Читать книгу Правда и ложь Большого Взрыва. Размышления о проблемах физики - Александр Золотов - Страница 3

Вода, которую мы пьем и удовлетворяем свои потребности, имеет незамысловатую формулу H₂О. То есть в неё входят два атома водорода и атом кислорода. На первый взгляд, вода ничем не отличается от других жидкостей, но у нее есть свойство, которому пока нет объяснения. Мы, со школы знаем, что все вещества при нагреве расширяются, а при охлаждении сжимаются. Загадка воды заключается в том, что она имеет температурную точку 4^о по Цельсию, выше и ниже которой вода и лед расширятся. Причем, расширение льда сопровождается выделением большой энергии. Лед разрывает сталь, рушит скалы, раздавливает корабли. Что же происходить? Попытаемся проникнуть в тайну воды и выделение энергии при замерзании льда.

КАК ОБРАЗУЕТСЯ ЛЕД?

Для начала обозначу общеизвестный постулат. У молекулы воды все энергетические уровни заполнены. Можно предположить, что она сбалансирована и не проявляет активности по отношению к таким же молекулам. 2+6+1+1. То есть, два места на внешнем уровне атома кислорода занимаются электронами водорода. А это говорит о том, что молекула воды сама по себе самостоятельна. Заряды протонов уравновешены зарядами электронов.

На основании вышеизложенного можно сказать, что вода имеет свойства идеального газа и потому молекулы воды не имеют межмолекулярных связей. Но чтобы это утверждать, надо предложить альтернативу и ответить на ожидаемый вопрос. Что же держит молекулы воды вместе? Ответ однозначен. Только взаимное притяжение, гравитация!!! Молекулы воды, образно можно сравнить с горошинами в стакане. Работает только взаимное притяжение тел, а форму определяет стакан.

Как мне представляется, еще одним доказательством отсутствия межмолекулярных связей в воде – это свойство воды распространяться в среде по капиллярам.

Как же случается так, что из двух практически идеальных газов, кислорода и водорода образуется вода с качествами идеального газа, которая, при определенных условиях, кристаллизуется в лед?

Агрегатное состояние воды – лед имеет весьма прочные межмолекулярные связи. Как такое могло произойти? Каким образом эти связи могли возникнуть? Проследим за процессом кристаллизации воды и постараемся его осмыслить.

Пример. Температура окружающей среды опустилась с 10-и до 4-х градусов по Цельсию. Известный факт. В вышеуказанном интервале температур вода уменьшалась в объеме и при 4-х градусах ее объем, стал минимальным, а плотность достигла максимума. Если температура будет опускаться ниже 4-х градусов, объем воды будет увеличиваться.

Можно с уверенностью предположить, что началась кристаллизация. А если сказать точнее, молекулы начали встраиваться в решетку. Предположительно будет происходить следующее.

С понижением температуры, скорость (активность) электронов снизится. Очевидно, что протон, удерживающий электрон, будет расходовать меньше энергии. Если обратиться к закону сохранения энергии, то возникнет вопрос. Где нерастраченная энергия? Аккумулировалась в протоне и усилила поле его? Если усилила поле, то тогда нарушается равенство зарядов электрона и протона. В нынешней физике считается, что заряд электрона равен заряду протона. E_e = E_p.

Предположим, что заряды электрона и протона не равны и пытаемся это доказать. Что же происходит с энергией протона, куда расходует он свою энергию заряда?

1. Известно, что энергия заряда протона удерживает электрон на орбите.

2. Необходима энергия заряда, чтобы выдерживать дистанцию со своими соседями, такими же протонами. Следует сказать, что в молекуле воды у каждого протона есть еще девять соседей. Семь протонов кислорода и два протона водорода. Другими словами у протона есть несколько точек приложения силы. Но если это так, то мы опять приходим к выводу, что подвергается сомнению само равенство зарядов протона и электрона. Где же истина? На мой взгляд, протон имеет значительно больший заряд, чем заряд электрона.

Рассмотрим баланс энергии зарядов в протоне. Энергия заряда протона, предположительно, будет иметь вид.

Epо1 = Ee + Eph1 + Eph2+ Epo2 +Epo3 +….Epo8 (1)

Где:

Epо1 – энергия протона кислорода

Epo2 – Epo8 – энергия, расходуемая протоном кислорода на взаимодействие с другими протонами кислорода;

Ee – энергия, расходуемая на взаимодействие с электроном;

Eph1, Eh2 – энергия протона, расходуемая на взаимодействие с протонами водорода.

Аналогично можно найти баланс энергий для любого протона, в данном случае, протона льда (воды).

Epо2 = Ee + Eph1 + Eph2+ Epo1 +Epo3 +….Epo8 (2)

……………………………………………………………………….

Eph1 = Ee + Epo1 + Eph2+ Epo2 +Epo3 +….Epo8 (10)

Ee = Epo1 + Eph2 + Epo1+ Epo2 +Epo3 +….Epo8 (11)

Исходя из написанных уравнений, можно утверждать, что в зависимости от условий, поле протона может усиливаться или ослабевать, то есть, увеличивать или уменьшать область своего воздействия.

Но, какое это имеет отношение к кристаллизации воды?

Мы пришли к выводу, что при понижении температуры, скорость электрона снизилась, в следствии чего, протон стал меньше затрачивать энергии на удерживание электрона. Если это так, то положительное поле протона усилилось. Находясь в одинаковых условиях, усилились и поля его соседей, таких же протонов. Если усилились поля всех протонов ядра, то усилилось и общее поле молекулы воды. Надо отметить, что в силу несимметричной структуры молекулы воды, положительное поле ее будет неоднородным. По мере понижения температуры и усиления полей молекулы, молекулы также усиливают противодействие между собой, в результате чего увеличивается расстояние между ядрами. Это можно образно представить, как надувные соприкасающиеся шары, которые, в результате одновременного надувания в них воздуха, начинают увеличивать объем. Все шары придут в движение и станут взаимодействовать между собой. Нечто подобное происходит сначала в воде, а затем и в структуре льда. Подобно надувным шарам, молекулы, в результате усиления взаимодействия положительно заряженных полей, встраиваются в кристаллическую решетку. Расстояние между ядрами молекул растет, что и приводит к увеличению объема льда.

Как же возникают межмолекулярные связи? С понижением температуры, противодействия положительных полей молекул возрастает, что ведет жестким их «соприкосновениям». С учетом не симметричной структуры молекулы воды, поле ее неоднородно, что позволяет электрону менять «хозяйку». Но принявшая его «хозяйка» не может иметь большее количество электронов, поэтому тут же отдает другой свой наиболее удаленный электрон более сильной соседке. Электроны перестают быть слугами одной госпожи – молекулы. Они начинают, аналогичную твердым телам, миграцию по всей области кристаллизации. Электрон, переходя от одной молекулы к другой, обеспечивает межмолекулярную связь льда.

Пришло время ответить на вопрос. Откуда берется огромная энергия льда? Можно с уверенностью сказать, что это энергия ядра. Как мы выяснили, при понижении температуры, у ядер освобождается часть энергии. Эта энергия ядер разрывает сталь, рушит скалы, раздавливает корабли….