Свойства жидкостей. поверхностное натяжение

Вязкость

Физические свойства жидкости очень разные. Но единственный — это вязкость. Что это такое и как определяется? Основными параметрами, от которых зависит рассматриваемое значение, являются:

• градиент скорости движения.
• режущее усилие;

Зависимость этих величин линейная. Если объяснить более простыми словами, вязкость, как и объем, — это такие общие для жидкостей и газов свойства, которые предполагают неограниченное движение независимо от внешних воздействующих сил. То есть, если вода вытекает из корабля, она будет продолжать течь под любым воздействием (гравитация, трение и другие параметры).

В этом отличие от неньютоновских жидкостей, которые более вязкие и могут оставлять отверстия при движении, заполняясь со временем.

От чего будет зависеть этот показатель?

1. От температуры. С повышением температуры вязкость одних жидкостей увеличивается, а других, наоборот, уменьшается. Это зависит от конкретного соединения и его химической структуры.
2. От давления. Увеличение вызывает увеличение индекса вязкости.
3. От химического состава вещества. Вязкость изменяется при наличии примесей и посторонних компонентов в пробе чистого вещества.

Гидродинамика Эйлера и Навье-Стокса

Уравнение Бернулли позволяет объяснить очень много интересных гидродинамических явлений, но гораздо больше явлений, происходящих в движущихся жидкостях и газах, с его помощью объяснить нельзя, потому что этот закон для идеальной жидкости, т.е для жидкости, которая не обладает внутренним трением, а значит не создает гидравлическое сопротивление..

Реальная жидкость отличается от идеальной и обладает внутренним трением, или по другому называют вязкостью. Два соприкасающиеся элемента жидкости, двигающиеся в одном и том же направлении, но с разными скоростями, воздействуют друг на друга. Сила взаимодействия ускоряет медленно движущийся элемент жидкости и замедляет более быстрый.

Уравнение Навье — Стокса для вязких жидкостей

В более строгой формулировке линейная зависимость вязкого трения от изменения скорости движения жидкости называется уравнением Навье — Стокса. Оно учитывает сжимаемость жидкостей и газов и, в отличие от закона Ньютона, справедливо не только вблизи поверхности твёрдого тела, но и в каждой точке жидкости (у поверхности твёрдого тела в случае несжимаемой жидкости уравнение Навье — Стокса и закон Ньютона совпадают).

Любые газы, для которых выполняется условие сплошной среды, подчиняются и уравнению Навье — Стокса, т.е. являются ньютоновскими жидкостями.

Вязкость жидкости и газа обычно существенна при относительно малых скоростях, потому иногда говорят, что гидродинамика Эйлера — это частный (предельный) случай больших скоростей гидродинамики Навье — Стокса.

При малых скоростях в соответствии с законом вязкого трения Ньютона сила сопротивления тела пропорциональна скорости. При больших скоростях, когда вязкость перестаёт играть существенную роль, сопротивление тела пропорционально квадрату скорости (что впервые обнаружил и обосновал Ньютон).

Значение теории одной жидкости

Теория одной жидкости показывает значительный сдвиг в том, как научное сообщество думает об электричестве. До теории Франклина существовало множество конкурирующих теорий о функционировании электричества. Теория Франклина вскоре стала наиболее широко принятой в то время. Теория Франклина также примечательна тем, что это первая теория, которая рассматривала электричество как накопление «заряда» откуда-то еще, а не как возбуждение материи, уже присутствующей в объекте.

Теория Франклина также дает основу для , представление об электричестве как о движении положительных зарядов. Франклин произвольно считал свой электрический флюид имеющим положительный заряд, и поэтому все мысли были выполнены в настроении положительного потока. Это настолько проникло в сознание научного сообщества, что электричество все еще рассматривается как поток положительных зарядов, несмотря на доказательства того, что электричество, проходящее через металлы (наиболее распространенный проводник), осуществляется через электрон, или отрицательная частица.

Франклин также был первым, кто предположил, что молния на самом деле была электричеством. Франклин предположил, что молния была просто увеличенной версией маленьких искр, возникающих между двумя заряженными объектами. Поэтому он предсказал, что молнию можно формировать и направлять с помощью заостренного проводника. Это было основой его знаменитого воздушный змей эксперимент.

Механические свойства жидкости

Эти свойства изучаются такой наукой, как гидромеханика. В частности — его раздел, теория механики жидкости и газа. К основным механическим параметрам, характеризующим агрегатное состояние рассматриваемых веществ, относятся:

• вязкость.
• конкретный вес;
• плотность;

Под плотностью жидкого тела понимается его масса, которая содержится в единице объема. Этот показатель варьируется для разных соединений. По этому показателю уже есть экспериментально рассчитанные и измеренные данные, которые заносятся в специальные таблицы.

Удельным весом считается масса единицы объема жидкости. Этот показатель сильно зависит от температуры (при повышении его вес уменьшается).

Зачем изучать механические свойства жидкостей? Эти знания важны для понимания процессов, происходящих в природе в организме человека. Даже при создании технических средств, различных изделий. В конце концов, жидкие вещества — одна из самых распространенных агрегатных форм на нашей планете.

Классификация жидких тел

Это разделение основано на свойствах жидкостей, их структуре и химической структуре, а также на типах взаимодействий между частицами, составляющими соединение.

1. Такие жидкости, состоящие из атомов, удерживаемых вместе силами Ван-дер-Ваальса. Примеры — жидкие газы (аргон, метан и другие).
2. Такие вещества, которые состоят из двух одинаковых атомов. Примеры: газ в сжиженном виде — водород, азот, кислород и другие.
3. Жидкие металлы — это ртуть.
4. Вещества, состоящие из элементов, связанных ковалентными полярными связями. Примеры: соляная кислота, йодоводород, сероводород и другие.
5. Соединения, в которых присутствуют водородные связи. Примеры: вода, спирты, аммиак в растворе.

Также существуют особые структуры, такие как жидкие кристаллы, неньютоновские жидкости, которые обладают особыми свойствами.

Мы рассмотрим основные свойства жидкости, которые отличают ее от всех других агрегатных состояний. В первую очередь, это то, что принято называть физическими.

Структура воды в трех ее агрегатных состояниях

Проблема оценки структуры воды пока представляет для ученых определенные сложности. Наиболее популярной считается гипотеза, предложенная в 1883 году Уайтингом.

В ней утверждается, что:

• в качестве основной строительной единицы водяного пара выступает молекула гидроль (моногидроль);
• основной строительной единицей воды будет являться двойная молекула дигидроль;
• лед считается состоящим из тройных молекул тригидроль.

На данных представлениях основывается гидрольная теория структуры воды, согласно которой водяной пар считается состоящим из комплекса простейших молекул моногидроля, их ассоциаций и также из незначительного числа молекул дигидроля.

В жидком виде вода считается смесью молекул моногидроля, дигидроля и тригидроля. Соотношение количества таких молекул в воде будет различным и зависимым от температуры. Поскольку молекула воды сама по себе несимметрична, центры тяжести положительных и отрицательных зарядов у нее не будут совпадать.

Рисунок 3. Полярные молекулы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Молекулы обладают двумя полюсами – положительным и отрицательным, создающими, подобно магниту, силовые молекулярные поля. Такие молекулы называются полярными (диполями). Количественная характеристика полярности при этом определяется электрическим моментом диполя.

Свойства жидкостей

По ря­ду свойств Ж. близ­ки к твёр­дым (кри­стал­ли­че­ским) те­лам: со­хра­ня­ют объ­ём, об­ра­зу­ют по­верх­ность, об­ла­да­ют оп­ре­де­лён­ной проч­но­стью на раз­рыв. В то же вре­мя ме­ж­ду твёр­дым те­лом и Ж. име­ют­ся су­ще­ст­вен­ные раз­ли­чия. Ж. от­ли­ча­ет от твёр­дых тел бо́ль­шая под­виж­ность отд. мо­ле­кул, по­это­му в ней при при­ло­же­нии ма­лых сдви­го­вых на­пря­же­ний не воз­ни­ка­ет уп­ру­гой де­фор­ма­ции, а по­яв­ля­ет­ся си­ла вяз­ко­го со­про­тив­ле­ния. Ко­эф. ди­на­мич. вяз­ко­сти Ж. вбли­зи точ­ки плав­ле­ния в 1013 раз мень­ше, чем у твёр­до­го те­ла, а ко­эф. са­мо­диф­фу­зии в 105 раз боль­ше. Вме­сте с тем Ж. об­ла­да­ют свой­ст­ва­ми, сбли­жаю­щи­ми их с га­за­ми: при­ни­ма­ют фор­му со­су­да, в ко­то­рый по­ме­ще­ны; в об­лас­ти со­стоя­ний, на­зы­вае­мой за­кри­ти­че­ской, они не­пре­рыв­но пе­ре­хо­дят в га­зо­об­раз­ное со­стоя­ние, не ис­пы­ты­вая скач­ка плот­но­сти. Од­на­ко есть и су­ще­ст­вен­ные раз­ли­чия в свой­ст­вах Ж. и га­зов. Напр., плот­ность Ж. при­мер­но в ты­ся­чу раз боль­ше плот­но­сти га­зов. Кро­ме то­го, в по­ве­де­нии не­ко­то­рых свойств Ж. и га­зов на­блю­да­ют­ся ка­че­ст­вен­ные раз­ли­чия. Так, вяз­кость га­зов уве­ли­чи­ва­ет­ся с рос­том темп-ры, а вяз­кость Ж., на­про­тив, умень­ша­ет­ся. В от­ли­чие от га­зов для Ж. ха­рак­тер­но воз­рас­та­ние с темп-рой от­но­ше­ния $c_p/c_V$, в га­зах $c_p/c_V = \text{const} \;(c_p$ – те­п­ло­ём­кость при по­сто­ян­ном дав­ле­нии, $c_V$ – те­п­ло­ём­кость при по­сто­ян­ном объ­ё­ме).

Зна­че­ния ко­эф­фи­ци­ен­тов пе­ре­но­са га­зов и Ж. силь­но раз­ли­ча­ют­ся. Так, напр., для жид­ко­го ки­сло­ро­да при темп-ре 100 К ко­эф. вяз­ко­сти $η$ = 0,16·10–3 Па· с, ко­эф. те­п­ло­про­вод­но­сти $λ$ = 135·10–3 Вт/м·К. В га­зо­вой фа­зе при темп-ре 300 К и ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии те же ве­ли­чи­ны име­ют зна­че­ния 0,027·10–3 Па·с и 26,7·10–3 Вт/м·К со­от­вет­ст­вен­но.

Ос­но­вой для ко­ли­че­ст­вен­но­го опи­са­ния тер­мо­ди­на­мич. свойств Ж. яв­ля­ет­ся урав­не­ние со­стоя­ния. Ван дер Ва­аль­са урав­не­ние, не яв­ля­ясь уни­вер­саль­ным в стро­гом смыс­ле, ка­че­ст­вен­но пра­виль­но опи­сы­ва­ет по­ве­де­ние Ж. и га­за в ши­ро­ком диа­па­зо­не дав­ле­ний $p$ и темп-р $T$, а так­же осо­бен­но­сти фа­зо­во­го пе­ре­хо­да ме­ж­ду ни­ми.

При­сут­ст­вие в Ж. силь­но­го меж­мо­ле­ку­ляр­но­го взаи­мо­дей­ст­вия обу­слов­ли­ва­ет на­ли­чие у неё по­верх­но­ст­но­го на­тя­же­ния на гра­ни­це её с лю­бой др. сре­дой. Бла­го­да­ря по­верх­но­ст­но­му на­тя­же­нию Ж. стре­мит­ся при­нять та­кую фор­му, ко­то­рая обес­пе­чи­ва­ет ми­ним. пло­щадь её по­верх­но­сти при за­дан­ном объ­ё­ме. При от­сут­ст­вии внеш­них сил, ко­гда дей­ст­ву­ют толь­ко меж­мо­ле­ку­ляр­ные си­лы (напр., в ус­ло­ви­ях не­ве­со­мо­сти), Ж. при­об­ре­та­ет фор­му ша­ра. Влия­ние по­верх­но­ст­но­го на­тя­же­ния на дви­же­ние гра­ниц Ж. с твёр­ды­ми те­ла­ми или гра­ниц ме­ж­ду не­сме­ши­ваю­щи­ми­ся Ж. от­но­сит­ся к об­лас­ти ка­пил­ляр­ных яв­ле­ний.

Ме­ха­нич. свой­ст­ва Ж. опи­сы­ва­ют­ся на­бо­ром за­ко­нов со­хра­не­ния (чис­ла час­тиц, им­пуль­са и энер­гии). Дви­же­ния Ж., рас­смат­ри­вае­мых как сплош­ные сре­ды, изу­ча­ют­ся в гид­ро­ди­на­ми­ке.

Уравнение Бернулли стационарного движения

Одно из важнейших уравнений гидромеханики было получено в 1738 г. швейцарским учёным Даниилом Бернулли (1700 — 1782). Ему впервые удалось описать движение идеальной жидкости, выраженной в формуле Бернулли.

Идеальная жидкость — жидкость, в которой отсутствуют силы трения между элементами идеальной жидкости, а также между идеальной жидкостью и стенками сосуда.

Уравнение стационарного движения, носящее его имя, имеет вид:

где P — давление жидкости, ρ − её плотность, v — скорость движения, g — ускорение свободного падения, h — высота, на которой находится элемент жидкости.

Смысл уравнения Бернулли в том, что внутри системы заполненной жидкостью (участка трубопровода) общая энергия каждой точками всегда неизменна.

В уравнении Бернулли есть три слагаемых:

• ρ⋅v2/2 — динамическое давление — кинетическая энергия единицы объёма движущей жидкости;
• ρ⋅g⋅h — весовое давление — потенциальная энергия единицы объёма жидкости;
• P — статическое давление, по своему происхождению является работой сил давления и не представляет собой запаса какого-либо специального вида энергии («энергии давления»).

Это уравнение объясняет почему в узких участках трубы растёт скорость потока и падает давление на стенки трубы. Максимальное давление в трубах устанавливается именно в месте, где труба имеет наибольшее сечение. Узкие части трубы в этом отношении безопасны, но в них давление может упасть настолько, что жидкость закипит, что может привести к кавитации и разрушению материала трубы.

Основные свойства жидкости

Молекулы жидкого вещества вплотную расположены одна к другой, чем напоминают твёрдое состояние. Отсюда объём жидкостей слабо зависит от оказываемого на них давления. Для них характерно относительное постоянство занимаемого пространства, как для твёрдой материи в отличие от газов.

Основные физические свойства жидкости:

• Вязкость или внутреннее трение – способность сопротивляться перемешиванию. При перемешивании молекулы сталкиваются, вызывая появление затормаживающего давления. Кинетическая энергия передвижения превращается в тепло. 
• Текучесть воды – это способность принимать форму сосуда, где она находится. Объясняется тем, что молекулы колеблются в своих положениях и периодически перескакивают из одного места на другое. Если к веществу приложить внешнюю силу, она заставит молекулы течь – перемещаться в сторону её воздействия. Пределом текучести, в отличие от пластичных тел, жидкости не обладают.
• Сохранение занимаемого объёма. Жидкости тяжело сжимать, ведь между молекулами мало пространства. Давление равномерно передаётся каждой молекуле вещества, заточённого в закрытом сосуде. Свойство применяется в гидравлических агрегатах.
• Повышение объёма при нагревании и сужение при снижении температуры. Исключение – вода. При замерзании увеличивается в объёме, при нагреве от 0 до 4 °C – сжимается.
• Диффузия – прохождение молекул под воздействием тепла сквозь поверхностное натяжение с последующим смешиванием.
• Свободная поверхность либо поверхность раздела по одну сторону которой находится пар, по другую – жидкость. 
• Поверхностное натяжение – мембрана, расположенная в верхнем слое вещества, стремящаяся минимизировать свою площадь. Проявление – мыльные пузыри, поверхность которых минимизируется, принимая сферическую форму. Поверхностное натяжение выглядит как тончайшая плёнка, натянутая перпендикулярно стенкам сосуда с жидкостью.
• Испарение с конденсацией – переход в газообразное или твёрдое состояния соответственно.
• Кипение – образование пара внутри объёма вещества при высокой температуре.
• Смачивание – возникает при соприкосновении с твёрдыми предметами, проявляется в проникновении, прилипании и растекании субстанции (либо не прилипании с отталкиванием).
• Капиллярные явления – особенности взаимодействия с несмачиваемыми и смачиваемыми поверхностями.
• Лёгкость смешивания – растворяемость друг в друге.
• Перегрев – нагрев свыше температуры кипения без закипания.
• Переохлаждение – остывание ниже температуры замерзания без образования кристаллов.
• Образование волн на поверхности вследствие вывода участка поверхности из равновесия.

Какими общими свойствами обладают жидкости и газы?

Между жидким и газообразным состоянием вещества существует ряд схожих свойств:

• Равномерное распределение по предоставляемому объёму.
• Не сохраняют форму, не имеют её.
• Постоянное передвижение молекул помимо их колебаний.

Жидкости сосуществуют с иными агрегатными состояниями материи при строгом соблюдении ряда условий, например, температуры.

Отвернитесь от дисплея и назовите основные физические свойства жидкости без объяснения их значений. 

Закон вязкого трения Ньютона

Ньютон предположил, что величина этой силы (называемой силой внутреннего трения) пропорциональна разности скоростей элементов жидкости. Следовательно, сила внутреннего трения F пропорциональна изменению скорости жидкости v в направлении, перпендикулярном движению, и зависит от площади S соприкосновения элементов жидкости:

η − коэффициент динамической вязкости.

Жидкости, в которых внутреннее трение подобным образом зависит от изменения скорости, называются ньютоновскими, или жидкостями с линейной вязкостью.

Величину коэффициента динамической вязкости (и справедливость данного закона) Ньютон определил с помощью несложного опыта: он передвигал по поверхности жидкости пластинку с той или иной скоростью. Для того чтобы поддерживать эту скорость постоянной, требовалась сила, которая при небольшой глубине жидкости оказалась прямо пропорциональна площади S и скорости пластинки v и обратно пропорциональна глубине жидкости h:

И хотя при увеличении глубины жидкости h сила вязкого трения пластинки не становится исчезающе малой, эта формула довольно точно описывает взаимодействие между соприкасающимися элементами жидкости.

Чем больше разность скоростей, тем больше сила, с которой они воздействуют друг на друга, заставляя притормаживать слишком быстро движущиеся элементы и разгоняя слишком медленные.

В результате относительное движение в жидкости прекращается (но иногда это может произойти не очень скоро).

Смысл уравнения Бернулли

Физический смысл уравнения Бернулли. Уравнение Бернулли является следствием закона сохранения энергии. Первый член уравнения Бернулли – это кинетическая энергия, второе слагаемое уравнения Бернулли – потенциальная энергия в поле силы тяжести, третье – работа силы давления при подъеме жидкости на высоту h.

Вот и все, друзья, не так уж и страшно. Совсем немного времени, а Вы уже знаете уравнение Бернулли. Даже если Вы не знаете больше ничего, с этими знаниями идти на экзамен или зачет гораздо лучше, чем просто так. А если Вам необходима помощь в том, как решать задачи на уравнение Бернулли – не стесняйтесь и оформляйте заявку. После того как наши авторы распишут решение уравнения Бернулли максимально подробно, у Вас не останется пробелов в знаниях.

Общая информация

Фазовая диаграмма воды.Плавлению (и кристаллизации) соответствует ветвь левее и выше тройной точки, сублимации — ветвь левее и ниже тройной точки. Зелёная пунктирная линия показывает аномальное поведение воды.

Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое.

Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела).

Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии.

Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние — стекло), выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления.

Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию (наиболее важные исключения — это квантовые жидкости и жидкие кристаллы). Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза).

Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и другие. Жидкости могут выполнять функцию растворителей.

Явление кавитации

Кавитация (от латинского cavitas — «углубление», «полость») — процесс образования полостей (пузырьков) в движущейся жидкости вследствие понижения давления.

Явление кавитации также объясняется уравнением Бернулли. Если скорость течения жидкости значительно возрастает, то давление сильно понизится — настолько, что жидкость закипит. Такую скорость можно получить, если пропускать жидкость через очень узкий участок трубы или при быстром обращении лопатки в водяном насосе.

Пузырьки по ходу движения жидкости попадают в области жидкости с нормальным давлением и там схлопываются. Это схлопывание сопровождается гидродинамическими эффектами, способными привести к разрушению трубы или стенок насоса.

Связь с магнетизмом

Ни дю Фэй, ни Франклин не описали эффекты магнетизма в своих теориях, поскольку оба они касались только электрических эффектов. Однако теории магнетизма следовали той же схеме, что и теории электричества. Шарль Кулон описал магниты как содержащие две магнитные жидкости, звуковую и северную, которые могут объединяться для описания магнитного притяжения и отталкивания. Родственная одножидкостная теория магнетизма была предложена Франц Эпинус, который описал магниты как содержащие слишком много или слишком мало магнитной жидкости.

Эти теории электричества и магнетизма рассматривались как два отдельных явления, пока Ганс Кристиан Эрстед заметил, что стрелка компаса при размещении рядом с электрическим током. Это заставило его разработать теории о том, что электричество и магнетизм взаимосвязаны и могут влиять друг на друга. Работа Эрстеда легла в основу теории французского физика. Андре-Мари Ампер, который объединил отношения между магнетизмом и электричеством.

Структура жидкостей

Рис. 1. Функция распределения g(r) для жидкого рубидия в двух состояниях: вблизи точки плавления (кривая a) и вблизи критической точки (кривая б).

Со­глас­но дан­ным рент­ге­но- и ней­тро­но­гра­фии, струк­ту­ра Ж. об­ла­да­ет ближ­ним по­ряд­ком и в ней от­сут­ст­ву­ет даль­ний по­ря­док (см. Даль­ний и ближ­ний по­ря­док). Это зна­чит, что в по­ло­же­нии бли­жай­ших со­се­дей лю­бой мо­ле­ку­лы на­блю­да­ют­ся лишь не­зна­чит. от­кло­не­ния от пра­виль­ной псев­до­кри­стал­лич. упа­ков­ки. Од­на­ко не­боль­шие от­кло­не­ния от пра­виль­ной упа­ков­ки бы­ст­ро на­ка­п­ли­ва­ют­ся, и уже на рас­стоя­нии не­сколь­ких пе­рио­дов не­воз­мож­но об­на­ру­жить та­кую же мо­ле­ку­лу с ок­ру­же­ни­ем, от­ве­чаю­щим ожи­дае­мо­му по­ряд­ку. Ко­ли­че­ст­вен­ной струк­тур­ной ха­рак­те­ри­сти­кой Ж. яв­ля­ет­ся ра­диаль­ная функ­ция рас­пре­де­ле­ния $g(r)$, оп­ре­де­ляю­щая ве­ро­ят­ность, с ко­то­рой на рас­стоя­нии $r$ от вы­бран­ной мо­ле­ку­лы мо­жет быть встре­че­на др. мо­ле­ку­ла. Функ­цию $g(r)$ на­хо­дят из экс­пе­рим. дан­ных по рас­сея­нию рент­ге­нов­ских лу­чей или мед­лен­ных ней­тро­нов (из уг­ло­во­го рас­пре­де­ле­ния ин­тен­сив­но­сти рас­се­ян­ных лу­чей). Не­по­сред­ст­вен­но из опы­та мо­жет быть по­лу­че­на т. н. функ­ция рас­сея­ния (струк­тур­ный фак­тор) $S(Q)$, ко­то­рая пред­став­ля­ет со­бой фу­рье-об­раз функ­ции $g(r)$. На рис. 1 изо­бра­же­на функ­ция $g(r)$ для жид­ко­го ру­би­дия. На­ли­чие не­сколь­ких мак­си­му­мов у ра­ди­аль­ной функ­ции рас­пре­де­ле­ния сви­де­тель­ст­ву­ет о ло­каль­ном упо­ря­до­че­нии мо­ле­кул на рас­стоя­ни­ях по­ряд­ка не­сколь­ких мо­ле­ку­ляр­ных диа­мет­ров. С уве­ли­че­ни­ем темп-ры, т. е. по ме­ре умень­ше­ния плот­но­сти Ж., мак­си­му­мы ра­ди­аль­ной функ­ции рас­пре­де­ле­ния про­яв­ля­ют­ся ме­нее от­чёт­ли­во, что ука­зы­ва­ет на умень­ше­ние сте­пе­ни мо­леку­ляр­но­го упо­ря­до­че­ния. С по­мо­щью ра­ди­аль­ной функ­ции рас­пре­де­ле­ния мо­жет быть оп­ре­де­ле­но среднее чис­ло $N$ бли­жай­ших со­се­дей вы­бран­ной мо­ле­ку­лы. В от­ли­чие от твёр­дых тел в Ж. те­п­ло­вое рас­ши­ре­ние со­про­во­ж­да­ет­ся су­ще­ст­вен­ным из­ме­не­ни­ем имен­но это­го па­ра­мет­ра: например, в крип­то­не при из­ме­не­нии плот­но­сти от зна­че­ния, со­от­вет­ст­вую­ще­го точ­ке плав­ле­ния, до зна­че­ния, со­от­вет­ст­вую­ще­го кри­тической точ­ке, $N$ умень­ша­ет­ся от 8,5 до 4. При этом среднее меж­атом­ное рас­стоя­ние уве­ли­чи­ва­ет­ся все­го лишь на 5%, в то вре­мя как удель­ный объ­ём воз­рас­та­ет в 2,5 раза.

Од­ной из центр. про­блем в ис­сле­до­ва­нии про­стых Ж. яв­ля­ет­ся оп­ре­де­ле­ние свя­зи ме­ж­ду ра­ди­аль­ной функ­ци­ей рас­пре­де­ле­ния $g(r)$ и пар­ным по­тен­циа­лом меж­мо­ле­ку­ляр­но­го взаи­мо­дей­ст­вия $\phi(r)$. Из­вест­но неск. при­бли­же­ний, по­зво­ляю­щих рас­счи­ты­вать струк­тур­ные ха­рак­те­ри­сти­ки Ж. по за­дан­ным пар­ным по­тен­циа­лам. Од­но из при­бли­же­ний (ин­те­граль­ное урав­не­ние Пер­ку­са – Йе­ви­ка) по­зво­ли­ло вы­ра­зить в ана­ли­тич. фор­ме связь $g(r)$ с про­стым пар­ным по­тен­циа­лом, от­ве­чаю­щим мо­де­ли жё­ст­ких (не­при­тя­ги­ваю­щих­ся) сфер. Этот ре­зуль­тат сыг­рал боль­шую роль в раз­ви­тии ме­то­дов тер­мо­ди­на­мич. тео­рии воз­му­ще­ний, в ко­то­рой в ка­че­ст­ве ну­ле­во­го при­бли­же­ния ис­поль­зу­ет­ся ра­ди­аль­ная функ­ция рас­пре­де­ле­ния мо­де­ли жё­ст­ких сфер. Мно­го­числ. ис­сле­до­ва­ния, про­ве­дён­ные ме­то­дом рас­сея­ния рент­ге­нов­ских лу­чей и ней­тро­нов, по­ка­за­ли, что струк­ту­ра про­стых Ж. вбли­зи точ­ки плав­ле­ния хо­ро­шо мо­де­ли­ру­ет­ся струк­ту­рой, фор­ми­руе­мой мо­ле­ку­ла­ми в ви­де твёр­дых сфер при со­от­вет­ст­вую­щих плот­но­стях.