Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 2. Наука о Земле и Вселенной. Молекулы и энергия

2) горизонтальная компонента останется неизменной (из соображений симметрии). В результате направление потока корпускул в воде приблизится к нормали к ее поверхности, т. е. будет наблюдаться преломление. Из геометрических соотношений вытекает закон Снеллиуса.

При таком изменении количества движения корпускулы должны двигаться в воде быстрее, чем в воздухе.

Б. Согласно волновой теории, гребни падающих световых волн должны задерживаться; попадая на поверхность воды, они должны поворачиваться и распространяться в воде по направлению, лежащему ближе к нормали.

Отсюда следует, что световые волны должны распространяться в воде медленнее , чем в воздухе.

Сравнение скорости света в воде и в воздухе могло бы стать решающим экспериментом при проверке правильности этих теорий. Такой решающий эксперимент был произведен Фуко лишь в 1850 г — через полтора столетия после Ньютона, Гука и Гюйгенса. Фуко показал, что свет распространяется в воде медленнее, чем в воздухе. Таким образом, вопрос был решен не в пользу теории корпускул, но только не в пользу данной частной модели, т. е. корпускул, имеющих постоянную массу и движущихся в воде с возрастающими скоростью, количеством движения и энергией. Возьмем вместо этого корпускулы, которые имеют одну и ту же энергию в воздухе и в воде, но масса которые изменяется при их попадании в воду. Тогда мы сможем сформулировать теорию, которая предскажет закон Снеллиуса и согласно которой корпускулы будут двигаться в воде медленнее, чем в воздухе. В этом случае найти выход из положения было легко, хотя результат получался неправильный, однако почти всякая теория может пережить свое осуждение «решающим экспериментом», прибегнув к сложным усовершенствованиям или изменениям.

Даже современные стеклянные цилиндры имеют слегка конусообразную форму, за исключением тех случаев, когда для их изготовления используется специальный дорогостоящий процесс; поэтому если эксперименты «по проверке закона Бойля» дают отклонение от закона pV= const , то это обычно объясняют несовершенством цилиндров, а не особым поведением воздуха. Если воздух заменить другим газом, скажем СO 2, или органическими парами, то появляется истинное отклонение от закона Бойля (см. гл. 30 ).

Для проверки или установления закона более, удобны графики в форме прямой линии.

Химики часто имеют дело о «молем», или «грамм-молекулой», газа. Моль любого газа занимает 22,4 л при атмосферном давлении и температуре тающего льда. При комнатной температуре (и 1 атм) моль занимает около 24 л. Здесь мы выбрали 1000 молей, т. е. «киломоль», или «килограмм-молекула», которые занимают 24 000 л, или 24 м 3, при комнатной температуре (примерно 20 °C).

Здесь t — время, в течение которого должна действовать средняя сила, чтобы создать нужное изменение импульса. Следовательно, t — как раз те t сек, за которые произошло вычисленное изменение импульса.

Потому что

v ¯ 2= Сумма всех v 2/ Число всех v 2

= ( v 1 2+ v 2 2+… v N 2)/ N

т. е.

( v 1 2+ v 2 2+… v N 2) = N∙( v ¯2)

v ¯ 2 — это среднее значение квадрата скорости. Для получения этой величины нужно взять скорость каждой молекулы в данный момент, возвести ее в квадрат, сложить все квадраты и разделить на число молекул. Или же выбрать одну молекулу и усреднить ее квадрат скорости, скажем, по миллиону соударений.

На самом деле при сжатии газ разогревается, однако мы полагаем, что, когда газ охладится до первоначальной температуры, молекулы вернутся к той же средней скорости, что и до сжатия, хотя им стало гораздо теснее.

Они могут еще участвовать и в общем движении вследствие конвекции, но это движение легко отличить. Находясь в фокусе, эти кусочки белого пепла выглядят как маленькие, порой удлиненные клочки, когда же в результате конвекции или пляски они выходят из фокуса микроскопа, то превращаются в пушистые круглые шарики, похожие на отдаленные уличные фонари в кино, снятые не в фокусе.

1 ангстрем (1 А°) равен 10 -10м,

Мелкие препятствия создают небольшую рябь, но она ничего не говорит об их форме. Синеватый свет, рассеиваемый тонкой дымкой, указывает просто на присутствие очень мелких частиц и ничего не говорит об их форме — круглые они, заостренные или продолговатые. Голубой цвет неба — это солнечный свет, рассеянный молекулами воздуха.