ความหมายของของเหลว
ของเหลวเป็นสสารที่มีสถานะอยู่ระหว่างก๊าซกับของแข็ง
อนุภาคของของเหลวยึดติดกันด้วยแรงกระทำระหว่างโมเลกุล
อนุภาคในของเหลวมีการเคลื่อนไหวตลอดเวลาแต่ค่อนข้างจำกัด
ไม่อิสระเหมือนการเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซ
แรงกระทำในของเหลวมักเป็นแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล

---

โครงสร้างของของเหลว

การจัดโมเลกุลในของเหลว (รวมทั้งในผลึกของแข็ง) เราสามารถอธิบาย
ได้ด้วย pair distribution function, g(r) ซึ่งนิยามไว้ดังนี้
"g(r)dr คือ ความน่าจะเป็นที่จะพบโมเลกุลหนึ่งภายในช่วง dr ตรงระยะ r
จากอีกโมเลกุลหนึ่ง"

ตรงระยะ r ที่มีค่าของฟังก์ชัน g(r) สูงสุด หมายถึง ระยะเป็นไปได้สูงสุด
ที่จะพบโมเลกุลที่สอง เช่น ถ้า g(r) มีค่าสูงสุดที่ r = 0.5 nm หมายความว่า
ระยะเป็นไปได้สูงสุด (ทุกทิศทาง) ที่จะพบโมเลกุลที่สองอยู่ตรงที่ระยะห่าง
0.5 nm นับจากโมเลกุลแรก

รูปร่างการกระจายฟังก์ชัน g(r) จะสัมพันธ์โดยตรงกับลักษณะการจัดตัว
ของโมเลกุลในผลึกและของเหลว มีชื่อเรียกได้ 2 แบบ กล่าวคือ
ในโครงสร้างผลึกจะเป็นแบบที่เรียกว่า long-range order
ในโครงสร้างของเหลวจะเป็นแบบ short-range order
ในทางปฏิบัติ รูปร่างการกระจายของฟังก์ชัน g(r) ทั้งสองแบบ เราสามารถ
หาได้โดยใช้เทคนิคเอ็กซ์เรย์ดิฟแฟรกชัน (ไม่ขอกล่าวถึงรายละเอียดในที่นี้)

ความหมายของ Long-range order
หมายถึง การจัดโมเลกุลในลักษณะที่มีตำแหน่งแน่นอนสม่ำเสมอเป็นระเบียบ
ซึ่งพบได้ในโครงสร้างผลึก รูปร่างของฟังก์ชัน g(r) จะมีพีกที่แหลมคมชัด ซึ่ง
แทนการจัดโมเลกุลที่มีตำแหน่งแน่นอนสม่ำเสมอเป็นระเบียบ ความสม่ำเสมอนี้
พบได้ในรัศมีกว้างไกลออกไปจากโมเลกุลแรกมาก (อาจถึงระดับพันล้านโมเลกุล)

ความหมายของ Short-range order

หมายถึง การจัดโมเลกุลในลักษณะที่ความเป็นระเบียบของโครงสร้างลดลงไปเรื่อยๆ
ตรงระยะไกลออกไปจากตำแหน่งเดิม สังเกตได้จากรูปร่างของฟังก์ชัน g(r) ที่มีพีกสูง
แต่ไม่คมชัดตรงระยะ r น้อยๆ และ พีกยิ่งไม่คมชัดมากขึ้นพร้อมทั้งความสูงของพีก
ลดลงตรงระยะ r ค่ามากๆ ลักษณะแบบนี้พบได้ในโครงสร้างของของเหลว

ข้อสังเกต :
อุณหภูมิมีผลต่อรูปร่างของฟังก์ชัน g(r) กล่าวคือ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
หากเปรียบเทียบรูปร่างของ g(r) ตรงช่วงระยะ r เดียวกัน จะพบว่า
ความกว้างของพีกมากขึ้น หรือ ความคมชัดของพีกลดลง

---

กลับไปข้างบน

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในของเหลว
เนื่องจากโมเลกุลในของเหลวถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลข้างเคียง ฉะนั้น
การเคลื่อนที่ของโมเลกุลจึงถูกจำกัดด้วยโมเลกุลข้างเคียง
ลักษณะการเคลื่อนที่จะเป็นแบบค่อยๆขยับอย่างไม่มีทิศทางแน่นอน
และการขยับแต่ละครั้งไม่จำเป็นต้องได้ระยะทางเท่ากัน
เราเรียกการเคลื่อนที่แบบนี้ว่า random walk และ
กระบวนการเคลื่อนย้ายโมเลกุลในลักษณะนี้ เราเรียกว่า การแพร่ (diffusion)
รูปแสดง random walk ของโมเลกุลในของเหลว
ในช่วงระยะเวลาที่กำหนด แม้โมเลกุลมีการขยับตัวหลายครั้ง
แต่โอกาสที่จะพบโมเลกุลตรงระยะไกลออกไปจากจุดเริ่มต้นมีน้อยมาก
เนื่องจากการขยับตัวของโมเลกุลแบบ random walk นี้มีทั้ง
แบบไปข้างหน้าเรื่อยๆและถอยหลังกลับมาที่เดิม
ระยะทางทั้งหมดที่โมเลกุลเคลื่อนที่ได้ภายในเวลา t นับจากจุดเริ่มต้น
เรียกว่า root mean square distance (d) ซึ่งขึ้นกับเวลา t และ
ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ (D) กล่าวคือ d = (2Dt)^1/2
(หมายเหตุ: รายละเอียดเกี่ยวกับสัมประสิทธิ์การแพร่ดูได้จาก Lecture 5)

---

กลับไปข้างบน

กฎการกระจายบารอเมตริก

เป็นกฎที่ใช้สำหรับคำนวณความดันของของไหลที่คำนึงถึงแรงโน้มถ่วงโลกด้วย
พิจารณาท่อของไหลดังรูปข้างล่าง

จากรูป  FZ+dZ + dF = FZ

ให้ P เป็นความดันณ ความสูง Z และ P+dP เป็นความดันณ ความสูง Z+dZ
จะได้ว่า
(P+dP)A + dF = PA หรือ dP = - dF/A
แต่ F = mg = dVg = dAZg และ dF = dAgdZ
ดังนั้น dP = - dgdZ ซึ่งอินทิเกรตแล้วจะได้
P = P0 - dgZ
ซึ่งเป็นสมการทั่วไปสำหรับความดันไฮโดรสแทติกในของไหล

พิจารณาการใช้สมการนี้กับก๊าซอุดมคติ
สำหรับก๊าซอุดมคติ d = PM/RT และที่อุณหภูมิคงที่ จะได้ว่า
dP = - (PM/RT)gdZ
dP/P = - (Mg/RT)dZ
อินทิเกรตแล้วจะได้
ln (P/P0) = - MgZ/RT

หรือ P  =  P₀e^-MgZ/RT
ซึ่งเขียนในเทอมของความหนาแน่น (d) หรือ
จำนวนโมเลกุลของก๊าซต่อปริมาตร (N) ได้
ในรูปแบบสมการที่เหมือนกัน คือ

สมการทั้งหมดนี้ เรียกว่า กฎการกระจายบารอเมตริก
สำหรับระบบก๊าซผสม:   P_i  =  P_i0e^-MigZ/RT
เมื่อ Pi คือ ความดันย่อยของก๊าซ i ที่ความสูง Z
Pi0 คือ ความดันย่อยของก๊าซ i ที่ความสูง Z = 0

Mi คือ มวลโมเลกุลของก๊าซ i

---

กลับไปข้างบน