Температура и теплота

В старину на Руси сведения о погоде записывали так: «1657 год, Генваря, 30-го дня, пяток. День был до обеда холоден и ведрен, а после обеда оттепелен, в ночи было ветрено». В то время еще не было термометров. Если требовалось отметить температуру воздуха в зимний день, то записывали так: «Мороз мал» или «Мороз лютый».

Кристаллы

Вы читали книги академика А. Е. Ферсмана «Занимательная минералогия», «Занимательная геохимия», «Рассказы о самоцветах» и др.? Александр Евгеньевич Ферсман широко известен не только ка выдающийся ученый-минералог и геохимик, но и как замечательный популяризатор геологических знаний.

Физика поверхностей

Для изучения физического явления не обязательно пользоваться дорогими и сложными приборами. Физика скрывается не только в блестящих приборах, но и в самой жизни, всюду вокруг нас. Надо только уметь увидеть ее. Например, сидя за чайным столом, можно наблюдать многие физические явления. Вот на тему о физике поверхностей мы и собираемся побеседовать. И пусть это будет не просто беседа. Попробуйте на собственном опыте проверить все нижеописанные явления. Прибором в данном случае может служить чашка чаю или стакан воды.

Твердое, жидкое, газообразное

Наука познает строение вещества. На основе этого познания люди, владеющие техникой, научились создавать новые материалы, которые не могла создать природа, причем не вообще новые материалы, а материалы с заданными свойствами. В одном случае этим свойством может быть легкость, в другом — механическая прочность, в третьем — стойкость против коррозии и т. д. Но прежде чем люди научились создавать новые материалы, они исследовали внутреннее строение вещества.

Тепловое движение

Посмотрите внимательно на следующую таблицу, где показано, как распределяются молекулы азота по скоростям:

Распределение количества молекул по скоростям

Ранее мы приводили для азота значение скорости, равное 454 м/с. Это было среднее значение. В действительности же в газе имеются молекулы с разными скоростями — как выше, так и ниже средней скорости. Иными словами, существует некоторое распределение молекул по скоростям.

Скорость молекул

Скорость движения молекул впервые была определена в 1920 году немецким физиком Штерном. Опыт Штерна заключается в следующем. По общей оси двух цилиндров, вращавшихся с одинаковой угловой скоростью, натянута посеребренная платиновая проволока O, которая накаливается электрическим током (рис. 77). При температуре 1200°C молекулы серебра испаряются с поверхности проволоки и часть их вылетает через узкую щель, прорезанную вдоль внутреннего цилиндра (щель a на рисунке).

Опыт по определению скорости молекул

Размеры молекул

Огромное число молекул, содержащихся в 1 см3 газа, указывает на очень малые размеры самих молекул. Даже в самый сильный оптический микроскоп мы не можем увидеть молекул простого вещества. Только электронные микроскопы позволяют различить очертания некоторых сложных молекул, состоящих из сотен атомов. Посмотрите на рисунок 75, где приведена фотография молекул вируса гриппа, полученная с помощью электронного микроскопа. Каждый из видимых на этой фотографии комочков представляет собой сложную молекулу.

Барометрическая формула

Движение молекул связано с тепловым состоянием тела. Чем более нагрето тело, тем оживленнее беспорядочное движение молекул. Термин «беспорядочное движение молекул» с полным правом может быть заменен термином «тепловое движение молекул».

Броуновское движение

Разведем в воде немножко туши и будем наблюдать в микроскоп каплю такой воды. Мы увидим, как маленькие частицы сажи, из которых приготовляется тушь, беспорядочно приплясывая, двигаются в прозрачной жидкости. Это и есть так называемое броуновское движение. Оно названо так по имени английского биолога начала XIX столетия Роберта Броуна. В 1827 году Броун обнаружил при помощи простого микроскопа хаотическое движение пыльцы растений, взвешенной в воде. Он писал: «Это движение, как я убежден, обусловлено не потоками в жидкости, не постепенным ее испарением, а принадлежит самим частицами».

Вечный двигатель

Среди детских игрушек можно встретить забавный прибор под названием «птичка Хоттабыча» (рис. 68). Птичка периодически наклоняется, опускает клюв в воду и поднимает его. Кое-кто, увидев эту игрушку впервые, может воскликнуть: «Вечный двигатель!» Но... не будем торопиться. Разберем секрет птички. Ее голова и клюв покрыты ватой. Если эту вату слегка увлажнить, то при испарении воды голова птички будет охлаждаться. В нижней ампуле прибора налит эфир или другая легко испаряющаяся жидкость, пары которой заполняют все пространство. При охлаждении головы давление этих паров уменьшается.

Pages