Физика в технике - [10]
При конструировании электромагнитов (рис. 9), электродвигателей и генераторов тока необходимо добиваться максимально возможных значений напряженности магнитного поля, поскольку полезный эффект пропорционален величине напряженности магнитного поля. При этом используют эффект «усиления» магнитного поля, имеющий место в некоторых металлах и сплавах, называемых ферромагнитными. Эти вещества обладают способностью как бы впитывать в себя (внешнее магнитное поле. В результате этого напряженность поля электромагнитов с железными сердечниками становится во много раз больше, чем без сердечников.
Исследование магнитных свойств ферромагнитных веществ показало, что величина их магнитной восприимчивости зависит от напряженности внешнего магнитного поля. При достаточно сильных магнитных полях происходит насыщение ферромагнитного материала; при дальнейшем увеличении внешнего поля эффект «усиления» не наблюдается.
Для получения еще более сильных полей, необходимых для исследования различных физических явлений, применяют катушки без железных сердечников с малым числом витков. При разряде батареи заряженных конденсаторов на такую катушку возникают огромные магнитные поля, напряженность которых может достигать нескольких сотен тысяч эрстед.
Впервые такие эксперименты были проведены советским физиком П. Л. Капицей, которому удалось получить магнитное поле в полмиллиона эрстед. При этом силы взаимодействия соседних витков катушки были настолько велики, что иногда обрывались провода и ломались сами катушки.
В недалеком будущем, несомненно, будет решена проблема получения сверхсильных постоянных магнитных полей, необходимых для создания гигантских ускорителей элементарных частиц — синхрофазотронов, с помощью которых ученые открывают новые тайны атомного ядра и элементарных частиц.
Развитие науки и техники требует решения многих задач, связанных с усовершенствованием старых и конструированием новых типов машин и приборов. Наиболее производительными и совершенными машинами являются электрические машины.
«Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны», — говорил В. И. Ленин.
С увеличением числа мощных электростанций увеличивается энерговооруженность нашей страны, а значит, увеличивается и производство материальных благ, необходимых людям.
Овладение электроэнергией и всемерное ее использование — главная задача, которую успешно выполняет наш народ для создания материально-технической базы коммунизма.
Молекулярная физика в химии и технике
В окружающем нас мире все тела состоят из молекул. Изменение структуры молекул и молекулярных соединений приводит к изменению таких свойств вещества, как прочность, гибкость или пластичность.
Все молекулы в веществе находятся в непрерывном хаотическом движении. Чем больше средняя скорость движения молекул в веществе, тем выше его температура.
Отсчет температуры ведется от абсолютного нуля, соответствующего такому состоянию вещества, когда молекулярное движение полностью прекращается. Абсолютный нуль температуры лежит на 273,13° ниже температуры замерзания воды (по шкале Цельсия).
Физические и химические свойства тел весьма сильно зависят от температуры. Изучением физических свойств и различных агрегатных состояний веществ в зависимости от их молекулярного строения, взаимодействия между молекулами и характера их движения занимается молекулярная физика.
В отличие от химии, задачей которой является изучение строения различных веществ и синтез соединений с заданными свойствами, молекулярная физика выявляет возможности такого синтеза и практические пути его осуществления на основе глубокого изучения строения молекул и законов их движения.
Что же представляют собой молекулы?
Наименьшие частички вещества, которые еще обладают всеми его химическими свойствами, называются молекулами данного вещества. Молекулы могут состоять из одного или нескольких атомов, связанных между собой электрическими силами, которые обычно называют молекулярными.
Так, например, молекулы всех инертных газов, таких как неон, аргон и т. д., состоят всего из одного атома; такие газы называются одноатомными. Водород, кислород, азот и некоторые другие газы состоят из двухатомных молекул (рис. 10), а молекулы органических веществ обычно состоят из весьма большого числа атомов, которые могут образовывать целые цепочки длиной до нескольких миллиметров и более. (Напомним, что размеры атомов составляют всего несколько стомиллионных долей сантиметра.)
Прочность междуатомных связей в молекуле характеризуется той энергией, которую надо затратить на отрыв отдельных атомов. Величина этой энергии называется энергией связи атомов в молекуле и определяет химическую «стойкость» вещества, построенного из таких молекул.
Различные молекулы могут взаимодействовать между собой и соответственно разрушаться, соединяться или перестраиваться. Если во взаимодействии одновременно участвует большое количество молекул, то такое взаимодействие называют химической реакцией.
Химические реакции лежат в основе химической технологии самых разнообразных областей производства.
