|
Атомы
,
химия
,
единицы измерения
Несмотря на то что не всегда просто установить прямые связи между прочностью материалов и законами классической
физики и химии
,
в конечном счете именно эти науки составляют фундамент материаловедения
.
Поэтому для тех
,
кто мог
позабыть кое
-
что из школьной программы
,
в конце книги имеется приложение
,
где кратко изложены основные сведения
,
без знания которых трудно следить за дальнейшими рассуждениями
.
Однако для понимания материаловедения не в
меньшей степени
,
чем знание законов химии и физики
,
необходимо правильное представление о размерах и масштабе
.
Иными словами
,
законы науки дают правила игры
,
но размеры шахматной доски
,
то есть те масштабы
,
в которых
разыгрываются игры в природе и технике
,
постоянно и почти невообразимо изменяются
.
Поэтому остановимся
,
хотя бы
кратко
,
на вопросе о масштабах и единицах измерения
.
Кельвин не раз повторял
,
что наука начинается с измерений
.
Но для того
,
чтобы измерять
,
нужны единицы измерения
.
Для измерения сравнительно больших величин мы будем использовать сантиметры и миллиметры
,
тонны
,
килограммы и
граммы
.
Оперируя очень малыми величинами
,
мы обычно становимся более рациональны ми и обращаемся к малым
единицам
.
А поскольку материаловедение часто имеет дело именно с малыми величинами
,
которые не используются в
повседневной жизни
,
об этих малых единицах следует рассказать подробнее
.
Микрон
(
мкм
) - 1/10000
см
,
то есть
1/
1000
мм
.
Размер самой маленькой точки
,
которую можно увидеть невооруженным глазом
, -
около
1/10
мм
,
то есть
100
мкм
.
А самый малый предмет
,
видимый с помощью обычного оптического микроскопа
,
как правило
,
меньше
0,5
мкм
.
На практике возможность видеть предмет в значительной степени зависит от условий освещения
:
так
,
в сильном
луче света
,
проникающем в темную комнату
,
можно видеть невооруженным глазом частицы пыли размером в
10
мкм или
даже меньше
.
Так как предел разрешения оптического микроскопа примерно равен одному микрону
,
микрон стал
излюбленной единицей тех
,
кто в основном работает с этим микроскопом
,
в частности биологов
.
Ангстрем
(
А
) - 1/10000
мкм
,
или
1/100000000
см
.
Эта единица пользуется уважением тех
,
кто работает с электронным
микроскопом
,
ее применяют для измерения атомов и молекул
.
С помощью современного электронного микроскопа
можно рассмотреть
(
обычно в виде неясных пятен
)
частицы размером около
5
А
.
Это примерно в тысячу раз меньше
того
,
что можно увидеть в лучшем оптическом микроскопе
.
Но и в этом случае разрешение сильно зависит от условий
эксперимента
.
Вероятно
,
здесь следует немного поговорить об атоме
.
Атомы
-
это то
,
из чего построены все вещества
.
Сами атомы
состоят из очень малых и тяжелых ядер
,
окруженных облаком обращающихся вокруг них электронов
,
которые являются
волнами
,
частицами или отрицательны ми зарядами электричества
.
Электроны несравненно меньше ядер атомов
.
Массы
и размеры атомов различных веществ могут быть очень разными
.
Атомы можно представить себе в виде шариков с
негладкой поверхностью диаметром
,
грубо говоря
,
около
2
А
.
По обыденным понятиям
,
это невообразимо малый размер
,
мы никогда не сможем увидеть отдельный атом с помощью обычного видимого света
,
хотя в массе своей атомы
,
конечно
,
являются перед нами в виде любого тела
.
VIVOS VOCO:
Дж
.
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -
Введение
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART00.HTM
Здесь полезно напомнить
,
что наименьшая частица
,
которую можно видеть невооруженным глазом
,
содержит примерно
500000
атомов в поперечнике
,
а с помощью оптического микроскопа нам удается рассмотреть частичку с
2000
атомов в
поперечнике
.
Электронный микроскоп позволяет увидеть расположение атомов в кристалле
,
которое напоминает
построение солдат на параде
;
с помощью устройства
,
называемого ионным проектором
,
можно рассмотреть даже
отдельные атомы
-
по крайней мере некие их туманные очертания
.
Однако даже при значительно лучшей разрешающей
способности микроскопа
(
а со временем таковая
,
возможно
,
и будет достигнута
)
вряд ли нам удастся увидеть что
-
нибудь
очень конкретное
.
Ю
.
Н
.
Работнов
.
Предисловие
Введение
.
Новая наука о прочных материалах
,
или
как задавать трудные вопросы
Do'stlaringiz bilan baham: |
