Строение вещества

В физике не только наблюдают и описывают явления и свойства тел, но и стремятся объяснить, почему они протекают так, а не иначе. Например, почему вода растекается, когда ее проливают на пол, а на горячей сковородке она собирается в капли? Почему газ легко сжать, а твердое тело и жидкость — очень трудно? Почему нагретый кусок стали легче изогнуть и расплющить, чем холодный? Ответить на эти и многие другие вопросы можно, но для этого нужно знать строение вещества.

Знания о строении вещества позволяют не только объяснять многие физические явления. Они помогают предсказывать, как будет происходить явление, что нужно сделать, чтобы его ускорить или замедлить, т. е. помогают управлять явлениями.

Изучив строение тел, можно объяснить их свойства, а также создать новые вещества с нужными свойствами — твердые и прочные сплавы, жароупорные материалы, пластмассу, искусственный каучук, капрон, лавсан и др.

Все эти материалы нашли широкое применение в технике, медицине, быту.

О строении вещества позволяют судить некоторые явления и опыты.

Если сжать руками мяч, то объем воздуха, заполняющего мяч, уменьшится. Приложив силу, можно уменьшить и объем куска резины, воска.

Но изменение объема происходит не только из-за механического действия на тело.

Стальной шарик, свободно проходящий через кольцо в холодном состоянии (рис. 65, а), после нагревания расширяется и застревает в кольце (рис. 65, б). Остыв, шарик сжимается и снова проходит сквозь кольцо.

При нагревании расширяются не только твердые тела, но и жидкости. Опыт, изображенный на рисунке 66, показывает, как изменяется уровень жидкости в колбе при нагревании сосуда с жидкостью пламенем горелки.

Итак, опыты показывают, что объем тела может изменяться: уменьшаться или увеличиваться. Чем можно объяснить способность тел изменять свой объем?
Объясняется это тем, что вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки. Когда эти частицы отодвигаются друг от друга, объем тела увеличивается. При сближении частиц объем тела уменьшается.

Гипотеза о том, что все вещества состоят из мельчайших частиц, была высказана древнегреческими учеными. Они обосновывали ее тем, что распространение запаха, испарение жидкостей, постепенное уменьшение объема камня под действием волн объясняются отделением от тел мельчайших частиц.

Почему же тогда все вещества — вода, сталь, дерево — кажутся нам сплошными?

Дело в том, что частицы, из которых состоят вещества, чрезвычайно малы и расположены на очень малых расстояниях друг от друга.

Представление о размерах этих частиц дает следующий опыт (рис. 67). Маленькую крупинку краски растворяют в воде, налитой в сосуд. Затем немного окрашенной воды отливают в другой сосуд и доливают в него чистую воду. Во втором сосуде раствор окрашен слабее, чем в первом. Из второго отливают немного раствора в третий сосуд и опять доливают в него чистую воду. Так проделывают несколько раз и с каждым разом убеждаются, что раствор становится все более светлым.

Рассмотрим последний раствор. Он хотя и очень слабо, но равномерно окрашен. Следовательно, в каждой его капле содержатся частицы краски. А ведь в воде растворили очень маленькую крупинку краски, и лишь часть ее попала в последний раствор. Значит, крупинка состояла из очень большого числа частиц, размеры которых чрезвычайно малы.

Эти и многие другие явления и опыты подтверждают гипотезу о том, что все тела состоят из очень маленьких частиц. Что же это за частицы? Об этом будет рассказано в следующем параграфе.

1. Для чего нужно знать строение вещества? 2. Какие вы знаете материалы, созданные человеком? 3. Чем объясняется способность тел изменять свой объем? 4. Какие явления показывают, что тела состоят из мельчайших частиц, между которыми есть промежутки? 5. Почему, несмотря на сложное строение, все вещества нам кажутся сплошными?