Администратор
Аксиомы или законы движения
Закон I
Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
Закон II
Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
Закон III
Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны.
9. Роль третьего закона. Здесь впервые появляется слово «взаимодействие».
Сила — это взаимодействие между телами.
Из математического выражения силы и третьего закона Ньютон выводит закон сохранения импульса для замкнутой системы и закон сохранения движения центра тяжести: «...По отношению к центру тяжести системы нескольких тел имеет место тот же самый закон сохранения состояния покоя или равномерного и прямолинейного движения, как и для одного тела. Таким образом, поступательное количество движения отдельного ли тела или системы тел надо всегда рассчитывать по движению центра тяжести их».
10. Так как по второму закону действие силы определяется только изменением количества движения тела и не зависит от наличия других сил или состояния движения тел, то Ньютон в качестве следствия закона формулирует принцип суперпозиции в виде правила параллелограмма сил.
11. Стержнем ньютоновской динамики является понятие силы, а основная задача динамики сводится к установлению закона силы из данного движения и, обратно, определению закона движения тел по данной силе. Одновременно он открыл существование в природе силы, которая обусловливает притяжение тел, в том числе и Луны к Земле, и притяжение самой Земли, как и других планет, к Солнцу, т. е. силу всемирного тяготения.
12. Силовой центр действует с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния от него. «Луна тяготеет к Земле и силою тяготения постоянно отклоняется от прямолинейного движения и удерживается на своей орбите».
«Сила, с которою Луна удерживается на своей орбите, направлена к Земле и обратно пропорциональна квадратам расстояний мест до центра Земли».
«Тяготение, направляющееся к любой из планет, обратно пропорционально квадрату расстояний мест до центра ее Ньютон, говоря о тяготении, имеет в виду то, что мы сегодня называем полем тяготения. Поле тяготения определяется массой планеты: «Все тела тяготеют к каждой отдельной планете, и веса тел на всякой планете при одинаковых расстояниях от ее центра пропорциональны массам этих планет».
Ньютон понял важность точного установления факта пропорциональности массы и веса. «Тяготение существует ко всем телам вообще и пропорционально массе каждого из них» (предложение VII).
13. «...Тяготение ко всей планете происходит и слагается из тяготений к отдельным частям ее...» (следствие 1).
«Тяготение к отдельным равным частицам тел обратно пропорционально квадратам расстояний мест до частиц» (следствие 2).
Так формулирует Ньютон свой знаменитый закон тяготения.
Итак, выделим " .к отдельным ее частям"
и посмотрим что об этом думает современная Наука и античная...
Строение первой молекулы:
Пояснение:
На рис.изображены два атома водорода(старое название - Протий).которые сливаются в одну молекулу.
Молекула водорода - это уже наш,окружающий нас мир вещей и явления = Молекулярный Мир.
Именно в нем мы и существуем.
Администратор
Атомы и молекулы, собираясь в тела, имеют атомарно-молекулярное взаимодействие, взаимное тяготение отсутствует.
Администратор
Рис. 59. Горелка для атомарного водорода
Если к раствору хлорного железа FеCl3 прибавить соляной кислоты и бросить в раствор кусочек цинка, то выделяющийся атомарный водород быстро превращает хлорное железо в хлористое FeCl2, о чем можно судить по переходу желтой окраски раствора в зеленую, свойственную хлористому железу:
FeCl3 + Н = FeCl2 + НСl
При пропускании через раствор FeCl3 газообразного водорода, например из газометра, эта реакция не происходит. Можно предположить, что специфическая активность, проявляемая водородом в данном случае, обусловлена тем, что водород реагирует с хлорным железом «в момент выделения» из химического соединения, когда его атомы еще не успели соединиться в молекулы.
Это предположение, высказанное еще в прошлом столетии, косвенно подтвердилось, когда удалось получить в свободном состоянии так называемый атомарный водород, т. е. водород, состоящий не из молекул Н2, а из отдельных атомов, и изучить его реакционную способность.
При высокой температуре молекулы водорода диссоциируют на атомы:
H2 ⇄ 2H
Осуществить эту реакцию можно, например, накаливая током вольфрамовую проволочку в атмосфере сильно разреженного водорода. Реакция обратима, и чем выше температура, тем сильнее равновесие сдвинуто вправо. При 2000° количество диссоциировавших молекул составляет еще только 0,1%, при 3000° — 9%, при 4000° — 62,5%, при 5000° — 94,7%, т. е. диссоциация является почти полной.
Атомарный водород получается также при действии тихого электрического разряда на обыкновенный водород, находящийся под давлением около 0,5 мм. Образующиеся в этих условиях атомы водорода не сразу соединяются обратно в молекулы, что дает возможность изучить их химические свойства. Атомарный водород уже при обыкновенной температуре восстанавливает многие окислы металлов, непосредственно соединяется с серой, азотом и фосфором; с кислородом он образует перекись водорода.
При разложении водорода на атомы поглощается большое количество тепла, составляющее 105 ккал на 1 граммолекулу:
H2 ⇄ 2Н — 105 ккал
Отсюда понятно, что атомы водорода должны быть гораздо активнее, чем его молекулы. Чтобы обыкновенный водород вступил в какую-либо реакцию, его молекулы должны сперва распасться на атомы, для чего необходимо затратить большое количество энергии. При реакциях же атомарного водорода такой затраты энергии не требуется.
Тепло, затрачиваемое на разложение молекул водорода на атомы, выделяется обратно, когда эти атомы соединяются в молекулы.
На этом принципе основано устройство горелок, работающих на атомарном водороде (рис. 59). Струя водорода из баллона проходит через электрическую дугу, образующуюся между двумя вольфрамовыми электродами. При этом молекулы водорода распадаются на атомы, которые снова соединяются в молекулы на небольшом расстоянии от дуги, образуя очень горячее пламя. Высокая температура пламени обусловливается в данном случае не горением водорода, а образованием его молекул из атомов. Этот процесс особенно быстро протекает на поверхности различных металлов, которые таким путем могут быть нагреты до температуры выше 4000°. В пламени атомарного водорода легко плавятся все металлы, даже самый тугоплавкий из них —вольфрам (темп. пл. 3380°). Так как атомарный водород, кроме того, обладает сильной восстановительной способностью, то пламя его особенно пригодно для сварки металлов, подверженных окислению.
ВОДОРОД И БУДУЩЕЕ
Слова «дейтерий» и «тритий» напоминают нам о том, что сегодня человек располагает мощнейшим источником энергии, высвобождающейся при реакции :
H + H → He + n + 17,6 Мэв
Эта реакция начинается при 10 млн. градусов и протекает за ничтожные доли секунды при взрыве термоядерной бомбы, причем выделяется гигантское по масштабам Земли количество энергии.
Водородные бомбы иногда сравнивают с Солнцем. Однако мы уже видели, что на Солнце идут медленные и стабильные термоядерные процессы. Солнце дарует нам жизнь, а водородная бомба —сулит смерть…
Рис. Горелка для атомарного водорода.
Но когда-нибудь настанет время —и это время не за горами,— когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. И тогда изотопы водорода спасут человечество от надвигающегося энергетического голода: в управляемых термоядерных процессах каждый литр природной воды будет давать столько же энергии, сколько ее дают сейчас 300 л бензина. И человечество будет с недоумением вспоминать, что было время, когда люди угрожали друг другу животворным источником тепла и света…
8 фактов о водороде
ПРОТИЙ, ДЕЙТЕРИИ, ТРИТИЙ… Физические и химические свойства изотопов всех элементов, кроме водорода, практически одинаковы: ведь для атомов, ядра которых состоят из нескольких протонов и нейтронов, не так уж и важно — одним нейтроном меньше или одним нейтроном больше. А вот ядро атома водорода —это один-единственный протон, и если к нему присовокупить нейтрон, масса ядра возрастет почти вдвое, а если два нейтрона — втрое. Поэтому легкий водород (протий) кипит при минус 252,6° С, а температура кипения его изотопов отличается от этой величины на 3,2° (дейтерий) и 4,5° (тритий). Для изотопов это очень большое различие!
Удивительные изотопы распространены в природе неодинаково: один атом дейтерия приходится примерно на 7000, а один атом, бета-радиоактивного трития — на миллиард миллиардов атомов протия. Искусственным путем получен еще один, крайне неустойчивый изотоп водорода — ⁴Н.
ТОЧНОСТЬ —ПРЕЖДЕ ВСЕГО. Относительная масса легкого изотопа водорода определена прямо-таки с фантастической точностью: 1,007276470 (если принять массу изотопа углерода 12С равной 12,0000000). Если бы с такой точностью была измерена, к примеру, длина экватора, то ошибка не превысила бы 4 см!
Но зачем нужна такая точность? Ведь каждая новая цифра требует от экспериментаторов все больших и больших усилий… Секрет раскрывается просто: ядра протия, протоны, принимают участие во многих ядерных реакциях. А если известны массы реагирующих ядер и массы продуктов реакции, то, пользуясь формулой E=mС², можно рассчитать ее энергетический эффект. А так как энергетические эффекты даже ядерных реакций сопровождаются лишь незначительным изменением массы, то и приходится эти массы измерять как можно точнее.
ПЕРВАЯ ИЛИ СЕДЬМАЯ? Какое место должен занимать водород в периодической системе? Казалось бы, нелепый вопрос: конечно, первое! Да, но в какую группу его поместить? Долгое время водород располагали над литием, поскольку у него один валентный электрон, как и у всех одновалентных металлов. (Кстати, и теплопроводность водорода для газа необычайно велика — молекулы водорода движутся значительно быстрее молекул других газов и поэтому интенсивнее переносят тепло.)
В современной таблице элементов водород помещают в VII группу, над фтором. Дело в том, что логика закона периодичности требует, чтобы заряд ядер элементов-аналогов первых трех периодов различался на восемь единиц; поэтому водород (порядковый номер 1) нужно рассматривать как аналог фтора (порядковый номер 9), а не как аналог лития (порядковый номер 3). И все же нужно помнить, что аналогия тут не полная: хотя водород, как и фтор, способен давать соединения с металлами (гидриды), ион водорода — это протон, голая элементарная частица, и его вообще нельзя сравнивать ни с какими другими ионами.
ЩЕЛОЧЬ ИЛИ КИСЛОТА? Вещества, отщепляющие в растворах ион водорода, протон, называются кислотами, а присоединяющие этот ион — щелочами. Концентрация протонов характеризует реакцию среды: в 1 л нейтрального водного раствора, как и в 1 л чистой воды, содержится 10⁻⁷ грамм-ионов водорода; если концентрация протонов выше, среда приобретает кислую реакцию, а если ниже — щелочную. (Логарифм этой концентрации, взятый с противоположным знаком,— «водородный показатель», или рН.)
Однако следует помнить, что свободных протонов в водных растворах нет и не может быть: ядро атома водорода настолько мало, что оно как бы внедряется в электронную оболочку воды и образует особое соединение — ион оксония:
Н⁺ + Н2O → Н3O⁺
Впрочем, дело тут обстоит скорее наоборот —не ион оксония образуется потому, что протон отщепляется от кислоты, а кислота диссоциирует потому, что образуется ион оксония. Поэтому схему диссоциации, скажем, хлористого водорода, следует записать так:
НСl + Н2O → Н3O⁺ + Сl⁻
Это значит, что вода при растворении в ней хлористого водорода ведет себя как щелочь (она присоединяет протон); если же в ней растворяется, например, аммиак, то вода выступает уже в роли кислоты:
NH3 + H2O → NH⁺4 + OH⁻
Одним словом — все в мире относительно…
ЧУДЕСА ОККЛЮЗИИ. Представьте себе такой опыт. В приборе для электролиза воды катод изготовлен в виде пластинки. Вы включаете ток, и… пластинка сама собой начинает изгибаться! Секрет этого фокуса заключается в том, что пластинка изготовлена из палладия я с одной стороны покрыта слоем лака. При электролизе на нелакированной стороне пластинки выделяется во-дород я тотчас же растворяется в металле; а так как при этом объем палладия увеличивается, то возникает усилив, нагибающее пластинку.
Но подождите,— скажете вы,— разве газы растворяются в металлах? Вообще говоря, в этом явлении, называемом окклюзией, нет ничего удивительного. Удивительно другое: в одном объеме палладия растворяется до 850 объемов водорода1 Это немногим меньше того количества аммиака, какое может раствориться в одном объеме воды,— а уж какой газ растворяется в воде лучше! Водород же растворяется в воде очень слабо — около 0,02 объема на объем воды.
IN STATU NASCENDI. При сгорании водорода н чистом кислороде развивается температура до 2800° С — такое пламя легко плавит кварц н большинство металлов. Но с помощью водорода можно достичь и еще более высокой температуры, если использовать его на как источник, а как переносчик и концентратор энергии.
Вот как это делается. Струю водорода пропускают через пламя вольтовой дуги. Под действием высокой температуры его молекулы распадаются, диссоциируют на атомы, поглощая большое количество энергии. Образовавшийся атомарный водород соединяется в молекулы не мгновенно: ведь атомы должны прежде отдать запасенную энергию.
И если струя атомарного водорода направлена на какую-нибудь твердую поверхность, то именно на ней в происходит соединение атомов в молекулы: выделяется энергия диссоциации, и температура поверхности повышается до 3500— 4000° С. С помощью такой атомарно-водородной горелки можно обрабатывать даже самые тугоплавкие металлы.
Атомарный водород рождается не только в пламени дуги: он образуется даже при реакции кислот с металлами. В момент своего выделения (по-латыни— in statu nascendi) водород обладает повышенной активностью, и химики используют его для восстановления органических веществ.
СКОЛЬКО ВСЕГО ВОДОРОДОВ? Мы уже говорили о четырех разновидностях водорода — его изотопах. И все же в природе существует гораздо больше разных «водородов», если говорить не только об атомах этого элемента, но и о его молекулах. Дело в том, что при нормальных условиях молекулярный водород представляет собой смесь двух необычных изомеров — так называемых орто- и параводорода, которые отличаются ориентацией магнитных моментов ядер составляющих их атомов.
У ортоводорода эти моменты имеют одинаковую ориентацию, а у параводорода—противоположную; орто- и параиаомеры отличаются и своими физическими свойствами. А так как подобные же изомеры есть и у дейтерия, и у трития н так как могут существовать молекулы HD, НТ и DT, каждая из которых тоже, по-видимому, может существовать в виде орто- параизомеров , то это значит , что существует двенадцать разновидностей молекулярного водорода .
МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ВОДОРОД. С водородом, как мы знаем сегодня связаны по меньшей мере три надежды: на термоядерную энергию, на передачу энергии почти без потерь (в сверхпроводящих устройствах при температуре жидкого водорода, а не жидкого гелия) и — как на горючее, безвредное для окружающей среды . И всё эти надежды связывают прежде всего с металлическим водородом, т. е, таким водородом, который представляет собой твердое тело, обладающее высокой электропроводностью и другими свойствами металла. Компактный металлический водород должен быть наиболее удобным водородом-топливом.
Кроме того, есть теоретические предпосылки, согласно которым металлический водород может существовать и при обычной температуре, оставаясь при этом сверхпроводником.
Металлический водород пытались (и продолжают пытаться) получить разными способами, подвергая обыкновенный твердый водород статическим или динамическим нагрузкам. Осадив на охлажденные до 4,2 К алмазные наковальни тонкий слой водорода и воздействовав на него очень высоким давлением, наблюдали необычное явление.
Электрическое сопротивление водорода уменьшилось в миллионы раз — он перешел в металлическое состояние. Это произошло под статическим давлением порядка 3 млн. атм. Когда же давление начали снижать, то уже примерно при троекратном уменьшении давления (1 млн. атм) происходил обратный переход водорода из металлического состояния в обычное, диэлектрическое. Впрочем, этот факт исследователи не воспринимали как фатальную неудачу, означающую невозможность существования металлического водорода при нормальном давлении. Они надеются, что металлический водород как-то удастся «закалить» и со временем сделать доступным для ученых разных специальностей. И для техники, видимо, тоже.
Статья на тему водород и будущее
Администратор
изменилась картина Мироздания.
- ровно потому что и... падает камень с горки .
Результат налицо - молекулы сольются вместе.
