Статьи и речи - Максвелл Дж.К.
Скачать (прямая ссылка):
молекулами, с которыми сделано то же самое, составить массу
первоначального вещества.
Всякое вещество, простое или сложное, имеет свою молекулу. Если ее
разделить, то ее части будут молекулами
73
вещества или веществ, отличных от того вещества, частью которого была
целая молекула. Атом, если такая вещь существует, должен быть молекулой
элементарного вещества. Так как, следовательно, не всякая молекула есть
атом, но всякий атом есть молекула, я буду пользоваться словом "молекула"
как более общим термином.
Я не имею намерения утомлять вас изложением учений современной химии
относительно молекул различных веществ. Меня заставляет обращаться к вам
не специальный, а общий интерес молекулярной науки.
Мы находим, что теперь, как и в дни самых ранних умозрений о природе, все
физические исследования сходятся к одному и тому же пункту и каждый
исследователь, когда взор его направляется в туманную область, куда
влечет его путь открытий, сообразно остроте своего зрения, видит перед
собой призрак того же самого вопроса.
Для одного атом есть материальная точка, одаренная и окруженная
потенциальными силами. Другой этого одеяния сил не усматривает, а видит
только крепчайшую броню простой непроницаемости.
Но хотя иные мыслители, видя, что призрак уходит от них в сокровеннейшее
святилище непостижимо малого, признавались, что вопрос им не по силам, и
хотя философы всегда увещевали друг друга направлять свой ум к более
полезной и достижимой цели, но каждое поколение, от самого раннего
рассвета науки до наших дней, всегда посвящало должную долю своих
интеллектуальных сил на разрешение вопроса о последнем атоме.
Сегодня мы задались целью описать некоторые исследования по молекулярной
физике и, в частности, сообщить вам кое-какие определенные сведения о
самих молекулах. Старая атомистическая теория как в изложении Лукреция,
так и в форме, приданной ей в новое время, утверждает, что молекулы всех
тел находятся в движении, даже тогда, когда само тело, по-видимому,
находится в покое. Эти движения молекул в случае твердых тел заключены в
столь тесные пределы, что даже нашими лучшими микроскопами мы не можем
открыть, что они изменяют свое положение. В жидкостях же и газах молекулы
не заключены ни в какие определенные пределы и могут совершать свои
движения по всей массе, даже когда эта масса и не возмущена никаким
видимым движением.
74
Этот процесс так называемой диффузии, происходящий в газах и в жидкостях
и даже в некоторых твердых телах, может быть подвергнут опытному
исследованию и дает одпо из самых убедительных доказательств движения
молекул.
Новые успехи молекулярной физики начались с изучения механического
эффекта столкновений этих движущихся молекул, когда они ударяются о
твердое тело. Само собой разумеется, эти летящие молекулы должны
ударяться о всякое тело, находящееся среди них, и эти постоянно
повторяющиеся удары составляют, согласно нашей теории, единственную
причину того, что называется давлением воздуха и других газов.
По-видимому, впервые начал догадываться об этом Даниил Бернулли, но для
проверки теории у него не было тех средств, какие имеем теперь мы. Ту же
теорию позднее и независимо выставил Лесаж из Женевы; однако он занялся
главным образом объяснением тяготения посредством ударов атомов. Затем
Герапат в своей "Математической физике", появившейся в 1847 г., сделал
уже более обширное приложение теории к газам, а д-р Джоуль, об отсутствии
которого на нашем собрании все мы сожалеем, вычислил действительную
скорость молекул водорода.
Дальнейшее развитие теории, как вообще полагают, началось с мемуара
Кренига, в котором, насколько я могу судить, нет никаких улучшений того,
что было сделано раньше. Однако, как кажется, он обратил на этот предмет
внимание профессора Клаузиуса, и вот ему-то мы и обязаны большей частью
того, что с тех пор было сделано.
Все мы знаем, что воздух или какой-нибудь другой газ, заключенный в
сосуде, давит на стенки сосуда и на поверхность всякого тела,
находящегося внутри сосуда. По кинетической теории, это давление своим
происхождением всецело обязано молекулам, ударяющимся о поверхность и
таким путем сообщающим ей ряд импульсов, которые следуют один за другим с
такой быстротой, что производимый ими эффект нельзя отличить от эффекта
непрерывного давления.
Если дана скорость молекул и число их изменяется, то, так как каждая
молекула в среднем ударяет в стенки сосуда одинаковое число раз, сообщая
импульсы одинаковой величины, каждая будет вносить одинаковую долю общего
давления. Следовательно, давление в сосуде дан-
75
ных размеров пропорционально числу молекул в нем, т. е. количеству
содержащегося в нем газа.
Это - полное динамическое объяснение того факта, открытого Робертом
Бойлем, что давление воздуха пропорционально его плотности. Оно
показывает также, что из различных частей газа, нагнетаемого в сосуд,
каждая производит свою долю давления независимо от остальных, причем все
