ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Тепловое движение молекул и силы межмолекулярного взаимодействия являются фундаментальными причинами, определяющими частоту колебаний в жидкостях. В отличие от кристаллической структуры твердых тел, где атомы или молекулы зафиксированы в узлах решетки и вибрируют вокруг этих положений, в жидкостях частицы осуществляют колебательные движения вблизи изменчивых центров равновесия. Эти колебания сопровождаются периодическими «перескоками» молекул в новые, также временные, положения, что характеризует динамическую природу жидкого состояния. Связующим звеном между микроскопическим движением молекул и макроскопической вязкостью является время оседлой жизни – время, в течение которого молекула колеблется около одного положения равновесия, прежде чем совершить «перескок». Чем дольше молекула колеблется вблизи точки равновесия, тем реже происходят акты перемещения и выше вязкость. Концепция, описывающая рассматриваемую теорию, была развита Я.И. Френкелем. С другой стороны, А.Е. Бачинский установил, что вязкость жидкостей связана со «свободным» объемом, которая уже зависит от температуры. Проведено исследование частоты колебаний, времени оседлой жизни, энергии активации и свободного объема различных жидкостей. Для определения свободного объема были использованы данные плотностей и энтальпий испарений при различных температурах, которые были рассчитаны с помощью линейной экстраполяции и формулы К.М. Уотсона. Используя теории вязкости Г. Эйринга и Я.И. Френкеля, были получены значения частот колебаний, времени оседлой жизни для более двадцати различных жидкостей. Полученные расчеты показали, что вблизи точки кипения доля свободного объема возрастает до 7 ‒ 9 % (исключая муравьиную кислоту). Бачинский А.Е. установил, что при фиксированном объеме вязкость жидкости остается почти неизменной, несмотря на вариации давления и температуры. Экспериментальное подтверждение этого наблюдения позволило определить свободный объем в пределах 10 – 15 %. Для жидкостей с высокой вязкостью (н-додекан, н-гексадекан), имеющих водородные связи (вода, этанол, глицерин и т.д.), частота колебаний и энергия активации гораздо выше, чем у остальных жидкостей.

1. Николаев П.Н. Что такое жидкость? Ученые за-писки физического факультета Московского Уни-верситета. 2019;3:1931101-1–1931101-6.

2. Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю. Молекулярные механизмы вязкости жидкости и газа. Москва: РГУ нефти газа им. И.М. Губкина, 2005:59.

3. Эткинс П., де Паула Дж. Физическая химия. Москва: Изд-во «Мир». 2007:496.

4. Игнатенко Н.М., Солдатов А.А., Ершов Н.Ю., Петрова Л.П. Кластеризация в жидкостях: теоретические основы, модели и практиче-ское применение. Вестник Сибирского госу-дарственного индустриального универси-тета. 2025;1(51):35–42. EDN IBEZCK. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2021-1(51)-35-42

5. Кондратюк Н.Д., Писарев В.В. Теоретиче-ские и вычислительные подходы к предска-занию вязкости жидкостей. Успехи физиче-ских наук. 2023;193(4):437–461.

6. https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.11.039102

7. Деревич И.В., Гречко Е.Г., Першуков В.А. Расчет динамической вязкости индивидуальных веществ на основе уравнения состояния Пенга – Робинсона. Теоретические основы химической технологии. 2009;43(3):352–359.

8. Глесстон С., Лейдлер К., Эйринг Г. Теория абсо-лютных скоростей реакций. Москва: Государ-ственное издательство иностранной литературы. 1948:583.

9. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физиче-ская химия. Москва: Металлургия. 1976:543.

10. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизи-ческим свойствам газов и жидкостей. Москва: Физматгиз. 1963:708

11. Никольский Б.П. Справочник химика. Москва: Рипол Классик, 2014:926.

12. Физические величины / Под ред. И.С. Григо-рьева, Е.З. Мейлихова. Москва: Энергоато-миздат. 1991:1231.

13. Adidharma H., Temyanko V. Mathcad for chemical engineers. Bloomington: Trafford publishing. 2007:172.

14. Разумовская И.В., Машанов А.А., Филип-пова Ю.А., Наумов А.В. Свободный объем в классической модели вязкого течения при стекловании. Физика твердого тела. 2025;67(3);558–567. https://doi.org/10.61011/FTT.2025.03.60270.350