Глава XI

ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ТЕЛА В СОСТОЯНИИ РАВНОВЕСИЯ

§ 93. Твердые, жидкие и газообразные тела

Все тела состоят из мельчайших частиц — молекул, которые находятся в постоянном и непрерывном движении. В твердых те­лах молекулы совершают колебательное движение около неко­торого положения равновесия. Но эти перемещения молекул на­столько малы, что они совершенно не влияют на движение тел или их частей, рассматриваемых в механике. Среднее положение молекул в твердом теле относительно друг друга вполне опреде­ленно. При обычном анализе движений твердого тела его мельчай­шая частица ¹) содержит настолько большое количество молекул, что эту частицу при движении и деформации тела можно считать сплошной и непрерывной.

Каждое твердое тело имеет свою форму. Для изменения формы, для деформации, необходимо приложить к телу или к его частям некоторые силы. Поэтому твердое тело, в отличие от жидкого и газообразного, сохраняет свою форму. Жидкости и газы предста­вляют собой такие физические тела, которые не имеют определенной формы и принимают форму того сосуда, который они заполняют.

Необходимо отметить, что указанное разграничение между твердым телом и жидкостью до некоторой степени условно, оно относится только к механике. Одно и то же тело ведет себя и как твердое, и как жидкое тело, смотря по тому, в каком явлении оно принимает участие. Например, запуская волчок, диск которого сделан из асфальта, мы наблюдаем, что волчок ведет себя как твердое тело; тот же диск, лежащий на подоконнике на солнце, растекается как жидкость. Более четкое и общее разграничение между жидкостью и твердым телом будет сделано при изучении физики твердого тела. Здесь же имеются в виду только механи-

¹) Частицей данного тела считают некоторый достаточно малый объем, выде­ленный из данного тела; размеры этого объема очень малы по сравнению с раз­мерами самого тела.

334

ческие задачи и поэтому указанное разграничение можно считать вполне оправданным.

В газе молекулы совершают беспорядочное, хаотическое дви­жение, соударяясь друг с другом подобно мельчайшим шарикам из твердого материала. Молекулы не связаны друг с другом во время полета, и частицы газа вследствие непрерывных соударений стремятся разлететься во все стороны, и газ равномерно заполняет весь предоставленный ему объем. Поэтому газ — такое физическое тело, которое не имеет ни определенной формы, ни определенного объема. Объем газа определяется объемом того сосуда, который газ занимает. При анализе механических явлений и газ можно представлять в виде непрерывного сплошного тела, которое стре­мится расшириться и равномерно заполнить весь предоставленный ему объем. Такое представление будет правильным только в том случае, когда мельчайшие частицы газообразного тела содержат огромнейшее число молекул. Например, в воздухе при обычных условиях число молекул в 1 мм³ равно по порядку величины 10¹⁶.

В жидкостях, как и в газах, молекулы не связаны друг с дру­гом неизменно; при хаотическом молекулярном движении одна молекула двигается относительно другой как угодно. Но в жид­кости, в отличие от газа, среднее расстояние между молекулами остается почти неизменным. Следовательно, жидкость представляет собой физическое тело, не имеющее определенной формы, но обла­дающее почти неизменным объемом. Объем жидкости изменяется только при значительном изменении действующих на жидкость внешних сил.

Жидкое тело всегда ограничено определенной поверхностью, отделяющей его от твердого тела или газа; в последнем случае поверхность жидкости называют свободной.

Газообразные тела обычно ограничены или поверхностью жид­кости, или поверхностью твердых тел, но они могут и не иметь определенной граничной поверхности, например верхние слои земной атмосферы.

В курсе механики с достаточной степенью точности твердые, жидкие и газообразные тела рассматриваются как сплошные и непрерывные, причем предполагается, что твердое тело при не­изменных внешних условиях обладает определенными, присущими ему формой и объемом, жидкое тело обладает только определенным объемом, газообразное тело не имеет ни формы, ни объема, ему присущего.