Lilliputienii realizează afacerile lui Gulliver
Mai profunda si mai penetrante cercetători în misterele de particule mici de materie, toate mai multe detalii vor afla despre structura moleculelor si atomilor, și începe să pară că lumea este substanțe familiare și obiecte, distinctivi prin ochii, echipamente si microscoape speciale nu armate, le complet uitate.
Dar, în știință, totul este interconectat, și cunoașterea modului în care atomul ajută să înțeleagă modul în care moleculele de formă diferă de la fiecare alte gaze, lichide și solide, și de ce mișcarea browniană (cu care se poate spune, și a început studiul științific al structurii materiei! ) este cel mai ușor de observat în lichide și gaze.
Desigur, oamenii de știință ar putea accepta ajutorul scriitorilor care au venit cu multe definiții pentru a distinge o stare de materie de alta. Felix Krivine, de exemplu, a propus să recunoască un solid prin simplificarea ... deoarece această proprietate îl ajută să trăiască într-un mediu de fluid, pentru a se adapta la acest mediu, și în ciuda acestui fapt, nu se dizolva complet.
Dar fizicienii încăpățânați și-au făcut drumul ... Ei voiau să-și exprime ideile despre lumea din jur cu cifre exacte.
În țara atomilor și a moleculelor, este folosit cel mai adesea o cantitate mică de 100 milioane de centimetri. A fost numit Angstrom, în onoarea unui om de știință celebru. Dimensiunile foarte mici sunt indicate cu ajutorul angstromului, deoarece într-un micron - zece mii de angstromi!
Atomii diferitelor substanțe, ale căror dimensiuni, ca regulă, sunt unul sau doi angstromi, schimbă cu ei înșiși particule de materie similare cu electronii externi. Uneori, electronii merg pentru totdeauna într-un atom vecin - și apoi, după ce au primit acuzații de semn opus, acești atomi pot fi combinați în molecule prin forța de atracție electrică. Această conexiune se numește ionică.
Este posibil ca atomii și posesia colectivă a electronilor - câțiva electroni să devină obișnuiți cu doi atomi, de asemenea, legați-i de molecule. Acest tip de conexiune de atomi se numește o legătură covalentă.
Desigur, există combinații foarte diferite ale acestor două tipuri de conexiuni și câteva altele, mai puțin frecvente în natură. Uneori există astfel de molecule mari, compuse din zeci, sute și mii de atomi (cum ar fi, de exemplu, molecule de polimer, și multe substanțe naturale), care într-una și aceeași moleculă, există o serie de tipuri diferite de comunicare. Unii atomi dintr-o moleculă mare pot fi combinați de doi electroni obișnuiți (singură legătură), alții - patru (dublu bond) sau chiar șase electroni (legătura triplă).
Dimensiunile moleculelor de gaz, cum ar fi oxigenul și azotul, sunt doar 3-4 angstrom, și molecule organice mai mari de celule vii sau cauciuc sintetic, nylon, nylon-le într-o linie de tracțiune se va ocupa o distanță de zeci sau sute de mii de angstromi. Lățimea moleculelor organice, de regulă, nu depășește 5-10 angstromuri. Dacă vom compara o astfel de moleculă cu o frânghie din oțel, va trebui să ne imaginăm diametrul cablului de 10 cm și o lungime de 10 de kilometri!
Abilitatea de a evalua aceste dimensiuni a ajutat oamenii de știință să înțeleagă mult despre comportamentul diferitelor substanțe. În gaze, distanța medie dintre molecule este de 10 ori mai mare decât dimensiunile moleculelor; în solide, în special în cristale, atomii sunt de obicei ambalați foarte strâns, iar golurile libere între ele nu depășesc dimensiunile atomilor înșiși. Lichidele ocupă o poziție intermediară în acest sens. Reprezentarea acestui fapt dă procesul de topire a unui corp solid.
De exemplu, într-o bucată de cupru, ponderea spațiului liber este de 26% (restul este ocupat de atomi). În cuprul topit, această proporție crește de la 26 la 29%. Doar 3% din volum a fost în "eliminarea" atomilor, dar cum s-au schimbat proprietățile materiei! În loc de o piesă monolită în care este dificil să suspectezi orice mișcare, suntem în fața noastră fluid, fluid, ca și cum ar fi viu, lichid.
Desigur, chiar și într-un corp solid, atomii, fixați prin legături electronice cu numeroșii lor vecini, se mișcă imperceptibil, dar în mod constant, oscilează în jurul poziției de echilibru. Creșterea distanței dintre atomi care are loc în timpul topirii permite acestor mișcări să crească leagănul lor într-o asemenea măsură încât atomii lichizi uneori chiar schimbă locurile unul cu celălalt!
Este destul de clar că moleculele de gaze vor pe toate părțile „la foc“ orice particule străine depuse în societatea lor - fie că este vorba de polen, particule de funingine sau metal. Moleculele dintr-un gaz au o mare varietate de viteze, iar cel mai lent dintre acestea poate zbura "doar" de la 50 la 100 de metri pe secundă. Firește, cu mișcarea Browniană, direcția deplasării particulelor depinde de ce parte va avea molecule mai rapide și mai energice.
Coliziuni constante nu permit moleculelor de gaze să zboare liber pe distanțe lungi. În condiții normale, moleculele de oxigen înainte de coliziune cu unul dintre omologii lor depășesc, în medie, o distanță de 500 angstromi și molecule de hidrogen - 1000 angstromi.
Este aceasta - loviturile rapide ale miliardelor de molecule - care explică presiunea gazelor și a lichidelor, în special presiunea atmosferei de aer a Pământului. Lilliputienii, dacă sunt mulți, pot învinge pe Gulliver. Îți amintești cum, conectat de mii de funii, Gulliver nu putea să se ridice?
După cum este stabilit încă din secolul XVIІ om de știință italian Torricelli, elev al lui Galileo, presiunea atmosferică este în măsură să ridice o coloană de mercur în înălțime grele de 76 de centimetri, și un strat de apă - aproape 10 de metri în sus! Pentru a face acest lucru, trebuie doar să conectați două tuburi de sticlă la partea inferioară a celuilalt. Presiunea atmosferică într-unul din tuburi comunicante capabile nici un efort aparent „push“ orice alt lichid în tub până la o înălțime considerabilă, atunci când capătul liber al acestui tub este sigilat.
Sursa: Mark Koltun "Lumea fizicii".
Trimiteți-vă prietenilor
Trimiteți-le prietenilor: