Движение молекул - страница 6

Рис. 5. При обычных температурах молекулы водорода движутся быстрее самолёта и поезда.

Соударение молекул! Вот в чём причина медленного распространения запаха. Хотя молекулы газов и движутся с очень большими скоростями, они проходят без соударения только очень короткие пути — миллионные доли сантиметра.

Соударения резко изменяют направление движения молекул и придают их путям очень замысловатую форму (см. рисунок на обложке).

Таким образом., двигаясь очень быстро, но непрерывно меняя направление своего движения, молекулы как бы „толкутся“ на месте. В этом суетливом движении молекулы медленно перемещаются вперёд.

В обычной жизни мы различаем тела тёплые и тела холодные. Но что же такое теплота?

"Очень хорошо известно, — говорил Ломоносов, — что теплота возбуждается движением: от взаимного трения руки согреваются, дерево загорается пламенем, при ударе кремня об огниво появляются искры; железо накаливается докрасна от проковывания частыми и сильными ударами, а если их прекратить, то теплота уменьшается…".

Движение молекул — вот истинное объяснение теплоты, вот что предложил Ломоносов вместо излюбленной в его время "невесомой материи теплоты"!

Новизна и революционность мысли Ломоносова вызвали яростные нападки со стороны большинства зарубежных учёных.

Наиболее талантливые современники поняли и оценили значение идей Ломоносова, но официальная зарубежная наука в лице академий и университетов их отвергла. Гениальный математик, член Петербургской Академии наук Леонард Эйлер, которому Ломоносов послал свои сочинения, писал о его работах, что "они не токмо хороши, но и весьма превосходны, ибо он пишет о вопросах физических и химических весьма нужных, которых поныне не знали и истолковать не могли самые остроумные люди. Желать должно, чтобы и другие Академии в состоянии были произвести такие откровения, какие находил г. Ломоносов".

Часто о тепле и холоде мы судим по нашим ощущениям. Однако такое суждение очень неточно. В самом деле, когда мы заходим с мороза в комнату, даже плохо натопленную, нам кажется, что в ней тепло. Когда же мы утром встаём из тёплой постели, в той же комнате нам кажется холодно.

Можно проделать ещё такой опыт: взять три чашки, наполнить первую холодной водой, вторую тёплой и третью горячей. Если теперь вы опустите правую руку в чашку с горячей водой, а левую в чашку с холодной и, подержав их там некоторое время, перенесёте обе руки в чашку с тёплой водой, то по ощущению правой руки вода в чашке будет холодной, а по ощущению левой руки — горячей. Возникает затруднительное положение, какой из своих рук верить? Вот поэтому для суждения о том, насколько нагрето тело, лучше воспользоваться термометром.

Термометр придуман сравнительно недавно, всего лет 300 назад. Обычный термометр представляет собою узкую трубочку, заканчивающуюся снизу шариком, наполненным какой-либо жидкостью. Чаще всего шарик термометра наполняют ртутью или спиртом; бывают термометры, наполненные и другими жидкостями.

При нагревании жидкость расширяется и поднимается по трубке. Чем больше нагрев, тем выше по трубочке поднимается жидкость. Поместив сзади трубочки линейку с делениями, мы можем определять степень нагретости, или, как говорят, измерять температуру в градусах.

Наиболее часто за нуль градусов принимают температуру тающего льда, а за 100 градусов принимают температуру водяного пара около поверхности кипящей воды при нормальном атмосферном давлении (в одну атмосферу). Такой термометр называют термометром Цельсия. По этому термометру указывают температуру воздуха в сводках погоды, которые вы ежедневно слышите по радио.

Итак, мы говорим, что температура тёплого тела выше, чем температура холодного. Сторонники "тепловой материи" объясняли эту разницу в температуре очень просто — в тёплом теле "тепловой материи" больше, чем в холодном.

А как объяснить эту разницу с современной или, если быть справедливыми, с ломоносовской точки зрения?

Как вы уже знаете, можно без большой ошибки считать, что все молекулы в газе движутся с одной и той же средней скоростью. Если сравнить две порции одного и того же газа, взятые при разных температурах, то окажется, что средние скорости движения молекул в них будут различны. Чем выше температура газа, тем больше средняя скорость движения его молекул. Так, средняя скорость молекул кислорода, нагретого до 100 градусов тепла, будет почти в полтора раза больше, чем средняя скорость молекул того же кислорода, охлаждённого до 100 градусов мороза.