История зарождения и становления физической химии. Миттова И.Я - 8 стр.

UptoLike

8
ðàñøèðåíèå ãàçîâ è ïîâòîðèòü ýòîò öèêë íåñêîëüêî ðàç, òî ìîæíî
äîñòè÷ü î÷åíü íèçêèõ òåìïåðàòóð. Êàê òîëüêî òåìïåðàòóðà îêàæåò-
ñÿ íèæå êðèòè÷åñêîé, ìîæíî ïîâûñèòü äàâëåíèå è ïåðåâåñòè ãàç â
æèäêîå ñîñòîÿíèå.
Èñïîëüçóÿ ýòîò ìåòîä, ôðàíöóçñêèé ôèçèê Ë. Ï. Êàéåòå è
øâåéöàðñêèé õèìèê Ðàóëü Ïèêòå ê êîíöó 70-õ ãîäîâ XIX â. ñìîãëè
ïîëó÷èòü â æèäêîì ñîñòîÿíèè òàêèå ãàçû, êàê êèñëîðîä, àçîò è
óãëåêèñëûé ãàç. Îäíàêî ïåðåâåñòè â æèäêîñòü âîäîðîä, ïî-ïðåæíåìó,
íå óäàâàëîñü.
 90-õ ãîäàõ XIX â. ïðîáëåìîé ñæèæåíèÿ âîäîðîäà ñòàë çà-
íèìàòüñÿ øîòëàíäñêèé õèìèê Äæåéìñ Äüþàð. Äëÿ õðàíåíèÿ
æèäêîãî êèñëîðîäà îí èçîáðåë ñîñóä, êîòîðûé ïîëó÷èë åãî èìÿ.
Ñîñóä Äüþàðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîëáó ñ äâîéíûìè ñòåíêàìè,
ïðè÷åì îáúåì ìåæäó íèìè âàêóóìèðóåòñÿ. Äëÿ åùå áîëüøåãî çà-
ìåäëåíèÿ ïðîöåññà ïåðåäà÷è òåïëà ñòåíêè ñîñóäà Äüþàðà ïîêðû-
âàþòñÿ òîíêèì ñëîåì ñåðåáðà. Îõëàäèâ âîäîðîä â æèäêîì êèñëî-
ðîäå, à çàòåì èñïîëüçóÿ ýôôåêò ÄæîóëÿÒîìñîíà, â 1898 ã. ïðè
òåìïåðàòóðå
=
20 K
T
Äüþàðó óäàëîñü ïîëó÷èòü æèäêèé âîäîðîä.
Åùå áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðîé ñæèæåíèÿ îáëàäàåò ãåëèé. Âïåð-
âûå îñóùåñòâèòü ñæèæåíèå ãåëèÿ ïðè òåìïåðàòóðå
=
4 K
T
â 1908 ã.
ñìîã ãîëëàíäñêèé ôèçèê Õ. Êàìåðëèíã-Îííåñ.
2. ÒÅÐÌÎÕÈÌÈß. ÇÀÊÎÍ ÃÅÑÑÀ
Ñ ñàìûõ äðåâíèõ âðåìåí ÷åëîâåê íàó÷èëñÿ èñïîëüçîâàòü òåï-
ëîòó, âûäåëÿþùóþñÿ ïðè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ ãîðåíèÿ äåðåâà, óãëÿ
è íåôòè.  ðåçóëüòàòå íàáëþäåíèé çà õèìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè áûëî
óñòàíîâëåíî, ÷òî òåïëî âûäåëÿåòñÿ íå òîëüêî ïðè ãîðåíèè, íî è ïðè
äðóãèõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ, íàïðèìåð, ïðè íåéòðàëèçàöèè êèñ-
ëîòû è ùåëî÷è.
Çàñëóãà âïåðâûå êîëè÷åñòâåííî îïðåäåëèòü âåëè÷èíó òåïëîâûõ
ýôôåêòîâ ïðè ïðîòåêàíèè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ïðèíàäëåæèò À. Ë-
. Ëàâóàçüå. Ïðè ýòîì îí ïîëàãàë, ÷òî «òåïëîðîä» ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç
õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Èñõîäÿ èç ýòèõ ñîîáðàæåíèé, Ëàâóàçüå ïû-
òàëñÿ îïðåäåëèòü êîëè÷åñòâî «òåïëîðîäà», âõîäÿùåãî â ñîñòàâ ñëîæ-
íûõ âåùåñòâ. Ðåçóëüòàòîì ýêñïåðèìåíòîâ, ïðîâîäèìûõ ñ èñïîëüçî-
âàíèåì åùå äàëåêî íå ñîâåðøåííîãî êàëîðèìåòðà ñîáñòâåííîé êîí-
ñòðóêöèè, ÿâèëîñü ïðàâèëî ËàâóàçüåËàïëàñà.
Îñíîâûâàÿñü íà òîé æå òåîðèè òåïëîðîäà, âûäàþùèéñÿ ðîñ-
ñèéñêèé õèìèê Ã. È. Ãåññ ñèñòåìàòè÷åñêè èññëåäîâàë òåïëîâûå ýôôåê-
òû ðåàêöèé.  1840 ã. îí ïðèøåë ê âûâîäó, ÷òî êîëè÷åñòâî òåïëîòû,
ïîëó÷àåìîé èëè ïîãëîùàåìîé â ïðîöåññå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè ïðè
ïåðåõîäå îò îäíîãî âåùåñòâà ê äðóãîìó, âñåãäà îäèíàêîâî è íå çàâè-
ñèò îò òîãî, êàêèì ïóòåì îñóùåñòâëÿåòñÿ ýòîò ïåðåõîä è ñêîëüêî
ðàñøèðåíèå ãàçîâ è ïîâòîðèòü ýòîò öèêë íåñêîëüêî ðàç, òî ìîæíî
äîñòè÷ü î÷åíü íèçêèõ òåìïåðàòóð. Êàê òîëüêî òåìïåðàòóðà îêàæåò-
ñÿ íèæå êðèòè÷åñêîé, ìîæíî ïîâûñèòü äàâëåíèå è ïåðåâåñòè ãàç â
æèäêîå ñîñòîÿíèå.
     Èñïîëüçóÿ ýòîò ìåòîä, ôðàíöóçñêèé ôèçèê Ë. Ï. Êàéåòå è
øâåéöàðñêèé õèìèê Ðàóëü Ïèêòå ê êîíöó 70-õ ãîäîâ XIX â. ñìîãëè
ïîëó÷èòü â æèäêîì ñîñòîÿíèè òàêèå ãàçû, êàê êèñëîðîä, àçîò è
óãëåêèñëûé ãàç. Îäíàêî ïåðåâåñòè â æèäêîñòü âîäîðîä, ïî-ïðåæíåìó,
íå óäàâàëîñü.
     Â 90-õ ãîäàõ XIX â. ïðîáëåìîé ñæèæåíèÿ âîäîðîäà ñòàë çà-
íèìàòüñÿ øîòëàíäñêèé õèìèê Äæåéìñ Äüþàð. Äëÿ õðàíåíèÿ
æèäêîãî êèñëîðîäà îí èçîáðåë ñîñóä, êîòîðûé ïîëó÷èë åãî èìÿ.
Ñîñóä Äüþàðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîëáó ñ äâîéíûìè ñòåíêàìè,
ïðè÷åì îáúåì ìåæäó íèìè âàêóóìèðóåòñÿ. Äëÿ åùå áîëüøåãî çà-
ìåäëåíèÿ ïðîöåññà ïåðåäà÷è òåïëà ñòåíêè ñîñóäà Äüþàðà ïîêðû-
âàþòñÿ òîíêèì ñëîåì ñåðåáðà. Îõëàäèâ âîäîðîä â æèäêîì êèñëî-
ðîäå, à çàòåì èñïîëüçóÿ ýôôåêò Äæîóëÿ—Òîìñîíà, â 1898 ã. ïðè
òåìïåðàòóðå T = 20 K Äüþàðó óäàëîñü ïîëó÷èòü æèäêèé âîäîðîä.
Åùå áîëåå íèçêîé òåìïåðàòóðîé ñæèæåíèÿ îáëàäàåò ãåëèé. Âïåð-
âûå îñóùåñòâèòü ñæèæåíèå ãåëèÿ ïðè òåìïåðàòóðå T = 4 K â 1908 ã.
ñìîã ãîëëàíäñêèé ôèçèê Õ. Êàìåðëèíã-Îííåñ.

               2. ÒÅÐÌÎÕÈÌÈß. ÇÀÊÎÍ ÃÅÑÑÀ
     Ñ ñàìûõ äðåâíèõ âðåìåí ÷åëîâåê íàó÷èëñÿ èñïîëüçîâàòü òåï-
ëîòó, âûäåëÿþùóþñÿ ïðè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ ãîðåíèÿ äåðåâà, óãëÿ
è íåôòè.  ðåçóëüòàòå íàáëþäåíèé çà õèìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè áûëî
óñòàíîâëåíî, ÷òî òåïëî âûäåëÿåòñÿ íå òîëüêî ïðè ãîðåíèè, íî è ïðè
äðóãèõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ, íàïðèìåð, ïðè íåéòðàëèçàöèè êèñ-
ëîòû è ùåëî÷è.
     Çàñëóãà âïåðâûå êîëè÷åñòâåííî îïðåäåëèòü âåëè÷èíó òåïëîâûõ
ýôôåêòîâ ïðè ïðîòåêàíèè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ïðèíàäëåæèò À. Ë-
. Ëàâóàçüå. Ïðè ýòîì îí ïîëàãàë, ÷òî «òåïëîðîä» ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç
õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Èñõîäÿ èç ýòèõ ñîîáðàæåíèé, Ëàâóàçüå ïû-
òàëñÿ îïðåäåëèòü êîëè÷åñòâî «òåïëîðîäà», âõîäÿùåãî â ñîñòàâ ñëîæ-
íûõ âåùåñòâ. Ðåçóëüòàòîì ýêñïåðèìåíòîâ, ïðîâîäèìûõ ñ èñïîëüçî-
âàíèåì åùå äàëåêî íå ñîâåðøåííîãî êàëîðèìåòðà ñîáñòâåííîé êîí-
ñòðóêöèè, ÿâèëîñü ïðàâèëî Ëàâóàçüå—Ëàïëàñà.
     Îñíîâûâàÿñü íà òîé æå òåîðèè òåïëîðîäà, âûäàþùèéñÿ ðîñ-
ñèéñêèé õèìèê Ã. È. Ãåññ ñèñòåìàòè÷åñêè èññëåäîâàë òåïëîâûå ýôôåê-
òû ðåàêöèé.  1840 ã. îí ïðèøåë ê âûâîäó, ÷òî êîëè÷åñòâî òåïëîòû,
ïîëó÷àåìîé èëè ïîãëîùàåìîé â ïðîöåññå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè ïðè
ïåðåõîäå îò îäíîãî âåùåñòâà ê äðóãîìó, âñåãäà îäèíàêîâî è íå çàâè-
ñèò îò òîãî, êàêèì ïóòåì îñóùåñòâëÿåòñÿ ýòîò ïåðåõîä è ñêîëüêî

8