Сцепление

Сцепление. Для того, чтобы увеличить расстояние между частицами твердого тела (например, чтобы растянуть его), необходимо приложить к нему более или менее значительные силы. Эти силы нужны для преодоления «сил» сцепления (иначе называемых силами молекулярного притяжения), которые действуют между атомами (или молекулами), составляющими тело. По современным воззрениям, силы сцепления имеют электростатическое происхождение; так, например, кристалл каменной соли NaCl состоит из положительно заряженных атомов натрия и отрицательно заряженных атомов хлора, расположенных по вершинам кубиков, заполняющих объем кристалла; каждый атом одного элемента окружен наиболее близко к нему лежащими шестью атомами другого элемента, к которым он притягивается по закону Кулона; избыток притяжения разнородных атомов над отталкиванием однородных и составляет сцепление каменной соли. Наличность сил сцепления в жидкостях явствует из следующего опыта: горизонтальную пластинку, привешенную к чашке весов, уравновешивают грузами, наложенными на другую чашку. Затем снизу подводят под пластинку — до соприкосновения — поверхность жидкости, смачивающей вещество пластинки, и накладывают на другую чашку добавочные грузы до тех пор, пока пластинка не оторвется от жидкости. При этом она увлекает прилипший к ней слой жидкости; добавочной нагрузкой были побеждены силы притяжения между частицами самой жидкости, а не между частицами жидкости и частицами вещества пластинки (вследствие чего величина отрывающей нагрузки не зависит от вещества пластинки). По опытам Гей-Люсака, нужна сила в 59 г, чтобы оторвать от поверхности воды при 8,5°С смачиваемую круглую пластинку в 118,4 мм диаметром. Газы обнаруживают стремление к беспредельному расширению; поэтому может показаться, что в них сцепление отсутствует. На самом деле это не так: Джоуль и Томсон опытом показали, что когда газ расширяется, не совершая внешней работы, то он немного охлаждается: это значит, что кинетическая энергия хаотического движения газовых молекул отчасти затрачивается на преодоление сил притяжения между молекулами (подобно тому, как при движении камня, подброшенного кверху, кинетическая энергия тратится на совершение работы против силы тяжести и переходит в энергию потенциальную). В обычных условиях силы сцепления в газах бывают замаскированы взаимным отталкиванием молекул, развивающимся при частых соударениях их друг с другом, благодаря тепловому движению; однако, чем плотнее газ, тем силы сцепления заметнее. Мерой сцепления в газах служит коэффициент а в формуле ван-дер-Вальса (см. газы, XII, 313). Происхождение сцепления в жидкостях, и газах — также электростатическое: нейтральная молекула содержит столько же отрицательных зарядов, сколько положительных, причем эти заряды или раздвинуты с самого начала, или же раздвигаются при сближении одной молекулы с другой. Когда две молекулы, двигаясь, сходятся на более близкое расстояние, они, благодаря электростатическому взаимодействию зарядов, поворачиваются так, что притягивающиеся заряды той и другой оказываются ближе друг к другу, чем отталкивающиеся; поэтому притяжение получит некоторый избыток над отталкиванием; этот избыток и определяет собою сцепление.

А. Б.