Перельман Я.И. - Знаете ли вы физику (1107596), страница 44
Текст из файла (страница 44)
И Перельман ВРЮО ФООП ЮОООа 1800 1470 Температура поберхности самых горнчих абеад Вла ление Вольфрама Йлабление платины при ~акой температуре совершается с огромной скоросз ью: молекулы водорода, например, несутся со скоростью 1б кмис. Температура в 20--27 .гысяч градусов превышас~ температ.уру поверхност и самых горячих звезд, но далека еще от той, какая господствует в их недрах, где она достигает десятков миллионов градусов. Таков жар превосходит силу самого богатого воображения, Джинс (в книге «Вселенная вокруг нас») пишет и« этому поводу следующее: «Выведенные нами семпературы в центре звезд порядка от 30 до бО миллионов градусов уходя ~ настолько далеко за пределы нашего опыта, что трудно себе представить ясно, что они должны означен ь Нагреем мысленно 1-миллиметровый кубик обыкновенного вещества до температуры в 50 миллионов градусов, иными словами;--приблизительно до температуры в центре Солнца.
Как ни покажется это невероятным, лля одного только пополнения энергии, теряемой излучением с его шести граней, потребуется полная энергия машины в 3000 биллионов (3000000000000000) лошадиных сил. Эта булавочная головка будет испускать достаточно тепла„ч.тобы уничтожить всякого, кто решится приблизиться к ней на полторы тысячи километров.» В таком совершенно непредставимом для нас состояния пребывает, быть может, 999 тысячных (и во всяком случае не менее четверти) всего вещесз ва природы.
Физике предстоит еще, как видим, необъятное поле исследования, прежде чем она познает законы, управляюгдие материей. 233 Десятимиллионную долю грамма вещества кат у~ ждый из нас видел бесчисленное множесзво раз. Вы сами сейчас только что видели ее и остановили на ней внимание. Дело в том, что точка типографского шрифта н,ш рукописи весит примерно одну десятимиллионную долю грамма. Взвешивание точки выполнено было так: па чрезвычайно чувствительных весах взвесили чистую бумажку, затем поставили на ней чернилами точкэ и снова взвесили. Разница и представляла, конечно.
массу точки. Она оказалась равной 0,00000013 г — чуть больше десятимиллионной доли грамма. 242 34 Ящик с «авогад- ° ровым числом» ''лавочных головок цри гясоте суенок в 1 км не" о и думать помесу ит ь ' нределах )!аже самого лысого города. Для о не нашлось бы ме- д даже в целом запад- "' европейском государ'"ве. Самое обширное из ' 'х- — Франция . моудо быть целиком ноно под километрослоем такоуо колина булавочных голо.'к (рис. 138). Рис.
(3К Ящик с числов Ли<наври ': ' ! аь как зто кажа уса булавочных ~оливок ири высоте уоятным ''о ро - ! КЫ бЫЛ бЫ бОЛЬШЕ ВССЯ ФРаНННИ (в. 234). , м расче~, нриводя' й к указанному результату. Объем, занимаемый й)цике булавочной головкой, можно считать равным мемз. Выразим величину 66. 10~~ мм' в кубических ')юметрах 66 !0~~: П)ив=66.10в= 660000 кмз ,уй высозе в 1 км слой такоуо объема должен иметь ' ' щадь основания 660000 кме; между тем площадь, " ''имаемая современной Францией. 550000 км'. Площадь Касцийскоу о моря еще меныце „' 000 км~), а так как глубина его только в отдельных " ах достигаеу километра, то авогадровым числом 'лавочных головок можно было бы с болыцим ,' ытком засыпать эзо величайшее в мире озеро.
.-5 Этот расчет наглядно показывает, как огромно ° число молекул в незначительном объеме тела. , обы дать отве~ на поставленный вопрос, нужно 'внить число молекул спирта в одном литре с числом ров воды в Мировом океане. Оба числа нодавлянн "ше воображение„и установит ь, которое из них , льше, без расчета нельзя. Проделаем эрот расчет '' Моль этилового сниврта заключаеу -как и моль лю, Го вещества — 66 1О' молекул (носу оянная Авогадро). моля спирта (С,Н„О) равна 2 !2+6+16=46 ~ 243 Зиачиз„в одном грамме спирта в содержится 66 !О":46=-14 х х 10гп молекул. Литр спирш массой 800 т содержит 14 х х 10в' 800=112 10аз=10к' Ф молекул. в Сколько же литров воды в в Мировом океане? Понерхв ' нервен марн = ность, занятая водой, имее ~ площадь около 3700000(Ю км-'.
Если считать. что средняя глубина океана 4 км, то объем рнс. )зз. и капле волы не всей воды нивен 148.10 км~. меньше молекУл. чем капель иди !48. !О~е л 15. !Око л. Раза Черном море !в, 235). делив число молекул в литре спирта на число литров воды в океане, получим приблизительно 7000. Это значи.т. что в каком бы месте Мирового океана мы ни зачерпнули волы литровой кружкой, в ней найдется в среднем око.ю 7000 молекул из того литра спирта, коз орый бы..
вылггг в океан. В каждом зачерпнутом наперстке мы уловили бы 7 спиртовых молекул. Поучительно еще и друюе сопосз авленне: капля воды содерж)гг столько же молекул. сколько в Черном море — мелких капель (рис. 139). Читатель может убедиться в правильности сказанного. самостоятельно проделав расчет наподобие приведенного выше.
2 б Молекулы газа даже при нормальном давлении ЗЮв разделены ббльшими промежутками, чем обычно думают. Среднее расстоание между молекулами водорода при 0' С и давлении 760 мм рт. ст. равно 0,000003 см (3 10 "см), диаметр же молекулы водорода равен 2 - 1О " см. Разделив первое число на второе, получим 150. Значит, молекулы в нашем газе разделены расстояниями в полтораста раз большими, чем их поперечники. яму Так как масса атома водорода равна 237., -~4 37 ° 1,7 10 ~4 г, а масса земного шара 6 10~' г, то средне-геометрическое между ними составит х= /1,7.10 ~а.б 10~~-100 г.
Рнс. (40. Энспсия, натрсвамшая 2)6 т воли от О ло )ОО' 62 обяалас~ массой в ! мт (в. 240). лошадиных сил совершает ежесекундно 2250 тысяч джоулей работы, а в час — около 800 миллионов таких единиц. Это количество работы на нашу мерку огромно, но массы в псм все же очень мало -около 0,1 м!. Ч юбы энергия имела массу в 1 г, надо взять ес в количестве 90 биллионов (9.10") джоулей. Еще пример. Перед нами кубический бассейн (рис.
140) глубиною в 6 м, наполненный водовэ при 0" С. Вы нагреваете воду в пем до 100' С. На это расходуеп:и 6.6 6 1000.100=21600000 ккал. А так как оду!а калория отвечаег 4270 джоулям, .го энергия воды в бассейне возросла на 90 000 000 000 Дж. Это составляет ровно 1/1000-ю долю от 90 биллионов джоулей и, следовательно, имеет массу, равную 1)'1000-й доле грамма--! мг. Бассейн стал тяжелее на 1 м!.
Конечно, столь ничтожную прибавку к 216 т обнаружить невозможно. Понятно теперь, почему обычно мы не замечаем весомости энергии в окружающих нас явлениях. В практической жизни, в технике мы можем уверенно придерживаться прежнего взгляда на энергию, как на нечто совершенно невесомое. Физика производственных процессов не претерпевает никаких изменений с установлением весомости энергии. Иначе обстоит дело с грандиозными явлениями во Вселенной„в ко.горых участвуют огромные количества 246 ергии, Солнце, например, посылаез так много энер|нн )путем излучения, что позеря его массы должна быть 'тже заметна. Сделаем подсче~. Каждый квадратный '(!хет р, поставленный па верхней границе земной а |- ,1)яосферы под прямым углом к солнечным лучам, ,'ежесекундно получас| от Солнца 1(3 ккал.
Э|о соо|- "етс|вует 4270 1(3=-!420 джоулей. Чтобы учесть полное "оличество энергии, излучаемое Солнцем во все сзо„;: ' ны, вообразим, что дневное светило окружено ша'вой поверхностью радиусом, равным расстоянию оэ ли до Гол|ща (150000000000 м). Такая поверхность .,рдключаст квадратных метров: 4 3,!4.! 50000000000з =2((. !О"- м-'. На каждый квадратный метр падают 1420 Дж ;~г|нергии, а на указанное количество квадратных ме|ров '!д|олжно упасть 1420.28 10'~=4.!Оз" Дж. Прежде уже было сказано, что каждые 90 биллионов джоулей "в((еркин обладают массой в ! г, Излучаемое Солнцем .'е)кесекундно количество энергии имес|. следовательно, „.'))кассу равную 4 !От| .
9 10ы.= 4 5 . 10'з г :4,:)коло 4,5 биллионов | раммов, нли 4,5 миллионов .'-'"г|онн. Во.| сколько массы теряет Солнце каждую у||ду) Примерно столько же весит болыная египетская '!пирамида -- самое тяжелое сооружение в мире. Пока "Фы читали эти строки, не одна сотня таких пирамид :=;:чнесена была лучами Солнца с огненной его поверх- :~)Ости (рис. 141). Если Солнце непрерывно теряез п|олько своей '.",;Массы 30 миллионов египетских пирамид в год ,'~фис.
142),- |о пе угрожает ли это устойчивости нашей | '*,„'::рланетной системы? Не расстраивает ли эзо уп|аповивг'~цегося в ней порядка, не нарушает ли рассчитанного '!~гга планет? Да, такое нарушение, беэусловно, должно ,,быть. Но масса Солнца |ак невообразимо велика, что !в|казанная по.|еря для него мало ощутительна. Вычис'«:,лено, что вследс| вне уменьшения солнечной массы ::Земля должна медленно удаляться от Солнца; орбита .,:!!)е с каждым годом расширяется на ! см. Миллион ':!,нст пройдет, прежде чем продолжи гельпосз ь года '"увеличится вследствие этого па 4 секунды. Как видим, Гпрактически изменение ничт ожно 247 Ю Рнс. )42. Энергия, способная поднять пирамиду Хеопса на высоту 500 м, обладает мессой в 2,4 ~ (в.
240). Рнс. )4!. Сколько массы теряет ежесекундно Солнце путем надувания (в. 240)? 2 -я С тех пор, как в науке утвердился так 41 называемый принцип относительности Зйнштейпа, поколебались основные законы старой механики, которые казались незыблемо установленными навсегда. В кругу не-специалистов, слышавших кое-что об этом революционном научном перевороте„возникло мнение, 248 В отдаленные эпохи сушествования Земли, когда Солнце было !орячее и посылало со своими лучами больше энергии, потеря солнечной массы была значительнее, а соотвегст вен но этому были заметнее и вытекаюшие отсюда последствия. Если вспомним, что Земля родилась около 2000 миллионов лет назад, то придем к заключению, что в связи с потерей солнечной массы орбита нашей планеты в ту отдаленную эпоху была теснее, а продолжительность года-- соответственно.
короче. При допущении, что интенсивность солнечного излучения в раннюю эпоху существования Земли была в 10(Ю раз больше, мы получаем для продолжительности года в те времена величину, на 40 суток меньшую, нежели теперь: год длился 325 суток. Таковы некоторые из следствий весомости энергии. Незаметные в обыденной обстановке, они становятся ощутительными в масштабе процессов космических. ',:::чзо основы с>арой механики, механики Галилея и Нью::;:-,тона, на коз орук> опыран>>ся техника и промьпплсн":;.,:?тост ь. окончательно уже устарели и должны бьнь 1 сданы в архив науки То, ч>о положения старой механики прололжаю> ",'-ешс в нап>и лни фигурировать в школьных учебниках, ~;,что ими проникну.га по-прежнему вся техническая .:;.литература, вызывае> у мало осведомленных лн>дей ,серьезное нелоуменис. В прессе прихол>пся встреча>ь .':.';даже выражение возмушения «закоренелой отсталостью» наших технических авторов, коз орые продол,>жают опираться в своих расчесах на «метафизический ,'!?Закон независимости лейс > Вня сил>>, уставов>>сн>>ый ''Галилеем, на закон неизменносги массы, провозгльчнсн- -1:иый Нью>оном, и т.
и Чтобы ус>ановизь. насколько подобные нарекания ,.'обоснованы. рассмо.>рим один из основных законов :"::старой механики закон сложения скоростей. Согласно '-:этому закону правило сложения скоростей г и ; Направленных в одну с>прону. математически выража'!,"е'вся так: и=г+г,. У:-'Теория относительности озвер>ла этот простой закон '„:, и заменила его друы>м, более сложным, со>ласно .-' которому скорость сс всегда меньше г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
