Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
координат у Максвелла выражены одинаково и при составлении основного
функционального уравнения перемножаются. Перемножение вероятностей
возможно только в том случае, если составляющие данного сложного события
независимы друг от друга. Многие, не без основания, считали, что это
положение требует дополнительного доказательства, а потому данное
Максвеллом обоснование закона распределения скоростей рассматривали как
недостаточно строгое.
В то время гипотетическими были исходные представления о молекулах и их
движении. Непосредственных опытов, доказыва-
372
ющих правильность распределения Максвелла, не существовало. Надо
отметить, что опытное подтверждение закона Максвелла и в дальнейшем было
дано первоначально не на молекулах, а на ионах, благодаря тому, что заряд
иона позволяет легко им управлять. Лишь в дальнейшем был разработан
экспериментальный метод непосредственной проверки закона Максвелла. При
этих условиях строгость методов приобретала для молекулярно-кинетической
теории и атомистики особое значение. Анализируя работы Максвелла, Джинс
писал: "При помощи соображений, которые, казалось бы, не имели никакого
отношения ни к молекулам, ни к динамике их движений, ни к логике, ни даже
к здравому смыслу, Максвелл нашел формулу, которая, согласно всем
прецедентам и всем правилам научной философии, должна была бы быть
безнадежно неправильной. В действительности же, как было впоследствии
доказано, она вполне правильна и до наших дней известна как закон
Максвелла".
Максвелл был твердо убежден в существовании молекул. Не колеблясь, он
ставит атомистику наряду с учением о континууме. Здесь было нечто новое
по сравнению с атомизмом Пуассона, Коши. Это новое состояло в стремлении
получить картину движения частиц, описываемых уравнениями, определяющими
вероятностные состояния. Для атомистики особое значение приобрели VI и
XII предложения. В предложении VI доказано, что если две системы частиц
движутся в одном и том же сосуде, то средняя живая сила каждой частицы
одинакова в обеих системах.
В предложении XII определено давление на единицу площади стенки сосуда,
вызванное ударами молекул о стенку.
Посредством этих положений Максвелл приходит к выводу одного из
фундаментальных положений атомистики - закону Аво-гадро.
"Мы видели,- пишет Максвелл,- что на основании гипотезы об упругих
частицах, движущихся по прямолинейным путям, давление газа может быть
объяснено, если исходить из допущения, что квадрат скорости прямо
пропорционален абсолютной температуре и обратно пропорционален удельному
весу газа при постоянной температуре, так что при одном и том же давлении
и одной и той же температуре NMv2 является общим для всех газов. Но в
предложении VI мы установили, что, когда две группы частиц передают друг
другу свое движение, то Mv2 в каждом из вих имеет одно и то же значение.
Отсюда следует, что N, число частиц в единице объема, является при равном
давлении и равной температуре одинаковым для всех газов. Этот вывод
находится в согласии с законом химии, в силу которого равные объемы газов
химически эквивалентны" '.
В 1868 г. Максвелл, исходя из более строгих положений, дал другое
доказательство закона распределения.
Внутреннее сопротивление при движении "капельных жидкостей"
экспериментально исследовалось Кулоном уже в начале XIX в. (1800) 2.
Сэбип (1929) показал, что замедление колебания
1 Д. К. Максвелл, Пояснения к динамической теории газов, В сб.:
"Основатели кинетической теории материи". М.- Л., ОНТИ, 1937, стр. 201.
2 Ch. A. Coulomb. Experiences destinees a determiner la coherence des
fluides et les lois de leur resistance dans le mouvements tres lents.
"Mem. de l'inst.". P., 1800, v. Ill, p. 246-305.
373
маятника зависит от того, происходили ли эти колебания в сосуде,
наполненном при одном и том же давлении воздухом или водородом.
Замедления маятника оказались не пропорциональными плотностям газов
Гаген2 и Пуазель3 исследовали внутреннее сопротивление при течении
жидкости в узких трубках. Общее направление работ по трению и вязкости
бы'о преимущественно экспериментальным.
В 1860 г. Максвелл предложил объяснение механизма внутреннего трения в
газах, основанное на кинетической теории газов. Молекулы определенного
слоя, движущегося с определенной скоростью в направлении оси X наряду с
упорядоченным движением, обладают хаотическим движением во всех
направлениях. Определенное число молекул переходит из верхнего слоя в
менее быстро движущийся слой, расположенный под ним, и при столкновении
передают им часть своего количества движения. В результате происходит
торможение верхнего слоя и ускорение нижнего слоя. Медленнее движущиеся
молекулы нижнего слоя, проникая в верхний слой, при столкновении с
молекулами верхнего слоя также увеличивают свое количество движения.
В предложении XIII Максвелл определяет внутренне трение в системе
движения частиц.
1 , г/и du
F -
1 , 1 Mv
К = -д-р.'Р =----т=--- >
