Почему мы не проваливаемся сквозь пол - [85]
Основными строительными единицами твердых тел служат атом и молекула. Например, кристалл хлористого натрия (NaCl) построен из атомов натрия и хлора. Молекула бензола C>6H>6 содержит шесть атомов углерода и шесть атомов водорода. Кроме того, многие элементы существуют в форме молекул, например I>2 (иод). Молекулы могут быть очень разных размеров - от весьма малых, содержащих пару атомов, до сложнейших структур, состоящих из сотен, а иногда и тысяч атомов.
Самые большие органические молекулы могут достигать нескольких сотен ангстрем в длину. Неорганические молекулы обычно (хотя и не всегда) меньше, их типичный размер - что-нибудь около десятка ангстрем. Существуют, однако, длинные неорганические цепи молекул (например, асбеста), которые по длине не уступают органическим.
Химические связи
Атомы и молекулы, образующие вещества, удерживаются вместе химическими связями. Существуют несколько типов связей, сильно отличающихся по своим свойствам.
Ковалентная связь. Эта связь возникает, когда электрон, двигаясь по эллиптической орбите, охватывает сразу два атома. Связь такая возникает труднее других, но, раз возникнув, она часто бывает очень прочной и жесткой. Такого типа связи существуют между атомами органических молекул, атомами углерода в графите и алмазе и в ряде других случаев.
Ионная связь. Индивидуальные атомы элементов в целом электрически нейтральны, поскольку заряды образующих их частиц сбалансированы. Но когда натрий реагирует с хлором, металл отдает внешний электрон газу - натрий оказывается заряженным положительно, а хлор отрицательно. В результате два атома взаимно притягиваются. Ионная связь в твердых телах особенно характерна для соединений, содержащих металлы. Довольно часто встречаются соединения, в которых связи имеют и ионный, и ковалентный характер. В то время как ковалентная связь строго направленная, ионная связь действует более равномерно в пространстве, окружающем заряженный атом.
Металлическая связь. Эта связь, как правило, держит вместе атомы металлов, когда они не образуют определенных химических соединений. В этом случае некоторая часть внешних электронов не удерживается непрерывно на орбитах вокруг фиксированных атомов, а свободно странствует по материалу, будучи коллективной собственностью всех атомов данного куска металла. Они образуют так называемый электронный газ. Металлическая связь довольно легко возникает, разрушается и восстанавливается. Так как электроны свободно движутся в металлах, последние являются хорошими проводниками электричества.
Водородные связи. Молекула воды H>2О в целом электрически нейтральна, но распределение электрического заряда в ее объеме неоднородно. Местные нарушения баланса зарядов могут обеспечивать большие силы притяжения. Многие соединения, особенно органические, имеют вдоль молекул многочисленные группы -ОН, каждая из которых способна притягивать другие группы -ОН, молекулы воды и т. д. Так осуществляется связь между молекулами растений и животных.
Силы Ван-дер-Ваальса. Они намного слабее других сил и возникают вследствие малых местных колебаний заряда, которые имеют тенденцию возникать по всей поверхности молекулы и не связаны с какими-то определенными химическими группами. Сцепление, основанное на вандерваальсовых силах, встречается в природе не очень часто, но оно довольно обычно для пластмасс и других искусственных органических молекул. Силы Ван-дер-Ваальса обеспечивают возможность слабенькой “склейки” почти любой пары веществ при условии, что поверхности достаточно чистые и находятся в хорошем контакте.
Теплота и плавление
Температура может подниматься вверх сколько угодно, но она не может падать ниже абсолютного нуля, положение которого впервые вычислил Кельвин и который соответствует -273° Цельсия. При абсолютном нуле все атомы и молекулы любого вещества находятся в покое и все вещества находятся в твердом состоянии[53].
Как только температура начинает расти, все атомы у молекулы начинают вибрировать. Чем выше температура, тем интенсивнее их движения - теплота определяется просто беспорядочными колебаниями атомов и молекул в теле. Вода, например, остается твердым телом, льдом, вплоть до температуры 0° С, хотя его внутренние связи все больше и больше атакуются термическими возбуждениями с ростом температуры. Наконец, при 0°С борьба заканчивается не в пользу сил сцепления и молекулы получают свободу перемены мест, которая характерна для жидкости - лед плавится, образуя воду. Если температура продолжает расти, перемещения молекул становятся все более энергичными; так продолжается до 100° С, когда вода закипает, образуя газ, или пар, в котором молекулы, освобожденные от какого бы то ни было взаимного сцепления, носятся совершенно произвольно, словно рой пчел. Когда температура понижается, те же самые события происходят в обратном порядке, пар конденсируется и рано или поздно замерзает. Эти изменения состояния обычно рассматриваются как физические события, поскольку единственной связью, которая при этом разрушается и восстанавливается, является водородная связь между молекулами воды, которые сами по себе остаются неизменными.
На протяжении всей книги профессор Гордон, как заядлый детектив, занимается поисками преступника, разрушающего все, встречающееся на его пути - дома, мосты, корабли, плотины…Книга посвящена проблемам конструирования и физическим основам теории прочности. Материал излагается очень доходчиво и популярно, с минимумом формул (насколько это вообще возможно).
Описаны древние затонувшие и ныне тонущие города. Рассмотрены различные гипотезы, объясняющие причины гибели древних городов Средиземноморья, Причерноморья и Прикаспия. Даны сведения о наводнениях, подтоплении подземными водами, об инженерной защите Венеции, Нидерландов, Ленинграда и других городов и территорий. Изд. 1-е вышло в 1978 г. в издательстве “Наука”.Для широкого круга читателей.
Налаженное функционирование систем водоснабжения, канализации и отопления – это комфорт и удобство всех проживающих в доме. И если даже не требуется вашего непосредственного участия в монтажных работах (практически все действия подобного типа должны выполняться специалистами, имеющими соответствующие лицензии), все равно необходимы пристальное внимание и контроль. Ведь от того, как будут налажены эти системы, зависит многое, в том числе и уровень эксплуатационных расходов. Поэтому будьте внимательны, подходите к вопросам водоснабжения, канализации и отопления со всей тщательностью и ответственностью.
Без окон и дверей невозможно представить ни одно жилое и офисное помещение. Эти элементы интерьера выполняют не только декоративную, но и защитную функцию, поэтому они являются обязательными. Современные оконные и дверные системы различаются технологией изготовления, используемыми материалами и стоимостью монтажа. Эта книга поможет вам определиться с выбором, а также разобраться в тонкостях и нюансах установки данных конструкций.
Обобщена и систематизирована информация по производству гидроизоляционных работ. Рассмотрены первичная и вторичная (обмазочная, оклеечная, проникающая, штукатурная, отсечная противокапиллярная, мембранного типа и др.) гидроизоляции. Приведены классификация гидроизоляционных материалов, область их применения, технология гидроизоляции, сведения о механизмах и оборудовании для производства гидроизоляционных работ. Показаны примеры гидроизоляции различных сооружений (мостов, АЭС, подвалов, фундаментов, резервуаров).Для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, строительством и эксплуатацией зданий и сооружений.
Если вы решили отремонтировать ванную комнату, кухню или туалет, обратите внимание на эту книгу. В ней рассказывается о свойствах современных отделочных материалов, описывается технология проведения подготовительных и финишных работ по отделке пола, стен и потолка. Те, кто интересуется дизайном, найдут для себя интересную информацию о стилях интерьера.
Проблема ремонта и строительства жилья актуальна во все времена. Ни для кого не секрет, как много нужно внимания, фантазии, точных расчетов и финансовых вложений, чтобы создать в своем доме комфортные условия для работы и отдыха. Но что делать, если вы ничего не понимаете в планировке помещений, отделочных работах и разработке интерьеров, а цены на услуги архитектурно-строительных и дизайнерских фирм отбивают всякое желание затевать ремонт? Обратитесь к специальным программам, которые помогут вам сориентироваться на каждом этапе ремонта и представить, как будет выглядеть дом или квартира в конечном итоге и в какую сумму вам это обойдется.