может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Согласно молекулярно-кинетической теории вещество состоит из мельчайших частиц (молекул, атомов или ионов), стабильность которых поддерживают внутримолекулярные силы. В твердом теле эти силы достаточно велики для того, чтобы удержать молекулы вместе, придавая этому веществу его жесткую форму. Молекулы в твердом теле совершают непрерывное колебательное движение около некоторого среднего положения. Они не перемещаются внутри объема твердого тела. По мере повышения температуры амплитуда колебаний молекул увеличивается, а вместе с тем возрастает число молекул, оторвавшихся от среднего положения, вокруг которого они совершали колебания.
Приготовьте раствор олеиновой кислоты в спирте определенной концентрации, например 1 см3кислоты в 1000 см3 раствора. Этим раствором наполните градуированную по 1 см3 пипетку и определите число капель, содержащееся в 1 см3этого раствора. Подсчитайте число капель в 1 см3несколько раз и выведите среднее число n. Таким образом, среднее значение объема, соответствующего одной капле, равно 1/n см3. Объем, занимаемый олеиновой кислотой в одной капле, составит 1/С х 1/n см3.
Наполните большой чистый сосуд почти до краев водой и слегка посыпьте ее поверхность ликоподиевым порошком. Держа пипетку непосредственно над поверхностью воды, осторожно капните одну каплю раствора в центр водной поверхности. Смесь олеиновой кислоты и спирта понижает поверхностное натяжение воды, и порошок раздвинется к краям сосуда. Спирт испаряется, оставляя постоянное пятно кислоты площадью А см2. Измерьте отчетливое пятно измерительной линейкой в двух направлениях под прямым углом. При этом вы можете рассматривать эту площадь как квадрат или прямоугольник или же относиться к ней как к кругу, подсчитав средний «радиус». Такая довольно грубая оценка площади отчетливого пятна будет достаточна для определения порядка значения линейного размера молекул. Если данный объем V кислоты растекается на максимальную площадь, то толщина образовавшейся пленки будет минимальной. Эта толщина и будет близка к среднему линейному размеру t молекулы кислоты.
Все вещества в разных условиях могут быть подразделены на три состояния: твердое, жидкое и газообразное. Всякое вещество состоит из молекул или атомов в различных энергетических состояниях.
Молекула какого-либо вещества — это наимельчайшая частица этого вещества, которая существует в обычных условиях и при этом сохраняет все признаки этого вещества.
Средняя цифра для размера t молекулы— порядка 1х10-9 м. Весьма трудно наблюдать размеры настолько малые, как 10-9 м. Это означает, что одна тысяча миллионов молекул, помещенных рядом, растянется вдоль однометровой линейки. Тысячу миллионов также почти невозможно представить. Эта цифра примерно представляет все население Индии, Китая, США и бывшего СССР.
Молекула может состоять из группы еще более малых частиц, называемых атомами. Например, молекула водорода (газа) состоит из двух атомов водорода, соединенных между собой.
Молекулы могут состоять из одного атома, как в инертном газе аргоне, из двух одинаковых атомов, соединенных вместе, как в случае с газом кислородом, или же из малой группы атомов, соединенных между собой, как в случае с водой, молекула которой состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Очень большие группы атомов тоже могут соединяться друг с другом, образуя полимеры, и т. д.
Другим важным понятием, которое пронизывает всю физику, является энергия. Как и силу, ее невозможно увидеть и к ней нельзя прикоснуться, хотя и ее проявления очевидны. Чем бы ни являлась энергия, ее проявления заставляют нас сказать, что энергия ответственна за то, что мы наблюдаем вокруг нас. Энергия — это мера способности или возможности производить работу. В физике работа является специфическим термином, который нуждается в объяснении.
Два одинаковых шара, покрытые металлом, подвешены к стержню так, что расстояние между ними может меняться. На рисунке 1.3, а шары показаны на малом расстоянии друг от друга в равновесии. На-каждый шар действуют две силы W и Т, которые равны, противоположно направлены и действуют вдоль одной и той же прямой. W — вес, т. е. сила, обусловливающая притяжение шара к Земле, направлена вниз; Т — сила, направленная вверх, которая называется силой натяжения нити. Когда каждый шар в равновесии, то Т— W = 0.
Что такое натяжение нити можно кратко объяснить так. Представьте, что нить находится под действием двух сил:
а) направленной вниз силы действия шара и
б) направленной вверх силы действия стержня. Эти две внешние силы стремятся растянуть нить. В свою очередь нить действует на шар и стержень, противодействуя растяжению. Эти две силы, действующие на шар и стержень, равны и противоположны. Поскольку здесь мы рассматриваем только равновесие шара, то существенна лишь сила Т с которой нить действует на шар.
Представьте себе мощный магнит, который вы держите в руке. Силами, действующими на магнит, являются:
а) сила, которую вы прикладываете, чтобы удержать магнит, Р и б) сила притяжения Земли W. Когда магнит неподвижен, то Р— W=0, т. е. результирующая сила равна нулю. Если, однако, магнит перемещен в положение над железным гвоздем, лежащим на скамье (рис. 1.2)
б) то силы, действующие на магнит, немного изменятся благодаря добавочной малой силе f притяжения магнита гвоздем (магнитным материалом). Для неподвижного магнита P— W— f = 0.
Теперь рассмотрим силы, действующие на гвоздь, лежащий в покое на скамье; это сила притяжения Земли w, действующая на гвоздь (его вес), сила притяжения магнита f, действующая на гвоздь, и давление поверхности скамьи R на гвоздь. Поскольку R+ f — w = 0, и, следовательно, R — = w — f, то в этом случае сила реакции опоры R не равна численно силе w. Так как сила f, действующая на гвоздь, направлена вверх, сила реакции опоры R не должна быть столь большой, как при отсутствии магнита.
Существует три вида сил: а) гравитационные силы; б) электромагнитные силы; в) ядерные силы.
Рисунок 1.1 демонстрирует гравитационную силу, действующую на три яблока: висящее на дереве, свободно падающее и находящееся в покое на земле. Рисунок также иллюстрирует различие между контактными силами и дистанционными силами (бесконтактными). На яблоко, висящее на дереве, действует сила, называемая «вес яблока»; это бесконтактная сила, источником которой является тяга (притяжение) Земли. (Существует также равная и противоположная сила притяжения яблоком Земли, но эффект этой тяги настолько мал, что ею можно пренебречь.)
Вес яблока действует на ветку дерева с силой Р; значение Р равно W. Действие яблока Р на ветку является контактной силой, и ветка действует на яблоко с силой, равной и противоположной весу яблока. Сила реакции Т равна по величине Р, которая со своей стороны равна W.