Техника - молодёжи 1958-05, страница 9

МОЛЕКУЛА

И. РАДУНСКАЯ Рис. Л. ТЕПЛОВА

РАЗЛИЧИМЫ ЛИ МОЛЕКУЛЫ?

Какой странный вопрос, подумаете вы. Конечно, молекула воды отличается от молекулы спирта, и, хотя молекулы нельзя различить невооруженным гл дом, существует много способов отличить воду от спирта.

Но можно ли различить между собой две молекулы одного и того же вещества, например две молекулы воды? Многих и этот вопрос не поставит в тупик.

— Можно, — скажут они, — ведь, кроме обычной воды, существует тяжелая вода, а их молекулы отличаются даже весом.

Но что вы ответите па вопрос: могут ли отличаться между собой две молекулы обычной воды, в которые входит по атому обычного кислорода и по два атома обычного водорода?

Химик, несомненно, ответит на этот вопрос отрицательно, добавив, что нет и не может быть химической реакции, в которой эти молекулы вели бы себя различно.

Но с точки зрения физиков дело обстоит не так безнадежно. Физики знают, что даже совершенно одинаковые молекулы могут различаться своими энергиями. Например, моле

♦ГДЕ МЕДЛЕННЕЕ ТЕЧЕТ ВРЕМЯ—НА ВЕРШИНЕ ГОРЫ ИЛИ НА ДНЕ ОКЕАНА? ♦ САМЫЕ ТОЧНЫЕ ЧАСЫ: ЗА 100 ЛЕТ ПОГРЕШНОСТЬ-! СЕКУНДА. ♦ МОЖЕТ ЛИ МОЛЕКУЛА БЫТЬ УСИЛИТЕЛЕМ ИЛИ ГЕНЕРАТОРОМ РАДИОВОЛН?

кулы нагретого водяного пара, отдавая часть своей энергии лопастям паровой турбины и уходя в холодильник, превращаются там в жидкую воду. Эти молекулы воды обладают большими аапасами энергии, чем те же молекулы в твердом состоянии в виде льда.

В ПОИСКАХ «ДЬЯВОЛАв

Ученые, жившие до великих открытий Альберта Эйнштейна, не знали, что различие в энергии связано с небольшим различием в массе вещества. Но не в этом дело. Наши современники, зная это, знают также, что это различие в массах столь мало, что обнаружить изменение запасов энергии с помощью весов совершенно безнадежно. Как же рассортировать молекулы, обладающие различными энергиями?

Вопрос, поставленный таким образом, тоже нуждается в уточнении. Ведь отделить молекулы водяного пара от молекул воды не составляет

среднего >й имеет

объяснение к цветной вкладке

На вкладке сверху изображены основные детали молекулярного генератора: 1 — сосуд из которого выявтавт пучои молекул аммиака; 2 — конденсатор; 3 — объемный резонатор! 4 — волновод для вывода радиоволн ивружу, к антеинв.

Молекулярный генератор по размерам нв превосходит радиоприемник класса. Генератор помещается в металлической коровке, одна стенка которо! два стеклянных окив. Сквозь окна виден объемный резонатор, конденсатор, служа-щий для сортировки мояакул, и сосуд с аммиаком. Между сосудом и конденсатором расположена диафрагма с отверстиями. Иа «тих отверстий в сосуд, из которого откачай воздук, вылетает пучои молекул аммиака. Этот пучок проходит чвреа электрический конденсатор специальной формы, в котором под действием высокого напряжения молекулы с мвяой энергией (желтые) отбрасываются е стороны, а молекулы с большой энергией (красные) собираются и осн конденсатора. За конденсатором на его осн помещается объемный резонатор. Пролетая через объемный резонатор, молекулы, имеющие избыток энергии, излучвют ее в виде радиоволн, которые затем выводятся из прибора ивружу.

Диафрагма и стенки прибора охлаждаются жидким азотом. Воздух и избыток молекул аммиака непрерывно откачиваются из генератора специальным насосом.

Поток молекул аммивка, летящих внутри генератора, невидим глазом, и о работе прибора можно судить лишь по изображению на акраив электронного осциллографа.

Для преобразования колебаний сверхвысокой частоты, образуемых молекулярным генератором, в колебания низкой частоты, что более удобно для использования, служит специальная радиотехническая сх ма Аналогичные схемы, иазыввемые пересчетными, можно встретить во многнх электронных системах (в частности, е вычислительных машинах).

Нижа изображены детвли молекулярного усилителя иа парамагнитных кристаллах:

1 — кристалл, содержащий пврамагкктиыа ионы, помещенный в объемный резонатор,

2 — сосуд Дюара с жидиим гвлием, охлаждающим кристаял, 3 — магнит, ориентирующий парамагнитные ионы, 4 — колебания вспомогательного электромагнитного поля, возбуждающие парамагнитные ноны, S — усиливаемый сигнал, в — вывод сигнала, усиленного за счет виергин парамагнитных иоиов.

Слева наверху (кв голубом фоне) изображены точные астрономические часы, ход которых определяется колебаниями молекулярного генератора; справа иллюстрирована проверка с помощью «молекулярных» часов вывода теории относительности о зависимости течения времени от поля тяготения. Часы, помещенные в глубокую шахту, идут медленнее, чем на поверхности земли, а часы, помвщекныв иа вершине горы, идут ещв быстрее.

На вкладке в и и в у изображен участок линии радиосвязи, основанной на рассеянии сантиметровых радиоволк в тропосфере. Радиоволны, изяучекиые передатчиком и рассеянные ив неодиородностях тропосферы, принимаются отдаленной станцией и усиливаются при помощи парамагнитного усилителя.

никакого труда. Для этого нужно подогреть воду, превратить часть ее в пар — и задача решена. Но при этом затрачивается энергия.

А нельзя ли придумать механизм, который позволил бы, не затрачивая энергию, выбирать из общей массы молекул те из них, в которых энергии больше, чем в других, а уже затем отбирать у (них избыток энергии?

Многие ученые и люди самых различных профессий ломали головы над этим вопросом. Кахая заманчивая перспектива! Наливаешь в котел обычную воду, механизм отбирает из нее те молекулы, которые в результате хаотического теплового движения обладают ббль-шими скоростями, и Направляет их в паровую машину. Отработав, эти молекулы снова возвращаются в котел. Под котлом нет огня, его температура остается комнатной. Все делает «механизм», причем без затраты энергии.

— Глупости, — скажете вы, — это вечный двигатель. И создать его невозможно.

Да, это вечный двигатель. Причем не простой, механический, о котором в 1759 году Парижская академия наук постановила — оставлять без ответа все заявления и предложения, касающиеся вечного двигателя, а так называемый вечный двигатель второго рода, использующий теплоту.

Однако представьте себе такое устройство: сосуд с газом разделен стенкой на две части. В стенке маленькое отверстие с задвижкой. Об эту задвижку с обеих сторон беспорядочно ударяются молекулы газа. Если какой-либо механизм на мгновение открывает задвижку, когда молекула подлетает к ней слева, пропуская ее в правую половину, и задерживает молекулы, летящие справа налево, то постепенно большая часть молекул скопится в правой половине сосуда. Давление там сделается более высоким, чем в левой половине. Пропуская газ обратно, то есть справа налево, через специальную трубку, в которой установлена турбинка, мы сможем получить таким образом некоторую энергию. Повторяя этот процесс много раз, мы получили бы вечный двигатель второго рода.