Фейнмановские лекції з фізики
Так з атомної точки зору описуються тверді, рідкі та газоподібні тіла. Але атомна гіпотеза описує і процеси, і ми тепер розглянемо деякі процеси з атомних позицій. Насамперед мова піде про процеси, що відбуваються на поверхні води. Що тут відбувається? Ми ускладнили собі завдання, наблизимо її до реальної дійсності, припустивши, що над поверхнею знаходиться повітря. Погляньте на малюнок. Ми як і раніше бачимо молекули, що утворюють товщу води, але, крім того, тут зображена і її поверхня, а над нею - різні молекули: перш за все молекули води у вигляді водяної пари, який завжди виникає над водною поверхнею (пара і вода знаходяться в рівновазі, про що ми незабаром будемо говорити). Крім того, над водою витають та інші молекули - то скріплені докупи два атоми кисню, що утворюють молекулу кисню, то два атоми азоту, теж злиплі в молекулу азоту. Повітря майже весь складається з азоту, кисню, водяної пари і менших кількостей вуглекислого газу, аргону та інших домішок. Отже, над поверхнею води знаходиться повітря - газ, що містить деяку кількість водяної пари. Що відбувається на цьому малюнку? Молекули води весь час рухаються. Час від часу яка-небудь з молекул поблизу поверхні отримує поштовх сильніше інших і вискакує вгору. На малюнку цього, звичайно, не видно, тому що тут все нерухомо. Але спробуйте просто уявити собі, як одна з молекул щойно зазнала удару і злітає вгору, а з іншого трапилося те ж саме і т. д. Так, молекула за молекулою вода зникає - вона випаровується. Якщо закрити посудину, ми виявимо серед молекул знаходиться в ньому повітря безліч молекул води. Раз у раз деякі з них знову потрапляють у воду і залишаються там. Те, що здавалося нам мертвим і нецікавим (скажімо, прикритий чим-небудь склянку води, який, може бути, 20 років простояв на своєму місці), насправді таїть у собі складний і цікавий, безперервно що йде динамічний процес. Для нашого грубого очі в нього нічого не відбувається, але стань ми в мільярд разів зорче, ми б побачили, як все змінюється: одні молекули злітають, інші осідають.
Чому ж ми не бачимо цих змін? Та тому, що скільки злітає молекул, стільки ж і осідає! Загалом-то там «нічого не відбувається». Якщо розкрити стакан і здути вологе повітря, на зміну йому прітечет вже сухий; число молекул, що залишають воду, залишиться колишнім (адже воно залежить тільки від руху у воді), а число повертаються молекул сильно зменшиться, тому що їх вже над водою майже не буде. Число улетающих молекул перевищить число осідають, вода почне випаровуватися. Тому, якщо вам потрібно випаровувати воду, включайте вентилятор!
Але це ще не все. Давайте подумаємо, які молекули вилітають з води? Якщо вже молекула вискочила, то це означає, що вона випадково увібрала в себе надлишок енергії; він їй знадобився, щоб розірвати пута тяжіння сусідів. Енергія вилітають молекул перевершує середню енергію молекул у воді, тому енергія залишаються молекул нижче тієї, яка була до випаровування. Рух їх зменшується. Вода від випаровування поступово остигає. Звичайно, коли молекула пара знову опиняється біля поверхні води, вона відчуває сильне тяжіння і може знову потрапити у воду. Тяжіння розганяє її, і в підсумку виникає тепло. Отже, йдучи, молекули забирають тепло; повертаючись - приносять. Ко...
