Текст книги "Новейшая книга фактов. Том 3. Физика, химия и техника. История и археология. Разное"

Каким считали атом до Резерфорда?

К началу ХХ века было известно, что атомы состоят из частей (электрон был открыт в 1897 году), но никто не знал, как много этих частей, как они «стыкуются» в атоме и какую форму имеет атом. Некоторые физики полагали, что атомы должны быть кубической формы, поскольку именно она обеспечивает наиболее плотную «упаковку», без ненужных затрат пространства. Однако наиболее распространенным мнением было то, что атом напоминает булочку с изюмом – плотный твердый объект, несущий положительный заряд и утыканный отрицательно заряженными электронами-изюминами.

Какая часть объема атома приходится на его ядро?

Размер атома определяется радиусом наиболее удаленной от ядра электронной орбиты, порядок величины этого радиуса в метрах выражается дробью с единицей в числителе и единицей с 10 нулями в знаменателе. Порядок величины радиуса атомного ядра в метрах выражается дробью с единицей в числителе и единицей с 14–15 нулями в знаменателе. Таким образом, радиус атомного ядра на 4–5 порядков (в 10 000–100 000 раз) меньше радиуса атома. Отсюда следует, что объем атомного ядра меньше объема, занимаемого атомом, на 12–15 порядков величины, то есть в триллион – квадриллион раз.

Как велика плотность атомного ядра?

В ядре сконцентрирована почти вся масса атома, а поскольку объем атомного ядра ничтожно мал по сравнению с объемом самого атома, плотность атомного ядра огромна: она составляет 200 квадриллионов килограммов на кубический метр (квадриллион – число, изображаемое единицей с 15 нулями). Один кубический миллиметр ядерного вещества на поверхности Земли весил бы 200 тысяч тонн.

Как долговечны атомы?

Атомы практически вечны. Согласно некоторым оценкам, продолжительность их существования, выраженная в годах, изображается единицей с 35 нулями – сто триллионов секстиллионов.

Что больше: энергия, выделяемая при распаде одного ядра урана, или энергия, затрачиваемая комаром на один взмах крыла?

Энергия, выделяемая при распаде одного ядра урана, составляет величину порядка 10 триллионных джоуля, а затрачиваемая комаром на один взмах крыла – величину порядка 1 десятимиллионной джоуля. Таким образом, энергия одного взмаха комариного крыла равна энергии, выделяемой при распаде приблизительно 10 тысяч ядер урана!

Что такое период полураспада?

Периодом полураспада называют промежуток времени, в течение которого количество радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. Величина периода полураспада различных изотопов может составлять несколько минут, других – многие миллионы и даже миллиарды лет. Так, например, период полураспада кислорода-15 составляет 124 секунды, азота-13 – 10 минут, брома-82 – 35,5 часа, фосфора-32 – 14,3 суток, цинка-65– 247 суток, прометия-147 – 2,5 года, радия-227 – 1601 год, урана-234 – 250 тысяч лет, урана-235 – 710 миллионов лет, урана-238 – 4,5 миллиарда лет.

Что представляет собой полярное сияние?

Полярное сияние – одно из наиболее впечатляющих небесных явлений, красочное свечение, появляющееся в ночном небе. Его формы и цвета быстро меняются. Полярные сияния происходят в интервалах высот 90—100 и 400– 1000 километров. Наблюдать их можно главным образом в высоких широтах, то есть в полярных областях. Полярное сияние принимает обычно дугообразную или лентообразную форму шириной в десятки километров, а в длину – даже до тысячи километров. Его лучи ориентированы по линиям магнитного поля Земли. Реже полярное сияние имеет форму паруса, закрывающего широкие зоны неба. Причиной полярного сияния является взаимодействие атомов верхних слоев атмосферы с заряженными частицами больших энергий (электронами и протонами), вторгающимися в земную атмосферу из космоса. Испускаемые Солнцем заряженные частицы увлекаются магнитным полем Земли и стягиваются к полюсам. Здесь соударения частиц с нейтральными атомами верхней атмосферы (кислородом и азотом) приводят к возбуждению последних, то есть к переходу в состояние с более высокой энергией. Возврат в начальное, равновесное состояние происходит путем излучения квантов света характерных длин волн, что мы и наблюдаем как полярное сияние. Частота и интенсивность полярных сияний связана с 11-летним солнечным циклом. Чем активнее Солнце, тем выше вероятность их появления, в период спокойного Солнца их почти не бывает. Космический телескоп Хаббла заснял северное сияние на Юпитере. Возникает оно по тем же причинам, что и на Земле.

Как Рентген обнаружил излучение, названное позже его именем?

5 ноября 1895 года немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген (1845–1923) проводил эксперимент по изучению люминесценции, вызываемой катодными лучами. Чтобы эффект был нагляднее, он не только поместил электроннолучевую трубку и люминесцирующее вещество в черный картонный ящик, но даже наглухо зашторил окна в лаборатории. Включив электронно-лучевую трубку, Рентген неожиданно увидел вспышку света в другой половине комнаты. Оказалось, свет исходил от листа бумаги, покрытого платиноцианидом бария – люминесцирующим веществом. Рентген очень удивился: как излучение могло проникнуть сквозь стенки коробки и вызвать свечение бумаги? Он выключил электронно-лучевую трубку – свечение исчезло. Опять включил трубку – свечение появилось снова. Рентген перенес бумагу в другую комнату – она продолжала светиться. Ученому стало ясно, что в электронно-лучевой трубке возникает некая форма излучения, способного проникать не только сквозь картон, но и сквозь стены. У Рентгена не было никаких идей относительно природы этих лучей, поэтому он назвал их икс-лучами (Х-лучами). Уже другие ученые стали называть их рентгеновскими. За открытие этих лучей Рентгену в 1901 году была присуждена Нобелевская премия по физике.

Сколько термоядерной энергии можно получить из литра обыкновенной воды?

В литре обычной воды содержится примерно 0,03 грамма изотопа водорода – дейтерия. Выделив его из воды и использовав в качестве горючего для термоядерной реакции, можно получить столько же энергии, сколько дает сжигание 300 литров бензина. Запасов дейтерия на Земле хватит, чтобы обеспечивать человечество энергией на протяжении около миллиарда лет. Осталось только решить проблему управляемого термоядерного синтеза.

Что такое тротиловый эквивалент?

Тротиловый эквивалент – энергетическая характеристика взрыва ядерного или термоядерного заряда. Количественно тротиловый эквивалент равен массе условного заряда химического взрывчатого вещества тринитротолуола (тротила), энергия взрывчатого разложения которого равна энергии, выделяемой при данном ядерном взрыве. Измеряется тротиловый эквивалент в килотоннах (тысячах тонн) и мегатоннах (миллионах тонн). Ядерный взрыв одного килограмма урана-235 или плутония-239 при полном делении всех ядер эквивалентен по количеству выделившейся энергии химическому взрыву 20 тысяч тонн тринитротолуола.

Какой радиационный фон называют естественным?

Радиационным фоном называют ионизирующее излучение, обусловленное совместным действием природных (естественных) и техногенных радиационных факторов. Естественный радиационный фон – это излучение, создаваемое рассеянными в природе радионуклидами, содержащимися в земной коре, приземном воздухе, почве, воде, растениях, продуктах питания и организмах животных и человека (84 процента), а также космическое излучение (16 процентов). Естественный радиационный фон в различных регионах Земли колеблется в широких пределах. Эквивалентная доза в организме человека составляет в среднем 0,2 бэр. Техногенный радиационный фон связан главным образом с переработкой и перемещением горных пород, сжиганием каменного угля, нефти, газа и других горючих ископаемых, а также с испытаниями ядерного оружия и ядерной энергетикой.

С каким ускорением движется электрон в кинескопе телевизора?

Ускорение электрона в электронной пушке электроннолучевого прибора (например, телевизионного кинескопа) составляет величину порядка квадриллиона (единица с 15 нулями) метров на секунду в квадрате. Это приблизительно в 100 триллионов раз больше, чем ускорение свободно падающего вблизи земной поверхности тела, и в 200 миллиардов раз больше, чем ускорение снаряда в стволе артиллерийского орудия.

Сколько в мире атомных электростанций?

На начало 2002 года атомные электростанции имела 31 страна мира, общее число реакторов на них – 446. В США действует 109 энергоблоков, во Франции – 56, в Японии – 51, в Великобритании – 35, в России – 29, в Канаде – 21, в Германии – 20, на Украине – 16. Количество атомных электростанций быстро возрастает: один только Китай планирует в ближайшие 17 лет построить 30 энергетических атомных реакторов.

Почему власти США регулярно предупреждали фирму «Кодак» о готовящихся ядерных испытаниях?

В начале 1998 года из рассекреченных бумаг правительства США стало известно, что в 1950-х годах власти регулярно предупреждали фирму «Кодак» и других производителей светочувствительных материалов о готовящихся ядерных испытаниях, чтобы выпадающие радиоактивные осадки не засвечивали продукцию фирм. Особый интерес этому сообщению придает тот факт, что из выпадающих радионуклидов наиболее опасным для фотоматериалов считается йод-131, одновременно опасный и для человека: он вызывает рак щитовидной железы. По оценкам врачей, с 1951 по 1958 год из-за ядерных испытаний в США возникло от 10 до 75 тысяч «лишних» случаев рака щитовидной железы. Но население о взрывах не предупреждали. А «Кодак» вовремя заметил помутнение на своих пленках и пригрозил подать в суд на правительство.

Как велик рекорд мощности ядерных испытаний?

Испытания самого мощного в истории ядерного боеприпаса проведены в СССР (на Новой Земле) в 1961 году. Мощность взрыва в тротиловом эквиваленте составила 50 мегатонн.

Что такое баррель и какой он бывает?

Словом «баррель» (англ. barrel – бочка) в наше время обозначают меру вместимости и объема, применяемую в США, Великобритании и ряде других стран, использующих английскую систему мер. В США различают баррель сухой, равный 115,628 литра, и баррель нефтяной, равный 158,988 литра. Английский баррель (мера вместимости для сыпучих веществ) равен 163,65 литра.

Когда в России введена метрическая система мер?

Метрической, или десятичной, системой мер называют совокупность единиц физических величин, в основу которой положена единица длины – метр. Эта система разработана во Франции в период революции 1789–1794 годов. По предложению комиссии из крупнейших французских ученых за единицу длины – метр – была принята одна десятимиллионная часть четверти длины Парижского меридиана. Это решение было обусловлено стремлением положить в основу метрической системы мер легко воспроизводимую «естественную» единицу длины, связанную с практически неизменным объектом природы. Декрет о введении метрической системы мер во Франции был принят 7 апреля 1795 года. В 1799 году изготовили и утвердили платиновый прототип метра. Размеры, наименования и определения других единиц метрической системы мер были выбраны так, чтобы она не носила национального характера и могла применяться во всех странах. Подлинно международный характер метрическая система мер приобрела в 1875 году, когда 17 стран, в том числе Россия, подписали Метрическую конвенцию для обеспечения международного единства и усовершенствования метрической системы. Метрическая система мер была допущена к применению в России (в необязательном порядке) законом от 4 июня 1899 года, проект которого разработал Д. И. Менделеев. Введена она в качестве обязательной декретом СНК РСФСР от 14 сентября 1918 года, а для СССР – постановлением СНК СССР от 21 июля 1925 года.

Что такое Международная система единиц (СИ)?

Международная система единиц – система единиц физических величин, принятая 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году. Сокращенное обозначение системы – SI (франц. Systeme International, в русской транскрипции – СИ). Международная система единиц содержит 7 основных единиц: длины – метр, массы – килограмм, времени – секунда, силы электрического тока – ампер, термодинамической температуры – кельвин, силы света – кандела, количества вещества – моль. При расчетах, если значения всех величин выражены в единицах СИ, в формулы не требуется вводить переводные коэффициенты, зависящие от выбора единиц.

Какие меры длины использовали в России до введения метрической системы мер?

До введения метрической системы мер в России для измерения длины использовали следующие единицы: миля (7 верст) = 7,4676 километра; верста (500 саженей) = 1,0668 километра; сажень (3 аршина = 7 футов = 100 соток) = 2,1336 метра; сотка = 21,336 миллиметра; аршин (4 четверти = 16 вершков = 28 дюймов) = 711,2 миллиметра; четверть (4 вершка) = 177,8 миллиметра; вершок = 44,45 миллиметра; фут (12 дюймов) = 304,8 миллиметра; дюйм (10 линий) = 25,4 миллиметра; линия (10 точек) = 2,54 миллиметра; точка = 254 микрометра.

Какие меры вместимости использовали в России до введения метрической системы мер?

До введения метрической системы мер в России для измерения вместимости использовали следующие единицы: ведро = 12,299 литра; четверть (для сыпучих тел) = 209,91 литра; четверик (8 гарнцев = ¹/₈ четверти) = 26,2387 литра; гарнец = 3,27984 литра.

Какие меры массы и веса использовали в России до введения метрической системы мер?

До введения метрической системы мер для измерения массы и веса в России использовали следующие единицы: берковец (10 пудов) = 163,805 килограмма; пуд (40 фунтов) = 16,3805 килограмма; фунт (32 лота = 96 золотников) = 409,512 грамма; лот (3 золотника) = 12,7973 грамма; золотник (97 долей) = 4,26575 грамма; доля = 44,4349 миллиграмма. Единицы веса (силы) совпадали с единицами массы.

Что такое кабельтов?

Кабельтов – применяемая моряками всех стран внесистемная единица длины, равная 185,2 метра (0,1 морской мили).

Благодаря чему рожковое дерево дало миру две единицы массы?

Твердые плоские бурые семена культивируемого издавна в Средиземноморье рожкового дерева (Ceratonia siliqua) по весу почти не отличаются друг от друга, а потому древние ювелиры и аптекари использовали их в качестве природных гирек. У древних римлян существовало 22 единицы веса. Самые маленькие из них – силиква и гран (или гранула) – равнялись соответственно 0,189 и 0,057 грамма. С древности и до наших дней аптекари измеряли гранами сильнодействующие вещества, например яды, а ювелиры – силиквами вес драгоценных камней и золота (позднее силикву стали именовать каратом). На весах же в качестве гирь использовали семена рожкового дерева. Гран и карат сохранились и до наших дней, только несколько «потяжелели». В системе английских мер (употребляется в Великобритании, США, Канаде и некоторых других странах) и сегодня применяют гран, равный 64,8 миллиграмма. А метрический карат, установленный 4-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1907 году, равен 200 миллиграммам.

Что такое килограмм и чему равно его эталонное значение?

Килограмм – единица массы, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). Килограмм равен массе международного прототипа, хранимого в Международном бюро мер и весов (в Севре, близ Парижа). При создании в XVIII веке метрической системы мер килограмм определили как массу 1 кубического дециметра воды при температуре ее наибольшей плотности (4 градуса по Цельсию), однако прототип килограмма в 1799 году выполнили в виде цилиндрической гири из платины. Масса прототипа килограмма оказалась приблизительно на 0,028 грамма больше массы 1 кубического дециметра воды. В 1889 году в качестве международного прототипа килограмма была утверждена гиря, изготовленная из платино-иридиевого сплава (90 процентов платины и 10 процентов иридия) и имеющая форму цилиндра диаметром и высотой 39 миллиметров.

Что такое метр и чему равно его эталонное значение?

Метр – единица длины, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). По первому определению, принятому во Франции в 1795 году, метр равнялся одной десятимиллионной части четверти длины Парижского меридиана, его размер был определен на основе геодезических и астрономических измерений. Первый эталон метра изготовили в 1799 году в виде концевой меры длины – платиновой линейки с расстоянием между концами, равным принятой единице длины. Он получил наименование «метр архива», или «архивный метр». Однако, как оказалось, определенный таким образом метр не мог быть вновь воспроизведен из-за отсутствия точных данных о фигуре Земли и значительных погрешностей геодезических измерений. В 1872 Международная метрическая комиссия приняла решение об отказе от «естественных» эталонов длины и о принятии архивного метра в качестве исходной меры длины. По нему изготовили эталон в виде штриховой меры длины – бруса из сплава платины (90 процентов) и иридия (10 процентов). Эталон метра и две его контрольные копии хранятся в Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. Однако рост требований к точности линейных измерений и необходимость создания воспроизводимого эталона стимулировали исследования по определению метра через длину световой волны. В 1960 году 11-я Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение метра, положенное в основу Международной системы единиц (СИ): «Метр – длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона-86». Согласно современному определению, принятому в 1983 году 17-й Генеральной конференцией по мерам и весам, «метр – длина пути, проходимого светом в вакууме за ¹/_{299 792 458} долю секунды».

Чему равна эталонная продолжительность секунды?

Секунда – единица времени, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). В 1967 году на 13-й Генеральной конференции по мерам и весам принято следующее определение секунды: «Секунда – время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133». Определяемая таким образом секунда называется атомной.

Почему метр обозначается строчной буквой (м), а ампер – прописной буквой (А)?

Согласно правилам Международной системы единиц (СИ) обозначения единиц СИ и не входящих в СИ, наименования которых образованы по фамилиям ученых, пишутся с прописной (заглавной) буквы. Именно поэтому обозначения метра (м), секунды (с) или радиана (рад) пишутся со строчной буквы, а обозначения ампера (А), ватта (Вт) или джоуля (Дж) – с прописной.

Как классифицировал науки Эрнест Резерфорд?

На протяжении большей части ХХ века (с 1910-х по 1960-е годы) многие физики свысока смотрели на своих ученых собратьев, занимающихся исследованиями в других областях естествознания. Рассказывают, что, когда жена американского физика-теоретика Вольфганга Паули (1900–1958) ушла от него к химику, Паули просто не мог в это поверить. «Я еще понял бы, если бы она ушла к тореадору, – признавался он другу. – Но к химику…» Великий английский физик Эрнест Резерфорд (1871–1937) однажды сказал: «Вся наука – это либо физика, либо коллекционирование марок». Судьба «отомстила» Резерфорду за это высказывание со свойственной ей иногда иронией: в 1908 году его удостоили Нобелевской премии не по физике, а по химии.

Какую положительную роль сыграла алхимия?

Алхимией называют донаучное направление в развитии химии, возникшее в II–IV веках в Египте и получившее особенно широкое распространение в Западной Европе в XII–XIV веках. Своей главной задачей алхимики считали превращение (трансмутацию) неблагородных металлов в благородные с помощью воображаемого вещества – «философского камня». Среди целей алхимиков были также получение элексира долголетия, универсального растворителя и других веществ, обладающих чудесными свойствами. В процессе поиска этих чудодейственных средств алхимики открыли способы получения многих практически ценных соединений и смесей (минеральных и растительных красок, стекол, эмалей, металлических сплавов, кислот, щелочей, солей, лекарственных препаратов), а также создали приемы лабораторной работы (перегонка, возгонка, фильтрование), изобрели новые лабораторные приборы (например, печи для длительного нагревания, перегонные кубы). Египетские алхимики открыли, в частности, нашатырь. Алхимия оказала значительное влияние на средневековую культуру и способствовала становлению науки нового времени.