> Энциклопедический словарь Гранат, страница 202 > Жидкости

Жидкости

Жидкости. Подобно газам, жидкости не имеют самостоятельной формы, но принимают форму сосуда, в котором оне находятся. Оне весьма мало сопротивляются изменению формы, т. е. деформациям. Но жидкости отличаются от газов, между прочим, тем, что обладают определенным объёмом и весьма сильно сопротивляются его изменению. Жидкая масса, не подверженная внешним силам и не вращающаяся, принимает форму шара, которая и должна считаться за естественную ея форму. Ж. при всех условиях испаряются, т. е. переходят в газообразное состояние. Этот переход сопровождается затратою энергии, которая в паре находится в потенциальной форме. Ж. называется идеальною, или совершенною, если она вовсе не сопротивляется изменению формы, абсолютно несжимаема и абсолютно подвижна, т. е. не обладает внутренним трением или вязкостью.

Учение о Ж., находящихся в состоянии покоя, называется гидростатикою. Она основывается, прежде всего, на законе Паскаля, который определяет влияние давления, производимого на поверхность Ж. Закон Паскаля говорит, что всякое давление передается Ж. равномерно во все стороны. Это означает, что если на единицу поверхности Ж. производится внешними силами некоторое давление р, то Ж. производит такое же давление р на каждую единицу поверхности стенок окружающого ее сосуда. Отсюда следует, что Ж., не подверженная никаким силам, кроме давлений на ея поверхность, может быть в равновесии только в том случае, когда вся ея поверхность подвержена везде одинаковому давлению. На законе Паскаля основано устройство гидравлического пресса (смотрите). Под влиянием силы тяжести возникает давление горизонтальных слоев Ж. друг на друга и давление Ж. на дно и стенки сосуда, причем к последним следует отнести также и поверхность всякого погруженного в Ж. тела. Это давление Ж. называется гидростатическим давлением. Для равновесия Ж.,

находящейся под влиянием силы тяжести, необходимо, чтобы все части поверхности горизонтального слоя Ж. находились под одинаковым давлением, которое равно давлению этого же слоя на боковия стенки сосуда. Отсюда вытекает ряд следствий. Свободная поверхность Ж. должна, при равновесии, составлять горизонтальную плоскость. Однородная Ж. должна в сообщающихся сосудах стоять на одинаковой высоте, т. е. свободные поверхности Ж. должны во всех сосудах лежать в одной горизонтальной плоскости. Высоты столбов различных Ж., помещенных в сообщающихся сосудах, обратно пропорциональны плотностям этих Ж. Давление Ж. на горизонтальное дно сосуда равно весу вертикального столба Ж., площадь поперечного сечения которого равна площади дна, а высота равна вертикальному расстоянию дна сосуда от поверхности Ж. Давление Ж. на весьма малую часть s поверхности боковой стенки сосуда равно весу вертикального столба Ж., площадь поперечного сечения которого равна s, а высота равна вертикальному расстоянию от s до свободной поверхности Ж. Отсюда следует, что давление Ж. на дно сосуда не зависит от формы сосуда, т. е. от вида его боковых стенок. Равнодействующая всех давлений Ж. на плоскую стенку сосуда приложена к центру тяжести геометрической фигуры той части стенки, которая касается Ж. Вся поверхность тела, погруженного в Ж., подвергается гидростатическому ея давлению, которое—тем больше, чем дальше она находится от поверхности Ж. Давление на тело снизу должно поэтому быть больше давления сверху. Равнодействующая всех давлений направлена вертикально вверх, вследствие чего тело, погруженное в Ж., претерпевает кажущееся уменьшение веса, величина которого определяется законом Архимеда: тело, погруясенное в Ж., претерпевает кажущееся уменьшение веса, равное весу вытесненной им Ж. Правильность этого закона видна уже из того, что произвольная часть мысленно выделенная внутри Ж.,

остается в покое, хотя на ея поверхность действует давление остальной Ж. Эта часть как будто потеряла сесь свой вес, который и должен равняться равнодействующей всех гидростатических давлений на ея поверхность. Если ее заменить твердым телом одинаковой с ней формы, то равнодействующая всех давлений не изменится, т. е. останется равною весу Ж., занимающей такой же объём, как и погруженное в Ж. тело. Если плотность d тела равна плотности d Ж., то тело остается в покое внутри Ж.; его кажущийся вес равен нулю. Если d больше d, то подъемная сила Ж. меньше веса тела; равнодействующая всех сил, влияющих на тело, направлена вниз, и тело тонет. Если же d меньше d, то равнодействующая направлена вверх, и тело плавает. При плавании тело настолько погружается в Ж., что вес тела делается равным весу вытесненной им Ж. Чем меньше плотность Ж., тем большая часть тела погружается в нее. Так, в пресной воде корабль сидит глубже, чем в воде соленой.

Внутреннее строение Ж. сложнее строения газов. Bo-1-х, молекулы в Ж. настолько сближены, что столкновения между ними должны происходить несравненно чаще, чем в газах. Вследствие этого среднее положение, около которого движется данная молекула, меняется весьма медленно. Bo-2-х, каждая молекула находится под влиянием сил, как бы исходящих от группы соседних молекул, заполняющих так называемую сферу частичного действия, в центре которой находится рассматриваемая частица. Это—силы сцепления, или силы молекулярные. Если частица находится внутри Ж., то все действующия, на нее со всех сторон силы сцепления взаимно уравновешиваются. Для частицы, находящейся у самой поверхности Ж., силы сцепления дают равнодействующую, направленную вовнутрь Ж., по нормали к ея поверхности. Это относится ко всем молекулам, расстояние которых от поверхности Ж. меньше радиуса сферы частичного действия. Вследствие этогоповерхностная пленка производит со всех сторон давление на Ж.; она может быть уподоблена растянутой упругой перепонке. Всякое увеличение поверхности Ж. требует затраты работы. Чем больше поверхность Ж. сравнительно с ея массою, тем большую роль должны играть силы, действующия в поверхностной пленке.—Испарение объясняется тем, что отдельным молекулам, лежащим у самой поверхности и случайно обладающим в данный момент большей скоростью по направлению во внешнее пространство, удается выйти из сферы частичного действия, несмотря на удерживающую их силу сцепления. Если над Ж. находится газ или пар другой Ж., то вылетающия частицы отчасти отбрасываются обратно, вследствие чего испарение происходит очень медленно. В пустоте испарение доходит мгновенно до предела, когда над Ж. пар насыщен, и настает подвижное равновесие, при котором, несмотря на непрерывный обмен частиц, количества Ж. и пара остаются без изменения. Молекула Ж., по всей вероятности, гораздо сложнее молекулы пара, особенно когда пар находится далеко от насыщения. По всей вероятности, молекула Ж. состоит из нескольких простых молекул, соединенных в одно целое. Так, молекула воды имеет состав (Н20)п, где Н20—состав молекулы водяного пара. При испарении сложная молекула распадается на части (физическая диссоциация).—Для определения плотности Ж. существуют различные способы (смотрите удельный виъс). Все Ж. сжимаются, т. е. их объём в уменьшается, когда увеличивается внешнее давление р. Изменение Дв объёма, вызванное увеличением 4р внешнего давления, выражается формулою Дв=— рвЛр. Коэффициент р равен относительному изменению объёма, вызванному изменением внешнего давления, равным единице давления, т. е., например, одною атмосферою или давлением в один клгр. на кв. метр поверхности Ж.; эта величина называется коэффициентом сжатия. Бэкон (1620 г.) первый описал попытку определения сжимаемости воды, наполниющей пустой свинцовый шар, который был подвергнут сжатию. Вода при этом выступила наружу, и ея сжатие не могло быть доказано. В 17G1 г. Кантон впервые произвел опыт, доказавший, что вода сжимается. Принимая давление атмосферы за единицу давления, он нашел е=0,000046, что вполне согласно с новейшими изысканиями. Дальнейшие опыты производили Перкинс (1820 г.) и Эр-стедт (1822 г.), который построил особый прибор для наблюдения сжатия Ж., называемый пиэзометром. Штурм и Колладон (1827 г.) приняли во внимание изменение объёма сосуда и определили § для целого ряда Ж. Первый весьма точные опыты производил Реньо (1847 г.)— при помощи прибора, изображенного на рисунке 1. Крепкий металлический сосуд, наполненный водою, содержит продолговатый сосуд V с припаянной к нему калибрированной волосной трубкой, имеющей кран г; в крышке вставлены кран г и трубка с краном г“; она может быть соединена с сосудом V помощью крана г“. Трубка R ведет к резервуару сжатого воздуха. Сосуд V содержит испытуемую Ж.; его можно подвергнуть четырем различным комбинациям давления: 1) г“ и г“ закрыты, г и г открыты; снаружи и внутри сосуда V давление равно атмосферному. 2) г и г“ закрыты, г и г“ открыты; снаружи давление р сжатого воздуха на сосуд V, внутри давление атмосферное. 3) г и г закрыты, г” и г“ открыты; снаружи и внутри давление р.

4) г и г“ закрыты, г и г“ открыты; снаружи давление атмосферное, внутри давление р. Высота жидкого столба в капиллярной трубке устанавливается в этих четырех опытах на различных высотах. Комбинируя результаты 4-х наблюдений, можно вычислить сжимаемость материала, из которого сделан сосуд V, а также сжимаемость Ж., которая в нем содержится. Этим прибором пользовался также Грасси (1851 г.). Для ртути 106[3 — 3,8, по исследованиям Амага, Де-Метца (в Киеве) и др. С повышением температуры возрастает сжимаемость Ж. Дреккер нашел, |

что сжимаемость растворов уменьшается с увеличением крепости раствора. Обширные исследования о сжимаемости Ж. при различных температурах произвел Амага. Он нашел для 12 Ж. (вода, эфир, алкоголь, сероуглерод и так далее), что сжимаемость с увеличением давления уменьшается, и что при весьма сильных давлениях (несколько тысяч атмосфер) индивидуальные свойства Ж. исчезают, т. е. коэффициенты сжатия делаются близкими друг к другу. Сжимаемость эфира увеличивается с повышением температуры, но эта зависимость почти исчезает при громадных давлениях. Сжимаемость воды уменьшается при возрастании температуры до 50°, а при дальнейшем возвышении температуры сжимаемость увеличивается. Чем сильнее давление, тем слабее выражен этот минимум; при весьма сильных давлениях сжимаемость воды с повышением температуры увеличивается, как и для других Ж. Коэффициент теплового расширения Ж. уменьшается с увеличением давления; только для воды он увеличивается. При громадных давлениях эти коэффициенты принимают для различных Ж. почти одинаковия значения. Температура наибольшей плотности воды понижается при увеличении давления; при очень сильных давлениях вполне исчезает сжатие воды при нагревании выше 0°.—Нормальное давление поверхностной пленки зависит от формы Ж. На рисунке 2-м частицы т, т и т“ находятся на одинаковом расстоянии от плоской, вогнутой и выпуклой поверхностей Ж. Действия частиц, находящихся внутри части сферы частичного действия, ограниченной поверхностью Ж. и симметрично расположенной поверхностью ив, цв или иВ, взаимно уничтожаются. Остается действие на центральную частицу тех частиц, котор. заключаются в части uvw, uvw, u“v“w, из которых вторая меньше, а третья больше первой. Отсюда следует, что нормальное давление на выпуклой поверхности больше, а на вогнутой меньше, чем на плоской. Лаплас дал формулу для величины нормального давления Р=К +

+а

, где К нормальное давлениедля плоской поверхности, Rj и R, радиусы кривизны двух главных нормальных сечений поверхности Ж., считаемые положительными во-внутрь Ж.; величина а называется поверхностным натяжением; онаравна силе, действующей по касательной к поверхности Ж. на единицу длины контура произвольной части этой поверхности. Гаусс дал несколько иное определение поверхностного натяжения: она равна той работе, которую необходимо затратить, чтобы увеличить поверхность Ж. на единицу, например, на 1 кв. см. Существует множество опытов, на которые можно смотреть, как на доказательства существования поверхностного натяжения в Ж. Если, например, на поверхности ртути, налитой в глубокий сосуд, насыпать какой-нибудь порошок и затем погрузить в ртуть вертикальную толстую стеклянную палочку, то весь порошок увлекается в то углубление, которое образуется вокругь палочки, как будто ртуть покрыта кожицей, не разрывающейся при погружении палочки в ртуть. Капля, висящая на нижнем конце вертикальной тонкой трубки, содержащей Ж., имеет совершенно ту же форму, какую принимает тонкий каучуковый лист, если на него наливать воду, заставляющую его принять форму мешечка. Стальную иглу можно осторожно положить на поверхность воды. Поверхностное натяжение воды уменьшается от прибавления спирта или эфира. Если опустить в мыльную воду проволочный четырехугольник, то легко иа нем получить жидкую пленку. Если на эту пленку осторожно положить маленькое колечко из смоченной нитки (рисунок 3) и затем прорвать пленку внутри колечка, то последнее принимает форму круга под влиянием действующого на него со всех сторон натяжения. Нормальное давление К для плоской поверхности определить весьма трудно. Допуская, что формула Фан-дер-В альса (смотрите газы, XII, 313) приложима к Ж., можно определить К, которое для воды оказывается около 10.000 атмосфер. Особый способ определения К дал Стефан (1886 г.). Существует множество способов опытного определения поверхностного натяжения а Ж. Один из них заклго-чается в измерении высоты 1и, на которую Ж. поднимается в вертикальной тонкой (капиллярной) трубке, вставленной в Ж., причем стенки трубки смачиваются Ж. В этом случае а определяется из формулы 2 α= rSh, где г радиус поперечного, внутреннего сечения Ж. и 8 плотность Ж. Другой способ следующий: из вертикально поставленной трубки заставляют испытуемую Ж. медленно, по каплям, вытекать. Взвешивают большое число, например 100, вытекших капель и отсюда определяют вес р одной капли. Тогда р=2га, где г радиус горизонтального сечения капли в наиболее узком ея месте, образующемся перед моментом отрыва капли; величина г меньше радиуса поперечного сечения трубки. Опыты показали, что с повышением температуры поверхностное натяжение всех Ж. уменьшается, и что вообще можно положить α= а0 (1 — fit), где а0 значение а при 0°, и 1 термический коэффициент поверхностного натяжения. При критической температуре, когда плотность Ж. делается равною плотности ея насыщенного пара, получается α= 0. Когда поверхность Ж. увеличивается, то потребная для этого работа (смотрите выше) производится на счет тепловой энергии самой Ж. При увеличении поверхности на единицу исчезает количество q теплоты, причем q=АТа0р, где А термический коэффициент работы, Т абсолютная температура; а0 и р определены выше. Когда поверхность воды увеличивается на 1 кв. см., то в ней исчезает одна миллионная малой калории. Если выражать а в мгр. на миллиметров., то для ртути α=47, для воды 7,7, для спирта 2,3, для эфира 2,0, для хлороформа 2,8, для сероуглерода 3,3 и так далее Величина о. (Мв)88 называется молекулярной поверхностной энергией Ж.; здесь М молекулярный вес Ж. (например, 18 для воды!, в ея удельный объём, т. е. объём ея весовой единицы. Опыты показали, что для всех Ж. а(Мв),3=к(т — d),

где т разность между критическою и наблюдаемою температурами. Величина d почти всегда близка к шести; коэффициент к=2Д2, по опытам Рамзая и Шильдса. Но Дютуа и Фри-дерих нашли, что для различных Ж. к колеблется между 1,53 и 2,63.

Если опустить Ж. в другую, с которой она не смешивается, и которая имеет одинаковую с ней плотность, то первая принимает вид шара (опыт Плато). Если через этот шар провести вертикальную металлическую ось и привести ее в быстрое вращение, то и шар начинает вращаться. Он при этом сплющивается, а при большой скорости от него сперва отделяется экваториальный слой, образуя кольцо, которое затем разрывается на части.—Внутри проволочного кольца можно получить жидкую чечевицу (рисунок 4, А). Между двумя такими кольцами можно образовать жидкий цилиндр (с выпуклыми шаровидными основаниями). Приподнимая верхнее кольцо, можно изменить форму жидкого тела; одну из таких форм представляет катеноид, ограниченный плоскими основаниями и боковою поверхностью вращения, образующая которой есть цепная линия.—При помощи проволочных фигур различного вида можно получить весьма разнообразные сочетания жидких пластинок, например, из мыльной воды. Некоторые из этих форм изображены на рисунке 5. Все подобные формы удовлетворяют следующим законам: на одном жидком ребре никогда не сходится более трех пластинок; оне составляют равные между собою углы (по 120°). В одной точке внутри системы пяа- стинок могут сходиться только че-[ тыре ребра, составляющия между собою равные углы. Вопросом о поверхностном натяжении при сопри-I косновении нескольких жидкостей занимался Квинке.—Масло расплывается по поверхности воды весьма тонким I слоем; его толщина может доходить до 0,0000016 миллиметров. Поверхностное натя-и жение играет весьма важную роль вкапиллярных явлениях (смотрите волосность). Плато и Квинке старались определить величину радиуса сферы частичного действия. Он оказывается приблизительно равным 0,05 микрона (микрон равен 0,001 миллиметров.), чтя. приблизительно равно 0,1 длины волны желтого света,—Когда твердое тело соприкасается с жидкостью, то оно целиком или частью переходит в жидкое состояние и образует с данною Ж. однообразную смесь, называемую раствором. Количество твердого вещества, могущого раствориться в данном количестве Ж., имеет предел, зависящий от рода взятых двух веществ, от температуры, давления и, вообще, от физических условий, при которых совершается растворение. Когда этот предел достигнут, то раствор называется насыщенным. Растворимость определяется количеством вещества, растворяющагося в 100 частях Ж. или же находящагося в 100 частях насыщенного раствора. При соприкосновении 2-х Ж., не смешивающихся во всех пропорциях, также могут образоваться растворы. Растворение представляет явление крайне сложное, и в нем играет роль целый ряд различных факторов. Вопрос о растворах составляет один из главных отделов физической химии. Переход твердого вещества в жидкое при его растворении сопровождается поглощением теплоты. Поэтому растворение весьма часто сопровождается охлаждением. Но параллельно с этим играет при растворении большую роль химизм, и при том его проявления разнообразны. На раствор иногда можно смотреть, как на своего рода непрочное химическое соединение между растворителем и растворимым. Изменение плотности раствора (смотрите ниже) может служить доказательством того, что растворение не есть простое смешение двух веществ. Растворение солей и кислот в воде может сопровождаться распадением или образованием различных гидратов. Целая школа ученых придает огромн. знач. диссоциации растворенного вещества. Предполагается, что в слабых растворах почти все молекулырастворенного вещества диссоциированы, т. е. разложены на составные части, а именно на те, которые выделяются из раствора при электролизе. Выделение растворенного вещества происходит в 3-х случаях: 1) при нагре-вании раствора жидкий растворитель переходит в парообразное состояние и отделяется от растворенного вещества, если последнее не летуче; в противном случае, более или менее полное разделение раствора достигается многократной (фракционированной) перегонкой, когда растворимое и растворитель имеют различные точки кипения (спирт и вода). 2) При охлаждении слабых растворов в воде выделяется чистый лед; при охлаждении крепких растворов выделяется растворенное вещество. 3) Добавление к раствору вещества, не могущого служить растворителем, весьма часто приводит к выделению части растворенного вещества (прили-вание спирта к раствору поваренной соли). С повышением температуры растворимость, вообще, увеличивается, но это правило имеет исключение. На рисунке 6-м изображена зависимость растворимости азотно-кислых солей различных металлов от температуры. Буквы обозначают химические знаки металлов, входящих в состав соли. На горизонтальной оси отложены температуры до 100°, на вертикальной — число частей соли, растворяющихся в 100 частях воды. Из чертежа видно, какую странную особенность представляет растворимость соли стронция. Растворимость хлористого, бромистого и иодистого калия, хлористого бария и серно-калиевой соли выражается линейной функцией от температуры. Эмпирические формулы для зависимости растворимости от температуры дали Норденшельд, Этар и др. Растворимость соды растет до 38°, а затем убывает. Весьма мало меняется растворимость поваренной соли в зависимости от температуры: 35,52 частей при 0° и 40,25 частей при 100°. Цинковый -купорос имеет максимум растворимости при 81°. Растворимость железного купороса меняется весьма неправильно, в зависимости от температуры. Растворимость веществ, весьма мало растворяющихся в воде, исследовали Кольрауш и Розе. К таким веществам принадлежат соли: серно-бариевая, углебариевая, углекальциевая, иодпстое серебро и др. Одна весовая часть угле-бариевой соли растворяется в N=64.000 весовых частей воды; для углекальциевой соли (мел) N=3 00.000, для иодистого серебра N=1 миллиону, для бромистого серебра N=2 миллионам. Растворимость смеси Ж. меньше суммы растворимости веществ в отдельных Ж. Если медленно охлаждать насыщенный раствор, то растворенное вещество иногда не выделяется, несмотря на то, что его находится в растворе больше, чем соответствует насыщению при новой более низкой температуре. Такой раствор называется пересыщенным. Раствор серно-натровой соли можно охладить до того, что он будет содержать в 8 раз больше соли, чем соответствует насыщению. Соль быстро начинает выделяться, когда в пересыщенный раствор попадает малейшая крупинка растворенной соли. Левель и Лиернес выяснили сложный механизм образования пересыщенных растворов. Растворение сопровождается уменьшением объёма, так называемым сжатием. Величина сжатия зависит от крепости раствора. Так, наибольшее сжатие раствора хлористого стронция в воде соответствует случаю, когда весовия количества соли и воды равны между собою. Терт (в Одессе) находит для уменьшения 8 объёма воды, получаемого при образовании ИООгр. раствора, содержащого р°/0 соли, следующее выражение: 8=Ср. (100 —р), где С не зависит от р, но зависит от температуры. Давление увеличивает растворимость тех веществ, растворение которых сопровождается сжатием, и уменьшает растворимость, когда при растворении происходит увеличение объёма .Браун теоретически разобрал вопрос о зависимости растворимости от внешнего давления. Растворимость поваренной соли увеличивается почти на 1Иг°/0 при : давлении в 120 атмосфер, а раство-

Жидкости

римость нашатыря уменьшается более, чем на 1°/0 при давлении в 164 атмосферы. Всасывание растворов пористыми веществами нередко сопровождается выделением растворенного вещества. Песок и уголь удерживают часть солей из растворов; подобное относится к неклееной бумаге. Упругость р пара раствора меньше упругости р пара растворителя. Разность р—р относится к упругости р, как и к n -f- N, где п—число молекул растворенного вещества, приходящихся на N молекул растворителя. Температура t’ затвердевания раствора ниже температуры t затвердева-ния растворителя. Понижение t—t прямо пропорционально квадрату абсолютной температуры и числу весовых частей вещества, растворенных в 100 частях растворителя, и обратно пропорционально молекулярному весу и скрытой теплоте плавления растворенного вещества. Теплоемкость растворов солей в воде меньше суммы теплоемкостей воды и соли. Температура наибольшей плотности водных растворов лежит ниже 4° Ц., температуры наибольшей плотности чистой воды. Относительно взаимного растворения Ж. следует отличать три случая: 1) некоторые Ж. вовсе не растворяются одна в другой или, по крайней мере, незаметно мало (масло и вода); 2) некоторые Ж. могут быть смешаны во всех пропорциях (алкоголь и вода, многие кислоты и вода, хлороформ и сероуглерод и так далее);

3) существуютъЖ., растворяющия друг друга в определенных количествах. Если смесь таких двух Ж. сболтать и затем дать ей устояться, то она разделяется на две части: внизу более тяжелая, наверху более легкая из Ж., причем каждая представляет насыщенный раствор другой Ж. (вода и эфир, алкоголь и сероуглерод). Взаимное растворение Ж. сопровождается изменением температуры. При смешении хлороформа и бензина температура повышается на 7,2°. Смешение уксусного эфира с алкоголем сопровождается понижением температуры на 2,4°. Смешение Ж. сопровождается иногда весьма значительным уплотнением. Весьма интересный пример такого уплотнения представляет смешение воды и алкоголя, подробно исследованное Д. И. Менделеевым. Сжатие доходит до 4,15%, суммы объёмов воды и алкоголя для случая смешения 45,88 частей алкоголя и 54,12 частей воды. Растворенное вещество по своим свойствам напоминает многие свойства газов. Так, например, оно, подобно газам, стремится расшириться, т. е. занять по возможности больший объём—оно диффундирует в чистый растворитель, если таковой соприкасается с раствором. Далее, растворенное вещество производит особого рода давление, называемое осмотическим; оно вполне аналогично давлению газов. Траубе (1867 г.), Пфеффер (1877 г.) и др. показали целый ряд способов получения так называемых полупроницаемых перепонок, при помощи которых могут быть изучены явления осмотического давления. Удобнее всего взять сосуд из пористой глины и пропитать его сперва раствором медного купороса, а затем раствором железисто-синеродистого калия. Тогда все поры сосуда затягиваются полупроницаемою пленкою, свободно пропускающей через себя воду, но задерживающей в большей или меньшей степени растворенное вещество. Оствальд, Вант-Гофф, Нернст и Тамман (в Юрьеве) развили учение об осмотическом давлении в растворах. Оно играет важную роль и в органическом мире. Так, например, исследования Владимирова (1891 г.) показали, что осмотическое давление в клетках бактерий весьма велико. В клетках моркови оно может доходить до 18 атмосфер. Растворы, обладающие одинаковым осмотическим давлением, называются изотоническими; они обладают одинаковою упругостью пара и одинаковою температурою замерзания. Названные выше ученые, а также Рауль, Аррениус и др., развили далее учение о близком сходстве ряда основных свойств растворов и газов. Осмотическое давление при неизменной температуре пропорционально концентрации раствора или обратно пропорционально объёму, занимаемому данным количеством

ИО20

растворенного вещества (закон Ма-риотта); осмотическое давление пропорционально абсолютной температуре (закон Гей-Люссака). Одинаковые объёмы изотонических растворов содержат при данной температуре одинаковое число молекул, равное числу газовых молекул, находящихся в том же объёме, при тех же давлении и температуре (закон Авогадро). Эти законы перестают быть верными для растворов электролитов (соли и кислоты). Планк и Аррениус объясняют эти отступления тем, что электролиты в растворах отчасти диссоциированы. — Когда различные части одной и той же Ж. обладают неодинаковыми движениями, то между слоями Ж. развивается внутреннее трение. Коэффициент k внутреннего трения, который еще называется вязкостью данной Ж., определяется формулою f=ksdv: dx, где s—поверхность соприкосновения двух слоев Ж., dv—разность скоростей двух слоев, расстояние которых равно dx, причем dx перпендикулярно к s; наконец, (—сила, замедляющая движение одного и ускоряющая движение другого слоя. Обыкновенно принимают вязкость воды при 0° равною 100. В этом случае k называется удгъльною вязкостью. Когда Ж. касается неподвижного твердого тела, и скорость слоя Ж., непосредственно прилегающого к поверхности твердого тела, не равна нулю, то между Ж. и твердым телом появляется трение. Сила f, действующая в этом случае на рассматриваемый слой Ж., выражается формулою f=csv, где s—поверхность соприкасания слоя и в—его скорость. Величина с называется коэффициентом внешнего трения Ж. Отношение k : с называется коэффициентом скольжения. Коэффициент k внутреннего трения определяется удобнее всего по так называемому способу капиллярных трубок. Заставляют Ж. под определенным давлением Р протекать через капиллярную трубку, радиус сечения которой R и длина которой L. Если Q объём Ж., протекшей через трубку во время Т, то коэффициент k внутреннего трения Ж. определяетсяформулою k=rcPTR: 8QL. Для воды коэффициент трения не зависит от материала трубки. На рисунке 7 изображен простой прибор, могущий служить для определения величины к. Капиллярная трубка ab оканчивается внизу более широкой частью be, а наверху расширением к, от которого идет далее широкая трубка cd, суженная в с. К концу d прикреплена каучуковая трубка, снабженная зажимом. Вся трубка ed находится внутри сосуда с водою, температура которой определяется термометром Т. Открыв зажим, всасывают испытуемую Ж. в трубку ed до точки, лежащей несколько выше с и затем определяют время Т, в течение которого вся Ж. вытекает через капиллярную трубку. Кулон, Гельмгольц, Маргулес и др. дали другие способы определения величины к. Способ Кулона основан на наблюдении поворотных колебаний круглой металлической горизонтальной пластинки, вращающейся внутри Ж. Если за единицу длины, времени и массы принять сантиметр, секунду и грамм, то для ртути к=0,0158, для воды к=0,0119. С повышением температуры коэффициент k весьма быстро уменьшается. Так, для воды k при 70° в 4 раза меньше, чем при 0°. Вязкость жидкой углекислоты при 15° в 14,6 раз меньше вязкости воды; вязкость глицерина при 2,8° в

2.500 раз больше вязкости воды. С увеличением давления вязкость воды уменьшается, а вязкость насыщенных растворов поваренной соли и нашатыря в воде увеличивается. Вязкость растворов иногда больше, иногда меньше вязкости воды.—Движение Ж. рассматривается в особом отделе механики, называемом гидродинамикой. Вместе с гидростатикой (смотрите выше) она составляет так называемую гидромеханику. Когда Ж., подверженная силе тяжести, вращается около вертикальной оси, то ея поверхность перестает быть плоскою и делается поверхностью параболоида вращения; всякая плоскость, проходящая через ось вращения, пересекает ее по параболе. Особый интерес представляет вытекание Ж. из малых отверстийкогда образуются так называемия жидкие струи. Если в—скорость Ж. и s—площадь отверстия, то количество Q Ж., вытекающей в единицу времени, определяется формулою: Q=avs, где а правильная дробь, которая для воды приблизительно равна 0,62. Это число равно отношению площади поперечного сечения струи к площади отверстия. Сжатие струи было замечено еще Ньютоном. По теории Байэра, оно равно 7t2:8=0,617, что хорошо согласуется с наблюдениями. Вблизи отверстия жидкая струя воды прозрачна и гладка; на некотором расстоянии от отверстия она делается непрозрачною, и сечение ея периодически увеличивается и уменьшается. Оказывается, что она перестает быть сплошною, распадаясь на отдельные большия капли, совершающия как бы пульсации, располагаясь попеременно то по направлению струи, то по направлению к нему перпендикулярному. Между каждыми двумя большими каплями помещается одна малая. Наблюдать эти капли можно, например, при моментальном освещении струи электрической искрой или путем моментального фотографирования. Течение Ж. через капиллярные трубки определяется законами Пуолеля, хгриводящими к формуле, которая уже была указана выше при определении коэффициента внутреннего трения. Колебательные движения поверхностных частиц Ж. вызывают всем известное явление жидких волн, которые весьма тщательно были изучены братьями Э. и В. Вебер {1825 г.). В движениях принимают участие частицы, лежащия на глубине, не превышающей более чем в 350 раз высоту волн. Скорость распространения волн зависит от глубины жидкого слоя, от длины волны, которую следует считать поперек волн, от плотности Ж. и от поверхностного натяжения. Движение воздуха (ветер) у поверхности Ж. может значительно влиять на форму и скорость волн. Гельмгольцу принадлежит учение о вихревых движениях (смотрите) в идеальной Ж., вязкость которой равна нулю; он доказал, что вращательные, или вихревыя, движения немогут ни образоваться ни уничтожаться в идеальной Ж. Раз они существуют, они должны оставаться вечно. На этом основана знаменитая теория вихревых атомов, предложенная лордом Кельвином (В. Томсон). Частицы, участвующия во вращательном движении, всегда в нем участвуют, т. е. перемещаются из одного места в другое вместе с вихрем. Вихревая нить не может иметь свободного конца внутри Ж.; она должна или оканчиваться у поверхности Ж. или быть замкнутою; вихревая нить не может быть перерезана. Две пити не могут пересечься, а потому петля в нити, раз она существует, не может раскрыться. Произведение угловой скорости вращения на площадь поперечного сечения нити есть величина постоянная вдоль всей нити. Вихревия нити действуют на частицы внешней для них Ж., заставляя их двигаться со скоростью, законы которой вполне аналогичны законам действия электрических токов на магнитный полюс. Вихревое кольцо имеет в неограниченной Ж. равномерное поступательное движение по направлению движения Ж. внутри кольца. В неидеальной Ж., обладающей вязкостью, возможно образование и исчезновение вихревых движений. О. Хвольсон.