Аналогия микро — и наномира.. Равновесие атомов с природой
Молекулы и атомы – это наномир: диаметр глобулы средней молекулы воздуха при атмосферном давлении
~10-10 м. Капли жидкости. Например, воды – это микромир. Между равновесием капли и равновесием атома в природных условиях существует полная аналогия. Механизм фазового перехода и равновесия капель в процессах испарения – конденсации в современном понимании на уровне 90-х годов XX столетия разработан и изложен мною в книге /8/. Особенности этого механизма заключаются в следующем. Нет отдельных процессов конденсации или испарения: они всегда идут совместно друг с другом. При конденсации молекулы объединяются в кластеры. Малое количество молекул и малый размер кластера не обеспечивает необходимого поверхностного натяжения, и кластер распадается (пульсирует). При некотором критическом количестве молекул (порядка 1500 штук) поверхностного натяжения становится достаточно, и кластер не только сохранятся, но и начинает расти как капля. Над мелкими каплями большой кривизны всегда высокое парциальное давление пара (например, 685 атмосфер в малой зоне вблизи капли). По мере роста капель они осаждаются на поверхность жидкости или собираются в большую каплю как в невесомости.
Одновременно с поверхности жидкости происходит испарение отдельных молекул и агрегатов молекул. Симметрично каплям под поверхностью жидкости по тем же причинам и законам возникают и распадаются, пульсируют пузырьки пара, которые при критическом размере продолжают расти, всплывают и лопаются на поверхности, освобождая пар. Пар снова участвует в конденсации. В зависимости от давления и температуры преобладает тот или иной процесс – испарение или конденсация.
В настоящее время после выхода в свет книг /1 – 4/ более глубоко стали понятны причины, например, поверхностного натяжения жидкости. Они описаны в первой части настоящей книги и заключаются в действии реакции электрино, покидающих зону вихря над атомами или молекулами. При их сближении и объединении их вихрей электрино возникают силы, действующие в сторону от большей концентрации (вне молекул) к меньшей концентрации электрино (между молекулами). При полном объединении молекул в каплю между молекулами вообще нет электрино, а вихрь становится общим для капли в целом. Вот тогда-то при достаточном количестве молекул в капле указанных сил, которые раньше отождествляли с поверхностным натяжением, становится достаточно для удержания молекул в капле, и она начинает расти. Такие уточнения углубляют понимание, но не меняют сути физического механизма процессов фазового перехода, который назван фазовым переходом первого рода.
Фазовым переходом высшего рода (ФПВР) называется расщепление – распад атомов на элементарные частицы – электрино и электроны их связи, а также образование и рост атомов присоединением элементарных частиц. Распад и рост атомов являются аналогами испарения и конденсации или собственно и являются «испарением и конденсацией» атомов, а ФПВР является аналогом фазового перехода первого рода. Как испарение и конденсация происходят одновременно, так и распад и рост атомов также находятся в динамическом равновесии друг с другом. Именно этим можно объяснить существование устойчивых изотопов химических элементов (таблица Менделеева) и неустойчивых изотопов, среди которых одни имеют большую, а другие меньшую атомную массу. Меньшие набирают вес, а большие его теряют, распадаются до устойчивого состояния. Причем стабильных и нестабильных изотопов при одних и тех же, например, земных природных условиях, всегда одно и то же процентное соотношение. Например, азота 14N содержится 99,635%; азота 15N содержится 0,365%. Имеются еще нестабильные короткоживущие изотопы:
1. 12N (но не углерод) с временем существования 0,0125 с;
2. 13N с временем существования 10,08 минут;
3. 16N (но не кислород) с временем существования 7,35 с;
4. 17N с временем существования 4,15 с;
5. 18N с временем существования 0,63 с.
Как видно, наличие всегда изотопов азота с атомным числом (количеством нейтронов – единичных атомов) как у углерода (12) и как у кислорода (16) дает возможность азоту легко переходить в соседние по таблице Менделеева химические элементы, что подтверждается и даже подчеркивается в химических руководствах.
После выхода первой книги была пересчитана таблица Менделеева в части структурной характеристики атомов. Некоторые результаты для сферических атомов приведены в таблице 12.1.
Зависимость d=f(А) диаметра атомов от атомного числа прекрасно ложится на график асимптотического вида, который выполнен на обложке Пермского издания первой книги.
Структурные характеристики сферических атомов.
Таблица 12.1.
Наименование характеристики |
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ |
|||||||||||||
1Н |
однослойные |
двухслойные |
трехслойные |
|||||||||||
12С |
20Ne |
28Si |
40Ar |
48Ti |
59Со |
74Gе |
84Кг |
106Pd |
132Хе |
180Gf |
195Pt |
222Rn |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Количество нейтронов: |
||||||||||||||
Во внутренней сфере В средней сфере Во внешней сфере |
1 |
12 |
20 |
28 |
40 |
48 |
12 |
12 |
20 |
28 |
40 |
12 |
12 |
20 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
47 |
62 |
64 |
|
— |
— |
— |
— |
— |
— |
47 |
62 |
64 |
78 |
92 |
121 |
121 |
138 |
|
ВСЕГО: |
1 |
12 |
20 |
28 |
40 |
48 |
59 |
74 |
84 |
106 |
132 |
180 |
195 |
222 |
Количество нейтронов в диаметральном сечении: |
||||||||||||||
Внутренней сферы Средней сферы Внешней сферы |
1 |
6 |
8 |
9 |
И |
12 |
6 |
6 |
8 |
9 |
11 |
6 |
6 |
8 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
12 |
14 |
14 |
|
— |
— |
— |
— |
— |
— |
12 |
14 |
14 |
15 |
17 |
19 |
19 |
21 |
|
Диаметр сферы, калибров*: |
||||||||||||||
Внутренней Средней Внешней |
1 |
3,0 |
3,54 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
3,0 |
3,0 |
3,54 |
4,0 |
4,5 |
3,0 |
3,0 |
3,54 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
5,0 |
5,46 |
5,46 |
|
— |
— |
— |
— |
— |
— |
5,0 |
5,46 |
5,4 |
6,0 |
6,4 |
7,06 |
7,06 |
7,62 |
|
Диаметр атома в целом, d |
1 |
3,0 |
3,54 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,0 |
5,46 |
5,46 |
6,0 |
6,4 |
7,06 |
7,06 |
7,62 |
Атомное число, А |
1 |
12 |
20 |
28 |
40 |
48 |
59 |
74 |
84 |
106 |
132 |
180 |
195 |
222 |
* Калибр равен диаметру нейтрона – единичного атома (водорода)