Округ нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с ме-ханическим движением. Это явления, наблюдаемые при изменении температу-ры тел, представляющих собой макросистемы, или при переходе их из одного состояния (например, жидкого) в другое (твердое либо газообразное) . Такие яв-ления называются тепловыми. Тепловые явления играют огромную роль в жиз-ни людей, животных и растений. Изменение температуры на 20—30° С при смене времени года меняет все вокруг нас. От температуры окружающей среды зависит возможность жизни на Земле. Люди добились относительной незави-симости от окружающей среды после того как научились добывать и поддер-живать огонь. Это было одним из величавших открытий, сделанных на заре развития человечества. История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину. 2. ТЕПЛОВЫЕ ЗАКОНЫ
Открытие закона сохранения энергии развитию двух каче-ственно различных, но взаимно дополняющих методов исследования тепловых явлений и свойств макросистем: термодинамического и статистического (моле-кулярно-кинетического) . Первый из них лежит в основе термодинамики, второй — молекулярной физики.
Если все тела состоят из мельчайших частиц (молекул или атомов) , почему же твердые тела и жидкости не распадаются на отдельные молекулы или атомы? Что заставляет их держаться вместе, ведь молекулы разделены между собой промежутками и находятся в непрерывном беспорядочном движении? Дело в том, что между молекулами существует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе все соседние молекулы и сама притягивается имя.
Когда мы разрываем нить, ломаем палку или отрываем кусочек бумаги, то преодолеваем силы притяжения между молекулами. Заметить притяжение между двумя молекулами совершенно невозможно. Когда же притягиваются многие миллионы таких частиц, взаимное притяжение становится значительным. Поэтому трудно разорвать руками веревку или стальную проволоку. Притяжение между молекулами в разных веществах неодинаково. Этим объясняется различная прочность тел. Например, стальная проволока прочнее медной. Это значит, что частицы стали притягиваются сильнее друг к другу, чем частицы меди.
Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу. На расстоянии, превышающем размеры самих молекул, притяжение ослабевает. Две капли воды сливаются в одну, если они соприкасаются. Два свинцовых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удается оторвать друг от друга даже при большой нагрузке.
Однако осколки стекла нельзя срастить, даже плотно прижимая их. Из-за неровностей не удается их сблизить на то расстояние, на котором частицы могут притянуться друг к другу- Но если размягчить стекло путем нагрева, то различные части можно сблизить и стекло в этом случае спаивается.
Это значит, что частицы стекла оказались на таком расстоянии, когда действует притяжение между ними. Соединение кусков металла при сварке или пайке, а также склеивание основано на притяжении молекул друг к другу. Следовательно, между молекулами (атомами) существует взаимное притяжение, которое заметно только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов) .
Попытаемся выяснить, почему между молекулами имеются промежутки. Если молекулы притягиваются друг к другу, то они должны как бы слипнуться. Этого не происходит, потому что между молекулами (атомами) в то же время существует отталкивание. На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов) , заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении — отталкивание.
Многие наблюдаемые явления подтверждают существование отталкивания между молекулами. Так, например, сжатое тело распрямляется. Это происходит из-за того, что при сжатии молекулы оказываются на таком расстоянии друг от друга, когда начинает проявляться отталкивание. Некоторые явления, происходящие в природе, можно объяснить притяжением молекул друг к другу, например смачивание твердого тела жидкостью.
К пружине подвешивают на нитке стеклянную пластинку так, чтобы ее нижняя поверхность была расположена горизонтально . Эту пластинку подносят к сосуду с водой так, чтобы она легла на поверхность воды (а) . При отрывании пластинки от воды пружина заметно растянется (б) . Это доказывает существование притяжения между молекулами. По растяжению пружины можно судить о том, насколько оно велико. Оторвав пластинку, можно увидеть, что на ней остается тонкий слой воды, т. е. пластина смочена водой (в) . Значит, при отрывании пластины мы преодолевали притяжение между молекулами воды. Разрыв произошел не там, где соприкасаются молекулы воды с частицами стекла, а там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом.
История развития представлений о природе тепловых явлений — пример того, каким сложным и противоречивым путем постигают научную истину.
2. ТЕПЛОВЫЕ ЗАКОНЫ
Открытие закона сохранения энергии развитию двух каче-ственно различных, но взаимно дополняющих методов исследования тепловых явлений и свойств макросистем: термодинамического и статистического (моле-кулярно-кинетического) . Первый из них лежит в основе термодинамики, второй — молекулярной физики.
Если все тела состоят из мельчайших частиц (молекул или атомов) , почему же твердые тела и жидкости не распадаются на отдельные молекулы или атомы? Что заставляет их держаться вместе, ведь молекулы разделены между собой промежутками и находятся в непрерывном беспорядочном движении? Дело в том, что между молекулами существует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе все соседние молекулы и сама притягивается имя.
Когда мы разрываем нить, ломаем палку или отрываем кусочек бумаги, то преодолеваем силы притяжения между молекулами. Заметить притяжение между двумя молекулами совершенно невозможно. Когда же притягиваются многие миллионы таких частиц, взаимное притяжение становится значительным. Поэтому трудно разорвать руками веревку или стальную проволоку. Притяжение между молекулами в разных веществах неодинаково. Этим объясняется различная прочность тел. Например, стальная проволока прочнее медной. Это значит, что частицы стали притягиваются сильнее друг к другу, чем частицы меди.
Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу. На расстоянии, превышающем размеры самих молекул, притяжение ослабевает. Две капли воды сливаются в одну, если они соприкасаются. Два свинцовых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удается оторвать друг от друга даже при большой нагрузке.
Однако осколки стекла нельзя срастить, даже плотно прижимая их. Из-за неровностей не удается их сблизить на то расстояние, на котором частицы могут притянуться друг к другу- Но если размягчить стекло путем нагрева, то различные части можно сблизить и стекло в этом случае спаивается.
Это значит, что частицы стекла оказались на таком расстоянии, когда действует притяжение между ними. Соединение кусков металла при сварке или пайке, а также склеивание основано на притяжении молекул друг к другу. Следовательно, между молекулами (атомами) существует взаимное притяжение, которое заметно только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов) .
Попытаемся выяснить, почему между молекулами имеются промежутки. Если молекулы притягиваются друг к другу, то они должны как бы слипнуться. Этого не происходит, потому что между молекулами (атомами) в то же время существует отталкивание. На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов) , заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении — отталкивание.
Многие наблюдаемые явления подтверждают существование отталкивания между молекулами. Так, например, сжатое тело распрямляется. Это происходит из-за того, что при сжатии молекулы оказываются на таком расстоянии друг от друга, когда начинает проявляться отталкивание. Некоторые явления, происходящие в природе, можно объяснить притяжением молекул друг к другу, например смачивание твердого тела жидкостью.
К пружине подвешивают на нитке стеклянную пластинку так, чтобы ее нижняя поверхность была расположена горизонтально . Эту пластинку подносят к сосуду с водой так, чтобы она легла на поверхность воды (а) . При отрывании пластинки от воды пружина заметно растянется (б) . Это доказывает существование притяжения между молекулами. По растяжению пружины можно судить о том, насколько оно велико. Оторвав пластинку, можно увидеть, что на ней остается тонкий слой воды, т. е. пластина смочена водой (в) . Значит, при отрывании пластины мы преодолевали притяжение между молекулами воды. Разрыв произошел не там, где соприкасаются молекулы воды с частицами стекла, а там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом.
Успехов!