Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Измерение неизмеримого" -> 5

Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. Измерение неизмеримого — M.: Энергоатомиздат, 1986. — 208 c.
Скачать (прямая ссылка): izmerenieneizmerimogo1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 76 >> Следующая

До введения СИ для измерения Давления применялись другие единицы: атмосфера техническая 1 аг =5 1 кгссм"*2 = 9,81•1O4 Па и атмосфера физическая 1 атм = 760 мм рХ ст. = 1,01. 105 Па.
13
рода приходится три атома водорода. А так как молекулярная масса этана равна 30, стало быть, в ней содержится два атома углерода и шесть атомов водорода, поэтому формула этана C2H6. Аналогичным способом можно измерить молярную массу и узнать состав любого другого газообразного соединения.
Для определения атомных масс твердых тел можно воспользоваться законом Дюлонга и Пти, согласно которому для нагревания на 1°С одного моля любого твердого вещества необходимо вполне определенное количество теплоты — около 25 Дж.
Допустим, что с помощью этого закона мы хотим определить молярную массу железа. Возьмем гирьку массой 100 г и опустим ее в кипящую воду. Когда температура гирьки сравняется с температурой воды (1000C), перенесем ее в кружку с 200 г воды при температуре 20° С. В результате вода нагреется примерно на 4°. Теперь давайте считать. Вода нагрелась на 4° С, значит, она получила от гирьки 200-4*4,19 = 3350 Дж. При этом гирька остыла на 100-24 = 76°; значит, ее теплоемкость равна 3350:76 » 44 Дж/град. Обозначив молярную массу железа буквой д, составим пропорцию:
100 г железа имеют теплоемкость 44 Дж/град,
/х г железа имеют теплоемкость 25 Дж/град,
откуда ? = 100-25/44 57 г.
В лабораториях для точного определения теплоемкости существуют специальные приборы — калориметры, но суть измерений остается такой же. Именно этим простым способом в условиях сибирской ссылки без специальных приборов мог определить молярную массу неизвестного "звездного" вещества инженер Баков — один из героев романа А. Казанцева "Пылающий остров".
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
К 1869 году атомные массы большинства известных в то время элементов были определены довольно точно. Это позволило русскому химику Д. И. Менделееву установить очень важную закономерность: если расположить элементы в порядке возрастания атомных масс, то их химические свойства будут периодически повторяться. Заслуга Д. И. Менделеева была особенно велика потому, что в его эпоху еще не все элементы были открыты, а атомные массы яекото-
14
рых элементов были определены неточно. Тем не менее, твердо веря в справедливость открытого им закона, Дмитрий Иванович не только правильно расположил известные элементы, но и предсказал существование новых, еще не открытых элементов и их основные свойства. В дальнейшем эти элементы были открыты, причем все предсказания Д. И. Менделеева блестяще подтвердились.
Сейчас таблица элементов заполнена целиком. В каждой ее клетке указаны название элемента, его химический символ, порядковый номер (показывающий, на каком месте, считая от водорода, стоит данный элемент) и атомная масса элемента по принятой в настоящее время "углеродной" шкале, в которой за единицу взята 1/12 массы основного изотопа углерода (об изотопах см. следующую главу). Элементы, атомные массы которых в таблице указаны в скобках, в природе не встречаются или их количества ничтожно малы; такие элементы получают теперь искусственно.
НЕКОТОРЫЕ ИТОГИ
Установив ряд новых законов, в которых фигурируют отношения небольших целых чисел, ученые твердо убедились в существовании атомов. Более того, они научились определять, во сколько раз атом или молекула одного вещества тяжелее атома или молекулы другого, или, другими словами, научились определять атомные и молекулярные массы. Обычные весы, мерные колбы для измерения объема газа, простенький калориметр и термометр — вот, пожалуй, и весь арсенал средств, которые использовались при установлении этих фундаментальных фактов.
В то же время истинные масса и размеры одного атома или одной молекулы так и не были определены. Это обстоятельство порождало у многих ученых скептицизм и недоверие к атомарной гипотезе. Так, немецкий физик Мах подчеркивал, что в существовании атомов и молекул нельзя быть уверенными до тех пор, пока люди не научатся определять их размеры, а поэтому, по его мнению, атомарная гипотеза была преждевременной и надуманной. И даже такие горячие сторонники этой гипотезы, как Д. И. Менделеев, считали, что человеку никогда не удастся познакомиться с отдельным атомом. Однако жизнь очень скоро опровергла пессимистические прогнозы. О том, как это произошло, будет рассказано в следующей главе.
15
Г лава 2
КАК ИЗМЕРИЛИ АТОМ
СКОЛЬКО АТОМОВ В КУСКЕ ВЕЩЕСТВА?
Еще М. В. Ломоносов утверждал, что теплота определяется средней скоростью движения молекул. Исходя из этой точки зрения, немецкий физик Клау-зиус в 1857 году вывел формулу для средней скорости молекулы газа
V = 2,62.105 ^ Т/(273M).
Здесь T — температура газа, К; M — молекулярная масса газа. Вычисленные по этой формуле средние скорости движения молекул различных газов при 00C (273 К) приведены в табл. 2.
Для сравнения отметим, что скорость винтовочной пули в момент вылета из ствола равна примерно 650 м/с. Такие большие скорости движения молекул оказались неожиданными. Было непонятно, почему при столь больших скоростях молекулы газа относительно медленно диффундируют и почему теплота в газе распространяется тоже не очень быстро. Однако через год Клау-зиус пришел к выводу, что при диффузии и теплопроводности важна не столько скорость, сколько длина свободного пробега молекул меаду двумя столкновениями. В целом путь молекулы представляет собой ломаную запутанную линию, плоское изображение которой схематически показано на рис. 1. Но поскольку все направления движения равновероятны, молекулы, как правило, не уходят далеко от точки, в которой они уже однажды побывали. Отсюда ясно, почему процессы диффузии и теплопроводности газов, связанные как раз с перемещением молекул в пространстве, протекают относительно медленно.
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed