Царь нигилистов 3 (СИ)

Саша точно помнил, что постоянную всемирного тяготения Кавендиш измерил еще в 18-м веке, причем довольно точно, хоть и не до пятнадцатого знака, а господин Кулон открыл свой закон тоже примерно тогда же, если не раньше.
— Я рад, что вы заглянули в следующие главы учебника, — заметил Соболевский. — Да, это сила проявляется в разных обстоятельствах и в каждом случае требует отдельных рассуждений. В случае взаимодействия планет она называется тяготением, в случае притяжения тел к земле — тяжестью, а в случае притяжения частиц — сцеплением.
— Сила тяжести действительно частный случай силы всемирного тяготения, — согласился Саша, — хоть к земле, хоть к Луне, хоть к Марсу. Только ускорение свободного падения будет отличаться.
— Александр Александрович, вы до какой страницы учебник дочитали?
— Ну, я его взял, конечно, в библиотеке, — сказал Саша. — Но, если быть совсем честным, скорее пролистал, чем прочитал.
— До электричества дочитали, как я вижу, — заметил Соболевский.
— Долистал, — признался Саша.
— Тогда вы должны понимать, что сила Кулона действует только между заряженными частицами.
— Конечно, Владимир Петрович, — кивнул Саша. — Значит, частицы вещества заряжены.
Саша не забыл, что опыт Резерфорда и планетарная модель атома — это начало двадцатого века. Но ведь до этого были другие модели. Они что вообще не знают о зарядах в атомах?
— Ну, вы у меня просто открытия делаете! — усмехнулся Соболевский.
— Это же логично! — заметил Саша. — Только сила Кулона с её огромным коэффициентом пропорциональности способна удержать вместе такие мелкие частицы.
— Это можно считать остроумным предположением, но не доказано ничем.
— Хорошо, — сказал Саша. — Докажем. Со временем.
— Частицы вещества не только притягиваются, но и отталкиваются, что обычно связывают с влиянием теплоты, — продолжил Соболевский.
— Причем тут теплота? — спросил Саша. — Теплота — это просто кинетическая энергия частиц.
— Что? — переспросил учитель. — Кинетическая энергия?
— Эм вэ квадрат пополам, — объяснил Саша.
— А! — обрадовался Соболевский. — Живая сила.
— Ах, вот она как сейчас называется!
Учитель пропустил оговорку «сейчас», видимо, в силу полной её непонятности.
— А импульс как называет, ну, эм вэ? — поинтересовался Саша. — Количество движения?
— Момент, — сказал учитель.
— Понятно, как у англичан, — кивнул Саша.
— Мы дойдем до момента, — пообещал Соболевский. — Теплота — живая сила частиц… Кажется, у Ломоносова были похожие предположения. Он вообще не верил в теплород.
— Да, я видел упоминание теплорода у Ленца, — вздохнул Саша. — Жаль, что Ленц верил в эту чушь.
— Академик Ленц заслуживает большего уважения, Александр Александрович! Не стоит называть его взгляды «чушью»!
— Я и говорю, что жаль, — сказал Саша.
На этом урок и закончился.
— А уравнение Клапейрона есть? — успел спросить Саша. — Я ничего не путаю?
— Есть, — усмехнулся Соболевский. — Уже лет двадцать.
— Отлично!
— Как оно связано с теплородом?
— Есть одна мысль, — улыбнулся Саша.
Вывод основного уравнения Молекулярно-кинетической теории — это такой страх и ужас абитуриентов. Ибо на три страницы. Но не зря же Саша когда-то поступил в МИФИ, получив на экзамене свою законную пятерку.
Как выводится «страх и ужас» Саша, тем не менее, помнил смутно. Так основные идеи. В общем практически пришлось восстанавливать заново. Он не был уверен, что аборигенам известен закон изменения импульса и на всякий случай вывел его из второго закона Ньютона.
Вспоминал Саша целый вечер, однако к отбою основное уравнение было готово. Саша выпросил у Гогеля право не спать лишние полчаса и снабдил вывод комментариями, вроде: «Частицы газа движутся свободно и взаимодействуют, как упругие шарики, только в моменты столкновений, назовем такой газ «идеальным»».
Интересно, они об этом знают? Соболевский ничего не говорил об особенностях сцепления в газах.
На следующий день Саша не успокоился и весь вечер выводил следствия.
Интересно, а закон Авогадро уже есть?
 
Ладно, рискнем.
«Согласно закону Авогадро, в одинаковых объемах газов при одинаковых давлениях и температурах содержится одинаковое количество частиц, — прокомментировал Саша. — Следовательно, произведение давления на объем, деленное на число частиц, пропорционально температуре. В уравнении (*) точно такое же выражение пропорционально кинетической энергии (живой силе частиц)».
Саша постеснялся называть основное уравнение МКТ своим, пририсовал рядом с ним звёздочку, и везде так и называл: «уравнение (*)».
«Следовательно, — продолжил Саша, — живая сила пропорциональна температуре».
Интересно, а им известна постоянная Больцмана?
Дело облегчалось тем, что Саша её тоже не помнил и вышел из положения с некоторым изяществом: «Коэффициент пропорциональности между энергией (живой силой) и температурой обозначим буквой k».
Интересно, а лорд Кельвин уже изобрел свою температурную шкалу?
Кельвин казался более поздним исследователем, чем Авогадро, поэтому Саша решил выразиться осторожно: «Предположение о том, что температура жестко связана с движением частиц приводит к выводу о существовании минимальной температуры — абсолютного нуля температур, от него и надо отсчитывать температуру в уравнении, но можно оставить привычный шаг шкалы, как у Цельсия».
Ну, в крайнем случае, Соболевский ввернет что-то типа: «Александр Александрович, это шкала называется «шкалой Кельвина»».
После чего Саша записал зависимость давления от концентрации и температуры и вывел из нее уравнение Клапейрона, закон Бойля Мариотта, закон Шарля и закон Гей-Люссака. Он совершенно точно помнил, что Клапейрон просто объединил работы предшественников, так что газовые законы, наверняка известны.
До очередного урока у Соболевского Саша успел переписать все на чистовик и озаглавить: «Никакого теплорода не существует!»
Ему было слегка стыдно, что он выводит уравнение, как в школьном учебнике, хотя на втором курсе МИФИ их грузили более сложной версией того же самого, основанной на распределении Максвелла. Но этого Саша не помнил совсем.
Когда Соболевский вошел в класс, под мышкой у него располагался старинный фолиант в кожаном переплете.
— Я нашел эту работу Ломоносова, — сказал учитель. — У вас действительно много общего. Вот, здесь есть русский перевод. Вторая статья: «Размышления о причине теплоты и холода».
И он протянул Саше толстый том под названием: "Ломоносов М.В. Научные труды".
Саша бережно взял и открыл фолиант на нужной странице. Там был год первой публикации: 1750.
— Спасибо вам огромное! А почему перевод?
— Оригинал на латыни, — объяснил учитель. — В отличие от вас, Ломоносов считал, что теплота связана с вращением частиц, в вы, как я понял, связываете ее с любым движением?
— Да, — кивнул Саша. — Они только в газах вращаются, если форма позволяет, в твердых телах колеблются около положений равновесия, а в жидкостях — колеблются и могут перепрыгивать с места на место, что объясняет текучесть.
— Такого даже у Ломоносова нет, — признался Соболевский. — Вы считаете, что атомы разной формы?
— Молекулы разной формы, — сказал Саша, — они состоят из атомов.
— Точно по Ломоносову! — воскликнул Соболевский. — Вы читали его работу?
— Нет, — признался Саша. — Но, видимо, она того стоит. Скажите, а почему, если наш гениальный Михаил Васильевич сто лет назад уже все это знал и про движение частиц (пусть не совсем точно), и про то, что нет никакого теплорода, и про молекулы, какого черта бедных гимназистов до сих пор учат этой ерунде?
Соболевский даже не упрекнул за поминание нечистого духа.
— Потому что научная общественность этого не приняла, — сказал он.
— И потому что нет пророка в своем отечестве, — предположил Саша.