книги из ГПНТБ / Рыдник В.И. Четвертое состояние вещества

Теоретические работы по атомной и ядерной физике от­ крыли возможность искать но­ вый путь использования атом­ ной энергии в мирных целях, открыли возможность экспери­ ментального развертывания ра­ бот по осуществлению управ­ ляемых термоядерных реак­ ций ■*— реакций синтеза, или слияния, что является важней­ шей, генеральной задачей науки...

Решение этой труднейшей и величественной задачи навсег* да сняло бы с человечества за­ боту о необходимых для его су­ ществования на Земле запасах энергии.

И. В. Курчатов

ОТ ВЕКА УГЛЯ и НЕФТИ — К АТОМНОМУ ВЕКУ

ХЛЕБ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

'.Наша страна вступила в эпоху построения ком­ мунистического общества, на знамени которой на­ чертано: «Главная экономическая задача... состоит в том, чтобы в течение двух десятилетий создать материально-техническую базу коммунизма». Но это немыслимо, недостижимо без изобилия энергии! И в первую очередь, конечно, электрической энер­

гии.

«Электрификация, являющаяся стержнем строи­ тельства экономики коммунистического общества,— говорится в Программе КПСС, — играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства,

в осуществлении всего современного техническо­ го прогресса. Поэтому необходимо обеспечить опережающие темпы производства электроэнер­ гии».

Электрификация страны... Это значит, что в бли­ жайшее десятилетие энерговооруженность труда в промышленности увеличится почти в три раза; на базе дешевой электроэнергии широко развернутся энергоемкие производства. Будет осуществлена массовая электрификация транспорта, сельского хо­ зяйства.

Энергия... Ее так много вокруг нас. Но исполь­ зовать ее человек научился не сразу, и человечество было долгое время безоружным перед могуществен­ ными силами природы. Еще в 1850 году мускуль­ ная сила людей составляла 15 процентов всей энер­ гии, которой располагало человечество. 79 процен­ тов энергии приходилось на долю домашних живот­ ных. И лишь 6 процентов люди получали, используя природные источники — силу воды и ветра.

Сегодня человек располагает огромным океаном энергии: тысячи миллиардов киловатт-часов! И му­ скульная энергия составляет в общем энергобалан­ се меньше 3 процентов. Остальные 96 процентов — это результат ра(боты станций, использующих раз­ личные ресурсы — каменный уголь и нефть, вода и бурый уголь, .торф и газ.

Но уже сегодня ученые стоят перед важной за­ дачей: искать новые источники энергии, новые спо­ собы ее получения.

Одним из источников, который открывает перед человечеством поистине безграничные возможности, является энергия атома. Большая армия ученых ра­ ботает сейчас над проблемой ее освоения. И те ре­ зультаты, которыми ученые сейчас располагают,

4

ОТ ТРЕХ СОСТОЯНИЙ — к ЧЕТВЕРТОМУ

ПЕРВЫЕ ТРИ СОСТОЯНИЯ

•Первые три состояния известны всем — это твер­ дое тело, жидкость, газ. Примеров упомянутых со­ стояний каждый из вас может назвать много, в первую очередь, конечно, — состояния воды. Вода, пожалуй, самое распространенное на Земле веще­ ство, а смена его состояний может происходить пря­ мо у нас на глазах.

В солнечный весенний день можно увидеть бук­ вально за несколько минут два последовательных превращения куска льда, лежащего на мостовой: вот белый лед потемнел, разрыхлился, под ним по­ казалась вода, еще через минуту над водой заку-

6

Атом состоит из нахо­ дящегося в его'центре положительно заряженного ядра и располагающейся вокруг ядра очень под­ вижной оболочки из отрицательно заряженных электронов. Поскольку в ядре сосредоточен поло­ жительный заряд, равный по величине отрицатель­ ному заряду всех электронов в составе оболочки, атом в целом является электрически нейтральным. Все электроны атома одинаковы. Но находятся они в атоме далеко не в одинаковых условиях. Элект­ роны в атоме не могут образовывать «однослой­ ную» оболочку, имеющую 'форму шара. Электрон­ ная оболочка в атомах, имеющих более двух элект­ ронов, — многослойная; .при этом чем дальше от ядра находится слой, тем большее число электро­ нов может разместиться в нем.

Было бы ошибкой думать, что эти слои следуют друг за другом, как вкладываемые один в другой

8

разноцветные шары в детской игрушке. На самом деле пути, по которым движутся в атоме электроны далекого от ядра слоя, глубоко проникают внутрь слоев, образованных более близкими к ядру элект­ ронами. Если нарисовать это взаимное проникнове­ ние электронных путей в атоме, получится очень сложная «ажурная» картина. Но в среднем электро­ ны более далеких слоев находятся от ядра дальше, чем электроны близких слоев.

.В атомном мире справедлив закон: «Дальше на­ ходишься- ■— значит, слабее связан». Чем дальше от ядра расположен электрон, тем слабее связан он электрическими силами притяжения с ядром своего атома. Внутренние электроны атома как бы находятся в плену: ядро не дает им покинуть атом.

Внешние же, наиболее далекие от ядра элект­ роны атома очень подвижны. Сближение электро­ нов соседних атомов приводит к тому, что два и более атомов объединяются и образуют молекулу. В большинстве молекул атомы, составляющие их, находятся в неравноправном положении: одни из атомов теряют часть своих электронов, а другие -— приобретают эти электроны. В целом количество электронов при соединении атомов в молекулы не меняется, но происходит их перераспределение между атомами. Обедневший электронами атом становится положительным ионом: ведь теперь об­

соседа в молекуле, превращается в отрицательный ион.

9