Задумал Дмитрий большую работу о связи между сцеплением жидкостей, их физическими свойствами и весом их химической молекулы. Для этого он выбрал капиллярный метод. Производя опыты, он фиксировал высоту поднятия жидкостей в капиллярных трубках. Жидкости разного химического состава и разной концентрации поднимались на разную высоту. А разность высот определяла и разницу степени сцепления жидкостей.
Работа увлекла Дмитрия. Никогда еще он не получал такого удовлетворения от своих трудов и работал до изнеможения. А трудностей тут хватало, хоть отбавляй. Одна забота — соблюдать чистоту материалов. Другая — соблюдать чистоту химического инвентаря. Третья — соблюдать точность приборов и измерений. На все эго отнималось драгоценное для наблюдений время.
Но работа шла. Очень пригодились купленные и сделанные в Париже хорошие приборы: воздушный насос, аналитические весы, катетометр, прибор для измерения внутреннего диаметра капиллярных стеклянных трубок с микроскопом и микрометром. Постепенно выполнялась задача численной оценки сцепления между атомами в химических соединениях, сил поверхностного натяжения и «капиллярной постоянной» разных жидкостей...
Итак, сцепление частиц жидкости нагляднее всего наблюдать в волосных — капиллярных явлениях. Дмитрий при исследованиях рассуждал примерно так:
— Если жидкость смочила стенки капиллярной трубки, то те частицы, которые пристали к стенкам, образуя вогнутую поверхность — мениск, притягивают другие части жидкости, и жидкость поднимается в трубке. Высоты, на которые поднимается одна и та же жидкость в трубках разного диаметра, обратно пропорциональны радиусу трубок, поэтому произведение радиуса трубки на высоту столба жидкости есть постоянная величина.
— Называем эту постоянную величину коэффициентом сцепления.
— Стоит нам поднять температуру жидкости, как ее уровень в капиллярной трубке понижается. Уменьшается и коэффициент сцепления.
— При каком-то значении температуры уровень жидкости в трубке сравняется с уровнем в большом сосуде, то есть относительная высота ее будет равна нулю.
— Так что же произойдет при таких температурах? — спрашивает себя Менделеев.
— А вот что. В случае, когда высота капиллярного столба нулевая, высота и мениска тоже равна пулю, то есть поверхность станет плоской.
— Как это понимать? Выходит, что и сил сцепления при таких температурах не будет?
— Да, значит, жидкость становится телом без сцепления, то есть газом! Превратится в пар, несмотря на малость пространства, в котором заключена!
— Но давай глянем на этот вопрос и с другой стороны. Известно, что скрытая теплота испарения воды при нуле равна 606 калориям, а при ста градусах Цельсия — 536 калориям. Если теплота эта уменьшается и далее, то при некоторой температуре она станет равной нулю, то есть для дальнейшего испарения не нужны никакие тепловые усилия, и вода при этой температуре, совершенно не имея сцепления, мгновенно превращается в пар. И ее не остановит никакое повышение давления, как это бывает при других температурах.
— ТАК! Вот это и есть температура абсолютного кипения! ТАК, не зависящая от давления!..
Первое серьезное открытие, общий вывод, явившийся достойным завершением гейдельбергских исследований!..
Вот нелепость судьбы — открытие затем не оценят в полной мере, даже выскажут некоторое сомнение в целесообразности работы молодого ученого за границей!
А этого открытия между тем было достаточно, чтобы имя Менделеева осталось в молекулярной физике!
Через десять лет, в 1869 году, другой ученый — Эндрюс — работал над сгущением углекислого газа и вторично открыл закономерность, впервые обнаруженную Менделеевым. С тех пор она называется критической температурой.
Добавить комментарий