Molekulyar fizika sohasidagi ochilish.

Bu erda kashf qilishni talab qilib, o'z fikrimni keltiraman. Qanday bo'lmasin, men hech qachon biron bir joyga ishora qilmaganman. Fikr bug'lanish fenomeni, ya'ni bu bug'lanish paytida suyuqlikni sovitishning asosiy sababi sifatida butunlay yangi omilni ochadi. Klassik tushuntirish shuni ko'rsatadiki, suyuqlikdan faqat eng tez molekulalar paydo bo'ladi, ular molekulalararo diqqatga sazovor kuchlarni engib o'tishga qodir. Natijada , qolgan molekulalarning o'rtacha tezligi pasayadi. Natijada, tananing harorati tezlikka qarab kamayadi.

Ammo siz bug'lanish jarayoniga chuqurroq nazar tashlasangiz, asosiy, sovutish omil bo'lmasa, yana bir muhim ahamiyatga ega. Bu hodisa (omil) fizika bo'yicha biron bir qo'llanmada yozilmagan. Klassik nazariyadan buyon bug'langan molekula uning tezligini va molekulaning tezligini nolga yaqinlashtiradigan tezlikni kamaytirmaydi degan xulosaga keladi. Va bu to'g'ri emas.

Suyuqlikning sirt qatlamlarida molekulalar chuqur qatlamlarga qaraganda ko'proq masofalarda joylashgan. Bu sirt zo'riqishining hodisasiga olib keladi.

Suyuqlik yuzasi

Molekulyar 1 V1

V2

Molekulyar 2

V3

Molekulyar 3

Shakl. 1.

Molekula 1 ning bug'lanish-chiqarib yuborilishi ehtimoldan yiroq (1-rasmga qarang) uning suyuqlik yuzasiga perpendikulyar 1 molekulani birga olib boradigan va tezlikning minimal teginsiyali tarkibiy qismiga ega bo'lgan molekula 2 bilan to'qnashuvidir. Molekulyar ikki radiusdan katta masofa to'qnashgandan so'ng o'zaro o'zaro kuchlanish kuchlari o'zaro o'zaro tortishish kuchlari bilan almashtiriladi. Bu kuchlar kelvin miqyosidagi nafaqat chiqish molekulasi 1, balki suyuqlikda qolgan molekula 2 da tezlikni va haroratni deyarli nolga kamaytiradi. Molekulyar 2 kinetik energiyani qo'shni molekulaga o'tkazish uchun vaqt yo'q: 3: bug'lanish molekulasi 1 tomonidan "to'xtatiladi". Bug 'molekulasi bilan 1 molekula bir vaqtning o'zida tortilishi mumkin bo'lgan holatlar mavjud. Bunday holda, molekula 1 faqat o'rtacha tezlikka ega bo'lishi mumkin. Ammo molekula 1 ning chiqishining oxirgi bosqichida molekula 2 mutlaq Kelvin shkalasi bo'ylab tezligi va haroratini deyarli nolga tushiradi. Shu bilan birga, molekula 2 ning kinetik energiyasidan "qutqarish" mumkin bo'lgan molekula 2 ga qo'shilgan yon molekulalarning ham bo'lishi mumkin, lekin umuman deyarli to'liq inhibisyon ta'siri muhim bo'lishi kerak, chunki suyuqlikning sirt qatlamlarida molekulalar o'rtasidagi masofalar etarlicha katta. O'zaro tortishish kuchlari bug'lanuvchi molekulalarning inertsiyasining kuchi bilan taqqoslanadiganligi, suyuqlikning sirt qatlami molekulalarining asosiy qismi molekula 2 bilan kuchli to'qnashuv momenti barcha molekulalar uchun tenglasha olguniga qadar saqlanib qolishi natijasida sirt tarangligi fenomeni bilan tasdiqlanadi.Shunday qilib, bug'langan molekula 1 kamayadi Uning tezligi va molekula tezligi deyarli nolga teng.

Materiallar dunyosini o'rganadigan barcha fanlarda bug'lanish fenomenini hisobga olish kerak. Bug'lanish jarayonida suyuqlikni sovutish sababi yuqorida keltirilgan yangi tushuntirish ushbu ta'sirni inobatga olish kerak bo'lgan barcha hisob-kitoblarda foydali detallar bo'lishi kerak.

Mening fikrim bilan klassik bug'lanish nazariyasini rad etaman, ya'ni:

"Suyuqlikdan bug'langan molekula tezligi o'rtacha qiymatdan yuqori". 15 yildan ziyod vaqt mobaynida turli ilmiy tashkilotlarga o'zimning fikrimni yubormayman. Xuddi shu muvaffaqiyat bilan V.V.Putin va Dmitriy Medvedevni tahlil qilish uchun vakolatli ilmiy tashkilotga yuborishni iltimos qildi. Shu nuqtai nazardan men shunday degan edim: rad etish uchun hech qanday narsa yo'q, balki tasdiqlash uchun - olimning ishi uchun xavf. Joriy yilning 28-aprelida texnika fanlari nomzodi, molekulyar fizika mutaxassisligi bo'yicha g'oyani taqdim etdim . "Bug'langan molekulalarning tezligi nima?" Degan birinchi savolimga javob berdi: "Juda yuqori, o'rtacha hisobda." Fikrimni bilib olgach, u bu tezlikni pasaytirdi: "Ha, ba'zi molekulalar sekinlashadi. Ammo molekulalarning suyuqligi ichida juda ko'p molekulalar bor, shuning uchun bug'lanadigan molekulani yuqori tezlik bilan tarqatish uchun juda ko'p imkoniyatlar mavjud ". Men bunga e'tiroz bildirdim: "Bug'langan molekula o'rtacha 1 dan yuqori bo'lgan darajada tezlashtirilishi uchun" 1 "bug'lantiruvchi molekulani o'rtacha 2 barobardan ko'proq tezlikda tezlashtirish kerak. Va bu voqea, iloji bo'lsa, lekin ularni e'tiborsiz qoldirmaslik ehtimoli juda kam. Molekulalar - kinetik energiya uchun "millionerlar" juda kam bo'lishi kerak. Moliyaviy piramid kabi, suyuqlik chuqurligidan kelib chiqadigan sabablar va ta'sirlar zanjiri bilan bug'lanuvchi molekula "1" ni tezlashtirish uchun keladi - molekulada "1" molekulalarining konusi sifatida ifodalanishi mumkin. Molekulyar qatlam qanchalik chuqurroq bo'lsa, bu hipotetik energiyaning tarqalishi ehtimoli ko'proq. Eng muhimi, o'rtacha tezlikka ega bo'lgan molekuladir. O'rtacha darajada kichikroq yoki biroz kichikroq bo'lgan tezlikga ega bo'lgan molekulalar ham kam uchraydi. O'rtacha darajadan ancha yuqori bo'lgan bug'langan molekula tezligi nazariy jihatdan chuqur qatlamlardagi oldingi to'qnashuvlarning murakkab bir sxemasidan kelib chiqishi kerak. Ammo chuqurlikda teng sharoitlarda va energiya almashinishning barcha yo'nalishlarida barcha molekulalar teng darajada mumkin bo'lganligi sababli, har bir yo'nalish uchun molekula to'plamini o'rnatish va "1" molekulyarini kiritish ehtimoli boshqa hududlardan farq qiladigan suyuqlikning o'zboshimchalik bilan ajratilmagan qismida o'z-o'zidan o'z-o'zidan paydo bo'lish ehtimoli kabi past bo'ladi Harorat. Eng katta ehtimollik bu - evaporatsiya qiluvchi molekula tezligi, ya'ni o'rtacha qiymatdan biroz kattaroq (yoki u molekula bug'lanishi yakuniy bosqichida "1" bo'lsa, u parvozda qaytib ketishi kerak bo'lsa - tezligi nolga teng - bug 'yoki havo molekulasi uni o'ziga jalb qiladi). Shamol vaqti, lekin kam ehtimollik bilan doimiy atmosferada bo'lishi mumkin).

2. Sirt zo'riqishida suyuqlik ichida o'rtacha va pastroq tezlikga ega bo'lgan barcha molekulalar (suyuqlik yuzasiga parallel ravishda parvoz qilgan bug 'yoki havo molekulalarining chizilgan hollarini hisobga olmaslikdan tashqari) bo'lishi mantiqiydir. Keyinchalik, eng maqbul voqea kamida o'rtacha hisoblangan tezlikga ega bo'lgan molekula bug'lanishidir. Ya'ni, molekulaning kinetik energiyasidagi farq "1" va qo'shni molekulalar tomonidan uning jalb etish potentsial energiyasi minimaldir. Bu shuni anglatadiki, ushbu potentsial energiyani bartaraf etilgandan so'ng, mutlaq Kelvin miqyosidagi tezligi va harorati - "1" chiqarilgan molekulalardan nolga teng bo'ladi. "Va chiquvchi molekulaning kinetik energiyasi qaerga boradi?" Bu savol meni molekulyar fizika bo'yicha mutaxassis tomonidan so'radi. Men javob berdim (ilgari bu haqda o'ylab qoldim) - shubhasiz, u harorat sifatida inson tomonidan qabul qilinmaydigan atomlarning harakatlanishi energiyasiga aylanadi, qisqa to'lqin uzunligi; Qisman to'lqinli elektromagnit spektrda qisman radiatsiya qilish mumkin.

3. "1" molekulasining to'qnashuvi natijasida suyuqlikdagi "2" da qolgan molekula miqdori klassik nazariyadan farq qilmaydi, ammo deyarli nolga teng.

4. Rakibimning sxemasiga ko'ra (u darslikdan olgan), "yuzaki qatlamlar bir-biriga juda yaqin. Har bir qavatdagi molekulalar orasidagi masofalar juda yaxshi. " Buni, mening fikrimni rad etishda, bu shakl. "1" ning energiyasini quyi qismga o'tkazish uchun vaqti yo'q. Lekin oddiy narsalardan qat'iy nazar, qatlamlarning "shablon tartibida" joylashuvi energetik jihatdan barqaror bo'lishi kerak, ya'ni har bir (va yuqorida) 2, 3, 4, 5 qatlamlar ostida "teshik" bo'lishi kerak. Shakl. 1, molekulalarning "2" va "3" molekulalarining joylashuvi molekulalarning qatlami orqali yanada kuchliroqdir. "2" molekuli uchinchi qatlamda, "3" molekuli - beshinchi qatlamda va "1" molekulasi - birinchi qatlamda yotadi. Bu holatda molekula molekulasini to'qnashuvdan keyin "2" molekulasi eng yaqin pastki to'rtinchi qatlam molekulalarining navbatdagi, beshinchi, molekula qatlami orasidagi bo'shliqdan uchib o'tib, tezlikni va haroratni deyarli nolga tushirish uchun etarli masofada joylashgan. Bug'lanish molekuli "1". Demak, deyarli nolga tushib qolsa, deyarli nolga teng "2" molekulani sekinlashtirishi kerak. Bu juda katta hodisadir.

5. Ilm-fan, tajriba va nazariya qo'lida. Atom va molekulyar birikmalarning yorilishi bilan hisoblangan "Gibbs energiyasi" haqiqiy hodisalarni aniq aks ettirishi shubhasiz. Ammo men molekulyar fizikni o'z fikrim bilan ishonchga keltirsam (u bizning nizoimizdan keyin, hatto nolga kirmagan bo'lsak-da, o'rtacha qiymatdan pastroq bo'lsa-da, sekinlashdi), sovitish suyuqliklarini bug'lanib ketish nazariyasida zaifliklar va bo'shliqlar mavjud. Ko'rinib turibdiki, bu molekulyar ta'sir kuchlari qisqa masofani bosib o'tishi va tezlashishlar va sekinlashuvlar qisqa umr ekanligi bilan bog'liq. Ular hisoblash uchun molekula o'rtacha tezligini foydalanib, beparvo qilinadi. Bu suyuqlik ichidagi molekulalar uchun ham amal qiladi. Ammo, bu yondashuv bug'langan molekulalarning xulq-atvorini o'rganishda xatolarga olib keldi.

6. Mening fikrimcha bu bo'shliqni yo'q qiladi. Sovutgichni bug'langanda suyuqlik sabablarining chuqur tushunchasi yanada samarali muzlatgichlar, portativ konditsionerlar va ixtirochilar uchun yangi faoliyat sohasini ochadi. Tp

7. To'g'ridan-to'g'ri ishlatilgan darsliklarni tarqatish. Bir rasmiy versiya bor edi va unda hamma narsa rasmiy bilimlarning fikriga mos keldi.

8. Mana 1976 yil, 9-sinf, 68 bet darslik: "Agar harorat sobit bo'lsa, suyuqlik bug'iga aylanishi molekulalarning kinetik energiyasini oshirmaydi, balki ularning potensial energiyasini oshiradi. Axir, gaz molekulalari orasidagi o'rtacha masofa suyuqlik molekulalari orasida bir necha baravar ko'p. Bundan tashqari, moddalarning suyuqlik holatidan gaz holatiga o'tishida miqdori ortishi,

9.

10. tashqi bosim kuchlariga qarshi ishlarni bajarishni talab qiladi. Bu erda hisob-kitoblarning aniq yo'nalishi ko'rsatilgan: "1 kg doimiy haroratda konversiyalash uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori. Bug 'ichidagi suyuqlik bug'lanishning maxsus issiqligi deb ataladi. " Ko'rinib turibdiki, tashqi issiqlik manbalari yo'q bo'lganda, bu miqdor har bir kilogram suyuqlik bug'langanda energiya (va harorat) ta'sir ko'rsatadi.

11. Lekin mening hech qanday joyim yo'q, ammo kamdan-kam uchraydigan variant emas: mening molekula bug'lanadi, uning tezligi va suyuqlikda qolgan molekula tezligi deyarli nolga teng, ularning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi g'oyib bo'ldi. Energiya qaerga ketdi? Mening suhbatdoshimning bu savoli nafaqat mening, balki mening mumkin bo'lgan nuqtai nazarimdan kelib chiqadigan barcha fizikani ham anglatmaydi. Atomning qo'zg'alishi energiyasida elektromagnit nurlanishda o'tishi mumkin emasmi? Politexnika institutiga kirishga tayyorgarlik ko'rgan fizikaga oid darslikda (1983 yilda bitirgan), xuddi shu sxema va yaqinda mutaxassis tomonidan menga berilgan bir xil tushuntirish berilgan. Ammo mening maktab darslikim batafsil tushuntirish beradi va sxema bir-biridan farq qiladi: 84-bet. Bu tushuntirishdan bug'ning molekulalari bilan ta'sir kuchlari e'tiborsiz qolishi mumkin, chunki odatdagi sharoitlarda uning zichligi suyuqlik zichligiga nisbatan bir necha barobar kamroq bo'ladi. "Suyuqlik yuzasida molekulaga 1 va 3,4,5 chuqurlikda joylashgan molekulalarning yon tomonidagi jozibali kuch va boshqalar molekula 2 tomonida mag'lub qiluvchi kuch ta'sir etadi. Va hokazo. Molekulyar 2, 4, 5, 6, va chuqurlikda joylashgan molekulalardan jozibador kuch ta'sir ko'rsatadi. Va boshqalar, shuningdek, molekulaning (3) molekula (1, 2, 3 molekulalari) orasidagi masofadan katta bo'lgan molekula (1) va (2) o'rtasidagi masofalar o'rtacha molekula (1) , 4, 5, va hokazo) suyuqlik yuzasiga perpendikulyar yotadi va 1-rasmda ko'rsatilgan raqamlash chuqurlashadi). 2-dan 3-gacha masofa 3 -4 va masofadan ortiq. Masalan, molekulaning sirtga yaqinligi ta'sir qilmaguncha ". Ushbu ishonchli batafsil dalilga ko'ra, yuqori "qatlam" ning 1 molekulasi va uning pastki qismidagi 2 molekulasi o'rtasidagi masofa shakl. 1 - eng muhimi. Bu esa, shakl 2-dan 2-gachasi molekulani inhibe qilish uchun etarli emas. 1 - nolga teng. 404118 Voljskiy, 30 m - on, dom40, kV. 17.