Як досвідчена наука доводить існування атомів

Як досвідчена наука доводить існування атомів

Дивно, але геніальний здогад, висловлена ​​свого часу грецьким філософом Левкиппом, стала тепер чи не тривіальним фактом. Ідея про існування атомів — характерний приклад того, як теорія може випередити експеримент.

Інструкція

  1. У V столітті до нашої ери Левкіпп задався питанням, до якої міри можна ділити матерію на частини. Шляхом філософських роздумів він дійшов висновку про те, що в кінцевому підсумку можна отримати таку частку, подальший поділ якої стане неможливим.
  2. Філософ Демокріт, учень Левкіппа, дав цим часткам назву «атоми» (від грец. Atomos — «неподільний»). Він висунув припущення, що атоми всіх елементів розрізняються за формою і розмірами, і що саме ці відмінності зумовлюють різні властивості елементів.
  3. Демокритом була створена атомна теорія, схожа на сучасну. Але вона була тільки лише результатом філософських роздумів, який не був підкріплений експериментом. Для науки цей випадок примітний тим, що теорія випередила практику.
  4. І тільки через 2000 років, в 1662 році, хімік Роберт Бойль провів перший експеримент, здатний підтвердити атомну природу речовини. Стискаючи повітря в U-подібній трубці під дією стовпчика ртуті, Бойль виявив, що обсяг повітря, що знаходиться в трубці, обернено пропорційний тиску:

    V = const / P,

    де V — об’єм повітря, P — тиск, const — деяка постійна величина.

    По іншому це співвідношення можна записати так:

    PV = const.
  5. Через 14 років після цього, фізик Едм Маріотт підтвердив дане співвідношення і зазначив, що виконується воно тільки при постійній температурі.
  6. Тепер це співвідношення називається законом Бойля-Маріотта і є, функціонально, приватним випадком рівняння Менделєєва-Клапейрона, яке описує більш широке коло явищ:

    PV / T = vR = const,

    де T — температура, v — кількість речовини (моль), R — універсальна газова стала.
  7. Результати Бойля і Маріотта пояснити можна тільки в тому випадку, якщо визнати, що повітря складається з найдрібніших частинок, розділених порожнім простором. При стисненні повітря атоми зближуються, обсяг порожнього простору між ними зменшується.
  8. Отже, досліди Бойля і Маріотта зі стиснення повітря доводять існування атомів.