริมาตรที่กำหนด และอยู่ในรูปของ ทรงกลม

แรงตึงผิวสามารถกำหนดได้ไม่เพียงแต่ด้วยพลังเท่านั้น ความปรารถนาให้ชั้นผิวของของเหลวหดตัวหมายถึงการมีอยู่ของแรงสัมผัสในชั้นนี้ - แรงตึงผิว หากคุณเลือกส่วนของความยาว l บนพื้นผิวของของเหลว (รูปที่ 7.8) คุณสามารถแสดงแรงเหล่านี้ตามอัตภาพด้วยลูกศรตั้งฉากกับส่วนนั้น

ประการแรก ควรเน้นอีกครั้งว่าก๊าซ ของเหลว และของแข็งเป็นสถานะรวมของสสาร และในแง่นี้ ไม่มีความแตกต่างที่ผ่านไม่ได้ระหว่างสิ่งเหล่านั้น: สารใด ๆ สามารถอยู่ในสถานะรวมใดก็ได้ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน . อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างวัตถุที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็ง เนื่องจากของแข็งและของเหลวมีคุณสมบัติร่วมกันหลายประการ จึงสมเหตุสมผลที่จะพิจารณาสถานะการรวมตัวทั้งสองนี้เข้าด้วยกันในหลักสูตรของเรา

ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญระหว่างก๊าซในอีกด้านหนึ่งกับวัตถุที่เป็นของแข็งและของเหลวก็คือ ก๊าซจะครอบครองปริมาตรทั้งหมดของภาชนะที่จัดเตรียมไว้ให้ ในขณะที่ของเหลวหรือของแข็งที่วางอยู่ในภาชนะนั้นครอบครองเพียง ปริมาณบางอย่างในนั้น นี่เป็นเพราะความแตกต่างในลักษณะของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนในก๊าซและในวัตถุที่เป็นของแข็งและของเหลว

โมเลกุลของแก๊สไม่ได้เชื่อมต่อถึงกันด้วยแรงระหว่างโมเลกุล (ดูมาตรา 35) ไม่ว่าในกรณีใด พลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลก๊าซจะมากกว่าพลังงานศักย์เฉลี่ยที่เกิดจากแรงยึดเกาะระหว่างกัน ดังนั้น โมเลกุลของก๊าซจึงสร้างเส้นทางอิสระที่ค่อนข้างใหญ่ โดย "กระเจิง" จากกันและกันจนถึงระดับ ขนาดของเรืออนุญาตและครอบครองปริมาตรทั้งหมด ด้วยเหตุนี้การแพร่กระจายของก๊าซจึงเกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว

ในของแข็งและของเหลว แรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุล (อะตอม ไอออน) มีบทบาทสำคัญอยู่แล้ว โดยทำให้พวกมันอยู่ห่างจากกัน (ดู§ 35 รูปที่ 67, a) ในร่างกายเหล่านี้ พลังงานศักย์เฉลี่ยเนื่องจากแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุลมีค่ามากกว่าค่าเฉลี่ย พลังงานจลน์การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล กล่าวอีกนัยหนึ่ง โดยเฉลี่ยแล้ว พลังงานจลน์ของโมเลกุลไม่เพียงพอที่จะเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างพวกมัน

ต้องขอบคุณ "การอัดแน่น" ของโมเลกุลในของเหลวที่หนาแน่น พวกมันจึงไม่วิ่งอย่างอิสระอีกต่อไป แต่ดูเหมือนว่าจะ "ดัน" เข้าที่ (แกว่งไปรอบตำแหน่งสมดุลที่แน่นอน) ในบางครั้งโมเลกุลเนื่องจากการชนกันที่ดีจึงสามารถเคลื่อนที่ไปยังสถานที่ใหม่ในระยะห่างที่เทียบได้กับขนาดของโมเลกุลนั่นเอง โดยธรรมชาติแล้วการแพร่กระจายในของเหลวจะเกิดขึ้นช้ากว่าในก๊าซมาก

ในวัตถุที่เป็นของแข็ง อนุภาค (โมเลกุล อะตอม ไอออน) จะถูกจัดเรียงตามลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดทางเรขาคณิต ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโครงตาข่ายคริสตัล อนุภาคมีการเคลื่อนที่แบบแกว่งไปรอบตำแหน่งสมดุล การเปลี่ยนผ่านของอนุภาคจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในของแข็งนั้นเป็นไปได้ แต่เกิดขึ้นได้ยากมาก ดังนั้นแม้ว่าการแพร่กระจายจะมีอยู่ในของแข็ง แต่มันก็เกิดขึ้นที่นี่ช้ากว่าในของเหลวด้วยซ้ำ

แก่นแท้ทางกายภาพของความแตกต่างระหว่างสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซของสสารสามารถอธิบายได้ชัดเจนยิ่งขึ้นโดยใช้เส้นโค้งศักย์ของอันตรกิริยาของโมเลกุล ซึ่งเราได้คุ้นเคยกันแล้วในมาตรา 35 (ดูรูปที่ 67, b) มาสร้างเส้นโค้งนี้ด้วยการเพิ่มเติมบางส่วนกัน (รูปที่ 93)

แกนกำหนดตำแหน่งแสดงพลังงานศักย์ของอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุล และแกนแอบซิสซาแสดงระยะห่างระหว่างโมเลกุล เพื่อความสะดวกในการเปรียบเทียบ ค่าของพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลจะถูกพล็อตจากระดับด้านล่าง B ของหลุมศักยภาพ

หากพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลน้อยกว่าความลึกของหลุมศักย์อย่างมีนัยสำคัญ โมเลกุลจะเกิดการสั่นสะเทือนเล็กน้อย โดยคงเหลืออยู่ที่ส่วนล่างของหลุมศักย์ (ต่ำกว่าระดับ) กรณีนี้จะสอดคล้องกับสถานะของแข็ง ของสาร

ถ้าพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลน้อยกว่าความลึกของหลุมศักย์เล็กน้อย โมเลกุลจะเกิดการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนอย่างมีนัยสำคัญ แต่ทั้งหมดจะยังคงอยู่ในหลุมศักย์ กรณีนี้สอดคล้องกับสถานะของเหลวของสาร

หากพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลมากกว่าความลึกของหลุมศักย์อย่างมีนัยสำคัญ โมเลกุลจะแตกออกจากมันและเมื่อสูญเสียการเชื่อมต่อระหว่างกันก็จะเคลื่อนที่อย่างอิสระ (ทำการวิ่งฟรี) กรณีนี้สอดคล้องกับสถานะก๊าซของสาร

ดังนั้นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างก๊าซในด้านหนึ่งกับวัตถุที่เป็นของแข็งและของเหลวในอีกด้านหนึ่งนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าสำหรับโมเลกุลของก๊าซค่าของพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนนั้นมากกว่าความลึกของหลุมศักย์และ สำหรับโมเลกุลของวัตถุที่เป็นของแข็งและของเหลวจะน้อยกว่าความลึกของหลุมศักย์

เนื่องจากความจริงที่ว่าโมเลกุลของของแข็งเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนามากกว่าโมเลกุลของของเหลว ของแข็งซึ่งแตกต่างจากของเหลวจึงมีลักษณะเฉพาะด้วยความคงตัวไม่เพียงแต่ปริมาตรเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูปร่างด้วย ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับคำถามเกี่ยวกับโครงสร้างผลึกของของแข็ง

ลักษณะเฉพาะ สัญญาณภายนอกคริสตัลมีรูปทรงที่ถูกต้องทางเรขาคณิต (รูปที่ 94) ตัวอย่างเช่น ผลึกเกลือแกงมีรูปร่างเป็นลูกบาศก์ (a) ผลึกน้ำแข็งมีรูปร่างเป็นปริซึมหกเหลี่ยม คริสตัลเพชรมีรูปร่างเป็นทรงแปดหน้า (octahedron, c) เป็นต้น สำหรับแต่ละ สารที่เป็นผลึก มุมระหว่างพื้นผิว (ใบหน้า) ที่ล้อมรอบอย่างเคร่งครัด

ค่าที่แน่นอน (สำหรับเกลือแกง - 90°, สำหรับน้ำแข็ง - 120° เป็นต้น) คริสตัลแตกง่ายตามระนาบบางอันที่เรียกว่าระนาบความแตกแยก ทำให้ได้คริสตัลที่มีขนาดเล็กกว่าแต่มีรูปร่างเหมือนกัน ดังนั้นเมื่อบดผลึกเกลือแกงจะเกิดก้อนเล็ก ๆ และสี่เหลี่ยมด้านขนานเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า

ข้อเท็จจริงที่ระบุไว้ในคราวเดียวนำไปสู่แนวคิดที่ว่าตัวผลึกถูกสร้างขึ้นจากเซลล์พื้นฐาน (ลูกบาศก์หรือปริซึมหกเหลี่ยมหรือทรงแปดเหลี่ยม ฯลฯ แนบชิดกันอย่างแน่นหนา และนั่นหมายความว่าในตัวผลึกมีอนุภาค ( โมเลกุลหรืออะตอมหรือไอออน) ตั้งอยู่ในลำดับสมมาตรอย่างเคร่งครัดซึ่งสัมพันธ์กันก่อตัวเป็นตาข่ายเชิงพื้นที่หรือผลึก ตำแหน่งของอนุภาคเรียกว่าโหนดตาข่าย

สมมติฐานนี้แสดงออกมาในปี 1848 โดย Bravais นักเขียนผลึกศาสตร์ชาวฝรั่งเศส

ตัวอย่างของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่ที่ง่ายที่สุดคือโครงตาข่ายคริสตัลของเกลือแกง (รูปที่ 95, a) เซลล์หน่วยที่มีขอบ a (เน้นในรูปด้วยเส้นหนา) เกิดจากโซเดียมไอออนบวกและ ไอออนลบคลอรีนอยู่ที่ส่วนบนสุดของลูกบาศก์

รูปร่างของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่ไม่มี: จำเป็นที่เซลล์ปฐมภูมิที่ประกอบเป็นโครงตาข่ายนั้นอยู่ติดกันอย่างใกล้ชิดโดยไม่มีช่องว่างซึ่งสอดคล้องกับพลังงานศักย์ขั้นต่ำของโครงตาข่าย ในลักษณะที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะวางเซลล์ลูกบาศก์และเซลล์ในรูปแบบของปริซึมหกเหลี่ยม (รูปที่ 95, b และ c) แต่เป็นไปไม่ได้ที่จะวางเซลล์ในรูปแบบของปริซึมห้าเหลี่ยม (รูปที่. 95, ง)

ในปี พ.ศ. 2433 E. S. Fedorov คำนวณรูปแบบที่เป็นไปได้ทั้งหมดของโครงผลึกตามทฤษฎี โดยเซลล์เหล่านี้สามารถบรรจุปิดได้ และพบว่ามีเพียง 230 ชนิดเท่านั้นที่สามารถดำรงอยู่ในธรรมชาติได้ ประเภทต่างๆโปรยคริสตัลก่อตัวเป็นคลาสสมมาตร 32 คลาส การศึกษาผลึกโดยใช้รังสีเอกซ์ที่ดำเนินการในศตวรรษปัจจุบัน (ดูมาตรา 125) ได้ยืนยันว่าผลึกประกอบด้วยอนุภาคที่จัดเรียงอย่างสมมาตร (อะตอม หรือโมเลกุล หรือไอออน) ก่อตัวเป็นโครงตาข่ายคริสตัล นอกจากนี้ การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ปริมาณมากมีการค้นพบโครงตาข่ายคริสตัลที่แตกต่างกันเพียง 230 ประเภทในคริสตัลธรรมชาติและคริสตัลเทียม - สอดคล้องกับการคำนวณทางทฤษฎีของ E. S. Fedorov โดยสมบูรณ์

ความสมมาตรของการจัดเรียงอนุภาคในตาข่ายคริสตัลนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าในกรณีนี้แรงปฏิสัมพันธ์ (แรงดึงดูดและแรงผลัก) ระหว่างอนุภาคนั้นมีความสมดุล (ดูมาตรา 35) ในกรณีนี้พลังงานศักย์ของอนุภาคมีน้อยมาก

ระยะห่างระหว่างอนุภาคในคริสตัลมีขนาดเล็ก - ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคเอง ระยะห่างระหว่างโมเลกุลในของเหลวอยู่ในลำดับเดียวกันเนื่องจากดังที่ทราบกันดีว่าเมื่อคริสตัลละลายจะไม่มีปริมาตรเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

ลักษณะเด่นของคริสตัลคือแอนไอโซโทรปี คริสตัลก็มีความแตกต่างกันในทิศทางที่ต่างกัน คุณสมบัติทางกายภาพ- ตัวอย่างเช่น ผลึกทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้นมีลักษณะเฉพาะโดยความแข็งแกร่งแบบแอนไอโซโทรปี ผลึกส่วนใหญ่เป็นแบบแอนไอโซทรอปิกโดยคำนึงถึงการนำความร้อน การนำไฟฟ้า การหักเหของแสง ฯลฯ แอนไอโซโทรปีของผลึกอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในตาข่ายเชิงพื้นที่นั้น จำนวนอนุภาคต่อส่วนที่มีความยาวเท่ากันแต่ต่างกันในทิศทางที่เปลี่ยนไป ออกไปให้แตกต่างออกไป ดังแสดงในรูป. 96 (มี 8 อนุภาคบนส่วนแนวนอนของโครงตาข่าย, 6 อนุภาคบนส่วนเอียง, 3 อนุภาคบนส่วนเอียงอีกอัน) เห็นได้ชัดว่าความแตกต่างในความหนาแน่นของอนุภาคตาข่ายคริสตัลในทิศทางที่ต่างกันควรนำไปสู่ความแตกต่างในคุณสมบัติอื่นๆ มากมายในทิศทางของคริสตัลเหล่านี้

สถานะของผลึกนั้นพบได้ทั่วไปในธรรมชาติ: ของแข็งส่วนใหญ่ (แร่ธาตุ โลหะ เส้นใยผัก,สารโปรตีน,เขม่า,ยาง ฯลฯ) เป็นผลึก อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าวัตถุทั้งหมดเหล่านี้จะมีคุณสมบัติผลึกที่แสดงออกมาอย่างชัดเจนเหมือนกันตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ในเรื่องนี้ ร่างกายถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ผลึกเดี่ยวและโพลีคริสตัล โมโนคริสตัลคือวัตถุที่อนุภาคทั้งหมดประกอบกันเป็นโครงตาข่ายเชิงพื้นที่เดียวกัน ผลึกเดี่ยวเป็นแบบแอนไอโซโทรปิก คริสตัลเดี่ยว

เป็นแร่ธาตุส่วนใหญ่ โพลีคริสตัลคือร่างกายที่ประกอบด้วยผลึกเดี่ยวขนาดเล็กจำนวนมาก ซึ่งวางตำแหน่งแบบสุ่มโดยสัมพันธ์กัน ดังนั้นโพลีคริสตัลจึงมีไอโซโทรปิกนั่นคือมีคุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกันทุกทิศทาง โลหะเป็นตัวอย่างของโพลีคริสตัล อย่างไรก็ตาม ยังสามารถได้รับโลหะในรูปของผลึกเดี่ยวหากการหลอมละลายถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ โดยการนำผลึกของโลหะที่กำหนดเข้าไปในนั้นก่อน (ที่เรียกว่าเมล็ด) ผลึกโลหะเดี่ยวจะเติบโตรอบๆ เอ็มบริโอนี้

โครงตาข่ายคริสตัลแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มหลักขึ้นอยู่กับอนุภาคที่ทำให้เกิดตาข่าย: ไอออนิกอะตอมโมเลกุลและโลหะ

โครงตาข่ายไอออนิกถูกสร้างขึ้นโดยไอออนที่มีประจุตรงข้ามซึ่งถูกกักไว้ที่ไซต์โครงตาข่ายด้วยแรงไฟฟ้า ผลึกส่วนใหญ่มีโครงตาข่ายไอออนิก

โครงตาข่ายของอะตอมถูกสร้างขึ้นโดยอะตอมที่เป็นกลางซึ่งยึดอยู่ที่บริเวณโครงตาข่ายด้วยพันธะเคมี (วาเลนซ์) โดยอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงจะใช้อิเล็กตรอนภายนอก (วาเลนซ์) ร่วมกัน ตัวอย่างเช่น กราไฟท์มีตาข่ายอะตอม

ตาข่ายโมเลกุลถูกสร้างขึ้นโดยโมเลกุลที่มีขั้ว (ไดโพล) (ดูมาตรา 81) ซึ่งถูกยึดที่โหนดขัดแตะด้วยแรงไฟฟ้าเช่นกัน อย่างไรก็ตาม สำหรับโมเลกุลขั้วโลก ผลของแรงเหล่านี้จะอ่อนกว่าไอออน ดังนั้นสารที่มีโครงตาข่ายโมเลกุลจึงเปลี่ยนรูปได้ง่าย ส่วนใหญ่มีโครงผลึกโมเลกุล สารประกอบอินทรีย์(เซลลูโลส ยาง พาราฟิน ฯลฯ)

โครงตาข่ายโลหะนั้นเกิดจากไอออนของโลหะบวกที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนอิสระ อิเล็กตรอนเหล่านี้จะจับไอออนของโครงตาข่ายโลหะเข้าด้วยกัน โครงตาข่ายนี้เป็นลักษณะของโลหะ

ฟิสิกส์สมัยใหม่ถือว่าวัตถุที่เป็นผลึกเป็นวัตถุแข็ง ของเหลวตามที่ระบุไว้แล้วนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยการจัดเรียงอนุภาคแบบสุ่ม ดังนั้นของเหลวจึงมีไอโซโทรปิก ของเหลวบางชนิดสามารถทำความเย็นแบบซุปเปอร์คูลได้อย่างมากโดยไม่กลายเป็นของแข็ง (ผลึก) อย่างไรก็ตาม ความหนืดของของเหลวดังกล่าวมีมหาศาลมากจนเกือบจะสูญเสียความลื่นไหลและคงรูปร่างไว้เหมือนของแข็ง ร่างกายดังกล่าวเรียกว่าอสัณฐาน ดังนั้นฟิสิกส์ยุคใหม่จึงถือว่าวัตถุอสัณฐานเป็นของเหลวที่มีความเย็นยิ่งยวดและมีความหนืดมหาศาล สารอสัณฐานได้แก่ var แก้ว เรซิน-ขัดสน ฯลฯ เห็นได้ชัดว่าวัตถุอสัณฐานนั้นมีไอโซโทรปิก อย่างไรก็ตาม ควรระลึกไว้เสมอว่าวัตถุอสัณฐานสามารถเปลี่ยนสภาพเป็นผลึกได้ในระยะเวลาอันยาวนาน ตัวอย่างเช่น ในแก้ว ผลึกจะปรากฏขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป โดยเริ่มมีเมฆมากและกลายเป็นวัตถุโพลีคริสตัลไลน์

ใน เมื่อเร็วๆ นี้ในเทคโนโลยีสารอินทรีย์อสัณฐานแต่ละโมเลกุลซึ่ง

ด้วยพันธะเคมี (วาเลนซ์) พวกมันจึงเชื่อมต่อกัน (โพลีเมอร์) ให้เป็นสายโซ่ยาว ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลหลายพันโมเลกุลในบางกรณี สารดังกล่าวเรียกว่าโพลีเมอร์ คุณสมบัติที่มีค่ามากของโพลีเมอร์คือความยืดหยุ่นและความแข็งแรงสูง ตัวอย่างเช่น โพลีเมอร์บางชนิดสามารถทนต่อการยืดตัวได้ 2-5 เท่าของความยาวเดิม คุณสมบัติเหล่านี้ของโพลีเมอร์อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโซ่โมเลกุลยาวสามารถโค้งงอเป็นลูกบอลหนาแน่นหรือในทางกลับกันสามารถยืดเป็นเส้นตรงได้ ปัจจุบันโพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหลากหลายถูกสร้างขึ้นจากสารประกอบอินทรีย์ธรรมชาติและเทียม

คุณสมบัติของโครงสร้างโมเลกุลของของเหลว

ของเหลวมีตำแหน่งตรงกลางในคุณสมบัติและโครงสร้างระหว่างก๊าซและของแข็ง สารที่เป็นผลึก- ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติทั้งก๊าซและ ของแข็ง- ในทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล สถานะการรวมตัวของสารที่แตกต่างกันมีความสัมพันธ์กับลำดับของโมเลกุลที่ต่างกัน สำหรับของแข็งที่เรียกว่า สั่งซื้อระยะไกลในการจัดเรียงอนุภาคเช่น การจัดเรียงที่ได้รับคำสั่งของพวกเขา ทำซ้ำในระยะทางไกล ในของเหลวมีสิ่งที่เรียกว่า ปิดรับออเดอร์ในการจัดเรียงอนุภาคเช่น การจัดเรียงที่ได้รับคำสั่งซึ่งทำซ้ำในระยะทางนั้นเทียบได้กับการจัดวางระหว่างอะตอม ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิการตกผลึก โครงสร้างของของเหลวจะใกล้เคียงกับของแข็ง ที่อุณหภูมิสูงใกล้กับจุดเดือด โครงสร้างของของเหลวจะสอดคล้องกับสถานะของก๊าซ - โมเลกุลเกือบทั้งหมดมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่วุ่นวาย

ของเหลว เช่น ของแข็ง มีปริมาตรที่แน่นอน และเช่นเดียวกับก๊าซ พวกมันจะมีรูปทรงของภาชนะที่พวกมันตั้งอยู่ โมเลกุลของก๊าซไม่ได้เชื่อมต่อถึงกันด้วยแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและใน ในกรณีนี้พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลก๊าซนั้นมากกว่าพลังงานศักย์เฉลี่ยที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างพวกมันมาก ดังนั้นโมเลกุลของก๊าซจึงแยกออกจากกัน ด้านที่แตกต่างกันและก๊าซก็ครอบครองปริมาตรที่ให้ไว้ ในของแข็งและของเหลว แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีความสำคัญอยู่แล้ว และให้โมเลกุลอยู่ห่างจากกันในระดับหนึ่ง ในกรณีนี้พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลน้อยกว่าพลังงานศักย์เฉลี่ยเนื่องจากแรงของอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลและไม่เพียงพอที่จะเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลดังนั้นของแข็งและของเหลวจึงมีปริมาตรที่แน่นอน

ความดันในของเหลวจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและปริมาตรที่ลดลง การขยายตัวตามปริมาตรของของเหลวนั้นน้อยกว่าการขยายตัวของไอระเหยและก๊าซมาก เนื่องจากแรงที่เชื่อมต่อโมเลกุลในของเหลวมีความสำคัญมากกว่า ข้อสังเกตเดียวกันนี้ใช้กับการขยายตัวทางความร้อน

ความจุความร้อนของของเหลวมักจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ (แม้ว่าจะเพียงเล็กน้อยเท่านั้น) อัตราส่วน Ср/СV นั้นแทบจะเท่ากับความสามัคคี

ทฤษฎีเรื่องของเหลวยังไม่ได้รับการพัฒนาเต็มที่ การพัฒนาปัญหาหลายประการในการศึกษาคุณสมบัติที่ซับซ้อนของของเหลวเป็นของ Ya.I. เฟรงเคิล (1894–1952) เขาอธิบายการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนในของเหลวโดยข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุลแต่ละโมเลกุลจะแกว่งไปมาเป็นระยะเวลาหนึ่งรอบตำแหน่งสมดุลที่แน่นอน หลังจากนั้นโมเลกุลจะเคลื่อนไปยังตำแหน่งใหม่อย่างกะทันหัน โดยแยกออกจากโมเลกุลเดิมที่ระยะห่างจากลำดับของอะตอมระหว่างอะตอม ดังนั้นโมเลกุลของของเหลวจึงเคลื่อนที่ค่อนข้างช้าตลอดมวลของของเหลว เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้น ความถี่ของการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น

จากแบบจำลอง Frenkel สามารถอธิบายได้บางส่วน คุณสมบัติที่โดดเด่น คุณสมบัติของของเหลว ดังนั้นของเหลวแม้จะอยู่ใกล้อุณหภูมิวิกฤติก็ยังมีค่ามากกว่ามาก ความหนืดกว่าก๊าซและความหนืดจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (และไม่เพิ่มขึ้นสำหรับก๊าซ) สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยธรรมชาติที่แตกต่างกันของกระบวนการถ่ายโอนโมเมนตัม: มันถูกส่งโดยโมเลกุลที่กระโดดจากสถานะสมดุลหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง และการกระโดดเหล่านี้จะบ่อยขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การแพร่กระจายในของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากการกระโดดของโมเลกุลเท่านั้น และเกิดขึ้นช้ากว่าในก๊าซมาก การนำความร้อนของเหลวเกิดจากการแลกเปลี่ยนพลังงานจลน์ระหว่างอนุภาคที่สั่นรอบตำแหน่งสมดุลด้วยแอมพลิจูดที่ต่างกัน การกระโดดของโมเลกุลอย่างกะทันหันไม่ได้มีบทบาทที่เห็นได้ชัดเจน กลไกการนำความร้อนคล้ายกับกลไกในก๊าซ คุณลักษณะเฉพาะของเหลวคือความสามารถในการมี พื้นผิวฟรี(ไม่จำกัดด้วยกำแพงทึบ)

มีการเสนอทฤษฎีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของของเหลว

1. แบบจำลองโซนใน ในขณะนี้เมื่อเวลาผ่านไป ของเหลวถือได้ว่าประกอบด้วยบริเวณที่โมเลกุลถูกจัดเรียงตามลำดับที่ถูกต้อง ก่อตัวเป็นไมโครคริสตัล (โซน) พื้นที่เหล่านี้ดูเหมือนจะถูกแยกออกจากกันด้วยสารที่มีสถานะเป็นก๊าซ เมื่อเวลาผ่านไป พื้นที่เหล่านี้ก่อตัวขึ้นที่อื่น ฯลฯ

2. ทฤษฎีโครงสร้างควอซิคริสตัลไลน์ลองพิจารณาคริสตัลที่อยู่ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (ดูรูปที่ 9.9)

ให้เราเลือกทิศทางที่ต้องการและสร้างกราฟของความน่าจะเป็น P ในการค้นหาโมเลกุลของก๊าซที่ระยะห่างจากโมเลกุลอื่นที่วางอยู่ที่จุดกำเนิดของพิกัด (รูปที่ 9.9. ก) ในขณะที่โมเลกุลอยู่ที่โหนดของโครงตาข่ายคริสตัล เพิ่มเติมด้วย อุณหภูมิสูง(รูปที่ 9.9, ข) โมเลกุลจะแกว่งไปมารอบตำแหน่งสมดุลคงที่ ซึ่งใกล้กับที่พวกมันเคลื่อนที่ ส่วนใหญ่เวลา. ระยะเวลาที่เข้มงวดของการทำซ้ำของความน่าจะเป็นสูงสุดในคริสตัลในอุดมคตินั้นขยายไปไกลจากอนุภาคที่เลือกโดยพลการ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะกล่าวว่ามี "คำสั่งระยะยาว" ในของแข็ง

ในกรณีของเหลว (รูปที่ 9.9, วี) ใกล้กับแต่ละโมเลกุลเพื่อนบ้านของมันจะถูกจัดเรียงไม่มากก็น้อยอย่างสม่ำเสมอ แต่ในระยะไกลคำสั่งนี้ถูกละเมิด (คำสั่งระยะสั้น) ในกราฟ ระยะทางจะวัดเป็นเศษส่วนของรัศมีของโมเลกุล (r/r 0)