Делать, чтобы знать.


Забыли?


помнить

Eng

Главная

--->Физика

--->Физика за год

--->PY13. Кинетическая теория теплоты

PY13. Кинетическая теория теплоты

ЗАПАСНЫЕ ССЫЛКИ


Youtube
Mail.ru
ВКонтакте

Введение

Итак, мы закончили раздел "Механика". Как мы уже говорили, это был первый и последний раздел физики, в котором еще что-то можно понять.
Провокационное заявление
Почему? Механика изучает движение и взаимодействие материальных тел. Движение тел мы видим своими глазами, это наиболее удобный для нас способ получения информации. Даже само слово "видеть" во многих языках мира в переносном смысле значит "понимать". Поэтому движение тел и все вообще механические явления кажутся нам наиболее очевидными, так как мы постоянно наблюдаем их в течение жизни. У нас может сложиться впечатление (обманчивое, конечно), что мы что-то понимаем, и понимаем с легкостью. Надеюсь, теперь вы видите, почему механика остается любимым разделом физики для многих и многих людей. Ностальгия по механике
С прочими типами физических явлений все обстоит не так просто. Мы не видим теплоты, мы ощущаем ее тепловыми рецепторами. Этот процесс занимает больше времени, и он значительно более субъективный. Часто нужно прикоснуться к предмету, чтобы понять, насколько он теплый. Очень часто то, что кажется одному человеку теплым, кажется другому холодным. Сами по себе явления, происходящие при нагревании и охлаждении вещества, поразительно отличаются от механических явлений. В самом деле, вещество тел не меняет своего вида при движении, равновесии, взаимодействии тел. А при тепловых явлениях одно и то же вещество может принять совершенно разные виды и формы или перейти в состояния, сильно отличающиеся друг от друга: жидкость может стать твердым телом, а может испариться и превратиться в газ. Тела меняют цвет, становятся пластичными, хрупкими, начинают по другому звучать при ударе и т. п. Странность тепловых явлений
Если бы не наша привычка, мы вполне могли бы воспринять эти изменения, как фокусы или чудеса. Если бы нам не внушали с раннего детства именно то объяснение, которое сейчас принято в современной науке, нам очень трудно было бы придумать самим какое-нибудь объяснение. И возможно, потрудившись как следует, мы придумали бы что-нибудь получше. Школа - зло
Тем не менее, за неимением ничего лучшего, будем пользоваться хотя бы тем, что есть. А есть у нас... конечно же механика! Такова жизнь?..
Чтобы понять, что же происходит с веществом при нагреве и охлаждении, нужно понять, как вещество устроено, из чего оно состоит. И вполне естественно, что нам проще всего сказать, что тела обычных размеров состоят из тел меньших размеров, подчиняющихся тем же законам механики, что и большие тела. Маленькие тела состоят из тел еще более маленьких, эти - из еще меньших, и так далее, - но все эти тела прекрасно описываются механикой. Соблазн свести все физические явления к механике всегда был велик, и еще во времена древних греков было предложено объяснение всего на свете на основе движения и взаимодействия мельчайших частиц - атомов. Они, мол, носятся как попало, и сцепляются, как придется, - это-то и приводит к поразительным результатам, которые мы наблюдаем повсюду в природе. Вульгарная и наивная атомистика
Заметим, что философам-атомистам пришлось где-то остановиться и сказать, что дальнейшее деление вещества невозможно. "Атом" на греческом и означает "неделимый". Иначе, то есть если допустить, что тела можно делить до бесконечности, а законы физики для тел разного размера разные, - устройство вещества оказалось бы неразрешимой загадкой, потерянной в бесконечном лабиринте. Да и представить себе, что может происходить с бесконечным количеством бесконечно малых частиц довольно сложно (хотя уже Архимед всерьез задумывался над этим вопросом). "Атом" - неделимый
Итак, мы как всегда стараемся все объяснить как можно проще, как будто природа обязана быть нам понятной, и легко понятной. Мы говорим, что вещество состоит из мельчайших частиц, причем, одно конкретное вещество (скажем, вода), состоит из совершенно одинаковых частиц. Это молекулы. На латыни molecula - уменьшительное от moles - масса. Как видим, само название подразумевает, что основной механический признак материи, масса*, сохраняется и у мельчайших частиц вещества. Отсюда ясно, что и все законы механики мы будем свободно и постоянно применять к молекулам. Молекула - "массочка"
 *инертность
Все разнообразие веществ мы тоже стремимся свести к как можно более простому набору простейших веществ, химических элементов. Например, вода состоит из водорода и кислорода. Перекись водорода, которую можно купить в аптеке, сильно отличается от воды по своим свойствам, но ее тоже можно получить из водорода и кислорода. Если к водороду и кислороду добавить углерод, то из этих трех простейших веществ-элементов можно получить огромное количество разных сложных веществ. Таким образом, напрашивается вывод, что и частицы, из которых состоят простые вещества, должны быть проще, чем молекулы сложных веществ. Их мы и называем атомами. Атом - мельчайшая частица химического элемента
Очевидно, что и здесь мы пошли по пути наибольшего упрощения, заявив, что при разложении сложных веществ на простые молекулы просто-напросто делятся на составные части. А ведь можно было бы предположить, что молекулы каким-то образом сами в себе изменяются или перегруппируются... да мало ли что еще можно было бы предположить. Чем проще - тем проще