Не задумывались ли вы когда-нибудь над тем, какое состояние
вещества для нас всего важнее? Почти все, кому я задавал такой вопрос,
прося ответить не подумав, ответить сразу, ошибались. Потом лишь, в
следующий момент спохватывались: «Газ, конечно!»
Да, безусловно, газ. Живем мы на твердом веществе, живем у
жидкого (даже то, что едим, на 90 процентов состоит из воды), но всего
важнее для нас третье состояние вещества, потому что мы живем в нем.
Если рыб называют морскими существами, кротов — земляными, то
было бы вполне естественно применять иногда к человеку определение
«существо воздушное». Воздух — наша стихия, без него нам не прожить и
десяти минут.
Мы живем на дне чудесного океана, прозрачность которого, бывает,
вводит в заблуждение наивных: не сразу соглашаются, что он тяжел. А он
весит, как мы говорили, 5000 триллионов тонн. И он фантастически глубок,
по последним данным — до 3000 километров.
Мы уже говорили о некоторых отличиях газообразных стихий от
твердых тел и от жидкостей. Назовем еще одно: молекулы твердых тел и
жидкостей — каждые в своей среде — вплотную прижимаются одна к другой.
Совсем иное у газов. Плотность газа, находящегося под нормальным
атмосферным давлением, примерно в 100 раз меньше. Это значит, что
средние расстояния между молекулами газа очень велики. Чтобы столкнуться
с другой молекулой, газовая молекула должна пройти расстояние, во много
раз превышающее собственный размер. Частицы газа «живут» куда
обособленнее частиц жидкостей и твердых тел.
Примерно 300 лет назад английский физик и химик Роберт Бойль
(1627–1691) и независимо от него французский аббат Мариотт (1600–1684)
открыли очень важный газовый закон, который с тех пор называется законом Бойля — Мариотта; читается он так:
Объем данной массы газа обратно пропорционален давлению, если температура постоянна.
Или в несколько иной формулировке:
Произведение давления на объем есть величина, постоянная для данной массы газа при неизменной температуре.
Закон этот нашел широчайшее применение у всех, кто так или иначе
соприкасается с необходимостью рассчитывать устройства, в которых
происходят изменения давлений и объемов газов, например, при
проектировании двигателей внутреннего сгорания или в вакуумной технике.
Другой, не менее важный закон в области газов был сформулирован
итальянским физиком Амедео Авогадро (1776–1856). Закон этот читается
так:
равных объемах любых двух газов, находящихся при одних и тех же давлении и температуре, содержится одинаковое число молекул.
Выходит, что отношение масс двух газов одинаковых объемов при
одинаковых давлениях и температуре равно отношению их молекулярных
весов. Законом Авогадро воспользовались, чтобы получить таблицу
отношений атомных масс. Отношение масс атомов кислорода и водорода равно
16 : 1,008. И вот ученые договорились считать атомный вес кислорода в
точности равным 16. таком случае молекулярный вес кислорода (молекула
кислорода состоит из двух атомов) равен 32, а вес молекулы водорода —
2,016. Они договорились также ввести новую единицу массы для каждого
вещества: граммолекулу, или моль.
Граммолекулой, или молем, называется количество вещества, масса которого в граммах равна молекулярному «весу».
Выходит, например, что одна граммолекула водорода равна 2,016 грамма.
Число молекул в одной граммолекуле всегда одно и то же,
независимо от вещества. Когда это число подсчитали, оказалось, что оно
равно: N = 6,02·1023.
Величину N назвали «числом Авогадро».
По закону Авогадро, 1 граммолекула любого газа занимает один и
тот же объем при одинаковых давлениях и температуре. При температуре 0
градусов и давлении 1 атмосфера объем граммолекулы получается равным
22,4 литра.
| 
