Высокая эластичность присуща только полимерам. Для ее развития необходимо, чтобы молекулярные цепи были достаточно длинными. В отличие от упругой деформации, которая составляет не более нескольких процентов, при высокоэластичной деформации размеры тела меняются на сотни процентов. В отличие от пластической деформации высокоэластичная деформация обратима. Высокоэластичные материалы при деформациях практически не меняют своего объема (несжимаемость).
11.3. Жидкости
11.3.1. Основные понятия
Жидкость - агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным состояниями. Жидкость, сохраняя отдельные черты как твердого тела, так и газа, обладает рядом особенностей, из которых наиболее характерная - текучесть. Подобно твердому телу, жидкость сохраняет свой объем, имеет свободную поверхность, обладает определенной прочностью на разрыв при всестороннем растяжении и т.д. С другой стороны, взятая в достаточном количестве жидкость принимает форму сосуда, в котором находится. Принципиальная возможность непрерывного перехода жидкости в газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний.
По химическому составу различают однокомпонентные или чистые жидкости и двух или многокомпонентные жидкие смеси (растворы). По физической природе жидкости делятся на нормальные (обычные), жидкие кристаллы с сильно выраженной анизотропией (зависимостью свойств от направления) и квантовые жидкости (гелий-4 и гелий-3 и их смеси) со специфическими квантовыми свойствами при очень низких температурах.
Общим для всех нормальных жидкостей является их макроскопическая однородность и изотропность при отсутствии внешних воздействий. При нагревании свойства жидкостей - теплопроводность, вязкость, самодиффузия и пр. меняются в сторону сближения со свойствами газов. Вблизи температуры кристаллизации большинство свойств нормальных жидкостей - плотность, сжимаемость, теплоемкость, электропроводность и пр. близки к таким же свойствам соответствующих твердых тел.
Наличие в жидкостях сильного межмолекулярного взаимодействия обусловливает существование поверхностного натяжения жидкости на ее границе с любой другой средой, что заставляет ее принять такую форму, при которой ее поверхность минимальна. Небольшие объемы жидкости обычно имеют форму капли. В невесомости жидкость принимает форму шара. При соприкосновении с твердыми телами или другими несмешивающимися жидкостями возникают капиллярные явления.
Механические движения жидкости рассматриваются в гидродинамике.
Многочисленные макроскопические свойства жидкости изучаются и описываются методами различных разделов механики, физики и физической химии.
Свойства неньютоновских жидкостей (структурно-вязких) изучаются реологией.
Специфические особенности течения жидких металлов, связанные с их электропроводностью и легкой подверженностью влиянию магнитных полей, изучаются в магнитной гидродинамике.
11.3.2. Основные свойства жидкостей
Основное физическое свойство жидкости - текучесть - смещение жидкости в направлении действия силы. Жидкости отличаются сильным межмолекулярным взаимодействием и малой сжимаемостью вследствие больших сил межмолекулярного отталкивания. Коэффициент относительной сжимаемости для жидкостей лежит в пределах от 2* 10~6 атм'1 до 2-10'4 атм"1.
В жидкостях наблюдается ближний порядок - упорядоченная взаимная ориентация соседних частиц жидкости внутри ее малых объемов. Для простых жидкостей, состоящих из сферически симметричных молекул, взаимодействие молекул носит в основном парный характер.
Молекулы жидкости совершают тепловые колебания около положений равновесия со средней частотой, близкой к частотам колебаний атомов в кристаллах, и амплитудой, определяемой объемом, предоставленным молекуле ее соседями. Расстояния между центрами молекул жидкости составляют порядка Ю10м. Для воды - 310*10м.
На поверхности раздела двух фаз (жидкость и ее насыщенный пар, две несмешивающихся жидкости, жидкость и твердое тело) в результате различного межмолекулярного взаимодействия существует сила, направленная внутрь одного из тел. На поверхности жидкость ~ пар эта сила направлена внутрь жидкости, результатом чего является поверхностное натяжение жидкости.
На границе соприкосновения трех фаз - жидкость, газ, твердое тело наблюдается смачивание жидкостью твердого тела. Свободная поверхность жидкости около твердой поверхности искривлена и называется мениском. Линия, по которой мениск пересекается с твердым телом, называется периметром смачивания. Явления смачивания характеризуются краевым углом п между смоченной поверхностью твердого тела и мениском в точках пересечения.
Испарение - процесс парообразования, происходящий со свободной поверхности жидкости. Испарение происходит при любой температуре и увеличивается при ее повышении. Испарение объясняется вылетом из поверхностного слоя жидкости молекул, обладающих наибольшей скоростью, и кинетической энергии, так что в результате испарения жидкость охлаждается.
Кипение - процесс интенсивного испарения жидкости по всему объему жидкости внутрь образующихся пузырьков пара. Температура, при которой давление ее насыщенного пара равно внешнему давлению, называется температурой, или точкой кипения.
17*
