ВОДЯНОЙ ПАР

I. ФИЗИКА ВОДЯНОГО ПАРА

1. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Бъяснение физики водяного пара начнем с рассмотре­ния строения вещества.

Наукой установлено, что все тела природы построены из мельчайших невидимых частиц — молекул и атомов.

Молекулы и атомы настолько малы, что они не видны даже в самый сильный микроскоп. Английский физик Томпсон приводил такой пример: если бы можно было поместить все молекулы в стакане воды и затем вы­лить воду в море, то, после перемешивания воды во всех морях и океанах, в каждом стакане, зачерпнутом в любом месте, оказалось бы около 100 помеченных молекул.

Исследованиями установлено, что молекулы находятся в непрерывном движении и на определенном расстоянии взаимодействуют между собою. В твердых телах, напри­мер, силы взаимного притяжения молекул друг к другу весьма велики. Поэтому для разделения или изменения формы твердого тела необходимо приложить некоторое усилие. Иная картина у жидкостей. Здесь связь моле­кул значительно слабее, чем у твердых тел. Поэтому жидкость легко поддается изменению формы и при­нимает форму того сосуда, в который налита. Еще меньше связь между молекулами у газообразных ве­ществ. У них молекулы находятся на большом расстоя­нии друг от друга и силы взаимного притяжения ни­чтожны. Поэтому газы всегда стремятся занять неогра­ниченный объем, их молекулы свободно расходятся в разные стороны.

Различают газы и пары. Парами (например, пары воды, ртути, эфира, аммиака, бензина и т. д.) называют такие газообразные тела, которые при обычных атмосфер­ных условиях могут существовать одновременно с жидко­стью, из которой они образовались, и относительно легко переходить в жидкое состояние. Газами (например, водо­род, кислород, азот и др.) называют более стойкие газо­образные тела, для превращения которых в жидкое со­стояние необходимо применение необычных, очень низких температур и высоких давлений. И газообразное и паро­образное состояние — это такое состояние вещества, когда оно разделилось на отдельные молекулы, почти не испытывающие взаимного притяжения.

А можно ли молекулу разделить на еще более мелкие частицы? Да, можно. Ее можно разделить на атомы, но они уже не будут обладать свойствами молекулы, в со­став которой они входили. Молекулы могут образоваться из однородных и разнородных атомов. Вещество, со­стоящее из молекул, образованных из одинаковых атомов, называется простым, в противном случае — сложным. Например, молекулы газа кислорода или во­дорода, состоящие из одинаковых атомов, являются простыми. А вот молекула воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода, относится к сложным.

Вещество тел может испытывать различные превра­щения (переходить из одного состояния в другое — твер­дое, жидкое, газообразное), но оно при этом не исче­зает и не создается вновь. Примером может служить испарение воды; вещество воды, перешедшей в газо­образное состояние, не исчезает, хотя пар быстро делается невидимым. Вес мельчайших частиц пара, смешавшихся с воздухом, равен весу испарившейся воды. Другим при­мером является горение топлива. Например, от сгоревших дров остается только кучка золы, а керосин, например, выгорает полностью. На первый взгляд кажется, что ве­щество топлива пропадает. В действительности же оно, соединяясь с кислородом воздуха, переходит в другой вид — в газообразные продукты горения (углекислый газ, сернистый газ и др.)- Эти примеры иллюстрируют закон сохранения вещества.

Великий русский ученый М. В. Ломоносов сле­дующим образом сформулировал закон сохранения ве­щества: «Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько у одного тела отни­мается, столько присовокупится к другому, так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте»,