Cтраница 3
Эйнштейновский подход к вопросу кажется мне несколько менее абстрактным, чем подход Гиббса. Это подтверждается также тем фактом, что Гиббс не сделал никакого убедительного приложения своего нового метода, в то время как Эйнштейну сразу удалось применить свои теоремы к крайне важному случаю, а именно к системам, размер которых удобен для демонстрации реальности молекул и справедливости кинетической теории вещества. [31]
Несколько слов надо сказать о другой особенности некоторых учебников того периода. Дело в том, что в эти учебники стали включаться данные, непосредственно относящиеся к общим курсам физики, в которых они обычно обстоятельно и подробно излагаются. Например, общие основы кинетической теории веществ с подробными выводами ее основных соотношений, которые в дальнейшем при выводе различных соотношений термодинамики обычно даже не используются. В них стали приводиться, также на основе кинетической теории, доказательства законов идеальных газов Бойля - Мари-отта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона и др. Все эти данные являлись по существу повторением в учебниках по технической термодинамике тех положений, которые должны быть хорошо известны студентам из курса физики. [32]
Первое уравнение состояния для идеальных газов было установлено Клапейроном в 1834 г. как прямое следствие законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, открытых опытным путем. В дальнейшем основные положения кинетической теории вещества позволили уравнение состояния идеальных газов вывести теоретическим путем, что свидетельствует об эффективности и огромном значении этой общей теории. Напомним, что при выводе положений кинетической теории вещества на основе законов механики и представлений о хаотическом тепловом движении молекул газа принимается, что его молекулы являются материальными точками, не обладающими силами взаимодействия. [33]
Все здесь сказанное нисколько не отрицает необходимости использования данных кинетической теории и ее следствий, но это надо делать только тогда, когда это действительно является целесообразным. В отдельных же случаях использование данных этой теории при изложении термодинамики является даже необходимым. Огромное значение, как известно, имеют основы кинетической теории вещества при изложении второго закона термодинамики и некоторых других ее положений. Но это нисколько не означает, что в курсах технической термодинамики надо заниматься изложением и обоснованием основных положений этой теории. [34]
В современной теории растворов, развившейся под влиянием работ Вант-Гоффа, Аррениуса, Оствальда, Нериста, заложены незыблемые основы для термодинамической теории трактования вопроса о растворах. Закономерности, открытые методами классической термодинамики, настолько глубоко захватили всю область теории растворов, что методы кинетической теории вещества получили лишь значение вспомогательных иллюстраций. Между тем, эта последняя сторона в теории растворов представляет очень большой интерес, давая возможность ближе подойти к вопросу о природе молекулярных сил. В совершенно ясной форме вопрос о природе сил в растворах с этой точки зрения был развит Негели в 1879 г., г который и пишет следующее: Если кристалл соли или сахара доложить в воду, то молекулы этих тел начинают переходить в раствор и распространяться во всей жидкости. [35]
Кажется, что новая квантовая физика имеет некоторое сходство с кинетической теорией материи: обе они - статистического характера и обе относятся к большим совокупностям. В этой аналогии очень важно увидеть не только сходство, но и различие. Сходство между кинетической теорией вещества и квантовой физикой лежит, главным образом, в их статистическом характере. [36]
Благодаря трудолюбивому исследованию, и теоретическому, и экспериментальному, были получены количественные результаты кинетической теории. Идея, возникшая при изучении броуновского движения, была одной из тех, которая привела к количественным данным. Одни и те же данные могут быть получены различными путями, исходя из совершенно различных предположений. Тот факт, что все эти методы являются опорой одного и того же воззрения, очень важен, ибо это показывает внутреннюю последовательность кинетической теории вещества. [37]
Кинетическая теория галоп имеет дело с закономерностями, проявляющимися в термодинамически неравновесных состояниях газа. Как и перед другими разделами теоретической физики, перед кинетической теорией газов стоит задача теоретического отыскания законов, объясняющих экспериментально наблюдаемые явления и предсказывающих новые явления природы, подлежащие экспериментальному наблюдению. Успех в решении такой задачи возможен лишь тогда, когда в основу теории положены прежде всего верные, а кроме того, и весьма глубокие представления, позволяющие понять достаточно широкий круг явлений и пскрмть сравнительно общие закономерности, характерные для такого круга явлений. Страницы истории физики говорят о героических усилиях большого числа естествоиспытателей, заложивших смоимн трудами основания современной кинетической теории, определяющие ее положение среди других разделов теоретической физики, а также и тот прогресс, которым характеризуется все непрестанное развитие кинетической теории вещества и кинетической теории газов в частности. [38]
Поэтому, несмотря на то, что было накоплено большое число фактов, говорящих в пользу реального существования молекул, требовалось явление, в котором движение молекул проявлялось бы с достаточной для того времени очевидностью. Таким явлением оказалось броуновское движение, обнаруженное еще в первой половине прошлого века. Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения, развитая в начале нашего века Эйнштейном и Смолуховским, а затем и экспериментальное подтверждение такой теории - все это внезапно явилось убедительным Доказательством реальности молекул. Кинетическая теория вещества быстро развилась в теорию с очень широким кругом приложений. В основу кинетической теории газов полагалось основное кинетическое уравнение Больц-мана ( см. главу I настоящей книги), которое квантовая механика ирактически не изменила. Громадное большинство последовавших работ по кинетической теории газов было связано с отысканием решений кинетического уравнения Больцмана, с разработкой общих методов его решения. При этом с помощью решения такого ураппсния теоретически предсказывались новые закономерности или же объяснялись экспериментально обнаруженные явления в газах. Для построения общих методов решения кинетического уравнения Больцмана существенную роль сыграли работы Гильберта, Энскога, Чепмепа, которые разработали подход к воплощению в реальность предположения кинетической теории газов о том, что все макроскопические - гидродинамические - свойства газов могут быть получены, исходя из данных о свойствах молекул газа и закона их взаимодействия. В то же время с помощью таких методов удалось, как это следует подчеркнуть, например, теоретически обнаружить явление термодиффузии. [39]
Тем не менее останемся верными теории и предположим, что она представляет последовательную картину реальности. Броуновские частицы, видимые в микроскоп, бомбардируются меньшими частицами, составляющими воду. Если бомбардируемые частицы достаточно малы, то возникает броуновское движение. Оно возникает потому, что эта бомбардировка неодинакова со всех сторон и не может быть уравновешена в силу своего хаотического и случайного характера. Поведение больших частиц отражает некоторым образом поведение молекул, составляя, так сказать, увеличение столь большое, что оно становится видным через микроскоп. Хаотичный и случайный характер пути броуновских частиц отражает хаотичность пути меньших частиц, которые составляют вещество. Из сказанного мы можем заключить, что количественное изучение броуновского движения может дать нам более глубокое проникновение в кинетическую теорию вещества. Ясно, что видимое броуновское движение зависит от величины невидимых бомбардирующих молекул. [40]
Установление уравнений состояния: Дитерици, Еертло и др. Общее развитие кинетической теории вещества. [41]