1、6.2液體 液態(tài)與氣態(tài)不同，它有一定的體積。 液態(tài)又與固態(tài)不同，它有流動(dòng)性，因而沒有固定的形狀。 除液晶外，液態(tài)均呈各向同性。 6.2.1液體的微觀結(jié)構(gòu) (一) 液體的短程有序結(jié)構(gòu) 氣體無論是長程還是短程均呈現(xiàn)無序性質(zhì)。 相反，晶體無論是長程還是短程均呈現(xiàn)有序性質(zhì)。 液體的有序、無序性如何呢? 液體的短程有序長程無序結(jié)構(gòu) 通常晶體熔解時(shí)其體積將增加10%左右，可見液體分子間平均距離要比固體約大3%。 我們知道固體具有嚴(yán)格周期性的密堆積結(jié)構(gòu)。 而液體是一種較為疏松的結(jié)構(gòu)。 因而它具有長程無序、短程有序堆積。 這是液體微觀結(jié)構(gòu)的重要特征之一二維系統(tǒng)的短程有序結(jié)構(gòu)下面我們舉一個(gè)二維系統(tǒng)的例子說明其密

2、堆積結(jié)構(gòu)。 若認(rèn)為每一個(gè)粒子都是大小相同的剛性球,將這些小球密堆積后的圖形是一種規(guī)則的二維晶體結(jié)構(gòu)。圖(a)所示。 但是若先在某個(gè)中心粒子周圍排列五個(gè)粒子，然后由里向外，也按每一個(gè)原子周圍均有五個(gè)近鄰粒子排列，就得到圖(b)的圖形. 它是比較疏松的排列，而且離開中心粒子愈遠(yuǎn)，粒子的排列也愈雜亂，粒子之間的空隙也越大。 這樣的系統(tǒng)僅在中心粒子周圍數(shù)個(gè)粒子直徑的線度內(nèi)反映出具有排列的有序性(即每個(gè)中心原子周圍有五個(gè)近鄰原子)。 我們把能反映出一定的排列規(guī)律性的粒子的群體稱為單元。 整個(gè)液體由一個(gè)個(gè)單元組成。同一單元中呈現(xiàn)一定的有序性，而不同單元的有序性各有差異. 由此可見,液體具有短程有序、長程無

3、序的特征。 (二)液體分子的熱運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)充分說明，液體中的分子與晶體及非晶態(tài)固體中的分子一樣在平衡位置附近作振動(dòng)。 在同一單元中的液體分子振動(dòng)模式基本一致，不同單元間分子振動(dòng)模式各不相同. 但是，在液體中這種狀況僅能保持一短暫時(shí)間.以后，由于漲落等其他因素，單元會(huì)被破壞，并重新組成新單元. 液體中存在一定分子間隔也為單元破壞及重新組建創(chuàng)造條件。 雖然任一分子在各單元中居留時(shí)間長短不一，但在一定溫度、壓強(qiáng)下，液體分子在單元中平均居留時(shí)間 卻相同。對(duì)于液態(tài)金屬， 的數(shù)量級(jí)為10-10s. 可將液體分子的熱運(yùn)動(dòng)作如下比喻。 所有分子都過著游牧生活，短時(shí)間遷移和比較長期定居生活相互交替。 兩次遷移之間

4、所經(jīng)歷平均定居時(shí)間 ，比分子在單元中振動(dòng)的周期長得多. 的大小與分子力及分子熱運(yùn)動(dòng)這一對(duì)矛盾有關(guān). 分子排列越緊密，分子間作用力越強(qiáng)，分子越不易移動(dòng)， 也越大；溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈， 越小，分子也越易遷移。通常情況下，外力作用在液體上的時(shí)間總比平均定居時(shí)間 大得多。在這時(shí)間內(nèi)，液體分子已游歷很多個(gè)單元，從而產(chǎn)生宏觀位移. 液體既不像氣體那樣分子之間相互作用較弱；也不像固體那樣分子間有強(qiáng)烈相互作用. 而且由于短程有序性質(zhì)的不確定性和易變性，很難像固體或氣體那樣對(duì)液體作較嚴(yán)密的理論計(jì)算。 有關(guān)液體的理論至今還不是十分完善的。 6.2.2液體的徹體性質(zhì) (一)熱傳導(dǎo) 與非晶態(tài)固體相似，液體的熱

5、傳導(dǎo)主要借助于分子間的振動(dòng)。液體與非金屬固體一樣，導(dǎo)熱系數(shù)很低。 (二)熱容 按能量均分定理，熱容決定于分子或原子的熱運(yùn)動(dòng)形式。 杜隆珀替定律指出，固體的摩爾熱容為3R，說明每個(gè)固體分子都在作三維振動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)又發(fā)現(xiàn)，在熔解的前后，固體與液體的熱容相差甚小(見表6.1)，說明液體分子也是在平衡位置附近作振動(dòng)。 固體在熔解前后的定壓摩爾熱容表(Jmol-1K-1) 另外，雖然固體的體脹系數(shù)很小，因而可認(rèn)為固體的 ，但液體的體脹系數(shù)比固體大得多，故液體的 要比固體大。 物 質(zhì)鈉Na 汞Hg 鉛Pb 鋅Zn 鋁Al（固）Cp,m31.8228.0530.1430.14 25.71（液) Cp,m33.5028.0532.2433.0826.17(三）液體的黏性 與氣體不同，液體的黏性較氣體大，且隨溫度的升高而降低 . 這是因?yàn)橐后w分子受到它