Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Измерение неизмеримого" -> 8

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 12 13 14 .. 76 >> Следующая

Разделив число Авогадро на объем, занимаемый одной грамм-молекулой газа при нормальных условиях, получим число молекул в единице объема. Это число, как уже отмечалось, впервые определил Лошмидт, поэтому оно называется числом Лошмидта. Согласно современным данным число Лошмидта L =2,6867-1025 м'3 или L & 2,7-Ю25 м~3, его также полезно запомнить. Как убедимся в дальнейшем, все расчеты в атомной физике основаны на нескольких опорных константах, к числу которых относятся постоянная Авогадро и число Лошмидта. Основные константы приведены в приложении.
Зная постоянную Авогадро и число Лошмидта, можно, не проводя каждый раз новых экспериментов, определять число атомов или молекул в любом куске вещества или в произвольном количестве газа, находящегося при каких угодно условиях. Для того чтобы понять, как это делается, рассмотрим два примера.
Пример 1. Допустим, требуется узнать, сколько атомов кислорода содержится в баллоне объемом V = 1,5 л, если при температуре 200C (293 К) давление газа р = 106 Па. Прежде всего найдем объем V09 который занимала бы данная порция газа при нормальных условиях, т. е. при давлении р0 = 1,01 - 10s Па и температуре T0 = 273 К (0°С). Из знакомого по школьному курсу физики уравнения Клапейрона pV/T = P0V0JT0 следует
Т0р V ПЪрУ я К
V0= -^- =-—— = 2,7-Ю"3- м3.
P0T 1,01105Г T
22
При нормальных условиях в 1 м3 любого газа содержится L =2,7 1025 молекул, поэтому число молекул в баллоне
#м=73-Ю22рК/Г,
и, подставляя сюда исходные данные р=106 Па, V= I9S-10" 3 м3, T=293 К, получаем
00 106-1,5 1(Г3
NM =7,3-1022 - «3,7-Ю23.
293
Молекулы кислорода двухатомные, поэтому число атомов в баллоне будет в 2 раза больше: Na ^ 7,4•1O23. Заметим, что по формуле для NM можно найти число молекул любого газа, взятого в любом количестве и при любых условиях.
Пример 2. Теперь определим число атомов в трехкопеечной медной монете, масса которой равна 3 г. Из таблицы Менделеева известно, что атомная масса меди А « 64, следовательно, 64 г меди содержат 6,02-1023 атомов. Составив простую пропорцию, найдем
NCu * 6,02 -102 3 - 3/64 « 2,82 -102 2.
В общем случае для вещества с атомной массой А число атомов в образце массой т (в граммах) можно найти по формуле
#х=6,02-1023т/Л.
Таким образом, мы теперь можем определить число атомов или молекул в любых телах и в дальнейшем не раз будем пользоваться только что полученными формулами.
"АТОМ" ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
В 1834 году английский ученый Фарадей установил, что для выделения одного грамм-эквивалента любого вещества из раствора требуется пропустить через электролитическую ванну всегда одно и то же количество зарядов - около 96 500 Кл. Отсюда следует, что каждый атом в растворе несет вполне определенный электрический заряд. Данный результат был одним из первых указаний на то, что электрические заряды тоже нельзя дробить до бесконечности, т. е. что существует какой-то мельчайший заряд, своеобразный "атом" электричества. Заметим, что заряд около 96 500 Кл (эту вели-
23
чину впоследствии стали называть числом Фарадея) связан именно с химическим эквивалентом, а не с молярной массой вещества. Следовательно, в случае одновалентных элементов, у которых химический эквивалент и молярная масса совпадают, заряд 96 500 Кл переносят 6,02-1023 атомов, т. е. на долю одного атома приходится заряд 96 500/(6,02•1O23) = 1,6•1O-19 Кл. Далее было установлено, что во всех случаях на долю одного атома приходится или заряд, равный 1,6-10"19 Кл, или целое число таких зарядов. Данное обстоятельство наводило на мысль: не является ли этот заряд элементарным "атомом" электричества? Дальше увидим, что так оно и оказалось.
А пока еще один результат из опытов Фарадея. Разделив заряд 96500 Кл на один химический эквивалент, получим так называемое отношение заряда к массе, которое, кстати сказать, равно отношению заряда одного атома к его массе. Для водорода это отношение равно 96 500 Кл/г. Данный результат нам скоро пригодится.
В 1859 году Плюккер обнаружил слабое зеленоватое свечение стекла разрядной трубки напротив катода. Если между катодом и светящейся областью помещали какие-нибудь предметы, то часть свечения исчезала, т. е. как бы появлялась тень. Поэтому можно было предположить, что открытое Плюкке-ром свечение вызывается каким-то излучением с катода, которое было названо катодными лучами.
В 1879 году Крукс установил, что катодные лучи представляют собой поток отдельных частиц, которые переносят электрические заряды, так как магнитное поле отклоняло их в сторону, словно проводник с током. Нетрудно было установить и знак заряда: раз частицы летели от катода, значит, они были отрицательно заряжены. Этот вывод подтверждался и направлением отклонения катодных лучей в магнитном поле. Оставалось определить природу найденных частиц. Наиболее естественным было предположение, что катодные лучи представляют собой поток оторвавшихся от катода атомов или атомов газа, оставшегося в трубке после откачки. Проверить истинность данного предположения можно было измерением отношения заряда к массе для частиц катодных лучей. Однако в том месте, где катодные лучи падали на стенку разрядной трубки, не было заметно накопления какого-либо вещества, поэтому непосредственно измерить переносимую ими массу было невозможно. И все-таки отношение заряда к массе для частиц катодных лучей удалось измерить по их отклонению в электрическом и магнитном полях. Идея этого метода состоит в следующем.
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed