ФОРМИРОВАНИЕ КЛАСТЕРОВ В ЖИДКОМ ВЕЩЕСТВЕ

Abstract

Рассмотрен общий принцип формирования кластеров. Обоснованы границы возникновения разных агрегатных состояний. Для воды произведен расчет энергий бинарной связи и на этой основе показано, каким образом возникает перенасыщенный пар и перегретая жидкость. Кластеры формируются вследствие взаимодействия атомов или молекул между собой, когда энергия такого взаимодействия заметно превышает внутреннюю энергию теплового движения. Образование кластеров приводит к уменьшению концентрации свободных молекул пара и, соответственно, к уменьшению давления на стенки сосуда. Поэтому в первом грубом приближении давление в процессе сжатия можно считать примерно постоянным, а сам процесс сжатия можно рассматривать как изобарический. Следовательно, тепловыделение в среде, где происходит формирование двухфазной системы, происходит только вследствие изобарического сжатия, а уменьшение концентрации свободных молекул пара определяется образованием кластерных структур. При формировании кластерных структур возникает лучистый теплообмен, который поглощается стенками сосуда, и при этом давления не оказывает. Перенасыщенный пар возникает за счет повышения температуры газа при его сжатии в момент, когда начинают формироваться кластеры, а перегретая жидкость – когда полностью сформировалась кластерная структура и давление взрастает обратно пропорционально кубу расстояния между частицами внутри жидкого состояния при незначительном сжатии. Современный взгляд на жидкое состояние, как промежуточное состояние между газом и твердым телом, основан на формировании кластерных структур и позволяет четко обосновывать все свойства жидкого состояния и особенно причину возникновения перегретой жидкости и перенасыщенного пара.