Головна
ГоловнаІсторіяІсторія науки і техніки → 
« Попередня Наступна »
Азімов Айзек. Світи всередині світів. Історія відкриття і підкорення атомної енергії / Пер. з англ. С. Федорова. - М.: ЗАТ Центр-поліграф. - 172 с., 2004 - перейти до змісту підручника

Електрони та енергія

Видимість структури атома дозволило краще уявити хімічну енергію.

У 1904 році німецький хімік Річард Абегг (1869-1910) вперше припустив, що в молекулі всі атоми утримуються маєте завдяки переходам електронів від одного атома до іншого.

Для того щоб зрозуміти механізм такої дії, слід було помітити, що електрони в атомі існували у вигляді ряду оболонок. Що знаходиться в самій глибині оболонка могла містити тільки 2 електрони, наступна 8, подальша 18 і т. д. Виявилося, що одні рівні електронної оболонки стійкіші, ніж інші. Якщо внутрішня оболонка містила електрони, то вона заповнювалася лише 2 електронами, які тільки й могла утримувати, перебуваючи в стабільному стані. Якщо атом містив електрони в більш ніж одній оболонці, то на зовнішній оболонці могло утримуватися до 8 електронів, причому її стан також чинився стабільним.

Так, атом гелію містив тільки 2 електрони, що заповнювали внутрішню оболонку, і його стан був настільки стійким, що гелій не брав участі ні в яких хімічних реакціях. Атом неону мав 10 електронів (2 у внутрішній оболонці, 8 - в наступній за нею) і також не вступав у реакції. Атом аргону мав 18 електронів (відповідно 2, 8 і 8) і також був вельми стабільним.

Але якщо атом не мав своїх електронних оболонок, то вони могли легко заповнюватися. Атом натрію мав 11 електронів (відповідно 2, 8 і 1), в той час як атом фтору - 9 (2 і 7). Якщо атом натрію віддавав один зі своїх електронів атому фтору, то обидва могли мати таку ж стабільну форму, як неон (2 і 8). Завдяки цьому вони досить часто вступали в реакції.

Якщо оки дійсно відбувалися, атом натрію мінус 1 електрон міг становити позитивно заряджену одиницю і перетворюватися на Na +, тобто позитивно заряджений іон. Фтор з 1 електроном з часом стає F ~, тобто негативно зарядженим іоном. 2 іона з протилежними зарядами притягуються, і таким чином може сформуватися молекула фториду натрію (NaF).

У 1916 році американський хімік Гілберт Ньютон Льюїс (1875-1946) розвинув це положення. Він показав, що атоми могли з'єднуватися не тільки в результаті повного переміщення одного або більше електронів, але завдяки розподілу пар електронів. Це розподіл відбувався тільки в тому випадку, коли атоми розташовувалися досить близько один до одного, і було потрібно затратити енергію, щоб відокремити їх і зруйнувати з'єднання, точно так само, як була потрібна енергія, щоб розділити 2 іона, позбавивши від нрітяженія протилежних зарядів.

Таким чином, туманне уявлення про атоми, що прилипають один до одного в молекулах і з силою поділюваних, поступилося місцем більш точної картині електронів, які переносилися або розділялися. Що відбувалися з електронами зміни могли бути точно описані математично за допомогою системи, яка отримала назву квантової механіки, і таким чином хімія зробилася більш точною наукою, ніж раніше.

Енергія Сонця

Найсерйозніша проблема, пов'язана з законом збереження енергії, стосувалася Сонця. До 1847 року вчені не розглядали проблеми, пов'язані з сонячним світлом. Сонце випускає величезну енергію, але її відносили до природними властивостями Сонця, і це здавалося настільки ж очевидним, як і обертання Землі навколо її осі.

Одного разу Гельмгольц заявив, що енергію не можна ні створити, ні знищити, але не зміг визначити джерело сонячної енергії. Питання перебував за межами людського пізнання, бо Сонце випускає тепло і світло, зовні ніяк не змінюючись. Так було з часів початку цивілізації і, як визначили біологи і геологи, тривало протягом багатьох століть. І все ж звідки бралася сонячна енергія?

Сонце здавалося вогненною кулею. Чи так це насправді? Чи є Сонце величезною палаючої купою, що перетворює хімічну енергію в тепло і світло?

Відомі були і маса Сонця, і величина виробленої ним енергії. Припустимо, що сонячна маса представляла собою суміш кисню і водню і вона спалювалась досить швидко для того, щоб випускати енергію із заданою швидкістю. Якщо все сказане йшла саме так, то вся маса кисню і водню була б витрачена за 1500 років. Ніяка хімічна реакція, що відбувалася на Сонці, не могла б продовжуватися до наших днів з часів стародавніх пірамід, а адже Сонце існувало і в часи динозаврів.

Чи існував якийсь джерело енергії, яка перевершує хімічну енергію? А як щодо енергії руху? Гельмгольц пред поклав, що метеорити можуть падати на Сонце з постійною швидкістю. Виникала при їх зіткненні енергія і викликала світіння Сонця до тих пір, поки не випаровувалася енергія метеоритів, і все це могло тривати протягом мільйона років.

Однак все це означало, що сонячна маса буде змінюватися постійно і те ж саме відбувається з гравітаційною силою. За якщо сонячне гравітаційне поле змінювалося постійно, то тривалість земного року також повинна змінюватися в певній мірі, але цього не відбувалося.

У 1854 році Гельмгольц припустив, що Сонце поступово стискається. Його зовнішні шари поступово йдуть всередину, і що виділялася при цьому енергія перетворюється в тепло і світло. Більш того, одержувана енергія ніяк не впливає на зміну маси Сонця.

Гельмгольц встановив, що стиснення Сонця протягом 6000 років документально зафіксованої історії могло зменшити його діаметр всього на 560 миль, і ці зміни не можна виявити неозброєним оком. Завдяки розвитку техніки виготовлення телескопів, що відбувалося па протягом двох останніх століть, вдалося встановити, що зміна розміру Сонця становило тільки 23 милі, і в часи Гельмгольца ще не можна було визначити цього точно.

Подальші дослідження показали, що приблизно 25 мільйонів років тому Сонце володіло такими розмірами, що могло заповнити земну орбіту. Очевидно, що в той час сама Земля ще існувала. У цьому випадку максимальний вік Землі становив тільки 25 мільйонів років.

З таким висновком не могли погодитися геологи і біологи, також стурбовані цією проблемою. Повільні зміни, що відбувалися в земній корі і в ході еволюції життя, дозволяли зробити такий висновок: для того щоб на Землі могли з'явитися живі організми і розвинулися сучасні форми життя, Сонце повинне було давати тепло і світло протягом принаймні багатьох сотень мільйонів років.

Це означало, що треба шукати якийсь інший спосіб визначення запасів сонячної енергії. Або закон збереження енергії (що малоймовірно) невірний, або скрупульозно зібрані дані геологів і біологів помилкові (що теж малоймовірно), або існував якийсь ще більш потужне джерело енергії, ніж ті, що були відомі в XIX столітті, від якого залежало існування самого людства (і це також уявлялося малоймовірним).

Однак якась із згаданих вище можливостей повинна була опинитися вірною. І нарешті, в 1896 році відбулося відкриття явища радіоактивності.

« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна " Електрони та енергія "
  1. Стаття 26. Про визнання такими, що втратили чинність окремих законодавчих актів (положень законодавчих актів) Російської Федерації
    Коментар до статті 26 Стаття 26 містить перелік законодавчих актів та положень законодавчих актів, які втрачають чинність з дня набрання чинності коментованим Законом. Стаття 27. Набуття чинності цього Закону Коментар до статті 27 Коментований Закон набирає чинності з 1 липня 2009 р., за винятком ч. 6 та ч. 7 ст. 9, які набирають чинності з 1
  2. Протон
    Ще на початку 1886 Ежен Гольдштейн, який вивчав катодні промені, звернув увагу і на промені, що рухалися в про тівоположность напрямку. Оскільки катодні промені (що складалися з електронів) мали негативний заряд, він припустив, що рухалися в протилежному напрямку промені повинні були помсти позитивний заряд. У 1907 році Дж.Дж. Томсон назвав їх «позитивними променями». Після
  3. Невідоме
    Фізична теорія показує, що частки і античастинки повинні існувати у Всесвіті в рівних кількостях. Проте на Землі (і майже напевно в решті частини Сонячної системи і навіть у іншій частині Галактики) зустрічаються протони, нейтрони і електрони, в той час як антипротони, антинейтрони і позитрони виключно рідкісні. Можливо, коли вперше утворився Всесвіт, в ній на
  4. Відкриття антисвіту
    Все почалося з того, що фізики задумалися над питанням: що ж все-таки відбувається з речовиною в процесі розподілу? Справа в тому, що при перетворенні водню в результаті поділу в гелій тільки 0,75% початкової маси водню переходило в енергію. Чи можна було зробити так, щоб, узявши певну кількість маси, повністю звернути її в енергію? У цьому випадку могло б виділитися в 140 разів
  5. ВСТУП
    У відомому сенсі атомна енергія служить людині з найперших його кроків на Землі. Вона постачає його світлом і теплом без малого мільярд років. Справа в тому, що Сонце є величезною атомної машиною, і саме воно виробляє тепло і світло, завдяки якому на Землі з'явилося життя. Для того щоб людина навчилася керувати атомною енергією і зрозумів її природу, як це трапилося в XX
  6. Азімов Айзек. Світи всередині світів. Історія відкриття і підкорення атомної енергії / Пер. з англ. С. Федорова. - М.: ЗАТ Центр-поліграф. - 172 с., 2004

  7. Прискорювачі частинок
    Чи можна було яким-небудь способом зробити бомбардування ядер більш ефек-I ІННОЮ і збільшити можливість отримання корисної енергії в ході ядерних реакцій? У 1928 році американський фізик російського походження Георгій Гамов (1904 - 1958) припустив, що замість альфа-частинок для бомбардування ядер можна використовувати протони. Правда, протони були вчетверо легше альфа-частинок і
  8. Протони в ядрах
    Незважаючи на вищевикладене, щоб показати деякі відкриття, скоєні протягом 20-х років XX століття, звернемося до термінології протонно-електронної теорії, яка тоді була прийнята. Оскільки ядра елементів завжди складалися з цілого числа протонів, їх маса повинна була складати ціле число, оскільки за одиницю приймалася маса одного протона (звичайно, присутність електронів
  9. 8. Експертиза електронно-обчислювальної техніки і програмного забезпечення
    ПРИМІРНИЙ ПЕРЕЛІК ПИТАНЬ: 1. Яка інформація міститься на накопичувачах (носіях) представленого для дослідження комп'ютера? 2. Чи можлива експлуатація представленого для дослідження приладу в складі такої-то станції? 3. На комп'ютері (комп'ютерах) якого класу могла бути зроблена запис на представлений для дослідження носій? 4. На даному чи
  10. 10.10. Енергозбереження
    Історія сільського господарства - це історія послідовного нарощування вкладень антропогенної енергії та енергетичного подорожчання виробленої продукції. Антропогенне енергія надходить в АгрЕС у формі пов'язаної енергії, витраченої на виробництво добрив, пестицидів, пального, сільськогосподарської техніки, будівництво тваринницьких приміщень тощо Економічний ефект від
  11. 7. Аналог власноручного підпису. Електронно-цифровий підпис
    Розвиток сучасних систем передачі інформації об'єктивно призвело до використання в цивільному обороті документів, які засвідчені факсимільними копіями, електронно-цифровими підписами та іншими аналогами власноручних підписів осіб, що робить угоди. Це дозволило істотно прискорити процеси здійснення операцій. Використання при вчиненні правочинів факсимільного відтворення підпису за
  12. Атомні числа
    Оскільки було визнано, що атом складається з позитивно зарядженого ядра, розташованого в центрі , і ряду негативно заряджених електронів, що знаходяться зовні, наступним кроком стало визначення точної величини ядерного заряду і числа електронів у атомів різних типів. Відповідь вдалося знайти шляхом ряду дослі-доіаній, які почалися під керуючи-(том англійського фізика Чарльза Глове-
  13. 3. Принцип Вібрації
    «Ніщо не спочиває - все рухається, все вібрує». Цей принцип включає в себе ту істину, що все знаходиться в русі - «все вібрує» - і нічого не знаходиться в спокої; ці факти підтверджує сучасна наука і засвідчує кожне нове наукове відкриття. І все ж цей Герметичний Принцип був проголошений Майстрами Стародавнього Єгипту. Цей принцип пояснює, що різниця між
  14. Енергія Сонця
    Як часто буває, ядерний синтез виявився не єдиним способом отримання корисної ядерної енергії. Ще 1920 року Астон показав, що ядра середнього розміру упаковані більш щільно, ніж великі. Звідси випливало, що при утворенні великих ядер повинна виділятися енергія. Таким чином, в результаті поділу енергія утворювалася не тільки за рахунок руйнування масивних ядер, але і при
  15. ТАБЛИЦІ
      Визначення поняття Що є що Що - це що Чим називається що (ім. п) Чим називають що (він. п.) Якщо. . . , Те що називається яким. Якщо. . . , То що називають яким. Класифікація предметів і явищ Що ділиться на що, за якою ознакою Розрізняють що (які види, типи чого) Що - що. Що відноситься до чого Що - це що. Що належить до чого Що є чим
© 2014-2020  ibib.ltd.ua