Гази. Вільям Томсон

Ви перебуваєте: Гази

В 1851 м. Вільям Томсон (барон Кельвін) (1824-1907) запропонував використовувати для реалізації абсолютної шкали температур термометр, у якім робочим тілом служить повітря при постійному тиску; по цій шкалі можна було б калібрувати інші термометри. Повітря було обрано просто з міркувань зручності; придатний будь-який інший 'постійний' газ, але, звичайно, не поблизу його крапки зрідження. (Томсон насправді пішов далі й показав, як побудувати ще більш прийнятну шкалу на основі теорії Н. Л. С. Карно (1796-1832) про ' рушійній силі теплоти'.)

Описані події показують, що розвиток фізики повно несподіванок. Вимір властивостей газів виявив деякі дивні закономірності, а більш детальне вивчення їх дало основу для побудови шкали, прийнятної з погляду теорії. Завдяки цьому з'явилася можливість робити більш точні виміри й розбудовувати термометрію. Це дозволило виміряти коефіцієнт розширення ртуті як функцію температури замість того, щоб ухвалювати його постійним; у результаті вдалося внести виправлення в отримані раніше результати. Так фізика, подібно гусениці, сама себе підтягує вперед.

У газових законах є щось ще більш важливе. Чому взагалі вони існують? Адже не існує настільки ж універсальних законів рідин або законів твердих тел. Простий факт подібності в поведінці різних газів означає, що газам властиве щось, що принципово відрізняє їх від рідин і твердих тел. Ми знаємо тепер, що це сама природа газоподібного стану. Властивості твердих тіл і рідин залежать від типу часток, з яких вони полягають: сили взаємодії між різними атомами й молекулами можуть різнитися в дуже широких межах.

У газах же відстані між молекулами звичайно дуже великі в порівнянні з розмірами самих молекул, і часи, протягом яких молекули зближаються настільки, щоб вплинути один на одного, відносно дуже малі. Таким чином, гази мають властивості, що не залежать від сил, з якими молекули діють один на одного. От чому всі гази поводяться однаково. Однак, коли умови міняються, тобто коли тиск і температура досягають високих значень, імовірність зіткнень молекул зростає, і подібність у поведінці різних газів зникає.