25. Размер атомов
Тот простой факт, что все вокруг состоит из мельчайших частиц вещества — молекул и атомов, — обладает огромной научной силой. Из одного лишь этого утверждения можно вывести большое число следствий, дающих качественное объяснение многим физическим явлениям. Если бы вдруг человечество «забыло» все естественно-научные знания, накопленные за многие века, то, уцепившись лишь за этот факт и пользуясь научным методом, оно смогло бы быстро восстановить азы многих разделов физики и химии.
Про атомарную структуру материи дети узнают еще в начальной школе. Но атомы не видны ни глазом, ни в обычный, оптический микроскоп. Когда мы ставим эксперименты с веществом, измеряем разнообразные характеристики материи (плотность, теплоемкость, удельную теплоту плавления и испарения, вязкость, силу поверхностного натяжения жидкости и так далее), мы вообще можем не задумываться о том, что она состоит из отдельных частиц.
Рис. 1. Современная экспериментальная физика позволяет разглядеть отдельные атомы и даже манипулировать ими. Логотип Национального института стандартов и технологий США, выложенный отдельными атомами кобальта на меди; ширина логотипа — 40 нм. Изображение получено с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Источник: J. Stroscio, R. Celotta / NIST
Современная физика, конечно, позволяет «разглядеть» отдельные атомы с помощью сложных приборов. Но возникает вопрос: существует ли какой-то простой способ определить их типичный размер, не прибегая к такой технике? Оказывается, да.
Задача
Вооружившись лишь фактом, что все состоит из атомов, оцените размер молекулы воды на основании некоторых из перечисленных выше макроскопических характеристик вещества. Численные значения этих параметров для воды можно найти в книгах или в интернете.
