Таким образом, молекулы медленно перемещаются внутри жидкости, колеблясь часть времени около определенных мест, т.е. находясь по образному выражению Френкеля в «оседлом» состоянии. В газе средняя кинетическая энергия теплового движения молекул достаточна чтобы преодолеть силы притяжения между молекулами. Это приводит к тому, что газовые молекулы разлетаются, и газ занимает весь предоставленный ему объем. Так как молекулы жидкости расположены "вплотную" друг к другу, то получив достаточно большую кинетическую энергию, они хотя и могут преодолеть притяжение своих ближайших соседей и выйти из сферы их действия, но попадут в сферу действия других молекул и окажутся в новом временном положении равновесия. Лишь молекулы, находящиеся на внешней поверхности жидкости, могут вылетать за пределы жидкости, чем и объясняется процесс ее испарения. Если в жидкости выделить малый объем, то в течение времени оседлой жизни в нем существует упорядоченное расположение атомов, молекул, подобное их расположению в кристаллической решетке твердого тела. Затем упорядоченное расположение распадается, но возникает в другом месте. Так, все пространство, занятое жидкостью, состоит из множества зародышей кристаллов, которые, однако, неустойчивы. Они распадаются в одних местах, но снова возникают в других. Итак, в небольшом объеме жидкости (несколько межмолекулярных расстояний) наблюдается упорядоченное расположение ее молекул, а в большом объеме – хаотическое. Говорят, что в жидкости существует "ближний порядок" в расположении молекул и отсутствует дальний порядок. Такое строение жидкости называют квазикристаллическим (кристаллоподобным). Элементы порядка в жидкости проявляются в том, что вероятность определенного временного положения пары молекулы зависит от расстояния между ними. Эта статистическая упорядоченность описывается радиальной функцией распределения g(r), определяющей вероятность обнаружить молекулу на расстоянии от r до r+dr в элементарном объеме шарового слоя dV=4πr2dr dW = g (r ) dV 1 = g (r ) 4πr 2 dr . V V (2.1) Радиальная функция распределения характеризует корреляцию взаимного положения молекул, а значит структуру жидкостей. 55 g(r) кристаллы жидкости газы 1 ∼a r параметр решетки Рис. 2.1. Радиальные функции распределения в различных агрегатных состояниях. Форма радиальной функции распределения жидкости отличается как от аналогичной функции для газов g(r)=1=const, так и от δ-образной функции кристаллов, имеющей четко выраженные пики (рис.2.1). Для жидкости радиальная функция распределения представляет собой немонотонную осциллирующую функцию. Осцилляции быстро уменьшаются с увеличением r. Знание радиальной функции распределения, в принципе, достаточно для описания равновесных свойств жидкостей при условии, что известны силы взаимодействия между молекулами. Описание структуры жидкости с помощью радиальной функции распределения хотя и является достаточно полным, но еще не исчерпывает вопрос о структуре. Остаются две важные задачи: моделирование структуры и теоретическое вычисление радиальной функции. Остановимся на первой проблеме. В модельной интерпретации данных рентгеноструктурного анализа жидкостей можно различить три направления: 1. Представление о жидкостях как о совокупности микрообластей со структурой типа кристаллической решетки в среде с неупорядоченной газоподобной структурой (квазигазовая модель). Эта модель довольно примитивна, но хорошо описывает такие свойства как плотность, скорость звука, сжимаемость и др. 56