Электричество шаг за шагом - [16]

Чтобы проверить эту гипотезу, продолжим свой мысленный эксперимент и разделим наэлектризованную молекулу на составные части.

ВК-25. Предположим, что в этих больших пластиковых мешках ионизированный газ с беспорядочным расположением зарядов (слева), и поэтому с нулевым внешним электрическим полем. Поднесённый к одному из мешков (справа) стержень с положительным электрическим зарядом осуществил так называемую поляризацию газа, притянул к себе электроны и оттолкнул положительные заряды, создав две области с зарядом + и —. Во многих случаях каждая из них может вести себя как отдельный заряд.

Р-7. ЧЕЛОВЕК, КОТОРЫЙ УВИДЕЛ ПОРЯДОК В ПОЛНОМ ХАОСЕ. Так же энергично, как другие области знаний, химия развивалась с началом эпохи Возрождения. В обиход вошло представление о химическом элементе как о чистейшем веществе, которое в другие вещества уже не превращается. Вместе с тем получалось, что каждый элемент был создан природой как бы самостоятельно и не был частью какой-либо единой системы. В 1869 году профессор общей химии Петербургского университета и руководитель химической лаборатории Петербургского технологического института Дмитрий Иванович Менделеев отправил в ведущие научные учреждения России и других стран сообщение об открытой им системе химических элементов. В этой системе химические свойства элементов изменялись по мере роста их атомной массы, но в то же время эти свойства в какой-то мере повторялись периодически, через определённое число шагов увеличения массы. В построенную на основе этой системы первую таблицу Д.И. Менделеева вошло 66 элементов, известных в то время, но элементам, открытым позже, всегда находилось место в ней. В апреле 2010 года в таблице Менделеева было 118 химических элементов, из них 94 имеются в природе, остальные получены на ускорителях, причём некоторые живут доли секунды и тут же распадаются. Главная сила представлений Д.И. Менделеева в том, что они появились лишь из глубокого понимания химии, когда практически ничего ещё не было известно об устройстве атомов. Эти представления не теряли свою силу, а получали лишь подкрепление и поддержку с принятием планетарной модели атома (1911 г.), при открытии протонов (1919 г.), нейтронов (1932 г.) и законов формирования электронных оболочек (1926, 1951 гг.). На рисунке показан несколько упрощённый вариант таблицы элементов, построенной на основе открытого Д.И. Менделеевым периодического закона. Синим цветом приближённо указан атомный вес элемента, который значительно больше веса всех протонов (порядковый номер элемента) за счёт появившихся в ядре нейтронов.

Т-24. В поисках элементарного, то есть самого маленького в природе, электрического заряда мы разбираем молекулу на атомы. Молекул а любого вещества состоит из типовых блоков — из атомов. Всего сегодня известно 118 основных типов различных атомов. Из них 92 вида атомов устойчивы, остальные со временем сами по себе распадаются на составные части, причём некоторые очень быстро — за малые доли секунды. Химики называют атомы разного типа химическими элементами, имея, очевидно, в виду, что это и есть элементарные блоки, из которых собраны все природные и искусственные вещества.

В молекулу могут входить самые разные атомы и в самом разном количестве (в молекуле воды — три атома, в молекуле белка — десятки тысяч), атомы могут по-разному соединяться друг с другом, образовывать различные пространственные конструкции. И в итоге из небольшого сравнительно количества элементов (118 — это тоже немного, но в строительстве молекул в основном используется 40–50 разновидностей атомов) получаете я огромное количество комбинаций, образуются миллиарды самых разных веществ. Разные сочетания разных атомов дают воздух и воду, мрамор и зелёный лист винограда, соль и сахар, стекло и пластмассу.

Продолжив свой мысленный эксперимент и разобрав на части молекулы подопытных веществ — стекла и пластмассы, — мы обнаружим, что и среди атомов попадаются совершенно, казалось бы, одинаковые на вид, но при этом разные по своим электрическим свойствам. Мы обнаружим наэлектризованные атомы и не наэлектризованные, другими словами, атомы с электрическим зарядом и без него, то есть электрически нейтральные. И после этого нам не остаётся ничего другого, как в поисках мельчайшей порции электрического заряда разобрать на части сам атом.

ВК-26.В мелких клочках бумаги под действием электрического поля наэлектризованного предмета тоже происходит поляризация. Но не за счёт перемещения атомов, а за счёт некоторого вытягивания их электронных орбит. В результате этой массовой деформации орбит в одной части бумажного лепестка оказывается более сильным положительный заряд, а в противоположной части — отрицательный. Одну из этих частей и притягивает наэлектризованный предмет, заставляя двигаться весь лепесток.

Т-25. Несколько похвальных слов моделям и моделированию. Склеенная из пластмассы модель самолёта или даже летающая его модель лишь в небольшой степени похожи на воздушный лайнер, который берёт на борт сотню пассажиров. Но вместе с тем, рассматривая эти модели, можно узнать много важного о настоящих самолётах, об их устройстве, об основных деталях, о том, для чего эти детали нужны. Ещё одна разновидность модели — чертежи, на них отрабатывается и предварительно проверяется будущая реальная машина. На чертежах, например, без огромных затрат на постройку реальных образцов, проверяют, как соединятся, состыкуются будущие детали самолёта.