與無定形固體的結構特點類似，液體中存在著短程秩序，不存在長程秩序。在遠低於臨界溫度的溫度下，液體中每個原子周圍的近鄰分子的數目都有一個明確的平均值，稱為配位數。此處的平均指的是三維空間上的平均和時間上的平均。液體中的原子有平動自由度，它可以不斷地改變它的近鄰。這一點與無定形固體有本質的不同。曾經為液體的結構提出了若干種模型。根據這些模型，用統計力學的方法可以計算出液體的各種性質。計算值與實驗值的符合程度，即是模型優劣的評價標準
基本介紹
- 中文名：液體結構模型
- 模型一：倫納德-瓊斯和德文希爾模型
- 模型二：空穴模型
- 模型三：隧道模型
- 模型四：有效結構模型
- 評價標準：計算值與實驗值的符合程度
詞條簡介,類型,空穴模型,隧道模型,
詞條簡介
與無定形固體的結構特點類似，液體中存在著短程秩序，不存在長程秩序。在遠低於臨界溫度的溫度下，液體中每個原子周圍的近鄰分子的數目都有一個明確的平均值，稱為配位數。此處的平均指的是三維空間上的平均和時間上的平均。液體中的原子有平動自由度，它可以不斷地改變它的近鄰。這一點與無定形固體有本質的不同。曾經為液體的結構提出了若干種模型。根據這些模型，用統計力學的方法可以計算出液體的各種性質。計算值與實驗值的符合程度，即是模型優劣的評價標準。
倫納德-瓊斯和德文希爾模型 一種很有影響的胞腔模型。胞腔的中心形成某種規則的格子，胞腔內含有一個可以獨立運動的分子。該分子可以脫離胞腔運動至遠處，但在絕大部分時間內留在胞腔中。一個分子在胞腔內自由移動時，其中心可達到的體積稱為自由體積。胞腔內的分子是在周圍分子形成的位能場中運動的。實際的位能場很複雜，且隨時間而變。可以假設用一個平均位能場代替之，並進一步假設該位能場是一個對胞腔中心有圓球對稱性的場。由這種模型算出的液體臨界參數與幾種液體的實驗值符合得較好。
倫納德-瓊斯和德文希爾模型 一種很有影響的胞腔模型。胞腔的中心形成某種規則的格子，胞腔內含有一個可以獨立運動的分子。該分子可以脫離胞腔運動至遠處，但在絕大部分時間內留在胞腔中。一個分子在胞腔內自由移動時，其中心可達到的體積稱為自由體積。胞腔內的分子是在周圍分子形成的位能場中運動的。實際的位能場很複雜，且隨時間而變。可以假設用一個平均位能場代替之，並進一步假設該位能場是一個對胞腔中心有圓球對稱性的場。由這種模型算出的液體臨界參數與幾種液體的實驗值符合得較好。
類型
空穴模型
假設一部分胞腔是空的，因而胞腔的數目將大於分子的數目，自由體積原則上將與近鄰的空胞腔的比率有關。
隧道模型
假設胞腔為細長管狀，細管的直徑與分子的尺寸同數量級，一個胞腔可以容納一串分子，分子的運動可以分解為縱向與橫向兩個獨立的成分。
後兩種模型實際上是在倫納德－瓊斯和德文希爾模型基礎上的改進。就其與液體性質的實驗值符合程度而言，沒有太大的改善。
有效結構模型 對空穴模型的重要改進。這種模型中的空穴被看作是流動的空隙（見圖）。液體中一般位置上的分子，基本上在自己的平衡位置附近振動，而與空穴為鄰的分子卻有平動自由度。當它平動時，看起來似乎是空穴在朝相反方向運動。空穴的這種運動很類似於空氣中分子的運動。與其他胞腔模型相比，有效結構模型所預言的液體性質與實驗值符合得更好，套用範圍也更寬。
液體結構模型
後兩種模型實際上是在倫納德－瓊斯和德文希爾模型基礎上的改進。就其與液體性質的實驗值符合程度而言，沒有太大的改善。
有效結構模型 對空穴模型的重要改進。這種模型中的空穴被看作是流動的空隙（見圖）。液體中一般位置上的分子，基本上在自己的平衡位置附近振動，而與空穴為鄰的分子卻有平動自由度。當它平動時，看起來似乎是空穴在朝相反方向運動。空穴的這種運動很類似於空氣中分子的運動。與其他胞腔模型相比，有效結構模型所預言的液體性質與實驗值符合得更好，套用範圍也更寬。
液體結構模型