Форум » Новые темы » О, сколько нам открытий чудных... » Ответить
О, сколько нам открытий чудных...
Таша: Как хорошо! вот сладкий плод ученья! Как с облаков ты можешь обозреть Все царство вдруг: границы, грады, реки. Учись, мой сын: наука сокращает Нам опыты быстротекущей жизни… т.е. продлевает нашу жизнь, замещая ее собственный опыт...
Ответов - 39, стр:
1 2 All
Зизи: Поскольку появление этой ветки связано с днем рождения Авогадро, то мне припомнилось, что есть еще такое выражение, как "число Авогадро". Будучи абсолютным профаном в физике, я, конечно, не помню, что это такое. Получилось прямо , как в фильме "Джентельмены удачи" : "Тут помню, тут не помню" Поэтому предлагаю всеобщему вниманию очень умную ссылку: click here
Таша: Потрясающая ссылка! давно я не читала подобных текстов, в котором что ни слово, то "глокая куздра кудлачит кудренка"!!! Если серьезнее, то я думала, что речь о химии, раз всплыла формула воды, а тут - и о физике. Повезло, однако, сыну уважаемого AlTuzh: все ему по полочкам разъяснят. А вот мой сын говорил мне в 11 классе, что химию от физику отличает по табличке на дверях класса.
AlexeyTuzh: Сколько же нужно выпить непьющему человеку, чтобы понять, что же написано про число Авогадро в Википедии? Кто же так пишет по-русски... 1) Закон Авогадро: при одинаковой температуре и при одинаковом давлении в одном и том же объёме находится одинаковое количество молекул любого газа! Тоесть - маленькие молекулы водорода бегают свободно в том же пространстве, в котором в тесноте бегают неповоротливые огромные молекулы (например, водяного пара). Причём всегда одно и тоже количество молекул! 2) Число Авогадро: так как химики хотели всё определять с той же точностью, что и физики, а взвесить массу отдельной молекулы газа практически невозможно до сих пор - благодаря закону Авогадро они нашли выход. Фактически в бытовых условиях легко получить углерод-12 (изотоп). Поэтому учёные решили определять массу любого газообразного вещества (массу молекул любого газа) - относительно массы углерода-12, а количество молекул - приравняли к количеству молекул в 12 граммах углерода-12 (само собой при той же температуре, давлении и в том же объёме). Количество молекул углерода-12 в 12 граммах - и есть число Авогадро! Это постоянная! Все вещества в итоге измеряются в молях (в одном моле любого газа - число молекул этого газа равное числу Авогадро). Никто их конечно вручную не считает - берут два объёма (при одинаковой температуре и давлении): нужный газ и углерод-12 и взвешивают! Относительная атомная масса нужного газа измеряется в относительных единицах (относительно того самого углерода-12!). Удава меряют в попугаях!
Таша: Браво! Кое-что прояснилось. Про моли что-то помню со школьной скамьи, но вот вопрос о том, что молекулы никто не считал, настораживает. На веру, что ли приняли этот закон???? Сегодня читала в 1 томе "Современника" статью князя П. Б. Козловского «Разбор Парижского математического ежегодника». Зачиталась! "Вот, как надобно писать.. и объяснять"!!!
AlexeyTuzh: но вот вопрос о том, что молекулы никто не считал, настораживает. На веру, что ли приняли этот закон? Нет! Постоянная Авогадро получается из массы углерода-12 и точно подсчитанного объёма! В том-то и дело, что количество молекул газа можно посчитать исходя из того, что газ получили из 12 грамм углерода! Их "взвесили" - очень точно! Закон Авогадро позволил точно считать то, что "штуками" точно посчитать нельзя! В этом-то и гениальность итальянского учёного! Простите за повторы слов! Я приведу наглядный пример: из 12 грамм углерода в замкнутом пространстве при одинаковой температуре и давлении получают газообразный углерод и надувают его в воздушный шарик. Также поступают с водой, которая тоже была твёрдой (лёд), а становится газообразной (водяной пар). Она тоже надувается в такой же воздушный шарик! Причём строго того же объёма. После этого воздушный шарик с водяным паром взвешивается. Так как по закону Авогадро количество молекул водяного пара в шарике равно количеству молекул углерода-12 в шарике с ним - масса водяного пара - пропорциональна массе углерода-12, а масса одной молекулы воды точно может быть подсчитана в а.е.м. (атомных единицах массы), тоесть относительно массы одной молекулы углерода-12. Вот так, благодаря "относительности" к углероду-12 можно посчитать точно массу любого вещества в газообразном состоянии. Вся жизнь состоит из углерода (и азота, по справедливости)! И измеряют её химики тоже в единицах, пропорциональных массе одного атома этого вещества. А вот в граммах "взвесить" один атом углерода-12 пока учёным с достаточной точностью не удаётся! Поэтому эталон килограмма пока хранится всё там же - под Парижем... Усох уже наверное... В магазинах начали продавать стандартные упаковки молока, на которых написано не 1 литр или 1 килограмм, а 950 граммов! Наверное из-за усыхания эталона!
Таша: Какие молодцы ученые! Все могут разъяснить! Вот, у кого политикам бы поучиться! А по поводу усыхания эталона, это Вы верно заметили, уважаемый AlexeyTuzh, "усушка" и "утруска" коснулась в наше тяжелое время всего - даже круп и хлеба, которые также фасуют и изготавливают исключительно по 900 или 990 г Спасибо Вам за ликбез. После такой школы не страшно и в химики идти Признаюсь, когда-то я имела свою пятерку по курсу школьной химии: вызубрила всё и формулу целлюлозы писала на выпускном экзамене на двух досках. Но на биофак идти не решилась, и именно из-за химии. А так мечталось!!!
Кот: Спасибо, уважаемый AlexeyTuzh! Закон Авогадро изложен великолепно просто. Что касается числа Авогадро, то эта часть химии (с молями, относительными весами и т.п.) как-то мне казалось уже в школе искусственной и условной. Я понимал и понимаю, что химики, пользуясь этим, замечательно описывают разные явления, но хочется чего-то безусловного, столь же ясного и естественного, как Ваше представление закона Авогадро. Хочется верить, что какому-нибудь новому Авогадро удастся это сделать.
AlexeyTuzh: Таша спрашивала: Как интересно! А что означает формулировка "он изобрел формулу воды"? Действительно, изобрёл или все-таки вывел? Если Вы, уважаемый AlexeyTuzh, что-то в этом понимаете, то не могли бы Вы объяснить нам это так же популярно, как и сыну? Для такого замечательного ликбеза можно и веточку особую создать в НОВЫХ ТЕМАХ с названием, например, "О, сколько нам открытий чудных...". Поздно заметил этот вопрос. Действительно, суть открытия Авогадро связана с водой! Как и вопрос о "пелене" на глазах химиков в первый день работы их всемирного конгресса в Карлсруэ. История такова: В 1808 году французский ученый Гей-Люссак, изучая реакции между газами, установил, что объёмы вступающих в реакцию газов и газообразных продуктов реакции относятся как небольшие целые числа (конечно, при этом все объёмы должны быть измерены при одинаковых давлениях и температурах). Например, в реакции образования водяного пара объёмы водорода, кислорода и получающихся паров воды относятся как 2:1:2 (из двух объёмов водорода и одного объёма кислорода получается два объёма водяного пара (воды)). Это и стало неразрешимым противоречием! Никто из физиков и химиков не мог понять - куда "девается" объём! Получалось, что молекулы воды (а тогда даже не все химики делили вещества на атомы и молекулы! Говорили просто - частицы) странным образом упаковываются более плотно, чем исходные молекулы водорода и кислорода (до Авогадро считалось, что это не молекулы, а атомы водорода и кислорода). Объём кислорода как бы "растворяется" в двух объёмах водорода, образуя воду. И так происходило практически с каждым газом! После химической реакции часть объёма куда-то улетучивалась! Но были и "правильные" газы! Например, из одного объёма водорода и одного объёма хлора получалось два объёма хлористого водорода! Это и стало "неразрешимым противоречием химии". (Вечером продолжу...)
Таша: Ну вот: на самом интересном месте...
Кот: Уважаемый AlexeyTuzh! У Вас - несомненный дар педагога и популяризатора (в самом прямом и наилучшем смысле этого слова). За это как раз Пушкин ценил князя П.Б. Козловского. Тоже жду продолжения рассказа.
Таша: Уважаемый Кот пишет: За это как раз Пушкин ценил князя П.Б. Козловского. И у меня возникли эта же ассоциация, в особенности, когда я на днях читала в "Современнике" статьи Козловского, о чем я писала на этой ветке несколько дней назад.
AlexeyTuzh: (продолжаю) В 1811 году Авогадро публикует на итальянском языке статью в журнале под названием "Очерк метода определения относительных масс элементарных молекул тел и пропорций, согласно которым они входят в соединения". В этой работе он выдвигает три гипотезы методом индукции и... редчайший случай в истории науки - все три гипотезы оказываются верными, а одна из них - ещё и открытым законом природы! 1) газы могут представлять собой не отдельные атомы, а молекулы, например, водород и кислород - не атомарные, а молекулы, каждая из которых состоит из двух атомов (водорода и кислорода соответственно). Авогадро хотел перебрать все натуральные числа, но этого не потребовалось! Уже двойка дала полное совпадение с полученными им опытным путём результатами! 2) "...число... молекул всегда одно и то же в одинаковых объёмах любых газов" (само собой, что объёмы измерены при одинаковых давлениях и температурах). Это и есть закон Авогадро, закон окружающей нас природы. 3) в ходе химической реакции молекулы газа могут распадаться и соединяться с другими веществами в другие молекулы. Например, формулы реакции образования воды (водяного пара) Авогадро записал так: (Когда Зизи говорила о том, что Авогадро "изобретатель" формулы воды - она была неправа! Изобретателем формулы является Гей-Люссак! А вот человеком, открывшим формулу реакции водорода с кислородом с получением в итоге воды - действительно является Амедео Авогадро, как впрочем и всех последующих точных формул химических реакций!). Гипотезы позволили получить возможность точного определения: атомных масс (относительных), состава молекул и характера происходящих химических реакций. Удивительным образом всё разъяснилось: два объёма молекул водорода вступали в реакцию с одним объёмом молекул кислорода (тоже двухатомных, как и водород) и в итоге получалось два объёма водяного пара! Один объём молекул водорода вступал в реакцию с одним объёмом молекул хлора (тоже двухатомных) и получалось два объёма молекул, состоящих из одного атома водорода и одного атома хлора! Когда знаешь ответ - всё просто! Как всегда в жизни! Но для меня всегда было поразительно то, что все три гипотезы - абсолютно самостоятельны! Нужно было догадаться сделать сразу три предположения, чтобы они вместе сложились в стройную непротиворечивую гипотезу. Я интересовался историей науки - подобного "сочетания" я больше не знаю! Чаще всего научный вывод - это дедукция, в лучшем случае одна индуктивная гипотеза, но чтобы сразу три и все верные - поверьте, это действительно исключительный случай!
AlexeyTuzh: В 1814 году появляется вторая статья Авогадро: "Очерк об относительных массах молекул простых тел, или предполагаемых плотностях их газа, и о конституции некоторых из их соединений". В ней он чётко сформулировал проверенный им на опытах закон: "...равные объёмы газообразных веществ при одинаковых давлениях и температурах отвечают равному числу молекул, так что плотности различных газов представляют собою меру масс молекул соответствующих газов". И что же было дальше? Правильно - никто из читающих по-итальянски этими выводами не заинтересовался! Гипотезы Авогадро благополучно забыли! Как тоже бывает неоднократно в истории - нужно было родиться и вырасти Мендельсону, чтобы человечество "вспомнило" о Вивальди и Бахе! Дальше была драматическая история! Во Франции Ампер заново "открыл" закон Авогадро, но только в письме к химику Бертолле. Развивать эту догадку в отдельной работе он не стал! На самом деле Ампера немного жалко - трижды в жизни он будет открывать самостоятельно законы, научный приоритет по которым в итоге окажется за другими учёными! Сам Ампер считал, что самое главное своё открытие он сделал в 42 года, когда пожилой друг ради шутки одел ему на нос очки, и вдруг оказалось, что мир вокруг стал наконец-то удивительно чётким и ясным - до этого Ампер считал, что изображение и должно быть несколько расплывчатым! Всё-таки учёные удивительные люди! А дальше - вновь пересечение с Уважаемым Котом! Он ездил в Прямухино, в имение Бакунина, а я тут вспоминал об Авогадро: нам нужно перенестись в 1848 год, когда молодые Карл Маркс и Фридрих Энгельс в Лондоне напечатали брошюрку "Манифест Коммунистической партии", Михаил Бакунин и Рихард Вагнер с товарищами поднимают немцев на баррикады в Дрездене, а молодой итальянский химик Станислао Канниццаро поднимает народ на восстание на Сицилии! Конечно же, опасаясь ареста после подавления революции 1848-1949 годов - он вынужден эмигрировать в Европу! Только в 1851 году он вернулся в Италию и, читая работы Ампера (!) "вспомнил", что где-то уже читал об этом законе по-итальянски! Он раскопал работы Авогадро и решил опубликовать его выводы! Именно в этот момент он получил приглашение на Первый конгресс химиков в Карлсруэ! В первый день выступали именитые учёные-химики и сообщали о противоречиях, полученных в ходе проведения химических опытов! Они ссылались на то, что химии как науке необходим свой Галилей, который бы дал стройную непротиворечивую теорию... Выступление Канниццаро было утром на второй день. Все позавтракали и приготовились к новым жалобам на жизнь... и тут на сцену к кафедре поднялся итальянский учёный и рассказал об итальянском чиновнике из Турина, который давно уже умер, но почти 50 лет назад уже объяснил все противоречия, которые так волнуют химическое сообщество! Правда сделал это по-итальянски... Предоставлю слово молодому русскому учёному, который несмотря на свою молодость был приглашён на Первый конгресс химиков в Карлсруэ: "Решающим моментом в развитии моей мысли о периодическом законе я считаю 1860 год – съезд химиков в Карлсруэ, в котором я участвовал, и на этом съезде – идеи, высказанные итальянским химиком Канниццаро". Это был Дмитрий Иванович Менделеев (который, кстати, так никогда и не стал российским академиком - сейчас забывают об этом "достижении" царя Николая II)! Таже судьба была у Максима Горького, в знак протеста Антон Павлович Чехов вышел из её состава (вместе с Короленко)!
Кот: Уважаемый AlexeyTuzh! Во-первых, спасибо огромное за замечательный рассказ! Во-вторых, первую и третью гипотезы я воспринимаю как все-таки до некотоой степени связанные. Одна из них вполне могла вызвать другую, когда Авогадро сформулировал какую-то из них. А вот вторая гипотеза - собственно закон Авогадро - действительно абсолютно независимая. В любом случае это был выдающийся творческий акт, буквально - прозрение. А модератору Вы тоже что-то про Авогадро написали?
AlexeyTuzh: Уважаемый Кот! Спасибо за похвалу, но она явно незаслуженная, будем считать её авансом... Оговорку я уже поправил, тоже заметил, когда перечитывал. Первая и третья гипотезы могут быть связаны (через объёмы), но в случае с хлороводором наглядно видно, что только представления об молекулах, состоящих из двух атомов недостаточно для полной гипотезы. Авогадро открыл не только сочетание атомов в молекулы, но и их разделение путём образования новых молекул, но другого состава! Всё-таки интуитивно человек помнит из детства кубики и пирамидки, а то, что они могут складываться в самые разные комбинации - самостоятельное открытие!
Natalie: Дух захватывает от таких открытий! Модератору все же пришлось вмешаться и снять "вредную" галочку, по-видимому, случайно попавшую под руку уважаемого AlexeyTuzh
Кот: Конечно, первая и третья гипотезы вполне самостоятельны. Просто я хотел сказать, что одна из них могла подтолкнуть к другой.
AlexeyTuzh: А Вы знаете - это тоже удивительная вещь, над которой я задумывался, когда читал об Авогадро: когда появляется одна гипотеза - из неё действительно можно построить другую. Но в случае Авогадро я пытался понять, что же было для него "первичным": сочетание из двух молекул водорода и кислорода в две молекулы воды или же "разделение" двух молекул хлороводорода на молекулы водорода и хлора! Так хочется проникнуть в ход мыслей великого учёного! Я так и не смог определить, что было первично, а что вторично! Когда две рабочие гипотезы - легко, когда три сразу - практически невозможно! Для меня два итальянца - Галилей и Авогадро - непререкаемые гении, определившие путь движения науки (физики и химии) на многие многие годы вперёд! Два бездетных отца, расстелившие ковровые дорожки для всех своих потомков...
Таша: Вы пишите, уважаемый AlexeyTuzh: Два бездетных отца, расстелившие ковровые дорожки для всех своих потомков... Знаете, я полагаю, что они были бы бесконечно счастливы, если бы могли представить длину этой дорожки
AlexeyTuzh: Я думаю, что да! А как им было бы интересно оказаться в сегодняшней лаборатории! Перефразируя классика - все мы стоим на плечах гигантов! В Москве наконец-то планетарий открылся, но мы его ещё не "обновили"...
полная версия страницы