/
Текст
itya &&£**+•**** tfQ-tuMJUU* i
j/C ш.
КУРСЪ
СРЕДНИХ!) УЧЕВНЫХ1) ЗАВЕДЕН1Й.
СО МНОГИМИ ПОЛИТИПАЖАМИ ВЪ ТЕКСТВ И НАЛИТОГРАФИРО¬
ВАННЫМИ ТАБЛИЦАМИ.
С О С Т А В И .1 Ъ
К. КРАЕВИЧЪ.
СЕДЬМОЕ ИЗДАН1Е,
ПЕРЕСЗШТР'БННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ.
С. -ПЕТЕРБУ РГЪ.
Типография Министерства Путей Сообшетя (А. Бенке),
по фоптанк'1;, Л» 99. ,
1880.
i
ПРЕДИСЛ0В1Е.
Выпуская каждое изъ шести предыдущих?, изданШ Учебника
Физики, я д'Ьлалъ мнопя изменешя, дополнешя и сокращешя,
сообразно открыззямъ, изобретешямъ, совершенствовашямъ научныхъ
и педагогических?. щнемовъ, указашямъ преподавателей физики и
собственному опыту.
При всЬхт. этихъ изм’Ьнешяхъ, я старался удовлетворить одному
изъ важнейших?, правилъ обучешя: начинать съ легчайгааго и, вос¬
ходя постепенно къ труднейшему, упражнять умственный силы уча¬
щихся только предметами имъ доступными. Отъ этого, планъ мое#
книги въ значительной лгЬр'Ь отличается отъ обнчнаго способа расно-
ложешя матер1ала въ учебныхъ руководствахъ по физике, что легко
заметить при чтенш оглавлешя.
Въ книге три шрифта. Напечатанное крупннмъ шрифтомъ содер-
житъ, по моему мненйо, все существенно важное; средшй шрифтъ за-
ключаетъ подробности, которня могутъ быть опущены безъ нарушешя
связи целаго; оне назначаются для дополнешя курса въ реальныхъ
училищахъ, для удовлетворешя любознательности учащихся и для
щнучешя ихъ къ самостоятельному чтенш. Въ конце многихъ глав?,
помещены вопросы (мелкШ шрифтъ), разрешаемые на основанш изла-
гаемнхъ въ этихъ главахъ законовъ.
Ва последи ie годы сделаны более или менее важный изобретенья.
II
Л нзложилъ те пзъ нихъ, который достигли } j|;e некоторой степеви
совершенства и способны оказать большое вл]яше на методы изеледп-
вашя, или практичесюя нрименешя. Укажу на нагнитоэлектрическ) ю
и дишшоэлектрическую машины Грамма, ртутные насосы, барометрт.
Менделеева, его же ириборъ для нахождешя коэффшцента раошире-
нin газовъ, ожижешс газовъ Пикте и друrie. Имеете съ Нмъ, сле¬
довало бы выпустить описаше некоторыхъ снарядов!». какъ отжив-
шихъ свое время и не имеющих!» теперь никакого зиачешя (но край¬
ней мере, въ руководстве для среднихъ учебныхъ заведенш). Таковы:
ириборъ Реиьо для определешя коэффициента расширсшя газовъ, маг¬
нитоэлектрическая машина Штерера, барометрт» Фортсня и друг. Къ
сожа.тЬшю, педагогичешя цредашя держатся весьма упорно, и нужны
мноие годы на ихъизменеше, а потому, не желая лишить мою книгу чи¬
тателем, я не решился посягнуть на исключеше упомяну тыхънриборовъ.
Издаше 7-ое полнее предыдущим, но дополнешя сделаны пре¬
имущественно въ среднсмъ шрифте. Содержите круинаго шрифта
осталось почти то же самое, что и въ 6-мъ издаши, именно около 20
иечатныхъ листовъ (кроме трехъ последних!» прибавлешй).
Въ конце книги помещены четыре прнбавлешя. Въ Т-мъ нриба-
вленш изложенъ краткш обзоръ химическнхъ явлен]я, въ такомъ,
приблизительно, объеме, какъ это нужно для понимая in физики; эту
статью удобнее, по моему мнешю, проходить одновременно съ явле¬
ньями тепла. Жслающихъ основательно ознакомиться съ новейшим!»
состояшемъ Химш отсылаю къ сочиненно Менделеева: Основы Химгн.
Прибавлеше Н-ое содержитъ описаше атмосферныхъ явленш; оно
заимствовано изъ моей книги: Начала Еосмографги. Въ новейшее
время резко обозначился одинъ изъ отделовъ метсорологш—учеше о
погоде или темиестолоьчя, важное значеше которой, если не теперь,
то въ будущемъ, признается всеми; я полагалъ иолезнымъ дать крат-
шя о ней сведешя.
Весьма недавно были сделаны весьма важныя открытея въ
акустике; три изъ нихъ— фонографъ, телефонъ и микрофонъ, особенно
первые два, пользуются всеобщею известностйо. Въ прибавлен!и III
помещено описаше фонографа и телефона. Л не решился отнести ихъ
къ учешю о звук*, где яхъ настоящее место, потому что, но причине
нссовершенствъ въ устройстве и неполноты теорш, они не могуть иметь
иедагогическаго значения. Л назначаю ихъ для удовлетворешя любо¬
знательности учащихся. То же значеше, съ педагогической точки
зр*шя, я придаю и темнестологш.
Прибавлеше IV излагаете законъ сохранен!я энергш и помещено
съ тою же целью, т. е. ради удовлетворен! я любознательности учащихся.
Хотя законъ этотъ долженъ быть поставленъ въ ряду другихъ строго
доказанныхъ законовъ природы и представляете высокШ интересъ,
но т*мъ не менее не можетъ служить предметомъ изучен1я въ среднихъ
учебныхъ заведешяхъ, потому что объяснеше его нельзя считать
удовлетворительным!..
Некоторые иолагаютъ, что въ учебникахъ но физике простые
чертежи полезнее чемъ рисунки, представ ляюпце приборы и явлешя,
потому что въ последнем!, случае, учащшея, неумеющШ рисовать,
затрудняется на экзамене и репетицш изображать ихъ на доске.
Мн*ше это не вполне справедливо. У оиыгнаго преподавателя, учануеся
быстро привыкаютъ чертить и достигаютъ, яаконецъ, того, что сами,
безъ посторонней помощи, легко переходите отъ перспективы къ чер¬
тежу. Между темь, весьма немнопя учебныя заведешя шгЬютъ столь
полный физическш кабинете, что въ немъ находятся все приборы,
описываемые въ учебнике. Хороши рисунокъ тогда безъ сомнешя
полезнее чертежа. Броме того* некоторый явлешя чертежу совер¬
шенно не поддаются (наслоеше света, вольтова дуга, полярное ыяше
и ироч.).
Только въ редкихъ случаяхъ, когда преподаватель чертежемъ не
владеете, или когда ученикъ проходите курсъ безъ помощи учителя,—
чертежи полезны, что, однакоже, не исключаете необходимости ри-
суяковъ, особенно при неполноте физическаго кабинета или совершен-
номъ его отсутствш.
Чтобы помочь учащемуся въ такихъ исключительныхъ ушшяхъ,
я приложилъ въ конце книги две таблицы чертежей. Они занумеро¬
ваны теми же цифрами, что и рисунки въ книге. Было бы совершенно
безполезно поместить все чертежи, потому что, когда учащшея upi-
IV
обрЪлъ некоторый навыкъ, достаточно дать одинъ изъ однородннхъ
чертежей. КроитЬ того, въ самомъ руководств^ есть чертежи (фиг. 7 (>,
439, 444 и ироч.) рядомъ съ фигурами. Таблицы останавливаются
на гальванизм^. Дал'Ье я не нашелъ ни одного рисунка, который бы
могъ затруднять учащагося, предполагая, что онъ иеречертилъ вгЬ
чертежи, относящееся къ предыдущимъ статьямъ.
I
С0ДЕРЖАН1Е.
СТРАН.
Введете- Вещество. Состоите гЬлъ. Протяжимость и непрони¬
цаемость. Единицы протяжешя. В4съ; отвесная лптя н го-
рпзонтальная плоскость; уровень. Единицы Btca Масса; плот¬
ность. Делимость. Расширяемость и сжимаемость. Скважность.
Упругость. Сц4плете. Склеиваше и спаивание. Закалпваше.
Дритяжете. Подвижность. Инерщя. Изм^рете длины. Но¬
шусь, вершеръ, микрометрпчесшй винтъ, сферометръ, кате-
тометръ. Расшпрете тЬлъ чрезъ пагр’Ьвате. Термометръ;
сравнеше термометричеекпхъ шкалъ 1—24
Явлешя. Физика п Хтпя. Изсл^дован1е явлешя; силы при¬
роды. Наблюдете, опыгъ, гипотеза, Teopin. Атомистическая
гипотеза 24—31
Сдожен1е в разложение силъ. Силы. PaBHOBicie. Равнодей¬
ствующая сила. Изм^рете силъ. Действ1е и противодейств!е.
Сложеше и разложеше силъ, дМствующихъ на точку. Сло-
жеше скоростей. Силы параллельныя 31—45
О тяжести. Тяжесть; в'Ьсь; центръ тяжести. Равповейе тела,
подпертато въ одной и двухъ точкахъ. Равновейе тела, опн-
рающагося на три точки. PaBHOBicie шара и сегмента . . • 45—54
О простыхъ нашинахъ. Равновейе нрямолинейнаго рычага
подъ вл!ян!емъ параллельныхъ силъ. О равновейн рычага
вообще. Весы обыкновенные, Роберваля и римсше; безменъ;
весы децимальные п пружинные. Услов1я равновес!я силъ:
въ блоке, вороте, безконечномъ ремне, зубчатыхъ колесахъ,
наклонной плоскости, клине и винте 54—83
О твердости 83—86
Центробежная сила. ЦентробЪжпая машина. Пол Hie центро¬
бежной силы на тяжесть 87 91
О плотности. Изыепеше плотности съ температурой; способъ
флакона для определешя удельнаго веса твердыхъ и жидкихъ %
телъ. Зависимость между объемомъ, плогностью и весомъ . . 91—95
®идкостягъ. Два рода явленш въ жпдкостяхъ. Сжимаемость
VI
СТРАН.
жидкостей. Законъ передачи давлетя. Впдь жидкой массы,
повинующейся взаимному прптяженйо частидъ. Поверхностт,
весомой жидкости въ сиокойномъ состоянии Давдете весо¬
мой жидкости па дно и станки сосуда. Сегнерово колесо.
Сообщающееся сосуды. Законъ Архимеда. Услов1е равнов^ая
устойчивости илавающаго тТ.ла. Приложееые закона Архимеда
къ опред'Ьлешю уд-Ьлснаго Bf.ca твердыхъ и жидкихъ т^лъ.
Ареометры. Смачпиаше. Сила сц'Ъплетя въ жидкостяхъ. Во¬
лосность. СмМппваше жидкостей. Эвдосмозъ и экзосмолъ . . . 95—127
О газахъ. ВЬсъ, давлеше н упругость воздуха. Законъ Марёотга.
Законъ нарщальпаго давлешя. Вероятная высота атмосферы.
Потеря вФ.са тЪлъ въ воздух*. Аэростатъ; парашютъ. 1 баро¬
метры: съ чашечкой, сифонный, Менделеева, Фортеня и Бур-
допа. Воздушный насосъ. Кравъ Бабине. Ртутный насосъ
Менделеева. Нагпетательпын воздушный пасосъ. Манометры:
со ртутью и металлнчесйй Бурдона. Водолазный колокозъ.
Духовыя ружья. Мехи. Героновъ шаръ. Героновъ фонтанъ.
Водяные насосы. Гидравлически! прессъ. Сифонъ. Лпверъ.
Сосудъ Mapiona и аргавтова лампа. Пульверизаторы О плот¬
ности газовъ. Диффуз1я газовъ. О растворенш газовъ въ жид-
костяхъ 127—173
Теплородъ. Иагреваи1е жидкостей пгазовт,. Поия'пе о лучистом ъ
теплород!;. Теилопроводиость. Количество теплорода. Единица
теплорода. Определение средней температуры прп CMemenin
однородныхъ веществъ. Теплоемкость. Калориметръ Фавра и
Зильбермана. Калориметръ Лавуазье и Лапласа. Способъ см-h-
^^иен1Я. Законы теплоемкости твердыхъ телъ, жидкостей н гр-
зовь. Законъ теплоемкости атомовъ 173—189
Плаваете и отвердевате. КппФте и ожижсше. Иснарегпе.
Скрытый теплородъ при плавленш. Охлаждаюпря смФси. Скры¬
тый теплородъ при кппенш и ncnapesin. Дпс1Пллпропаи1е.
Сфероидальное состоян1е 189—203
Способъ Руа н Рамздепа для опред£лев1я коэффпщента лн-
нейваго paciimpeuifl твердыхъ телъ. Опред^леше кубнческаго
расширев1я емкости твердыхъ оболочекъ. Абсолютный коэф-
фищептъ расшпрен1я ртугп. Относительное pacnmpeHie жид¬
костей. Нанболыная плотность воды Расншрев1е газовъ. Тон-
лен!е печен и каминовъ. Связь сц1;плеп1л съ расншрешемь
яри narpt.Baiiin. Нормальный термометръ. Приготовлеше ргут-
пыхъ термометроиъ. Термометръ Брегета. Пирометры .... 20!—225
Упругость наровъ при кипФпш. Пары въ пустотЬ. Пары въ
состояли! пасыщетя. Способы опредйлетя упругостп наровъ.
Ожпжешс газовъ. Нанболышй искусственлы л холодъ. Испаре-
iiie жидкостей въ газахт.. Плотность наговъ. О влажное ги.
Гигрометры: Да шел я и Реньо. Гигроскопъ Соссюра 226 -240
Когсаъ Панина. Машина Уада. Устройство парового котла.
VII
С1РАН.
Понято о ыашпнахъ высокаго и низкаго дав л с nil!. Машина
безъ коромысла. Пароходъ. Локомотнвъ. Воздушная и взрыв¬
чатая машины . - • • - * • 2Й)— 252
Источники тепла и холода. Теплота небесныхъ гЬлъ. Тре-
nie. Сжато. Ударъ. Химическая явлешя. Органическая жизнь. 252—259
Магнитввмъ. Магниты естественные и искусственные. Полюсы и
точка безразлнчгя. Взаимное д-1шств1е ыагнптныхъ полюсовъ.
Д^нстгне магнита на желФзо. Д-Ьйсийе магнита чрезъ тФла
немагнитный. Д-Ьлеше магнита на части. Д’Ьйств1е магнита
на закалепную сталь. Системы магнптовъ; ыагпитъ Жамена.
Гипотеза магнитныхъ жидкостей. О дпшагнптизм i. Склонев1е
и ваклояеше земного магиитнзма. Лиши изогоничесшя и пзо-
клнпнчесмя; магнитные полюсы земли 259—273
Электричество. Понято объ элекгрпчеетв-й. Проводники и не¬
проводники. Взаимное д^йсше наэлектризованных!. тЬлъ.
Два рода электричества. Электроскопъ. Распространете элек¬
тричества по поверхности. Напряжете электричества. Гипо¬
теза электрических!, жидкостей. Электричество чрезъ вл1явге.
Электрофоръ. Электрическая машина обыкновенная. Электро-
форная машина Гольца. Конденсаторъ и приложен1е его въ
лейденской бапкГ. и электроскоп1}; 274—296
Гальванивмъ. Электричество при химическнхъ янлешяхъ. Тер-
м:шы гальванпческаго тока. Гальваничесйе элементы. Муль¬
типликаторы и гальванометры. Открытие гальЕаническаго тока.
Гипотеза сопрнкосновешя и электрохимическая гипотеза. Сила
гальванпческаго тока. Сопротивление; агометръ; днфференць
альвая метода. Сопротнвлете гальваническихъ элемептовъ.
Формула Ома. Сравнеше атектровозбудительныхъ сплъ. Га.тьва-
пнчесюл батареи, вольтовъ столбъ. Cyxie столбы. Электро-
сконъ Фехнера. Коммутаторъ 296—331
Д-biicTBie тока иа организмъ. НагрЬвате. Искра. Вольтова
дуга. Химическое д'Ьнстгйе тока. Посредствепныя д'Ьиотя.
Поляризация электродовь. Законы химическнхъ разложены).
Количество электричества въ гальваническомъ токФ. Электро¬
химическая гипотеза. Гальванопластика. Электромагннтпзмъ.
ДГ>11ств1е токовъ на токи. Teopia магиитнзма Ампера. . . . 331—352
Понято объ электрнческихъ телеграфах!.. Телеграфъ Морса.
Электромагнитный машшш. Электрически! звонокъ 352—359
Возбуждеше нпдуктвровапныхъ токовъ поношлю гальаани-
ческаго тока. Индукщя чрезъ магнитизмъ. Токн выспшхъ но¬
ра дковъ. Магнпто-электрическая машина Штерера. Магнито¬
электрическая и динамо-электрическая машины Грамма. Спи¬
раль Румкорфа 359—376
Оиытъ Зеебека. Законы термоэлектрнтескаго тока. Термо-
электрнчеейя батарен. Термомультппликаторъ 376—380
О св4т*. Понято о св4тЬ. Т+.ла еамосгЛтяшдяся и темвыя, про-
зрачныя и непрозрачный. Гипотезы о св*т*. Распростране¬
те св*та въ однородной средни*. Лучи св*та. Т*нь и полу¬
тень. Прохождеше св*та чрезъ узкое отверсте- Скорость и
сила св*та. Фотометры
Отражеше св*та. Отражеше точки и предмета въ одвомъ
плоскомъ зеркал*-, въ двухъ зеркалахъ: параллельныхъ и
другъ къ другу наклонениыхъ. Отражеше св*та въ амальга-
мнрованномъ зеркал*. Св*тъ разс*яниын. Огражеше св*та
въ вогнутомт. сферпческомъ зеркал*. Перем*щеше фокуса.
Отражев1е св*та въ выпукломъ зеркал*. Перем*щеше фокуса.
Построеше изображен^. Аберращя. Зеркала: иилиндричесюя
и кони честя
Преломлете св*та. Полное внутреннее отражеше. Камера
люиида. Преломлете св*та въ двояковыпуклой чечевпц*. Пе¬
ремнете фокуса. Преломлете св*та въ двояковогпутомъ
стекл*. Оптичесюй центръ. Построеше пзображетй. Сфери¬
ческая аберращя. Камера-обскура. Солнечный микроскопъ.
Волшебный фонарь. ОпредЬлете скорости св*та по Физо - .
Разложеше св*та па цв*та. См*шеше прнзматическихъ
цв*товъ. Впдъ т*лъ, разематриваемыхъ чрезъ призму. При¬
чина цв*товъ т*лъ природы. Окрашенный средины. Поли-
хропзмъ. Спектры раскаленныхъ т*лъ. Спектры поглощешя.
Соотвошеше между спектрами раскаленныхъ т*лъ п спек¬
трами иоглощешл. Фраунгоферовы лиши. Гипотезы о состав*
и устройств* солнца. Св*торазс*яше. Ахроматическая призма.
Ахроматическое и апланатпвеское стекло
Устройство глаза. 3p*Hie. Почему мы не видимъ предме-
товъ въ обратномъ вид*. Подробность зр*тя. Способность
приспособляться. Разстояше наплучшаго зр*шя. Близору¬
кость и дальнозоркость. Чувствительность с*тчатой оболочки.
Сл*иая точка. Продолжительность виечатл*шя. Почему двумя
глазами мы не видимъ предметовъ вдвойн*. Суждрте о раз-
стоянш и величин* предметовъ. Стереоскопъ. Н*которыя
необълененвыя свойства глаза
Очки. Простой микроскопъ. Сложный микроскопъ. Теле-
скопъ Кеплера. Подзорная труба. Труба Галплея. Телескопы:
Ньютопа и Гершеля
Интерференщя. Опытъ Френеля. Диффракщя. Цв*та тов-
кихъ пластииокъ п ньютоновы кольца. Двойное лучепрело-
млеше. Лолярвзащя св*та: чрезъ отражев1е, простое п двой¬
ное лучепреломлен1я; турмалиновые щипцы; призма Николя.
Вращеше плоскости поляризацш
Лучистый теплородъ- Огражеше. Преломление. Спектръ тепло-
родныхъ лучей. Теплопрозрачность. Разс*яше лучей тепло¬
ты; теплоцв*тность. Способности т*лъ: поглощательная и
испускательная
СТРАН.
381—38!»
389-406
406—432
432-455
455 - 466
466-483
483 - 494
494-503
n
О химических» лучах». Фотографик Спектръ химических»
лучей. Свойства химических» лучей подобны свойствам» лу¬
чей св-Ьта и тепла- Фосфоресценщя и флуоресценщя ....
О двишетаи. Движете равномерное в прямолинейное. Двнже-
Hie неравномерное и криволинейное. Скорость. Ускореше.
Двпжев1я равномерноускоренное и раввовернозамедленное.
TpeHie. Сопротивлеше средины. Падете въ пустоте н въ
воздухе. Падеше телъ на машине Атвуда и по наклопной
плоскости. Движете брошенпыхъ телъ
Завопи колебав in математнческаго маятника въ пустоте.
Фпзичесюй маятнпкъ. Лриложеп1е маятника: къ определешю
ускорешя прп свободпомъ надевш телъ, къ сравпетю силъ
тяжести и къ регулнровашю хода стенныхъ часовъ. Уравни¬
тельный маятнпкъ
Вынодъ формулъ, относящихся до цептробежиой силы . . .
И.шереме силъ колвчествомъ дв и жен in н произведешемъ
изъ массы на ускореше. Ударъ между пеупругпми шарами.
Ударъ между упругими шарами. Ударъ шара въ плоскость .
Вытекаше жидкостей чрезъ мадыя отверс™. Фонтаны.
Устройство струн. Волнете
Дрокате частпцъ воздуха. Звукъ. Высота, скорость, сила,
отражеше, преломлев!е и иитерферешря звука. Д1атонпче-
ская гамма. Дпссопавст. и гарыошя. Длина волиъ. Законы
колебания струнъ. Мопохордъ. Спреиа. Зубчатое колесо.
Узловыя точки. Колебаше уируглхъ пластпнокъ. Камертон».
Колебаше воздуха въ трубахъ. Отзывчивость. Дека. Второ-
стенеппые тоны. Резонаторы. Звонкость
Попяпе о работе силъ. Измереше работы. При равномер-
номъ двнженш работа двигателя равна работе сопротпвле-
шя. Работа полезная и вредная. Измеренie силы работою.
Работа иверд1и
Переходъ работы въ теплоту и обратно-, механнчесшй ко-
эффищентъ теплорода. Механическая гипотеза теплорода. .
Прибавдете I. Кратки! очеркъ важнейшихъ химическнхъ явле-
Diffl. Кислородъ. Простыл ц сложпыя тела. Водородъ. Вода.
Хлоръ. Сера. Главвенппе законы химическнхъ явлении Азотъ.
фосфоръ. Углеродъ. Белковина н сахарнстыя вещества. Обык¬
новенный спиртъ. Брожеше. Уксусная кислота. Эфиръ. Угле¬
водороды. Замечательные металлы и соли
Прибавление и. Прпложеше Фпзики къ объяснешю атыосфер-
ныхъ явлений. Явлегпя, зависания отъ теплорода. B.mnie ат¬
мосферы на нагревате земвой поверхности. Йзменеше темпе¬
ратуры на земной поверхности. Климатъ. Роса и пней. Ту-
манъ и облака. Дождь и снегъ. Градъ. Спежная лив!я;
лавпиы и глетчеры. Источники и реки. Озера. О ветрах»..
Поясъ тшпппы. Мопсупы ибризы. Местные ветры. Ураганъ
СТРАН.
503-50»
509 - 532
532-541
541-544
544-551
551-555
555—577
577—582
582—58^
589-610
X
•СТРАН.
Смерчъ. Rainiiie вЬтропъ и рельефа суши на выпадете ме¬
теорической воды. Атмосферное электричество. Полярный
ciHHia. OiiTinecKie метеоры. Голубой цвГтъ иеба. Илъ-за-
облачныя ciflHia. Заря. Мнражъ. Радуга. В'Ьпчикп. Цвет¬
ные н безцвЬтные круги. ПоняПе о темпеетолопи СЮ—649
Прибавлея1е Ш. Фопографъ. Телефонъ 649—654
Прнбавлеше IV. Сохранеше эпергш 655—660
Скобки [ ] съ поставлсинымъ въ пихъ числом?, означают?, ссылку
па одинъ изъ предыдушгмсъ гит поелгъдуюшихъ параграфов'!,.
Необходимо исправить с.тЬдукнщя опечатки.
Ст|»Я.
Строка.
Напечатано.
С.тЬдуетъ читать.
19
2 сверху
переместить
переместить
20
11 »
тогугъ
могутъ
21
2 снизу
д-Ьлешя
д-Ьлешн
36
19 сверху
МП и МБ
МЛ и МБ
41
4 снизу
натягиваемыхъ
натяги ваеыьшъ
43
17 сверху
Р и В
Р, и И
63
7 »
MCA,
MC,Ah
—
32 »
величии
величины
76
18 снизу
въ окружности
вь окружности
83
28 »
полиспатовъ
иолиспастоиъ
84
10 »
разлому, прута
разлому прута,
113
6 сверху
равнонов-йгая
p.iBHOB'licin
150
16 »
изм-Ьряеггя
измеряется
151
10 снизу
Ели
Если
154
10 сверху
оирав-li 6
оправ-Ь т
159
6 »
въ въ стволъ
въ стволъ
167
19 »
фиг. 241
фиг. 239
174
14 снизу
прптекающемъ
прите кающимъ
179
19 »
фиг. 250
фиг. 251
—
18 »
фиг. 251
фиг. 250
183
18 и 19 сверху
кадометромъ
калориметромъ
185
12 снизу
Фарва
Фавра
187
5 сверху
термогетра
термометра
190
8 >
Дюпре
Денрё
194
6 снизу
тмиературу
температуру
197
7 и 6 »
топлородъ
теплородъ
206
12 >
in+ija
U 1«ы
229
20 сверху
сдержащшся
содержащшся
245
4 снизу
фиг. 291
фиг. 292
—
3 »
фиг. 294
фиг. 295
246
11 »
азныя
разныя
—
1 •
фпг. 294
фиг. 295
265
4 сверху
естественпонъ
естественномъ
271
9 снизу
вь средЬ диамагнитной
въ сред-Ь магнитной
278
15 сверху
фиг. 328
фиг. 327
283
7 »
станется
останется
Сгрии*
292
293
294
298
305
310
332
346
351
365
374
387
390
101
103
113
114
123
431
135
155
162
468
488
499
520
528
529
532
533
553
567
576
581
606
629
648
652
XII
*’||Н)Ки.
Нянечятяии.
1 енпзу
фиг. 345
14 »
фиг. 348
19 »
бамаг!
12 сверху
пуговка А
6 »
к
1 снизу
фиг. 384
17 *
при соблюдено!
10
онытбвъ
и 7 стиу
■грути
24 »
четвергою у
15 »
смЬщеше
10 »
am
18 сверху
LV
14 снизу
о г |, зеркала
1
ВЬ 10X11.
- и 4 »
обратит
12 сверху
двояковыпуклом 1.
8 снизу
&а,
3 •
зеркала т
18 »
1111) тройне
10 .»
евмпчапшя
13 *
фиг. 51>5
9 .
фиг. 566
1
1
5 сверху
обыкновенный
14 снизу
называется
14 »
-А/2
15 сверху
станеш.
6 снизу
п
Р
10 сверху
мен’Ье
8 »
&, откуда р =
Ч
5 снизу
у 25* *
1 »
1119.4
10 »
гласных к*
7 »
согласныхъ
2 сверху
mebile
10 »
Шяш
2 снизу
у раган-
17 сверху
усилШ
20 снизу
наблюдаемым ь
С.г].ЛУГИ, ЧШЯТЬ.
фнг. 347
фиг 347,
бумаг!
пуговка А
h
фиг. 388
при соблюдении
шштолъ
ртути
четвертою «
гмЬшеше
ап
L'V
оть серрдииы юркала
въ атоыь
обратное:
двояко вьшу КЛОП к
зеркала А
виутреннее
ептчатая
фиг. 566
фиг. 565
необыкновенный
называнием
—k*r
станет i.
#
и
иол be
Уi откуда <j — jibiпо.
|Л«4
1118,4
согласпихъ
гласныхь
mobile
Пламя
урагана
условен
наблюдаемыхь
ОТД'ЪЛЪ I.
ВБЕДЕН1Е.
1 1. Вещество. Безграничное пространство вселенной заключаете
въ себе множество тгьлъ или предметовъ, которыхъ совокупность co-^te<-^
гтпвляетъ природу или видимый мгщ..
Мы можемъ познавать природу только чрезъ впечатлите на наши
органы чувствъ; для отдаленныхъ предметовъ мы пользуемся зр’Ьшемъ
и слухомъ; для близкихъ, кроме этихъ чувствъ,—еще осязашемъ, обо-
няшемъ и вкусомъ.
То, изъ чего тгЬла состоятъ, называется матергею или веще-
ствбмгТВЩество рйзШШ. гЬлъ не одинаково; даже у одного и того
же тгЬла не редко можно заметить разнородность образующей его ма¬
терик вещество ствола растешя, наприм., не то же самое, что ли-
стьевъ, или цв'Ьтовъ; изъ гранита можно выделить слюду, полевой
шпатъ и кварцъ. Хотя есть множество такихъ телъ, которыя кажут¬
ся на видъ однородными, однако и они почти всегда состоятъ изъ
разныхъ веществъ; такъ, б'Ьлый мраморъ состоитъ изъ углерода, ме¬
талла кальщя и кислорода. Известны 68 веществъ, неразложенныхъ
до сихъ поръ на составныя части, и изъ которыхъ состоятъ все т4ла
природы; они называются- простыми тгьлами или элементами; та¬
ковы: кислородъ, водородъ, азотъ, хлоръ, углеродъ, сера, фосфоръ, же¬
лезо, серебро, мгЬдь и проч. Простыя тела р'Ьдко встречаются въ при¬
роде отдельно, но обыкновенно въ соединешяхъ по два, по три и более.
ВсякШ вещественный предметъ называется физическимъ или
естественнымъ тгьломъ, въ отлич1е отъ геометрическаго и всякаго
другого воображаемаго предмета; такимъ образомъ, луна, слонъ, де¬
рево, гранить, вода, воздухъ и проч. суть естественный тела.
\ ' 2.. Со~стойтг1Е тълъ. Вещество можетъ быть въ трехъ состоя-
тяхъ: твердомъ, жидкомъ и газообразномъ.
1
2 В В Е Д E H I Е.
1) Части твердаго тела соединены между собою столь крепко,
что для разъединетя ихъ потребно усшпе, иногда чрезвычайно боль¬
шое; отъ этого, твердыя тела обладаютъ твердостью, болЬе или ме¬
нее значительною, и сохраняюсь ту форму, какую имъ дали природа
или искусство. Сюда принадлсжатъ: дерево, камни, металлы и проч.
2) Въ противоположность твердынь теламъ, жидкости вовсе не
имеютъ твердости, потому что части ихъ соединены между собою весьма
слабо; чтобы отделить отъ жидкости некоторую ея часть, нужно весь¬
ма слабое усшпе, незаметное для нашихъ чувствъ. Въ этомъ отноше-
нш жидкости подобны сыпучимъ веществамъ, каковы: макъ, горохъ
и вообще собрате весьма малыхъ твердыхъ телъ, который ни чемъ
между собою не связаны. Кроме того, частицы жидкости удобоподвиж-
ны, то есть легко могутъ перемещаться; это свойство жидкостей на¬
зывается текучестью. Cbniynifl вещества также текучи, но не вполне;
отъ этого, сыпучее вещество можетъ иметь видъ кучи, что для жидкос¬
ти невозможно. Итакъ, жидкости отличаются отсутств1емъ всякой твер¬
дости и обладаютъ текучестью. По причине этихъ свойствъ, оне не име¬
ютъ определенной формы и принимаютъ форму сосуда или другого вме¬
стилища, въ которые оне налиты. Таковы: вода, спиртъ, масло п проч.
3) Газообразное состояше замечается въ воздухе, кислороде, во¬
дороде, азоте и другихъ подобныхъ гЬлахъ, называемыхъ вообще га¬
зами. Газъ не только не оказываете никакого сопротивлешя, когда
разъединяютъ его части, но еще стремится занять большее про¬
странство или увеличиться въ объеме, и действительно увеличи¬
вается, если нетъ тому препятствш. Поэтому, газы можно сохранять
только въ закрытыхъ со всехъ сторонъ сосудахъ. Въ этомъ свойстве
газовъ можно убедиться посредствомъ особаго прибора, называемаго
пневматической машиной*). Берутъ каучуковый мешокъ или пу¬
зырь г (фиг. 1), завязываютъ отверсюе, чтобы прекратить сообщеше
съ воздухомъ, и кладутъ въ стеклянный сосудъ. Сосудъ плотно по-
крываютъ крышкой S съ отверсиемъ, въ которое вделана гибкая
свинцовая или каучуковая трубка cl; другой конецъ этой трубки со-
общаютъ съ пневматической машиной. Воздухъ, содержащшся въ пу¬
зыре, стремится во всякое мгновеше расшириться и растянуть пузырь,
и действительно растянулъ бы и даже разорвалъ его, если бы этому
не препятствовалъ воздухъ въ сосуде, который также стремится рас¬
шириться и занять место пузыря. Если же воздухъ изъ сосуда уда¬
лять, действуя пневматической машиной, то пузырь раздувается, хо¬
тя бы содержалъ въ себе весьма малое количество воздуха.
*) Описана ниже [134].
В В Е Д E H I Е.
3
Одно и то же тело можегь быть во всЬхъ трехъ состояшяхъ;
такъ, вода при охлажден in переход ить въ ледъ, а при нагреванш об¬
ращается въ пары.
\ 16. Протяжимрсть цвдрони-
/ цаемость. Съ понямемъ о вещеетвея-
^ номъ т'Ьл’Ь необходимо соединяется цред-
ставлеые о его нротяжимосши и не¬
проницаемости• Притяжимостью на¬
зывается свойство телъ занимать какую
нибудь часть пространства, какъ бы они
малы ни былп. Это свойство столь оче¬
видно, что не требуетъ доказательства.
Непроницаемостью называется свой¬
ство телъ, по которому два или бол’Ье
т'Ьла не могутъ находиться, въ одно и то
же время, въ одномъ месте. Въ самомъ
j Д'Ьл'Ь, нельзя поставить одно твердое те-
ло въ какое нибудь место, где находит¬
ся ужё другое тело, не вытгЬснивъ этого посл'Ьдняго. Если вырыть яму,
чтобы закопать камень, то часть извлеченной земли не войдетъ назадъ
въ яму. Когда вколачиваемъ гвоздь въ бревно, то части дерева раз¬
двигаются, уступая место гвоздю. Если въ стаканъ, наполненный до
краевъ водою, опустимъ какое нибудь твердое тело, то жидкость
перельется чрезъ края стакана, причемъ
объемъ вытекшей жидкости будетъ равенъ
объему погруженнаго тела. Воздухъ, по¬
добно всЬмъ прочимъ газамъ, также непро-
ницаемъ; если въ чашку съ водою догрузить
пустую бутылку (фиг. 2), то вода будетъ
вливаться въ бутылку, а вытесняемый от¬
туда воздухъ станетъ подыматься въ виде
пузырьковъ на поверхность жидкости.
Вотъ еще опытъ (фиг. 3). Нальемъ воды въ сосудъ АБ до высоты CD
потонъ возьмемъ стеклянную трубку ЕР и, закрывъ пальцемъ конецъ ея
Е, будемъ погружать другимъ открытымъ концомъ Р въ сосудъ; вода въ
трубке будетъ опускаться и остановится у точки т, ниже уровня жидкости
въ сосуде, вследсше непроницаемости воздуха. Чтобы яснее видеть уро¬
вень»» воды, кладутъ на поверхность ея кусокъ пробки. Какъ скоро примемъ
палецъ отъ конца Е, то жидкость въ трубке ЕР подымется до CD и вы-
\ теснить воздухъ.
-ft "^Единицы ПР0ТЯЖЕН1Я.Дляизмеретя цротяжетяупотребля-
4
ВВЕДЕН1Е.
ются разныя единщы. Въ Россш за единицу длины принимается ар-
гиинъ, разделяемый на 16 вершковъ; 3 аршина составляютъ сажень;
500 сажень равны версте. Еще иодразделяютъ сажень на 7 русскихъ
футовъ; футъ содержитъ 12 русскихъ дюймовъ; дюймъ—10 русскихъ
линш. Въ Аиглп’и употребляется мера ярдъ, равный 3 англШскимъ фу-
тамъ. Во Францш существуютъ две системы меръ протяженш. Въ од¬
ной—главная единица парижскгй футъ; 6 футовъ составляютъ ту-
азъ; футъ разделяется на 12 дюймовъ; дюймъ—на 12 парижскихъ ли-
шй. Въ другой, метрической или десятичной, системе принятъ за осно-
вате метръ *), равный десятимюшонной доле четверти земного мери-
д1ана;710 метра называется десиметромъ, 7юо—сантиметромъ,7юоо—
миллиметромъ; ЮООметровъ составляютъ километръ. Меры поверхно¬
сти и объема шгёютъ те же назвашя, что и линейныя. Такимъ образомъ,
употребляются: квадратные и кубичеше аршины, футы, метры, санти¬
метры и проч. Кроме того, принимаются: въ Россш — десятина=
2400 кв. сажень; въ Англш—акръ; во Францш—гектаръ и пр. Для
емкости въ Россш—ведро=объему 30 фунтовъ чистой воды **); чет-
верикь=объему 64 фунтовъ воды; въ Англ in—галлонъ; во Францш—
литръ=одному кубическому десиметру, гектолитръ=100 литрамъ.
Употребляемый въ общежитш единицы меры приготовляются по
нормальньшъ образцамъ, которые тщательно иредохраняютъ отъ слу-
чайнаго или умышленнаго изменен! я въ величине.
Внутреншй объемъ сосуда называется его емкостью.
Сравнительная таблица м*ръ.
1 рус. или анг. футъ = 0,93829 фран.фута = 0,30479 метра
1 фран. футъ = 1,06577 рус. фута = 0,32484 метра
1 метръ == 3,28090 рус. фута — 3,07844фр.фута
1 десятина = 1,09250 гектара = 2,69972 акра
1 гектаръ = 0,91533 десятины = 2,47114 акра
1 акръ = 0,37041 десятины = 0,40467 гектара
1 ведро = 0,1230 гектолитра = 2,7070 галлона
1 гектолитръ = 8,1308 ведра = 22,0097 галлона
1 галлонъ = 0,3694 вед. = 0,0454 гектол.
Изъ таблицы видно, что метръ приблизительно равенъ 37s Фута
или 227s вершка.
Футы обозначаютъ знакомъ ('), дюймы — (")> линш —
метры (т) и миллиметры—(тт). Такимъ образомъ, выражешя 1
*) Введенъ въ конц^ прошсдшаго стол^Ьт1Я.
**) При температур* 13f/a° uo термометру Реомюра.
I
ВВЕДЕН1Е.
О
и 2m 27mm должно читать: одинъ футъ два дюйма три лиши и два
метра двадцать семь милдиметровъ.
Фигура 4 изображаете, натуральную величину главныхъ едяницъ
длины: А — десиметра, разд'Ьленнаго на сантиметры и миллиметры,
В вершка, С—русскаго и D—французскаго дюймовъ съ подраз-
д^лешемъ на линш.
а А
I С
) о
Фиг. 4.
5. ВЪСЪ; ОТВФСНАЯ ЛИН1Я И ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ плоскость.
Прикр’Ьпимъ'идинъ конецъ а (фиг. 5) шти~а5~къ чему нибудь непо¬
движному, или будемъ держать въ рук*, а къ
другому Ъ прив’Ьсимъ гирю р; тогда зам’Ьтимъ,
что нить натянется но прямой линш ah. Если
нить не довольно крепка, то гиря ее оборвете
и станетъ падать по прямой линш Ъс, служа¬
щей продолжешемъ нити аЪ. Отсюда видимъ,
что rnpfljp имеете стремлеше падать; то же
стремлеше видимъ у всйхъ земныхъ предме¬
товъ. Чтобы удержать тгЬло отъ падешя, надо
либо привесить его, либо поставить на что ни¬
будь неподвижное. Какъ скоро нить оборвется,
ши подставка обрушится, т’Ьло станетъ па¬
дать. Сила, съ которою земные предметы вле¬
кутся къ паденго, называется втьсомъ. Итакъ, есть земные
предметы вгьсомы, т. е. имгьютъ вжъ. Когда предмете
подпертый или привязанный не падаете, то подставка, на
которую предмете опирается, испытываете давлете, а
нить, на которой предмете висите, натягивается и произ¬
водите давлеше на то, къ чему она прикреплена, или, какъ
обыкновенно говорите, давите на точку привгьса.
Направлеше, по которому предмете, нич^мъ не удержи¬
ваемый, падаете, называется отвгьсною ши вертикаль¬
ною лишен»; направлеше нити, натягиваемой гирею, совпа¬
даете также съ отвесною лишен». Всякая плоскость, пер¬
пендикулярная къ этой лиши, называется горизонтальною;
прямая лишя, перпендикулярная къ отвесной, также назы¬
Фиг.
С
С
Фиг. 5.
6
ВВЕДЕН! Е.
вается горизонтальной. Плоскость, проведенная чрезъ вертикальную
линш, называется вертикальной или отвесной; прямая литя, парал¬
лельная вертикальной, также называется вертикальной или отвесной.
Пов’Ьрить, приведено ли т'Ьло въ горизонтальное положеше, можно
помощш плотничьяго ватерпаса. Онъ состоитъ изъ равнобедреннаго
треугольника аЪс (фиг. 6), по направленно высоты котораго сд4ланъ на-
рйзъ cd; къ вершинЬ с треугольника при¬
вязана нить I съ гирькой на конце. Когда
хотятъ испытать, горизонтальна ли доска
’ А, то на нее но двумъ разлпчнымъ направ-
лешямъ ставятъ основаше треугольника
Фиг. 6. аЪс. Если нить I каждый разъ совпадаете
съ нарйзомъ cd, то А находится въ горизонтальномъ положенш.
Горизонтальность плоскости можно также проверить посредствомъ
ватерпаса съ пузыръкомъ или уровня—прибора, несравненно бол'Ье
точнаго, ч'Ьмъ предыдущей. Главнейшая часть его есть стеклянная
трубка (фиг. 7), вставленная въ металлическую оправу аЬ и немного
выпуклая кверху; вся трубка наполняется спиртомъ или сЬрнымъ эфи-
ромъ, кроме небольшого пузырька с. Приборъ ставятъ на плоскость
по разнымъ направлешямъ; если пузырекъ с постоянно находится про-
тивъ середины трубки, то изследуемая пдшшлсхи-горизонтальна.
6. КлццццывьсА. Дляиз-
м'Ьрешя веса телъ, принимаютъ
некоторый весь за единицу меры.
Въ Россш употребляется фунтъ.
подразделяемый на 96 золотяи-
ковъ, изъ которыхъ каждый имеете 96 долей; 40 фунтовъ составляютъ
пудъ. Во Францш основная единица — грамму, такъ называется весъ
одного кубическаго сантиметра чистой воды *). Онъ подразделяется
на 10 десиграммовъ, 100 сантиграммовъ и 1000 миллиграммовъ.
1000 граммовъ составляютъ килограммъ. Одпнъ килограммъ на наши
меры равенъ 2,4419 или приблизительно 272 фунта; одинъграммъ—
227а доли.
7. Масса; плотность. Количество матерш, заключенной въ ка-
1омъ либо теле, называется массою этого тела.
Всякое вещество, напр, воду, муку, жел'Ьзо и проч., можно измерять
двоякимъ образомъ: либо объемомъ, либо весонъ. Два равные объема одного
и того же вещества, напр, воды, очевидно, содержать равныя количества ма¬
терш и имеютъ одинаковый весъ; двойной объемъ заключаете вдвое более
вещества, которое также вдвое более веситъ; и вообще количество однородней
*) При температурь 4° по термометру Дельая.
Фиг. 7.
В В Е Д E H I Е.
7
матер!я пронорщонально ея объему и еявъеу. Следовательно, два количества
однородная вещества можно измерять чрезъ cpaBHeuie и объема, и веса. Это
правило не применяется, когда требуется сравнить количества разнородпыхъ
веществъ, ибо различный вещества, взятия въ равныхъ объемахъ, имеютъ
разный весъ, а, имея одинаковый весъ, занимаютъ разные объемы. Такъ,
одинъ кубичесый дюймъ воды веситъ 3,84 золотника, а золота 74 золот¬
ника. Въ этомъ случае мы не нмеемъ средствъ решить, каш количества ма¬
терш должно считать равными. Если принять, что одинаковые объемы содер¬
жать одно и то же количество матерш, какова бы она ни была, мы должны
будемъ вместе съ темъ допустить, что разныя вещества не одинаково впеки,
или что они имеютъ разное стремлешс падать на землю. Полагая напр, коли¬
чество золота въ одномъкубическомъ дюйме равнымъ количеству воды того же
объема необходимо принять, что вещество золота имеетъ большее стремлеше къ
земле нежели вода, во столько разъ, во сколько 74 более 3,84, т. е. въ 19
слишк'омъ разъ. Или можно считать равными количества матерш, имеюгщя оди¬
наковый весь; тогда надо предположить, что все вещества одинаково вески, но
различно сгущены въразныхъ телахъ. Такъ, вещество золота въ 19 разъ гуще
вещества веды, и во столько же разъ тяжелее при одинаковыхъ объемахъ. Такъ
какъ весъ можно измерить съ большею точностью, чемъ объемъ, то нринимаютъ
второе предположите, т. е. что
Масса птла пропорцюналъна его вгьсу', иначе сказать: во
сколько разъ весъ одного тела более веса другого, во столько же разъ
количество матерш, заключенной въ цервомъ теле, более количества
матерш во второмъ. То изъ двухъ телъ считаютъ более плотнымъ,
которое, въ одной и той же единице объема, содержитъ более матерш.
Число, показывающее, во сколько разъ какое либо тело содержитъ J
матерш более, нежели другое, взятое въ томъ же объеме, называется /
плотностью или удгълънымъ вгьеомъ. Все тела сравниваются съ'
однимъ и темъ же веществомъ, именно съ водою; такимъ образомъ,
если говорятъ, что плотность золота есть 19, то это значитъ, что зо¬
лото содержитъ матерш въ 19 разъ более, нежели вода при томъ же
объеме. Такъ какъ количество матерш прямо пронорщонально ея ве¬
су, то предыдущее определеше удельнаго веса можно заменить сле-
дующимъ: удгьльный вгъсъ есть отношенье вгъса тгьла къ вгьсу воды,
въ тот же объемть. Поэтому, для нахождешя удельнаго веса какого
либо теда, надо взвесить это тело и воду въ равныхъ объемахъ и
разделить первый весъ на второй; частное будетъ искомый удельный
весъ. Наприм. кубич. дюймъ золота веситъ 74 золоти., а кубичесшй
дюймъ воды 3,84 золоти.; раздедивъ 74 на 3,84, найдемъ 19—
Удельный весъ золота.
_8. Дълимость. Каждое физическое тело, посредствомъ остраго
инструмента, молота или другихъ способовъ можно дробить на части,
который въ свою очередь делятся на новыя части и т. д. Опытъ не
8
В В Е Д E H I Е.
показываете, чтобы такому д-Мствда былъ предать, то есть, чтобы
существовали таыя малый частицы, которыя бы нельзя было более
делить. Хотя отсюда еще не сл'Ьдуетъ, что вещественные предметы дЬ-
лнмы до безконечности, темъ не менее делимость вещества прости¬
рается иногда весьма далеко. При помощи дЬлительныхъ приборовъ
можно lw разделить на 1000 равныхъ частей; эти дЬлешя столь ма¬
лы, что могутъ быть различаемы только при помощи особаго увели-
чивающаго снаряда — микроскопа. Платиновую проволоку можно
сдЬлать толщиною въ 7зооо линш; хотя платина плотнее всЬхъ телъ
природы, однакожъ 85 верстъ такой проволоки в'Ьсятъ мен'Ье одного
золотника; будь она достаточно тверда, то, проколовъ ею насквозь жи¬
вотное,мы не причинили бы ему никакого вреда. Изъ железа нриготов-
ляютъ пластинки толщиною въ 0,001 лиши, а изъ золота—только въ
0,0001, такъ что червонецъ можно расплющить въквадрать, котораго
каждая сторона будетъ около 4 футовъ. Двумя долями кармина заметно
окрашивается ведро воды. Мыльные пузыри, представляющее весьма яр¬
ые цвета, имеютъ столь тонкую оболочку, что толщина ея при вер¬
шине пузыря менее Чзоооо лиши; крылья пас'Ькомыхъ почти такъ же тон¬
ки. Человеческая кровь состоитъ изъ жидкости, наполненной шариками,
которые такъ малы, что въ капле крови, висящей на остргЬ иглы, за¬
ключается ихъ около миллюна. Запахъ потому только и ощущается нами,
что пахуч1я вещества постоянно отдЬляютъ отъ себя мельчайнпя час¬
тицы, которыя, достигнувъ до нашего органа обоняшя, производятъ
впечатл'Ьше; не смотря на то, мнопя naxynia вещества не представляютъ
загЬтнаго уменыпетя въ весе, по истеченш долгаго промежутка вре¬
мени. Помопцю сильныхъ микроскоповъ были открыты въ воде, воз¬
духе и другихъ веществахъ чрезвычайно малыя животныя, называемыя
инфузор1ями; они живутъ, следовательно, внутри ихъ движутся жид¬
кости, которыя необходимо должны делиться на части.
Свойство делиться на части принадлежитъ всемъ теламъ безъ
исключешя и называется дгълимостъю, а мельчайнпя доли, на кото¬
рыя гЬло можно раздробить,—материальными частицами.
9. Расширяемость и сжимаемость. Все тела природы сжимае¬
мы и расширяемы въ большей или меньшей степени. Сильнымъ давле-
шемъ можно уменьшить объемъ газа въ 100 разъ и более; жидкости
сжимаемы весьма мало, такъ что ихъ долго считали вовсе несжимае¬
мыми; твердыя тела сжимаемы еще менее *)•
*) Железный столбъ въ сажень высоты и 12 дюймовъ въ д1аметр-Ь укорачивается
если положить иа него 11 тысячъ лудовъ, только на 0,01 дюйма.
в В Е Д Б Н I Е.
9
10. Скважность. Marepifl, образующая какое либо гЬло, не на-
цолияетъ его непрерывно, но оставляетъ незанятыминеболышя простран¬
ства, которыя называются скважинами или порами', а такое свой¬
ство тЬлъ—скважностью. Различаютъ два рода поръ: одн'Ь видны
простымъ глазомъ, или съ помощщ микроскопа, какъ въ грецкой губ-
к-Ь немз4, бумагЬ; друия, называемыя порами физическими, чрезвы¬
чайно малы и не могутъ быть непосредственно наблюдаемы. Въ суще¬
ствовали этихъ невидимыхъ поръ уб^ждаютъ насъ мноия явлешя.
Если бросить въ воду кусокъ м'Ьлу, то поверхность его покрывается
пузырьками, которые состоятъ изъ воздуха, находившагося прежде въ
порахъ м'Ьла и выгЬсненнаго оттуда водою. Флорентинсше академики
въ конц'Ь XVII сто.тЬия, желая испытать сжимаемость воды, заклю¬
чили эту жидкость въ закрытый со вс'Ьхъ сторонъ золотой сосудъ и
ударяли потомъ по ст’Ьнкамъ его молотомъ; они полагали, что, если
вода несжимаема, то невозможно будетъ вдавить стЬнки золотого со¬
суда; оказалось однакожъ, что при каждомъ удар’Ь ст'Ьнки вдавли¬
вались. Изъ этого конечно нельзя заключить, что вода сжимаема, по¬
тому что сгЬнки золотого сосуда, испытывая изнутри давлеше воды,
должны были растянуться. Этотъ напрасный опытъ флорентинскихъ
ученыхъ не имЬлъ бы никакого значешя въ наукЬ, если бы не было
при этомъ открыто неожиданное явлеше: сжатая въ своей оболочкЬ,
вода просочилась чрезъ ст'Ьнки и явилась на наружной поверхности
золотого сосуда въ видЬ капель, на подоб1е росы. Такимъ образомъ,
была доказана скважность золота, по крайней М'ЬрЬ въ ту пору, ко¬
гда оно бываетъ нисколько растянуто. Опыты были повторены съ дру¬
гими металлами, и найдены тЬ же результаты. — Платина, накален¬
ная доб'Ьла, легко пропускаетъ чрезъ себя газы. Сильнымъ давле-
шемъ можно пропустить ртуть чрезъ дерево, кожу и проч. Если сме¬
шать спиртъ съ водою, то объемъ смЬси будетъ менЬе суммы объ-
емовъ спирта и воды, чего бы не могло быть, если бы эти жидкости не
были скважны. Наконецъ, скважность несомнЬнно доказывается тЬмъ,
что Bci т'Ьла природы въ большей или меньшей степени сжимаемы.
Приложешя. Скважность нЬкоторыхъ т'Ьлъ служитъ средствомъ
къ очищешю жидкостей; сюда принадлежатъ между прочимъ: уголь,
скважистый камень, пропускная или непроклеенная бумага. Частицы
жидкости проходятъ въ порахъ скважистаго т'Ьла, между т'Ьмъ какъ
постороншя вещества задерживаются. На этомъ основаны фильтрова-
ше и водочистительныя машины.
Филыпровате производится такъ: берутъ пропускную бумагу,
“Ыр'Ьзываютъ изъ нея кругъ, д'Ьлаютъ въ немъ н-Ьсколько складокъ
10
В В Е Д E H I Е.
и вотомъ опускаютъ въ воронку, какъ это показано на фигура Ь. Въ
сложенную такимъ образомъ бумагу млн фильтру вливаютъ жид¬
кость, которую хотятъ очистить отъ постороннихъ твердыхъ приме¬
сей. Жидкость просачивается чрезъ норы бумаги и стекаетъ въ чи¬
стый сосудъ, а твердыя частицы остаются на фильтре.
Водочистительныя машины состоятъ изъ сосу¬
да (фиг. 9), который разгороженъ ноздреватымъ
камнемъ гг на два вместилища А и В; въ А на-
ливаютъ воды, которая просачивается чрезъ ка¬
мень гг въ отделеше В, вытесняетъ оттуда въ
отверсме О воздухъ и выпускается посредствомъ
крана р. Лучше всего очищаетъ воду отъ посто¬
роннихъ примесей уголь: самая грязная вода, ка¬
кая наприм'Ьръ бываетъ весною въ лужахъ, на
улице, будучи пропущена чрезъ уголь, делается
фнг g безцветной и теряетъ свой непр1ятный запахъ, а
красное вино и чернила становятся бездетными.
11. Упругость. Если какое нибудь тело со-
жмемъ, ногнемъ или вообще изменюсь его форму
и нотомъ предоставимъ самому себе, то оно стре¬
мится принять прежшй видъ; это свойство, при¬
надлежащее всемъ теламъ въ большей или мень-
^ршей степени, называется упругостью. Упру-
Флг. 9. гостью называютъ также силу, съ которою тела
стремятся принять прежнюю форму. Газы совершенно упруги: какъ
бы сильно мы ни сжали или ни расширили газъ, и какъ бы долго ни
продержали его въ этомъ состоянш, онъ тотчасъ принимаетъ перво¬
начальный объемъ, какъ скоро удалимъ причину, изменявшую этотъ
объемъ. Жидкости сжимаемы весьма мало, но также совершенно упру¬
ги. Твердыя тела упруги только до известной степени, различной для
каждаго тела. У однихъ можно значительно изменить форму, кото¬
рую они снова принимаютъ, лишь только ихъ предоставить самимъ
себЬ; сюда принадлежатъ: каучукъ, упругая сталь, камышъ и проч.
Друпя тела, напротивъ, тогда только возвращаются къ прежней фор¬
ме, когда испытали весьма малое измЬнеше; таковы: свинецъ, олово,
железо и проч. Первыя тела называются упругими, вторыя — не¬
упругими. Такимъ образомъ, те и друпя различаются только предгъ-
ломъ упругости; если измЬнетя формы не перешло этогъ преде.ть, то
тело возвращается къ естественному своему виду. Пределъ упругости
зависитъ отъ времени, въ нродолжеше котораго заставляютъ тело быть
ВВЕДЕН1Е.
11
ъ изм'Ьнеипомъ видЬ; чЬмъ это время болЬе, тЬмъ предЬлъ упруго¬
сти ближе къ первоначальной формЬ т’Ьла. НЬкоторыя тЬла, не до¬
стигну въпредЬла упругости, ломаются; напр, стекло, закаленная сталь,
сухое дерево и проч. Ташя тЬла называются хрупкими.
12. Сцбплен1Е. Стыглете есть сила, съ которою частицы ка¬
кого либо твердаго или жидкаго т'Ьла стремятся пребывать въ опре-
дЬленномъ разстоянш другъ отъ друга и оказываютъ сопротивлеше,
когда хотятъ ихъ разъединить. Бъ твердыхъ тЬлахъ эта сила столь
велика что для цреодолЬшя ея требуется иногда чрезвычайно боль¬
шое усил1е. Что между частицами жидкости есть сц'Ьплете, доказы-
вають мнопя явлешя: капля ртути, налитая на столъ, не разсыпает-
ся на отд'Ьльныя частицы, но принимаетъ форму шарика; дв'Ь ташя
сближенныя капли соединяются и образуютъ одну. Мыльные пузыри
сохраняюсь некоторое' время свою форму, только вслЬдсттае сцЬпле-
шя частицъ мыльной воды.'
Сила ец’Ьнлешя дЬйствуетъ только при незначительномъ разстоя¬
нш между частицами. На этомъ основано объяснеше, почему два твер¬
дыя тЬла, будучи сложены своими сторонами, не образуютъ одного
тЬла. Если приведенный въ соприкосновеше стороны суть плоскости,
то, какъ бы он’Ь ни были хорошо отполированы, нельзя ихъ сложить
такъ, чтобы вс'Ь частицы одной плоскости коснулись частицъ другой;
прикосновеше произойдетъ по крайней мЬрЬ въ трехъ точкахъ; что
же касается прочихъ, несоприкасающихся частицъ, то сц'Ьплете между
ними будетъ тЬмъ сильнЬе, чЬмъ разстояше между частицами мен'Ье,
другими словами—чЬмъ плоскости лучше отполированы. И дЬйстви-
тельно, хорошо отполпрованныя стеклянный пластинки оказываютъ до¬
вольно значительное сопротивлеше, когда ихъ отД’Ьляютъ одну отъ дру¬
гой. СцЬплеше будетъ еще сильнЬе, если между ними впустить тонкш
слой жидкости, которая наполняетъ собою углублешя въ пластинкахъ
и такимъ образомъ сглаживаетъ ихъ неровности.
13. Склеиван1Е и СПАИВАН1Е. Если твердое тЬло, напр, дере¬
вянную палку, разломить на дв'Ь части, то он'Ь, будучи сложены въ
томъ мЬст’Ь, гдЬ сд'Ьланъ изломъ, не составятъ опять одного тЬла.
Этоявлеше объясняется такимъ образомъ. При разламыванш, частицы
измЬняютъ свое относительное положеше. Отъ этого, частицы, лежа-
вуя въ изломЬ на одной части тЬла, находятся въ столь болыпомъ
разстоянш отъ частацъ на другой части, что сцЬплеше становится не-
замЬтны.иъ. Но если мЬста излома покрыть жидкостью, которая, спу¬
стя нЬсколько времени, можетъ отвердЬть, наир, клеемъ, то два ку¬
ска составятъ одно тЬло. Это и есть склеивате. На томъ же началЬ
12
В В Б Д Е Н I Б.
основано спаивате металловъ. Два куска какого либо металла мож¬
но спаять другим!, бол%е легкоплавким! металлом!, т. е. таким!, ко¬
торый, при достаточно сильном! нагр4ванш, становится жидким!,
между темъ как! спаиваемыя части еще тверды. Латунь спаивают!
оловом!, м'Ьдь—латунью, серебро—паяльным! серебром! и проч.
14. Закаливаше. Закаливаше, состоит! в! том!, что т4ло
весьма сильно нагревают! и потом! мгновенно охлаждают!, погружая
ето в! снгЬг!, или какую нибудь холодную жидкость. Если так! по¬
ступить со сталью, то она делается чрезвычайно хрупкою и столь
твердою, что оставляет! на стекле черту. Расплавленное стекло, вы¬
литое в! воду, принимает! форму капли С! отростком!, скоро затвер¬
девает! и делается столь хрупким!, что если отломить только один!
отросток!, то все стекло разсыплется в! песчинки. Закаливаше иногда
производит! обратное д'Ьйтпе; так! напримеръ, сплав! олова С! не¬
которым! количеством! меди при быстром! охлажденш делается упру¬
гим! и мягким!, между тем! как! охлажденный медленно становится
хрупким! и твердым!.
Свойства закаленной стали можно еще изменить отвариватемъ
или отпускангемъ, которое заключается в! том!, что закаленную
сталь снова нагревают! и потом! постепенно охлаждают!. После этого,
сталь делается менее твердою и не столь хрупкою; чем! сильнее на¬
грета сталь при отвариванш, тем! она будет! мягче и упруже; если
ее накалить добела, то она сделается столь же мягкою, какою была
до закаливашя. Замечательно, что поверхность стали при вторичном!
нагреванш изменяется в! цвете; сначала она получает! соломенно-
желтый цвет!, потом! золотистожелтый, пурпуровый, синШ и фше-
товый; далее сталь не нагревают!, потому что тогда она будет! слиш¬
ком! мягка. Цветами пользуются для определешя степени отваривашя.
Наибольшую твердость и наименьшую упругость представляет! соло¬
менножелтая сталь; из! нея делаются разные инструменты: топоры,
долоты, ножницы. Когда хотят! иметь сталь весьма упругую, хотя и
мягкую, то ее нагревают! до синяго или фюлетоваго цвета; эта сталь
идет! на пружины.
J<15. Ц г л т я жии. Планеты, как! известно, вращаются около солн¬
ца, а луна—около земли. Основываясь на этом!, Ньютон!, знаменитый *
англшскш ученый XVII столетня, доказал! математически, что пла¬
неты тпъютъ стремлете приблизишься къ солнцу, а луна—къ
земли. Чтобы обменить это стремлеше, Ньютон! предположил!, что
все тела природы, какъ бы они велики или малы ни были, даже мель-
чаШшя матер1альныя частицы, взаимно притягиваются. Такимъ
л В К Д К Н I Е.
1В
образомъ, солнце притягиваетъ къ себе планеты, планеты — солнце:
земтя притягиваетъ луну, луна землю. Изъ свойствъ планетныхъ
движенш и движетя луны около земли Ньютонъ далее вывелъ сле¬
дующее два закона, известные подъ назвашемъ законовъ Ньютона:
стремлеше телъ сближаться или взаимное притяжете прямо про-
порщоналъно массгь и обратно пропорцюналъно квадрату раз-
стояшя, то есть съ увеличешемъ массы въ 2, 3, 4 и т. д. раза, и
притяжеше увеличивается во столько же разъ, а съ возрасташемъ раз-
стояшя между телами въ 2, 3,4 и т. д. раза, притяжеше уменьшается
соответственно въ 4, 9, 16 и т. д. разъ. Те же самые законы были
подтверждены англшскимъ ученыяъ. Еащцщемъ для земныхъ пред¬
метовъ. Если мы не зам’Ьчаемъ притяжешя между какими либо телами
на земле, то этому препятствуютъ преимущественно притяжеше между
землею и всеми земными предметами и трете. Такъ, два- тела, напр.,
два стола, не двигаются другъ къ другу потому, что этому мешаетъ
трете ножекъ объ полъ; два шара, висяпуе на нитяхъ, не сближаются
до взапмнаго сонрикосновешя, ибо земля, притягивая эти шары къ
себе, заставляетъ ихъ натягивать нити по отвесному направлешю.
Заслуга Кавендиша^ заключается именно въ томъ, что ему удалось
устранить вл!яше этихъ причинъ и доказать взаимное притяжете зем-
Ьшхъ предметовъ, не смотря на чрезвычайную его малость.
) Притяжете при разныхъ обстоятельствахъ получаетъ разныя на-
звашя: притяжете небесныхъ телъ между собою называется тяготп-
темъ, частицъ одного и того же тела—сцпплетемъ, частицъ жид-
каго съ частицами твердаго тела—прилипангемъ, притяжете телъ
землею—тяжестью.
16. Подвижность. Подвижность матерш есть свойство, вслед-
CTBie котораго тело отъ дейсшя посторонней причины можетъ пере¬
мещаться. Мы говоримъ: тело въ покою, если оно постоянно находится
въ одномъ и томъ же месте; говоримъ: тело движется, если въ раз¬
ныя времена оно занимаетъ разныя места. Покой и движете могутъ
быть абсолютные и относительные. Абсолютнымъ покоемъ или дви-
жешемъ называется действительный покой или движете тела; отно-
сительнымъ—въ отношеши другихъ предметовъ. Примеромъ послед-
няго можетъ служить покой или движете предмета на палубе движу-
Щагося парохода. Предметъ, лежащщ на палубе, находится въ по¬
кое въ отношеши парохода, и въ движенш — относительно воды, по
которой идетъ пароходъ. Человекъ, прогуливающейся по палубе, на¬
ходится въ движенш въ отношеши воды и палубы, но не трудно со-
ралть, что оба эти относительный движетя совершенно различны.
и
В В Е Д Е Н I Е.
Нельзя привести примеры абсолютнаго покоя и абсолютнаго дви¬
жетя, потому что всЬ предметы природы постоянно движутся. Та¬
кимъ образомъ, дома, горы, деревья, неподвижные на земной поверх¬
ности, находятся только въ относительномъ покое, потому что земля
со всеми предметами, на пей находящимися, вращается около своей
оси и около солнца. Это движете земли не есть абсолютное, такъ какъ и
само солнце не находится въ покое, но въ свою очередь движется
около какого-то т'Ьла, положеше котораго не определено съ точностно,
и которое, вероятно, также движется.
Всякое движете, какъ абсолютное, такъ и относительное, можетъ
быть равномерное и неравномерное-, тело движется равномерно, если
въ равные, произвольной величины и последовательные промежутки
времени пробегаетъ равныя пространства; напротивъ,если эти простран¬
ства неравны, движете тела есть неравномерное. Маятнпкъ. хороншхъ
часовъ совершаетъ каждый свой размахъ въ одно и то же время, напри-
меръ въ одну секунду, но въ течете некоторой доли этого промежутка
(наприм. V ю секунды) онъ пробегаетъ разныя пространства. Правда, въ
начале размаха, въ течете первой десятой доли секунды, маятникъ опи¬
сываем» такую же дугу, какъ въ продолжете последней десятой доли
того же размаха, но какъ эти промежутки (т. е. первая и последняя де-
сятыя доли секунды) не последовательны, т. е. не с.тЬдуютъ непосред¬
ственно одинъ за другимъ, то движете маятника есть неравномерное.
На практике не удалось досе.тЬ построить приборы, которые давали бы
совершенно равномерное движете; въ ходе самыхъ лучшихъ часовъ есть
неправильности. Изъ наблюдаемыхъ движенш въ природе—вращете
земли на оси считается вполне равномернымъ; оно поэтому употребляется
для измеретя времени.
Пространство, пробегаемое теломъ при равномерномъ движенш,
въ единицу времени, называется скоростью. Если, напримеръ, гово-
рятъ, что локомотивъ двигается по железной дороге со скоростью
300 саженъ въ минуту, то это значим», что локомотивъ каждую ми¬
нуту пробегаетъ 300 саженъ.
Если пространство, пробегаемое теломъ въ единицу времени, воз¬
растаем» съ течетемъ времени, то движете называется ускореннымъ;
когда оно уменьшается, то—замедленнымъ. Тело, падающее на зем¬
лю, локомотивъ при начале движетя двигаются ускоренно; тело,
брошенное вверхъ по отвесному направленно, локомотивъ при конце
движетя—замедленно.
Движете бываетъ еще свободное и несвободное. Несвободнымъ
называютъ движете, стесненное какими либо услов1ями; таково дви-
в. В Б Д E H I Е.
15
еше шара, прив'Ьшеннаго на нитке къ потолку, потому что шаръ
* можетъ отойти отъ точки привеса на разстояше, большее длины
движете кольца по веревке, которой концы укреплены, есть
юавяымъ образомъ несвободное. Бъ свободномъ движенш т'Ьло не под-
чинено никакимъ услов1ямъ и, следовательно, им4етъ одинаковую
возможность двигаться во все стороны. Леташе птицы въ воздухе,
движете небесныхъ светилъ—суть движетя свободныя.
Когда путь, описываемый матер!альной частицей, есть прямая ли-
шя, то движeнie называется прямолинейнымг; если же этотъ путь
есть кривая лит я, то—криволинейнымъ.
17. ЙНЕРЦ1Я. Инерщею называется свойство,принадлежащеевсемъ
теламъ безъ исключешя, по которому, если тело находится въ покое,
то останется въ покое вечно, пока посторонняя причина не выведетъ
его изъ этого покоя; если тело движется и не встречаетъ препятствий
движетю, то будетъ двигаться вечно, по прямой линш и равномер¬
но. Первое не требуетъ доказательства, ибо никогда не случается на¬
блюдать, чтобы тело начало двигаться безъ всякой причины. Второе
свойство — то есть, что тело, разъ приведенное въ движете, стре¬
мится двигаться вечно — менее очевидно. Древте философы даже
полагали, что тела наклонны къ покою; отсюда назвате инерцгя, то
есть недеятельность, леность; они основывали свое заключете на томъ,
что всякое тело, какъ напримеръ шаръ, катящшся по горизонталь¬
ной плоскости, спустя некоторое время, останавливается. Такое за¬
ключете неосновательно, потому что движущееся тело встречаетъ
разныя препятошя: трете между шаромъ и плоскостью и сопротив¬
леше воздуха, на нреодолеваше которыхъ тратится часть скорости.
Въ самомъ деле, опытъ показываетъ, что, по гЬре уменынешя вл1я-
шя препятствш, тело движется долее; такъ деревянный кубъ, при¬
веденный въ движете по полу, почти тотчасъ останавливается; но
чемъ грани куба будутъ лучше отполированны, и чемъ полъ глаже,
темъ более пройдетъ времени до ирекращешя движетя. Отсюда мы
делаемъ заключете, хотя не вполне строгое, что если бы нреиятсшя
движетю удалить совершенно, то тело двигалось бы вечно. Примеръ
нодобнаго вечнаго движетя представляютъ намъ земля и планеты,
вращаюицяся около солнца; правда, здесь движете криволинейное, а
не прямолинейное, но это происходитъ отъ взаимнаго притяжетя солн-
Ча съ планетами: если бы планеты повиновались только одной этой
силе и не имели стремлешя двигаться, вследшце инерцш, прямо¬
линейно, то упали бы на солнце; напротивъ, подчиняясь только инер-
Ц1В’ 0,|'Ь двигались бы по дрямымъ лишямъ и ушли бы отъ солнца.
16
В Е Д E H I Е.
Тело не только стремится пребывать въ покое, если уже покои¬
лось, и двигаться, если двигалось, но еще оказываетъ сопротивлеше
къ переходу изъ одного состояшя въ другое, т. е. изъ покоя въ дви¬
жете и обратно—изъ движетя въ покой, а также изъ прямолиней-
наго и равном'Ьрнаго движетя въ криволинейное и неравномерное.
Сила паровъ, приводящая въ движете пароходъ, не можетъ сообщить
ему сразу большую скорость; скорость нечувствительно возрастаетъ по
м^ре того, какъ паръ преодолеваетъ инерцш парохода. Когда паро¬
ходъ нужно остановить, то паръ заставляютъ действовать въ сторону,
противоположную движетю, потому что, вследств1е инерцш, пароходъ
стремится продолжать свое движете. Ядро, выброшенное изъ дула
пушки силою пороховыхъ газовъ, производитъ более или менее силь¬
ное давлете на всякую преграду, мешающую ему двигаться; только
по этой причине, ядра обладаютъ разрушительной силой. Следуюпце
опыты также весьма ясно доказываютъ сопротивлеше, обнаруживаемое
инерщею каждый разъ, когда тело переходить изъ покоя въ движе¬
те и обратно. Къ гире привязываютъ нитку столь прочную, чтобы
она выдерживала весъ гири. Затемъ, гирю ставятъ на полъ. Если
быстро дернуть нитку, то она оборвется. Ту же гирю, на такую же
нитку прив'Ьшиваютъ къ потолку. Если, приподнявъ гирю, предоста-
вимъ ее самой себе, то она начнетъ падать; когда нитка натянется,
то гиря, вследшйе стремлен!я продолжать движете, перерветъ нитку.
Чемъ более матерш въ теле, темъ труднее его привести въ дви¬
жете, если оно покоилось, и темъ труднее остановить, если оно дви¬
галось; однакоже, какъ бы велико тело ни было, и какъ бы ни была
мала сила, приводящая его въ движете, тело во всякомъ случае бу¬
детъ двигаться, хотя, быть можетъ, и весьма медленно, если только
нетъ этому движенш препятствш.
На инерцш основано объяснеше весьма многихъ явлешй. Если дви¬
жущаяся лодка ударяется о берегъ, то люди, сидянце въ ней, накло¬
няются въ сторону движетя, потому что все тела, находящаяся въ
лодке, стремятся вместе съ нею, вследтпе инерцш, продолжать свое
движете,—даже въ ту пору, когда лодка останавливается. Отсюда
также понятно, почему столкновете двухъ поездовъ железной дороги
производитъ столь гибельныя последшпя. Человекъ, выскакивающШ
изъ быстро движущагося экипажа, падаетъ по направленш движетя,
какъ скоро ступитъ на землю. Когда ударяемъ рукояткой топора о что
нибудь неподвижное, то топоръ всходить на рукоятку. Камень, опу¬
щенный съ вершины мачты быстро движущагося парохода, падаетъ у
основашя мачты. Инерщею также объясняется дейшие пращи.
В В Е Д К Н I Е.
17
16-
Измъркнте ДЛИНЫ. Чтобы измерить приблизительно длин}',
ширину, разстояше и пр°ч-> Д^Статочно сосчитать, сколько разъ еди¬
ница длины укладывается на измеряемой величине. Более точныя из-
яерешя можно производить посредствомъ особыхъ ипструментовъ: но-
нгуса, микрометртеекаго винта, сферометра и катетометра.
Нон1усъ. Пусть нужно найти длину тела аЬ (фиг. 10). Берутъ
масшЬабг или линейку Л, иначе называемую шкалой, на которой от-
ложеншделешя, не слишкомъ мелшя, чтобы ихъ удобно было считать,
напр, лиши (на фигуре эти делешя для ясности сделаны более лиши).
Одинъ конецъ а тела аЪ прикладываютъ къ тому месту масштаба, где
поставленъ нуль, и смотрятъ, какой точки масштаба касается другой
конецъ Ъ; пусть точка Ъ легла между 5 и 6 делешями. Следовательно,
длина предмета аЪ более 5 линш на Jib. Чтобы измерить этотъ изли-
шекъ (зачерченъ на фигуре продольными лишями), употребляется но-
тусъ; такъ называется линейка cd, равная
9-ти делешямъ масштаба и разделенная на
10 равныхъ частей. Такъ какъ 10 делешй
ношуса составляютъ 9 делешй шкалы, то од¬
но делеше ношуса4 равно в/ю делешя шкалы,
и, следовательно, с^дно делеше HOHiyca коро¬
че одного делешя шкалы на 7ю делешя шка¬
лы. Прикладываемъ ношусъ cd къ масштабу
(фиг. 11), чтобы онъ коснулся предмета аЪ
въ точке Ъ, и замечаемъ, которое делеше
ношуса совпадаетъ съдвдешенъ шкалы. По-
ложимъ, совпадаетъ седьмое делеше lioniyca;
тогда на протяженш семи делешй масштаба,
отъ 5 до 12 помещается семь делешй ношу-
са и излишекъ Jib; отсюда заключаемъ, что
J^b равенъ разности семи делешй шкалы и
семи делешй ношуса, а эта разность равна 7/ю
одного делешя масштаба. Такимъ образомъ,
вся Длина ab равна 5,7 лиши. Вообще, циф-
Ра> стоящая на черте HOHiyca, совпадающей
съ кякимъ нибудь делешемъ масштаба, обо-
значаетъ число десятыхъ долей делешя мас¬
штаба, заключающихся въ Jib. Во щеей точ-
н°сти ни одно делеше ношуса не будетъ со¬
впадать съ какимъ либо делешемъ шкалы;
ЛКъ’ на Фигуре 11-й, 13-е делеше масштаба, переходитъ за 8-е де¬
и
/5
№-
13
И
А
и-
10 -
9-
7-
Фиг. 11.
Lb
в в к д к H I к.
лешс noniyrajii 12-ое лежите ниже 7-го. Утичъ обстоятельствочъ поль¬
зуются, чтобы определять глазомерно еотыя дели. Если бы 7-е делен!»1
HOHiyca отстояло отъ 12-го делешя масштаба на столько же. на сколь¬
ко S-с отъ 13-го, то намеряемая длина равнялась бы 5.75; въ данном!»
случае, 8-е делеше ближе къ 13-му, чемъ 7-е къ 12-му; следова¬
тельно, длина ah более 5,75; по глазомеру надо допустить, что ab
равно 5.7(к -Можно бы находить сотыя доли непосредственно, взявъ
ношусъ длиною въ 99 делешй .шкалы н разделивъ его на 100 частей:
но тогда ношусъ бнлъ бы очень Длиненъ. а это представляло бы боль¬
шое неудобство при отсчитывашш
Для определено! величины угловъ употребляется линейка А (фиг. 12).
образующая окружность или часть ея, и называемая лимбомъ; всю окружность
легко разделить на .720 частей. Такимъ образомъ, по лимбу можно отсчитать
полуградусы. Ношусомъ служить дуга С, подвижная около центра О окруж¬
ности А и равная 29 полуградусамъ; она разделяется на 30 частей; сл-1до-
довательно, одно делеше ношуса менее одного делешя масштаба на ‘/зо
долю полуградуса или на минуту. Такимъ образомъ, по ношусу можно отсчи¬
тать минутывъ измеряемом?, угле,
а по несовершенному совпадение
черточекъ ношуса и лимба—де¬
сятки еекундъ. Круговой ношусь
называется вернйромь.
19. Микрометрически!
винтъ. Утотъ инструментъ
никогда отдельно не употре¬
бляется. но всегда въ другихъ
приборахъ и служитъ иногда
для измерешя, а иногда для
того, чтобы производить чрез¬
вычайно малыя перемещено), наир, на 0.01 линш, чего непосредственно
рукою сделать невозможно. Микрометрически! винтъ аЬ (фиг. 13) от¬
личается отъ обыкновенныхъ винтовъ, какими въ общежитш привинчи¬
ваются замки и друпя вещи, нарезами и
головкой Ь. Нарезы делаются близко
другъ къ другу и почти перпендикулярно
къ длине винта а. Головка Ъ есть круг¬
лая пластинка; окружность ея разделена
Фиг. 13. на равный части. При винте всегда бы¬
ваете гайка с; это есть пластинка съ отверсиемъ, въ которомъ сде¬
ланы 'raitie же нарезы, какъ и на винте. Если станемъ вращать винтъ
по направленш, показанному стрелкой,вставивъ его въ отверсНе гайки,
то онъ будетъ входить въ гайку. Не трудно сообразить, что при иол-
Jt li к Д К H I к.
la
НОМЪ оборот'!} головки, ТО е(ТЬ въ ’ виитъ подвинется на длину,
pi вную разстоянш между нарезами, и на столько же нереместитйтЪдо,
вь которое онъ упирается. Еыи же повернемъ головку только на '.100
дош всей окружности. «> ы,нтъ “°даекя виередъ на такую же часть
тейстояшя между нардами: если бы это разстояше было Ч2тт, то не-
]»ем'1иц,«?н1е винта равнялось бы только /200 .
20 Сфероме гръ- Номовйю сферометраизм-Ьряютъ толщину весьма юнкихъ
предметовъ. Главнейшая часть его — микроыетрпчссый винтъ а (фиг. 14);
гайка с поддерживается тремя ножками, опирающимися на стеклянный сго-
т'икъ К. Если разсгояше между нарезами равно '/»,вт, то при полномъ обо-
’ г|; ВИнтъ подымается или опускается на эту величину. Число оборотовъ от¬
считывается по шкал1!) ш, на которой сд'Ь-
ланы дЬлешя въ '/>,и, а части одного обо-
р0та—„о головке b винта. Если окружность
ея имДетъ 500 делешй, и мы повернемъ
головку на одно дДлеше, то винтъ передви¬
нется на 1 500 долю одного нолумиллиметра
пли на О"™ ,001. Когда хотятъ измерить
толщину пластинки t, то приводить конецъ
винта въ coiipHKocnoBenie съ подставкой К.
НустьОделсшй головки стоить тогда противъ
О шкалы т. Потомъ,винтъ вывинчиваюгъизъ
гайки, кмадутъ нодъ ocrpie его, на столикъ Ж
пластинку t и опять вращаютъ головку, по¬
ка винтъ не коснется этой пластинки. Если
край головки будетъ какъ разъ противъ 2-го
делешя, то это будетъ означать, что пластинка t имЪетъ въ толщину 2 полу-
миллиметра пли 1 . Когда же край головки не совпадаетъ ни съ однимъ
д'Ьлетемъ шкалы и стоить напр, между 2-мъ и 3-мъ,. то замЪчаютъ, какое
Д'Ьлен1с окружности обращено къ шкале. Положимъ 237-ое. Тогда измеряе¬
мая величина есть 2ай'*оо нолумиллиметра или lwn,,237. Еслибы 0 шкалыт
не стоялъ противъ края головки, когда вингъ касался подставки К, то на¬
длежало бы сделать отчетъ, какъ при измеренш пластинки t, п найденную
величину вычесть изъ 1тт ,237. Когда хотятъ измерить толщину мягкаго пред¬
мета, который можетъ сдавливаться остр!емъ винта, какъ наир - каучукъ пли бу¬
мага,то его иокрываютъ стеклянной пластинкой и определяютъ общую толщину;
потомъ, изъ найденной величины вычитаютъ толщину стеклянной пластинки.
21. Катетометръ.Этотъ ириборъ состоигь изъ стержня А (фиг.
16), устанавливаемаго въ отвесномъ положенш помонцю трехъ винтовъ р. По
всей длине его можетъ двигаться обхватывающая часть d, на которой ле-
житъ горизонтальная зрительная трубка С. На стержне сделаны делешя, а
Охватывающая часть имЬетъ ношусъ. Наконецъ, стержень А вертится около
ортикальной оси и можегь быть закрепленъ въ каждомъ положении виатомъ
. въ трубе натянуты на кресть двё паутиновыя нити, перпендикулярно къ
тР1'бы. Катетометромъ определяется разность возвышен!й надъ гори-
г°мъ двухъ какихъ либо точекъ М и N. Для этого, подымаютъ или опус-
Фиг. 14.
20
В В Е Д E H I Е.
каютъ обхватывающую часть d по стержню А до гЬхъ поръ, пока не увидать
чрезъ трубу С, что пересечете нитей покрываетъ точку Ж. Тогда заме-
чаютъ, на какомъ д'Ьленш стержня стоить нуль iioiiivca. ЗатЬмъ, устанавли-
ваютъ трубу на другую точку N и снова д'Ьлаютъ отчетъ. Разность отчетов-ь
будетъ очевидно равна возвышент точки М надъ N. Еслибы точки были на
одной отвесной линш, то мы такимъ образомъ нашли бы разстояше между
ними. Прибавимъ еще, что непосредственно рукою можно только прибли¬
зительно приводить въ совпадете перееЬчеюе нитей съ наблюдаемой точкой,
а потомъ нужно действовать никрометрическимъ винтомъ, который на фигуре
не показанъ. Точность катетометра можетъ простираться до ,/юотт.
22. Расширена тълъ чрезъ нагръваше. Т’Ьла тогутъ быть
расширяемы и сжимаемы не только посредствомъ механическихъ дЬй-^
ствш—растягивашя и сдавливашя, но также чрезъ нагреваше и
охлаждеше. Для доказатель¬
ства приготовляютъ металли¬
чески! шаръ А (фиг. 16) та¬
кого же дшметра, какъ и кру¬
глое отверсие, сдЬланное въ
столикЬ CD, и чрезъ которое
бы онъ свободно нроходилъ.
Шаръ нагрЬваютъ на лампЬ,
или просто подержавъ въ ру-
Фиг. 16. кЬ; отъ этого, онъ расширится
и не будетъ болЬе проходить чрезъ отверс™ столика.—Также можно
убедиться, что и жидкости расширяются при нагреванш; для этого,
употребляютъ приборъ, состоящШ изъ стекляннаго полаго шара А
(фиг. 17) съ стеклянной трубкой Ъс; шаръ и нижнюю часть трубки
наполняютъ жидкостью. Если возьмемъ шаръ въ
руку, то жидкость начинаетъ въ трубке подымать¬
ся. Такъ какъ при этомъ расширяются и стенки
стекляннаго шара, и, следовательно, емкость его
увеличивается, то должно заключить, что стекло
при нагреванш расширяется менее жидкости.—
Свойствомъ расширяться при нагреванш облада¬
ютъ и газы. Къ стеклянному полому шару А (фиг.
18) припаиваютъ изогнутую стеклянную трубку
Ъс и наливаютъ несколько жидкости, такъ чтобы
надъ уровнемъ ея въ шаре находился какой ни¬
будь газъ, напр, воздухъ. Какъ только положнмъ
руку на шаръ А, то газъ расширится и очень бы¬
стро подыметъ жидкость въ трубке. Газы расши¬
ряются больше жидкостей.
ВВЕДЕН1 Е.
21
Расшпрешемъ т'Ьлъ при нагр'Ьванш и сжимашемъ при охлажденш
объясняется изм'Ьнеше физическихъ свойствъ твердыхъ тЬлъ при зака-
niBanin и OTiiycKanin. При погружепш въ воду раскаленнаго т'Ьла ох¬
лаждается сначала наружная оболочка,
между тгЬмъ какъ внутренняя масса остает¬
ся горячей; поэтому, частицы т'Ьла прини-
маютъ не то расноложеше, какое он^ при¬
няли бы, еслибы охлаждеше происходило м
одинаково по всей массЬ т'Ьла, какъ сна¬
ружи, такъ и внутри.
- 2"ЗГТёр м о м к т ръ. Расшипемемъ т'Ьлъ
при narpfoanin изм'Ьряютъ температу¬
ру. Температура есть степень тепла, до
которой т'Ьло пагр-Ьто. Приборы, изм'Ьряю-
щ|е температуру, называются термоме¬
трами. Эти приборы устроиваются с.тЬ-
дующимъ образомъ. Стеклянный полый х
шарикъ а (фиг. 19) и нижнюю часть при¬
паянной къ нему тонкой стеклянной труб¬
ки Ъ(1 нанолняютъ ртутью; укр'Ьпивъ ихъ
потомъ на металлической пластинк'ЬЖЛ7,
опускаютъ въ тающш сн'Ьгъ или ледъ и
зам'Ьчаютъ точку, гд4 остановится ртуть;
вынувъ приборъ изъ сшЬга, держатъ его фиг- 15.
въ парахъ кипящей воды и снова отм'Ьчаютъ на пластинк'Ь вершину
ртутнаго столбика. Такимъ образомъ, получаютъ двгЬ температуры: тая-
нгя снта и ктття воды, которыя называются постоянными точ¬
ками. потому что какъ таяше, такъ и кишЬте совершаются при од-
н’Ьхъ и т"Ьхъ же температурахъ *). Точку таяшя сшЬга называютъ
обыкновенно точкою замерзатя, потому что вода замерзаетъ при той
■же температур^, при которой таетъ сн'Ьгъ или ледъ.
При дальпЬйшемъ устройств^ термометра поступаютъ различно.
Реомюръ разд’Ьлилъ пространство между постоянными точками на 80
частей, назвавъ ихъ градусами; у точки замерзатя поставилъ 0. на
с.гЬдующемъ вверхъ д^летя 1, потомъ 2, зат"Ьмъ 8 и такъдалЬе, и.
пакпнецъ, на точк4 кипЬшя80. Д'Ьлешя продолжаютъ вверхъ отъ точки
л\ча Пиаче сказать: тающш сн!гъ одинаково хо.тодснъ, таетъ ли онъ на двор'Ь/подь
лённп-1 весеш,яго солнца, нли на сильномъ огн!, въ ледник! л-Ьтомъ, или въ натоп-
на свл Комнат-Ь; равнымъ образомъ, кипящая вода одинаково горяча, кипитъ ли она
•■номъ пли слабомъ огн!, въ Петербург! или ОдессЬ |17SJ.
22
в в к д к н I к.
кшгГ.шя и внизъ отъ точки таяшя. На иервонъ д'Ьленш, выше точки
кшгЬшя, пишутъ 81, на с-тЬдующемь 82, и т. д. Отъ точки замер-
детъ пом4щенъ въ воздух^, вод’Ь. или какой нибу дь другой
сред'Ь и вершина ртутнаго столбика станетъ противъ неко¬
торой цифры. наприигЬръ 5, то температура этой среды, при¬
нимается равною 5 градусамъ. Чтобы отличить температуры
выше нуля отъ температуръ ниже его, пишутъ предъ вторы¬
ми знакъ минусъ (—). Поэтому, когда говорятъ, что тер¬
мометръ показываетъ температуру—5 градус., то надо ра¬
зуметь, что температура 5-ью градусами ниже точки замер-
зашя; такую температуру называютъ въ общежитш моро-
зомг или холодомъ. Градусы обозначаютъ знакомь (°), по-
ставленнымъ вверху числа. Такимъ образомъ,—5° означа¬
ете 5 градусовъ холода. Въ Европе наиболее унотребите-
ленъ термометръ Реомюра.
Целъсш разделилъ пространство между постоянными
точками на 100 частей, поставивъ у точки замерзатя О,
а у кингВн1я 100; во всемъ прочемъ ноступилъ такъ же,
какъ Реомюръ. EBponeficnie ученые въ своихъ сочинешяхъ
даютъ температуры преимуществепнопотермометруЦельш.
Есть еще третш родъ термометра, принадлежащий Фа¬
ренгейту, который на точке замерзатя поставилъ 32, а на
точке кшгёюя 212, и, следовательно, все пространство
№ между постоянными точками разделилъ на 180 равныхъ
Фиг. 19. частей. О на этомъ термометре стоить ниже точки замер¬
затя; делешя продолжаются ниже нуля, и, какъ въ двухъ нредыдущихъ
термометрахъ,обозначаются знакомь минусъ. Этотъ термометръ употреб¬
ляется въ Англш.ОЬверо-Американскихъ СоединенныхъШтатахъ и др.
Если два наблюдателя, находясь въ разныхъ местностяхъ, постро¬
ите надлежащимъ образомъ два термометра, то оба инструмента, по¬
ставленные рядомъ, будутъ давать согласныя показашя; если, наприм.,
на одномъ изъ нихъ прочтемъ 12°, то и другой покажете ту же тем¬
пературу. Такое важное качество термометровъ зависите, между про-
чимъ, отъ тщательного обозначешя на нихъ постоянныхъ точекъ.
21. Cpabhehie термометрическихъшкалъ. При обозначен»!
температуры необходимо указывать, но какой изъ трехъ термометри¬
ческихъ шкалъ она измерена. Въ этой киигЬ принята шкала Целый я.
Впрочемъ, помощт простыхъ дМствгё легко перевести показашя од¬
ного термометра на показашя другого. Сд'Ьлаемъ нисколько нрим’Ьровъ.
м
зан]'я д'Ьлешя идутъ внизъ: 1, 2, 3... Если термометръ бу-
в В в Д к И 1 *'•
Перевести 120 термометра Реомюра на целъслевъ термо-
.,мпт Одно и то же пространство на термометре разделено Цельпемъ
Z100 а Реомюромъ на S0 частей; следовательно, 80 д4лешй реоыю-
ша термометра равны Ю0 д*леншмъ цельиева термометра; отсюда
Lho делеше термометра Реомюра составляетъ 1 /4 делешя термометра
Целым Для перевода 12° термометра Реомюра, которые, для сокра-
шешя письма обозначим* чрезъ 12 (Р), на термометръ цельыевъ, долж¬
но Vh \множить на 12, откуда получимъ 15. Итакъ, 12°(Р)состав-
тяютъ i 5° (Ц). гд'Ь 15° (Д) выражаетъ 15° цельолева термометра.
Перевести 12° (Ю т термометръ Фаренгейта. Простран¬
ство между постоянными точками въ термометре Реомюра разделено
на 80 а Фаренгейта на 180 частей; следовательно, 80 делешй пер-
ваго равны ISO делешямъ второго; отсюда одно делеше реомюрова
термометра содержитъ 2'/4 делешй фаренгейтова термометра. Умноживъ
на 12, получимъ 27—число делешй фаренгейтова
термометра, заключающихся въ 12° (Р) и лежащихъ
выше точки замерзашя; такъ какъ на термометре Фа¬
ренгейта у точки замерзашя стоить 82, то для получе-
шя показашя этого термометра, должно число 32 при¬
дать къ 27. Такимъ образомъ найдемъ, что 12° (Р)
составляютъ 59° (Ф).
Перевести 14° (Ф) на термометръ Цель-
ст. Разсуждая подобно предыдущему, увидимъ, что
одно делеше термометра Фаренгейта равно % деле¬
шя термометра Целшя. Такъ какъ на термометре Фа¬
ренгейта у точки замерзатя стоитъ 32, то, точка, на
которой означено 14°, лежитъ ниже точки замерзашя
на 18 делешй, а чтобы узнать, на сколько делешй
эта точка лежитъ ниже нуля въ термометре Цельсля,
должно умножить % на 18, отъ чего получимъ 10,
Итакъ, i 4° (Ф) все равно, что—10°(Д).
Фигура 20 изображаем сравнительную шкалу
всехъ трехъ термометровъ.
25. ТермометрическШ приборъ можно наполнять Фиг. 20.
не одною ртутью, но и другими жидкостями, напр, сииртомъ, и'да же
газами: воздухомъ, водородомъ и проч.
Для онределешя разности темиературъ употребляется приборъ,
называемый дифференщалънымъ термометромъ. Онъ состоитъ изъ
Двухъ стеклянныхъ полыхъ шаровъ А и В (фиг. 21), наполненных!»
вЧдухомъ и соединенныхъ изогнутою стеклянною трубкою, которая
Ф -Р Ц
24: в В В Д К Н I К.
прикреплена къ станку М; въ трубку наливают ъ окрашенной серной
кислоты. Приборъ устроенъ такъ, что когда
оба шарика А и В находятся иодъ в.шяшемъ рав¬
ныхъ темнературъ,—жидкость въ обоихъ кол’Ь-
нахъ стоить на одной высоте: противъ уровней
жидкости въ трубкахъ ставятъ на шкалЬ 0. По¬
томъ, одинъ шарикъ, напр. А. иодвергаютъ тем¬
пературе, превышающей 10-ю градусами тем¬
пературу шарика В; тогда воздухъ шарика А
расширится; жидкость въ прилегающемъ къ нему
колене понизится, а въ другомъ повысится. Въ
техъ точкахъ, где остановятся вершины столби-
ковъ серной кислоты, пишутъ 10; пространства
между замеченными точками и нулемъ, делятъ на
1 и равныхъ частей и продолжаютъ делешя отъ нуля вверхъ и внизъ,
во всю длину обоихъ коленъ. Приборъ, такимъ образомъ устроенный,
показываетъ разность температурь двухъ местъ; если наир, поместимъ
его на окно, обращая одинъ шарикъ во внутренность комнаты, а дру¬
гой къ холодному стеклу, то жидкость подвинется къ охлажденному
шарику, т. е. къ окну.
26. Явлешя. Тёла природы, при соприкосновеншили наразстоя-
нш, обнаруживаютъ одно на другое дейшйя; такъ, железо притяги¬
вается къ магниту; гиря давить на подставку, на которой лежитъ. и
ничемъ не удерживаемая падаетъ на землю; струна, приведенная въ
дрожательное состояше, возбуждаетъ въ насъ ощущеше звука; янтарь,
потертый о сукно, притягиваетъ кусочки бумаги и друпе леше пред¬
меты. Все, что происходить въ природе, называется явлетемъ; при¬
тяжеше железа къ магниту, падеше камня и проч. суть явлешя.
27. Предметъ и раздълеше естественныхъ наукъ. Есте¬
ственный науки разсматриваютъ тела природы и разделяются на есте¬
ственную исторт, описывающую естественный тела, и физику съ
хшбей, занимающихся явлешями.
28. Два рода явлешй. Явлешя бываютъ двухъ родовъ: фи-
зичеетя и хгтическгя. Физическимъ явлетемъ называется такое,
при которомъ внутрешпй составь телъ и, въ большей части случаевъ.
наружный видъ ихъ не переменяются; химическое же явлеше сопро¬
вождается не только изменешемъ состава телъ, но обыкновенно и на-
ружнаго вида ихъ. Падеше тела, замерзаше воды, притяжеше желе¬
за къ магниту суть явлешя физичешя. Примерами химическнхъ яв¬
лений могутъ служить следующая явлешя: когда горитъ дерево, то
В В Е Д Е Н I Е. 2.)
«место его получаются вещества, вовсе на нег0 не похож'л: дымъ.
енелъ и уголь; если смешасмъ с^РУ с° ртутью и будемъ тереть смЬсь
въ фарфоровой ступк4 фа])фор01!ЫМЪ яестомъ, то образуется вещество
чернаго цвета, не похожее ни на сеРу, ни на ртуть.
/ 99 Физик а и хим»я. Физика есть наука, занимающаяся из-
'емьдовашемъ физическихъ явлешй, то есть такихъ, при которыхъ
внутренний составь телъ и, въ большинстве случаевъ, наружный видъ
ихъ не переменяются: напротивъ, химгя имеетъ предметомъ те явле-
liifl, которыя изменяютъ более или менее составь телъ и по большей
части наружный видъ ихъ.
\ 30 ИзслъДОванге явлешя. Разсматривая внимательно явле-
Hie мы почти всегда можемъ открыть его причину, или то, отъ чего
явлете происходить. Найденная нами причина въ свою очередь мо¬
жетъ зависеть отъ другой; эта—отъ третьей и т. д.; восходя такимъ
образомъ отъ наблюдаемаго явлешя, мы можемъ достигнуть до перво¬
начальной причины, которая, при настоящемъ состоянш науки, не вы¬
водится ни изъ какой другой: такая первоначальная причина н зы-
вается силою природы. Найти первоначальную причину какого-
либо явленгя значить его изелгьдовать или объяснить.
Для нояснешя сказаннаго, разберемъ следую-
щее явлете, известное съ глубокой древности.
Погрузимъ въ воду MN (фиг. 22) одинъ конецъ
стекляннаго полаго цилиндра АВ, въ который
вставленъ другой сплошной цилиндръ т, называе¬
мый поршнемъ и плотно прилегающие къ стен-
камъ цилиндра ДБ. Если помощш стержня р по-
дымемъ поршень, то вследъ за нимъ подымется въ
цилиндръ АВ и вода. Въ этомъ заключается яв¬
лете. Станемъ искать его причину. Въ безвоздуш-
номъ пространстве этого явлешя не происходить.
Для доказательства берутъ стеклянный сосудъ Ф‘,г‘
(фпг. 23), наливаютъ въ него ртути или какой нибудь другой жид¬
кости и закрываютъ крышкой S, въ которую вделаны стеклянная
труба АВ съ поршнемъ т и трубка d. Помощш пневматической ма¬
шины, изъ сосуда чрезъ трубку d вытягиваютъ воздухъ. Если теперь за
Ручку с поднять поршень т, то ртуть не пойдетъ въ трубу АВ за порш-
^«'Ь. Значить, пустота имеетъ иныя свойства, чемъ воздухъ. Отчего же
Эт° различ1е происходить? Чтобы понять это, пршгомнимъ, что все тела
пРироды имеютъ весъ. Воздухъ также имеетъ весъ и давить своимъ
^сомъ на поверхность MN (фиг. 22) жидкости, между темъ какъ въ
1'lj
В В К Д К Н I к.
цилиндр* АВ, между поршнемъ и водою, когда поршень будетъ при¬
поднять, должна бы образоваться пустота, неспособная произвести дав-
lenie. Поэтому, вода, испытывая давлеше атмосферы и не встречая
противод'Ьйспня въ цилиндр* АВ, подымается всл*дъ за поршнемъ.
Итакъ, причина нодшпчя воды въ цилиндр* АВ есть в*съ воздуха.
Не удовлетворяясь этихъ выводомъ, мы захотимъ узнать, отъ чего воз¬
духъ, какъ и друпя т*ла природы, им*етъ в*съI На этотъ вопросъ
наука, въ настоящемъ состояш'и, отв*тить не можетъ. Сл*довательно,
мы достигли до первоначальной причины; она называется силою тя¬
жести. Итакъ, первоначальная причина восхождешя воды въ ци¬
линдр* АВ. при поднятш поршня, есть тяжесть.
Первоначальныхъ причинъ или силъ природы, къ которымъ при¬
водятся вс* явлешя, весьма немного: притяжете и одинъ изъ ви-
довъ его тяжесть, теплородъ, свтпъ, мтнитизмъ, электри¬
чество и химическое сродство. Явлен!я, производимый н*которыми
изъ нихъ, столь похожи между собой, что заставляютъ подозр*вать
тожество самихъ силъ. Поэтому, весьма в*роятно, что иервоначаль-
ныхъ причинъ мен*е, ч*мъ мы думаемъ.
31. Наблюдени; опытъ. Если мы изучаемъ явлеше такъ, какъ
оно къ природ* совершается, то мы д*лаемъ наблюдете. Такимъ
способомъ изучаются явлешя: в*теръ, гроза, органическая жизнь и
проч. Иногда, наблюдаемое явлеше зависитъ отъ многихъ причинъ,
такъ что мы не можемъ определить степень у чаш я каждой. Или од¬
новременно совершаются мнопя затемняюпуя другъ друга явлешя. То¬
гда явлеше производить искусственно, устраняя н*которыя силы и т*
обстоятельства, которыя могутъ м*шать наблюденш. Такой способъ
изучешя природы называется опытомъ. Для пояснен!я нриводимъ въ ■
нрим*ръ произрастаюе. Жизнь растет я можетъ зависЬть отъ возду¬
ха, влаги, тепла, св*та и проч. Чтобы опред*лить вл]‘яше какой ли¬
бо изъ этихъ причинъ, надо ее устранить, заставивъ д*йствоватъ вс*
друпя. Если бы мы хот*ли узнать, какое значеюе им*етъ св*тъ въ
этомъ случа*, то сл*довало бы растете пом*стить въ темной комнат*,
устрапня такимъ образомъ влтяше св*та и не устраняя прочихъ усло-
в!й, потребиыхъ для жизни растеши; спустя н*сколько времени, мы за¬
метили бы, что листья лзъ зеленыхъ сд*лались желтыми. Отсюда за¬
ключает, что отъ св*та, между прочимъ, зависитъ цв*гь листьевъ.
ТЬла, двигаюицяся къ воздух*, встр*чаютъ сопротивлеше, отъ
чего движете ихъ замедляется. Сопротивлеше для разныхъ т*лъ не¬
одинаково; такъ, камень падаетъ гораздо быстрЬе пуха. Не зная, отъ
какихъ обстоятельствъ зависитъ это явлеше, мы можемъ нредполо-
форма его, в'Ьсъ, вещество и '<’• Л-
Разгмотримъ luiflflie поверхности. Пригоювимъ дня hi up л инь
01НОГО и того же вещества, но разнаго объема, и въ большемъ едЬ-
течъ такую полость внутри, чтобы шары имЬли одинаковый вЬсъ.
Онустивъоба шара- съ вершины высокой башни, найдемъ, что мень-
iiiiri достигнете ран'Ье земли, нежели болышй. Отсюда выходитъ, что
гъ увеличешемъ поверхности увеличивается и сопротивлеше движенш.
Чтобы изучить вл1*яше второй „
причины, то есть формы, нриютовимъ
два т'Ьла, имЬюнря разный видъ, при
одинаковым» ирочихъ обстоя тельст-
вахъ; тогда окажется, что скор lie до-
стигаетъ земли то тЬло. которое имЬ-
егь бо.тЬе заостренную форму. Следо¬
вательно, сопротивлеше воздуха тЬмъ ^
менЬе, чЬмъ болЬе заостренную фор¬
му имЬетъ тЬло.
шаровъ внутри полость. Опытъ пока-
зываетъ, что та к in тЬла падаютъ не
одинаково скоро: шаръ тяжелый дви¬
гается скор ■fee, нежели леггай. СлЬдо- _
вательно, сопротивлеше воздуха ока¬
зываете большее в.ияше на тЬла
Подобными опытами можно было бы изслЬдовать вл!яше и дру-
гихъ причинъ разсматриваемаго явлешя.
32. Гипотеза. Догтигнувъ, при объяснеюи явлешй, какой ни-
будь первоначальной причины [30], человЬчесшй умъ не охотно оста¬
навливается и д'Ьлаетъ гипотезу или предположеше, болЬе или ме-
Hte вероятное, о сущности этой причины, и изъ котораго истекали бы
наблюдаемый явлен!я. Когда наука о природе имЬла весьма слабое,
сравнительно съ настоящимъ, развитче, когда наблюдешй и опытонъ
чыло весьма мало, ученые безпрестанно прибегали къ ностроенщ ги-
нотезъ, одна другой невероятнее. Чтобы объяснить, почему янтарь,
потертый сукномъ, нритягивалъ легше предметы, они допускали, что
Вь этомъ тЬлЬ живете одушевленное существо; для объяснешя суточ-
Возьмемъ два шара изъ одного и
того же вещества, равнаго объема, но
разнаго веса, сдЬлавъ въ одномъ изъ
легшя.
Фиг. 23.
28
В В Е Д К Н I К.
наго течешя небесныхъ св’Ьтилъ, предполагали вращательное движе-
nie небеснаго свода: восхождеше воды въ насосахъ [80] выводили изъ
того, что будто бы природа боится пустого пространства и т. д. Ш>-
которыя гипотезы, съ умножешемъ фактовъ и вследсше открытая про-
тивор'Ьчащихъ явлешй, были оставлены и заменены новыми. Друг1я.
напротивъ, постоянно подтверждаются наблюдешями и потому спра-
ведливо считаются истинами; такова гипотеза Коперника о движенш
планетъ около солнца и вращенш земли на оси, составленная имъ для
объяснешя небесныхъ явлешй.
Удачно выбранная гипотеза приноситъ существенную пользу. По¬
могая уразуметь истинную причину явлешй, она часто наводитъ на
новые опыты и устремляетъ внимаше на то, что могло бы пройти не¬
замеченными Наконецъ, она даетъ возможность найти связь между
фактами, невидимому, совсЬмъ разнородными, и чрезъ то облегчаетъ
ихъ запоминаше.
Последовательное изложенie ряда явлешй. на основанш принятой
гипотезы, называется теоргей.
88. Атомистическая теопя. Изъ многихъ явленш, зам-Ьчае-
мыхъ нами въ природе, иныя столь обыкновенны, что поверхностному
наблюдателю и не придетъ на умъ поискать ихъ причины. Таковы
явлешя: если хотимъ разломить твердое тело, то нужно употребить
более или менее значительное усшйе, между темъ какъ жидкости не
цредставляютъ почти никакого сопротивлешя къ разъединешю своихъ
частицъ, а газы даже имеютъ стремлеше занять какъ можно большее
пространство. Все тела при нагреванш или растягиванш расширяют¬
ся, а при охлажденш или сдавливанш уменьшаются въ объеме. Вся¬
кое упругое тело, какъ наприм. каучукъ, будучи сжато или растя¬
нуто, стремится принять первоначальную форму. Плотность у разныхъ
телъ бываетъ различна.—Для объяснешя этихъ и многихъ другихъ
явлешй построили атомистическую гипотезу. Предполагаютъ, что
естественный тела состоятъ изъ чрезвычайно малыхъ частицъ матерш.
называемыхъ атомами и разделенныхъ промежутками, весьма боль¬
шими сравнительно съ величиною атомовъ. Атомы одарены свойствомъ
взаимно притягиваться', вследсше этого, они сблизились бы до со-
прикосновешя, если бы некоторая сила, называемая отталкиватель-
ною или теплородомъ, не стремилась ихъ одинъ отъ другого уда¬
лить. Въ твердыхъ и жидкихъ телахъ притяжеше и отталкиваше
должны быть между собою равны, ибо, въ случае преобладашя при-
тяжешя, атомы стали бы сближаться, а если бы отталкиваше взяло
перевесъ, то они удалились бы другъ отъ друга. Съ увеличешемъ
л IS К Д К II ] к.
2»
ичзстояшя между атомами. силы притяжешя и отталкивашя умень¬
шаются, но не въ одинаковой степени: отталкиваше быстрее цритя-
жешя. Если, при увелвчеиш разстояшя вдвое, притяжеше уменьши-
юсь въ 10 разъ, то отталкиваше уменьшится больше, ч-Ьмъ въ 10
разъ наприм. въ 50 разъ. Обратно, съ уменынешемъ разстояшя, обе
силы’увеличиваются, и отталкиваше также быстрее притяжения.
Атомистической гипотезой объясняются все упомянутый выше и
мнопя друпя явлешя. Представимъ себ-Ь какое нибудь твердое тело,
наприм металлическш стержень; въ естественномъ состоянш притяже-
Hie между атомами равно ихъ взаимному отталкиванш. Станемъ этотъ
прутъ сдавливать по направлент его длины. Тогда противъ отталки¬
вашя будетъ действовать, кроме притяжешя, еще наружное давле-
ше. Поэтому, атомы сблизятся, и стержень укоротится. По мере того
какъ разстояше между атомами уменьшается, притяжеше и отталки¬
ваше увеличиваются, но какъ отталкиваше возрастаетъ быстрее при¬
тяжешя, то будетъ моментъ, когда отталкиваше уравновесится съ
нритяжешемъ и наружнымъ давлешемъ. Такимъ образомъ, становится
нонятнымъ, почему нужно употребить некоторое усшпе, чтобы сжать
твердое тело. Сопротивлеше твердаго тела при растягиванш объяс¬
няется подобно предыдущему, — съ тою только разницею, что при
гжиманш мы преодолеваемъ отталкиваше между атомами, а при рас¬
тягиваши—притяжеше. Сопротивлеше твердаго тела, при изменены!
формы, не требуетъ новыхъ разъяснешй, потому что всжое изменеше
формы приводить къ сближенш или удаленш атомовъ другъ отъ друга.
Если, наприм., мы сгибаемъ палку, то на вогнутой стороне ея атомы
сближаются, а на выпуклой раздвигаются; на вогнутой стороне мы долж¬
ны преодолевать отталкиваше атомовъ; на выпуклой—притяжете. .
Разлтае въ состояшяхъ телъ: твердомъ, жидкомъ и газообраз-
номъ можно также объяснить атомистической гипотезой. Въ твердыхъ
тЬлахъ притяжеше и отталкиваше весьма велики; въ жидкихъ, на-
противъ, малы, и потому частицы жидкостей легко могутъ быть от¬
делены одна отъ другой; въ газахъ отталкиваше более притяжешя,
отъ чего эти тела стремятся занять болышй объемъ.
Когда сожмемъ тело, будетъ ли оно твердое или жидкое, то ато-
сблизятся, отъ чего притяжеше и отталкиваше увеличатся, но
не въ одинаковой степени: притяжеше возрастетъ менее отталкивашя.
Такъ какъ эти силы были сначала равны, то теперь (т. е. после сжа-
тщ) отталкиваше возьметъ перевесъ надъ нритяжешемъ, и тело воз¬
вратится къ прежней форие, какъ скоро перестанемъ тело сжимать,
очно такъ же легко понять возвращеше тела къ первоначальному
30 в ь к д к н I к.
виду, когда оно было растянуто. Такимъ образомъ, совершенная упру¬
гость газовъ и жидкостей вполне объясняется атомистической гипо¬
тезой. Для твердыхъ т'Ьлъ надо допустить, что силы притяжешя и
отталкивашя дёйствуютъ только на чрезвычайно малыхъ разстояшяхъ
и при н'йкоторомъ относительномъ положенш (нриномнимъ явлешя
сцеплешя [12]); какъ скоро атомы удалятся одинъ отъ другого далее из-
в'Ьстнаго предела. или иначе расположатся въ отношеши другъ друга,
то перестаютъ оказывать взаимныя дМс-шя, и тело не возвращается
къ первоначальной формЬ (припомнимъ явлешя упругости [11]).
При нагреванш тела, отталкивательная сила увеличивается и
делается более притяжешя; поэтому, атомы раздвигаются, и т'Ьло рас¬
ширяется до тЬхъ поръ. пока обе силы опять не уравновЬсятся.
Скважность т'Ьлъ истекаетъ изъ того, что атомы другъ друга не
касаются; физическая поры — ничто иное, какъ междуатомння про¬
странства.
Атомы надо предположить неделимыми. ибо въ противномъ слу¬
чае они отличались бы отъ телъ только величиною, и мы принужде¬
ны были бы составить новую гипотезу для объяснен!я строешя ато¬
мовъ. Неделимость атомовъ, хотя и не заключаетъ въ себе ничего не-
возможнаго, но опытомъ не можетъ быть подтверждена, потому что
мы не знаемъ ни одного тела, которое нельзя было бы делить на ча¬
сти. Такъ какъ делимость матерш простирается весьма далеко, то
необходимо допустить, что атомы чрезвычайно малы; мельчайнпя ма-
тер1альныя частицы содержать еще неизчислимое множество атомовъ.
Непроницаемость принадлежи гъ собственно только атомамъ, ибо
есть много случаевъ, где это свойство въ отношеши телъ не оправды¬
вается. Такъ, объемъ смеси изъ воды и спирта менее суммы объемовъ
этихъ жидкостей. 50 стакановъ воды и 50 стакановъ спирта даютъ
Уб1^ стакановъ смеси; недостакяще 3''2 стакана разместились въ
томъ же пространстве, где уже находятся 96'/2 стакановъ смЬси.
Разницу въ плотности можно объяснить двумя причинами: часНю
темъ, что атомы не одинаково сближены въ разныхъ телахъ, частш
разлшпемъ въ величине самихъ атомовъ; такъ, изъ явлешй химическнхъ
можно съ некоторою вероятностью заключить, что атомъ золота въ 34
раза содержитъ более вещества, нежели атомъ железа.
Изъ химическнхъ же явлешй выводятъ, что атомы группируются
въ частицы или молекулы, изъ которыхъ уже состоятъ естественныя
тела. Взаимныя действ in молекулъ называются частичными или мо¬
лекулярными силами.
It г. к Д в н I К.
31
1,’аьь объяснить, что исрдш ' ;-1; ,,.
.«■ЮЛ сопротивлеше, когда да* 1
гнваютъ?—Иочему упругое « №
послЬ растягивашя, возвр^е 0-
ого предоставятъ самому се ^ тьвверхь
начальной формЬ?-Есл. б ° ^
яГ!локо,находясь на А»"*;»* мЬсто?-
ДЬ, тоуиадетълио.юнаир^25 _
Перевести 1^10 ;-' , ь(.левъ и фарсн-
рова термометра ид пел 15ои_40„
гейтов ь. Перевести 16 ^
термометра Цепей состамтъ
-^термометра Фаренгейта
ври перевод* на термометры Реомюра и
Иетьыя9 Отъ чего мокраяо\ мага рвется
цельия. 9—По какой причин*
легче. чЬмъ сухал. *■« 1
мЬтъпрвяаегь къ доек*, когда имъ пи-
«Iутъ’—Почему воздухоплаватели, под--
нявшись нд большую высоту надъ землею,
не тмЬчаютъ собственнаго движенш?—
ЧачЬмь дЬлаютъ разбЬгъ, когда хотятъ
перескочить ровъ?—Почему при быстрой
ЬздЬ по мостовой тряска экипажа ощу¬
щается слабЬе, нежели при медленной?—
ЗачЬмъ при перелпстываши книги, или
при счет* кредитныхъ билетовъ мочатъ
немного пальцы?—Сколько граммевъ вЬ-
ситъ литръ воды?—Сколько килограммовъ
вЬситъ одинъ кубич. метръ воды?—Какь
великъ объемъ 1 миллиграмма воды? —
Отчего сн*лыя яблоки падаютъ съ дерева,
когда его трясутъ?—Отчего во время силь-
ныхъ бурь больння деревья легче ломают¬
ся, нежели травянистая растешя?—Какъ
прон'Ьрить ватернасъ?—Если бы прнтя-
жеше атомовъ, при всякомъ ихь разстоя-
нш другъ отъ друга, равнялось отталки-
вашю, то какое сопротивлеше представ¬
ляли бы т*ла при ихъ растягиваншисжа-
ни?—Ношусъ иногда устраиваютъ ина¬
че, чЬмъ было выше описано; его, именно,
берутъ равнымъ 11 дЬлешямъшкалыид*-
лятъ на 10 равныхъ частей; какъ такимъ
ношусомъ производить и.шЬрешл?—Дуга
Bepuiepa занимаетъ 59°, а раздЬлена на
60 частей; что представляютъ дЬлешя вер-
niepa?—Какъ построить вершеръ, кото-
раго дЬлешя означали бы десятки се-
кундъ?—НЬкоторая книга, содержащая
856 страиицъ, имЬетъ l'/з дюйма толщи¬
ны; опредЬлить среднюю толщину каж-
даго листка.—Найти толщпну бумаги, на
которой печатана эта книга— Учебникъ
Физики—въ миллиметра хъ.
СЛ0ЖЕН1Е И РАЗЛ0ЖЕН1Е СИЛЪ.
_ 34. Силы. Каждое иокоющееся гЬло стремится, велЬдс-пие инер¬
цш, пребывать въ поко’Ь вЬчно, а если уже приведено въ движете, то
имеетъ стремление двигаться вЬчно, по прямой линш и равномЬрно.
Всякая причина, способная измЬнить покой или движете, то есть за¬
ставить тЬло выйти изъ иокоя, или вм'Ьсто прямолинейнаго и равно-
М’Ьрнаго движешя принять какое нибудь другое, называется силою.
Силъ въ природ!; весьма много: назовемъ силу в’Ьтра, силу мускуловъ
животныхъ, вЬсъ и проч.
Сказанное относится только къ тЬлу совершенно свободному, не стеснен¬
ному никакими услов!ямп [16]. Въ противномъ случаЬ, сила можетъ и не про¬
известь изм’Ьнетя покоя или движетя; такъ наприм., шаръ, висянцй на нити,
при отвЬсномъ ея положенш, пребываетъ въ покоЬ, хотя находится подъ вл1я-
nicM’b вЬса; тФло можетъ двигаться но горизонтальной плоскости прямолинейно
0 равномерно, не смотря на то, что подвержено дЬйствт той же силы. Вообще.
измЬнешя въ покое или движенш не происходить, если сила дЬйствуетъ по та-
К°МУ направленно, по которому несвободное тЬло двигаться не можетъ. Тогда
f,c'TBie силы обнаруживается давлешемъ на препятств1я. Въ приведенныхъ
*1ц,|,е иримЬрахъ: шаръ, натягивая нить, давитъ на точку привёса, а тЬло.
В0гающееся но горизонтальной плоскости, производитъ давлеше на эту плос¬
32
СЛ0ХЕН1Е И РАЗЛОЖЕШЕ СИЛЪ.
кость; въ обоихъ случаяхъ давлеше равно весу тела. Всякая причина, оказы¬
вающая давлеше, также называется силою.
Между силами должно различать собственно силы или двигатели,
способные привести гЬло въ движете, и сопротивлемя, то есть пре-
пятсгая движенш, напр, трете и сопротивлеше воздуха.
Иногда одна и та же причина, при однихъ обстоятельствахъ, при¬
водить тЬло въ движете, при другихъ препятствуете двигаться.Такъ,
тЬло, нич'Ьмъ не подпертое, падаетъ вслЬдеттае собственнаго веса; когда
же мы хотимъподнять т'Ьло, то та же самая сила препятствуете поднятш.
Силы бываютъ мгновенный и непрерывный. Мгновенная сила от¬
личается весьма болынимъ напряжетемъ и непродолжительностью дЬн-
ств1я. Таковы: ударъ одного т’Ьла о другое, взрывъ пороха. Всякое
тело, получивъ толчекъ отъ мгновенной силы, и предоставленное самому
себе, начинаетъ двигаться равномерно и по прямой лиши, если только
на пути не встречаете сонротивленш. Непрерывная сила, хотя дей¬
ствуете съ напряжетемъ не очень болынимъ, но впродолжете значи-
тельнаго промежутка времени. Сюда принадлежать силы: тяжести,
ветра, паровъ. Находясь подъ непрестаннымъ дeйcтвieмъ такой силы,
тело двигается криволинейно, или неравномерно, или то и другое вместе.
Такъ,тело, свободно падающее подъ вл1ятемъ силы тяжести, двигается
прямолинейно и неравномерно (именно ускорительно), а артиллерШскш
снарядъ, выброшенный изъ оруд!я навеснымъ выстреломъ, криволи¬
нейно и неравномерно.
Непрерывный силы разделяются на постояниыя и неремгьнныя;
первыя сохраняютъ одну и ту же величину, вторыя—изменяются.
Вёсъ въ каждой точке земной поверхности есть сила постоянная; при¬
тяжеше железа къ магниту есть сила переменная, потому что при
удаленш или приближеши железа къ магниту притяжеше изменяется.
Иногда сила действуете не на все твердое тело, а на большее или мень¬
шее число его частицъ; первыя частицы, получившая впечатлеше, заставля-
ютъ двигаться следующая, те — следуюпця и т. д., пока, наконецъ, все тело
не придете въ движете. Время, впродолжете котораго совершается такая пе¬
редача, обыкновенно, весьма мало. Если сила велика, то части тела, непосред¬
ственно подвергпляся действда силы, не успеваютъ преодолеть инерцю про-
чихъ, отрываются и двигаются одне. Этимъ объясняется, почему пуля, которою
выстрелили изъ ружья, делаете въ оконномъ стекле только круглое отверстсе,
между темъ какъ та же пуля, брошенная рукою, разбиваете все стекло; раз¬
ница въ действш происходите здесь только отъ скорости. Если повесить на ве¬
ревке тонкую доску и выстрелить въ нее на близкомъ разстоянш изъ ружья, то
доска останется въ покое, хотя пуля въ ней сделаете отверсие. Если на ста-
канъ положить игральную карту, а на нее монету, и быстрымъ ударомъ сбросить
карту со стакана, то монета не слетите вместе съ картой, а упадете въ стаканъ.
СЛОЖЕЩЕ И РАЗЛОЖЕШЕ СИЛЪ. 33
35 Равновъсщ равнодействующая сила. Пусть какое ни-
йудь покоющееся тело подверглось дМствш н-Ьсколышхъ силъвъ одно
и то же время; при этомъ оно можетъ остаться въ покое, или придти
въ движеше. Въ первомъ случае необходимо, чтобы силы взаимно
уничтожались, или заставляли бы шЬло перемутиться въ ту сторону,
куда не позволяют!, ему двигаться препятствш. Если т*ло пришло въ
движеше, можно найтп одну или более силъ, которыя способны про¬
извести то же самое движете, что и данныя силы. Такое состояше
Ttia когда, при дМствш на него силъ, оно остается въ покое, на¬
зывается равновпсгемъ. Сила, которая можетъ произвести то же дМ-
CTBie что совокупность другихъ силъ, называется равнодействую¬
щею а шЬ силы, которыя она заменяешь,—составляющими. Если
напр! лодка, находясь подъ в.шяшемъ трехъ силъ: течешя реки, силы
гребца и силы паруса, надуваемаго в'Ьтромъ, остается въ покое, то,
значитъ, силы эти взаимно уравновешиваются. Если же лодка дви¬
гается, то сила, способная произвести такое же движеше, была бы
равнодействующею силъ: течешя, гребца и ветра.
Изъ поня'пя о силе равнодействующей выходитъ, что если ее за¬
ставить действовать по направлешю, противоположному съ темъ, по
которому она действуешь, то равнодействующая сила уравновесится
съ составляющими, и тело останется въ покое.
у/ 36. Измъpehie силъ. Поняие о всякой величине мы получаемъ
' только чрезъ измереше, т. е. чрезъ сравнеше ея съ другой однородною
величиною, принимаемой за единицу меры. Чтобы знать, какъ велика
сила, надо ее измерить, т. е. определить, во сколько разъ она более
другой силы, принимаемой за единицу силъ.
Равными силами называются ташя, которыя, будучи приложены
къ одной и той же точке, по противоположнымъ направлешямъ, взаимно
уравновешиваются. Силу считаютъ вдвое более другой, если она мо¬
жетъ уравновеситься двумя такими силами, какъ вторая, направлен¬
ными въ сторону, противоположную первой. Если сила уравновеши¬
ваешь три равныя силы, то она въ три раза более каждой изъ нихъ.
0 т. Д. Отсюда выходишь, что всякую силу можно выразить числомъ,
принявъ некоторую другую силу за единицу меры. Обыкновенно силы
ныражаютъ весомъ. Если какой нибудь человек!, говорить, что онъ
можетъ поднять 5 пудъ, но не более, то это показываетъ, что сила
ег° мускуловъ выражается числомъ 5. Ветеръ производитъ давлеше
на встречаемый имъ преграды—стены домовъ, паруса; это давлеше
м°жно также выразить весомъ. Если наприм. скажутъ, что ветеръ да-
ВИп на стену съ силою 40 пудъ, то это значитъ, что стена испыты-
34
СЛОЖЕШЕ П РАЗЛОЖЕН1Е СИЛЪ.
вастъ такое же давлеше, какое испытала бы, еслибы была горизон¬
тальна и по ея поверхности были расположены равномерно гирп, общий
весъ которыхъ равенъ 40 нудамъ.
Силы весьма удобно измерять съ помощно динамометровъ или силомп-
рдвъ, изъ которыхъ заметпмъ динамометръ Ренье. Главнейшая часть этого при¬
бора—стальная пружина АВ (фиг. 24). Если одинъ конецъ ея А привяжемъ
къ чему нибудь неподвижному, а на другой привесимъ гирю въ фунтъ, то пру¬
жина сожмется; отъ этого, прикрепленный къ ней, въ точке а стержень ас по-
вернетъ другой кривой стержень сЪе, вращающШся около точки Ь, а этотъ за-
ставитъ двигаться по дуге MN стрелку г, насаженную на ось о. Въ той точке
дуги, где стрелка остановится, делаютъ знакъ. Потомъ, къ В привешиваютъ
2 фунта и опять замечаютъ положеше стрелки г на дуге. Затемъ, берутъ гирю
въ 3 фунта, 4 ит. д. и поступаютъ точно такъ же. Ког¬
да такимъ образомъ делешя на дуге MNобозначены,
то легко измерить всякую силу. Если напр, одинъ ко¬
нецъ А пружины прикрепимъ къ чему нибудь непод¬
вижному, а другой—къ упряжи лошади, и заставимъ
лошадь тянуть, то стрелка динамометра покажетъ ту
силу, какую лошадь способна обнаружить по горизон¬
тальному направленш. Если прикрепись точку А
пружины къ экипажу, а въ В припряжемъ лошадь, то
стрелка обозначить силу, потребную для того, чтобы
везти экипажъ. Въ практике нередко можно встре¬
тить приборы, употребляемые для пзмерешя силы че¬
ловека; они основаны также на упругости пружинь.
Динамометръ можетъ еще служить для взвешиватя.
Для этого достаточно точку А закрепить, а къ В при¬
вязать взвешиваемый предмета; стрелка г обозна¬
чить его весь [68].
^ 37. Дъйстые и противодъйстые. Дпйствге силы сопровож¬
дается всегда равнымъ ему противодгьйств1емъ. Гиря, вслФдс'ше соб¬
ственная в4са, давитъ на подставку, на которой лежитъ; подставка въ
•гочкахъ соприкосновешя съ гирей сжимается, но, по причине упруго¬
сти, стремится принять прежшй видъ, и поэтому въ свою очередь да¬
витъ на гирю снизу вверхъ. Оба давлешя должны быть равны, потому
что если бы давлеше гири на подставку было более давлешя подставки
на гирю, то гиря должна была бы опуститься, а подставка еще более
сжаться; обратно, то есть если бы давлеше снизу превышало давлеше
сверху, подставка приподняла бы гирю. Итакъ, равновесие возможно
только въ томъ случае, когда оба давлешя равны.—Если гиря виситъ
на нити, то натянутость нити также должна быть равна весу гири.
Опытъ показываетъ, что жидкость имеетъ стремлеше вытолкнуть
изъ себя плавающее твердое тело и, следовательно, производитъ на него
давлеше снизу вверхъ; это давлеше темъ-более, чемъ тело погружается
А
СЛОЖЕШЕ И РАЗЛОЖЕШЕ СИЛЪ. ,35
%
Плавающее *т«, по пряппп* собственна™ Bta, rapenmi ua-
Тьследовательно, «ШЧ» “ сторону противоположную дав-
5ю жидкости, т. е. сверху вшш.. Для рав„ов4ия, обе смн-дше-
1 жидкости и к» плавающаго въ иен йла-должны быть равви.
Когда ударяем, рум» то М“ » Щ*Л«ся> » тота
conpHBOCHOBeBiB испытываютъдавленш; этидавлен1яравны между собою.
Сила приводящая каасе нпбудь тбло въ движете, встрЬчат. «шропше-
«ie ои HBeouiH- въ каяас* «™омв1е силы раввяется прогни,„Истин,,
шь сди в щ » етъпнерцш- Земля, какъ известно, вращается около солнца по
которое оказыва^^^ стремится, всл$дств1е инерцш, двигаться прямоли-
Чро. ™™ое притяя;е1Йе земли съ солнцемъ д1;лаетъ движете криволиней-
нымъ’/иеравном'Ьрнымъ; это притяжеше должно быть равно сопротивление
инерцш земного шара.
X 38 СЛ0ЖЕН1Е СИЛЪ, ДЪЙСТВУЮЩИХЪ НА ОДНУ ТОЧКУ. Рав¬
нодействующая двухъ силъ, действующих* въ одну сторону
на точку, равна ихъ сумме и действуетъ въ ту же сторону.
Это следуетъ изъ способа изжЬреюя силъ; если напр, одна сила вы¬
ражается" числомъ 7, а другая 5, то, вместо первой силы, можно под¬
ставить 7 равныхъ силъ, принимаемыхъ за единицу меры, а, вместо
второй,—5 такихъ же силъ; тогда по одному направленно будетъ
действовать 12 равныхъ силъ или, что все равно, одна сила, выра¬
женная числомъ 12. Для разъяснешя, приводимъ прим’Ьръ. Пусть къ
столбу привязаны две веревки, за одну тянутъ 7 лошадей равной си¬
лы, а за другую—5 такихъ же лошадей и потому же самому направ¬
ленш. Тогда столбъ будетъ выдерживать давлеше, равное тому, ка¬
кое бы онъ испыталъ, если бы была одна веревка, за которую тянутъ
12 лошадей, Назвавъ, вообще, чрезъ Р и Q дв’Ь составляютщя силы,
а чрезъ В—ихъ равнодействующую, будемъ им’Ьть:
R=P+Q.
Равнодействующая двухъ силъ, действующихъ на точку въ
противныя стороны, равна ихъ разности и действуетъ въ сто¬
рону большей. Для доказательства назовемъ чрезъ Р большую силу,
действующую на точку М (фиг. 25) отъ М къ А, а чрезъ Q —
меньшую, имЬющую противоположное направлеше отъ М къ В, и за-
мЬннмъ первую двумя силами Q ж В, действующими въ одну сторону
съ В, такъ чтобы
P=Q-\-B. „ , О. „ р
гр , д < М — > л
тогда будемъ иметь всего три силы: Фиг* 25
Q, Q и В.
^еРвыя две, будучи равны и прямо противны, взаимно уничтожатся,
36
СЛ0ЖЕН1Е И РАЗЛ0ЖЕН1Е СИЛЪ.
м
и останется только В, которая, следовательно, есть равнодействующая
Р и Q, Изъ предыдущаго равенства находпмъ
В = Р — Q.
Пусть къ столбу привязаны две веревки; за одну тянуть 7 лоша¬
дей равной силы, за другую—5 такихъ же лошадей въ противополож¬
ную сторону. Действ1е не изменится если будетъ только одна веревка,
которую натягиваютъ только 2 лошади—въ ту же сторону, куда дей¬
ствовали прежде 7 лошадей.
у/ 39. Равнодействующая двухъ силъ, дейсыеующихъ на точку
' подъ уыомъ, пропорщоналъна дгагонали паралмлограмма, по¬
строенною на лингяхъ, пропорцюналъныхъ составляющймъ си-
лат и отложенныхъ по направленгямъ этихъ силъ, и действуешь
по направлент дшгонали. Назовемъ чрезъ Р и Q две силы, дей-
ствуюшдя на точку М (фиг. 26); отложимъ отъ этой точки произволь¬
ную лишю МЛ по направлен]ю силы Р, и по¬
томило направленно силы Q, лишю MB, во
столько разъ большую линш МА, во сколь¬
ко Q более Р; затёмъ, построимъ паралле-
лограммъ МВСЛ на лишяхъ MB и MB и
ироведемъ д]агональ МС. Направлеюе рав¬
нодействующей силы В совпадаетъ съ диаго¬
налью МС. Величина ея можетъ быть вычи¬
слена по одной изъ пропорцш:
В _ МС В _ МС
Q MB’Р МА
Для примера, пусть две лошади, или вообще каше нибудь два дви¬
гателя Р и Q (фиг. 27) тянутъ веревки, привязанныя къ камню М,
одинъ съ силою 12, другой—18 пудъ; определимъ давлете, испыты¬
ваемое камнемъ. От-
кладываемъ произ¬
вольную лишю МА
и потомъ MB, въ
1Уг раза большую,
потому что во столь¬
ко же разъ 18 более
12; на этихъ лишяхъ
строимъ параллело-
Фвг- 27- граммъ МВСА. Ди¬
агональ МС пзобразитъ направлен]е равнодействующей. Если МС
более МА въ 21 U раза, то величина равнодействующей должна быть
СЛОЖЕШЕ И ГАЗЛ0ЖЕН1Е силъ. 37
/ тг-Ье 12-ти иудовъ также въ 21Л Раза и, следовательно, будетъравна
*7 нтламъ. Итакъ, камень выдерживаешь оть данныхъ силъ Р и Q
•гчкоедавлеше, какое исяыталъ бы, если бы по допиши МС дей¬
ствовала сила В, равная 27 ьудамъ.
Вс* известный доказательства—какъ теоретически, такъ и осно¬
ванный на опыте—предложенной истины, известной въ механике подъ
иыенемъ параллелограмма силъ, не довольно точны.
Д ж сложешя многпхъ силъ, действующихъ на точку, должно найти
равнодействующею двухъ какихъ нибудь силъ, потомъ равнодействую¬
щую найденной равнодействующей и третьей изъ данныхъ силъ и т. д.
40 Разложкше силъ. Каждую силу можно разложить на две
или более другихъ силъ, и притомъ весьма различными способами. По¬
этому. чтобы pbmeiiie было определенное, необходимо дать кашя нибудь
условия. Такимъ образомъ можно составить множество вопросовъ, изъ
которыхъ решимъ два.
1) Разложить силу В, действующую на точку Ж(фиг. 26) по ли¬
ши МС. на две силы Р и Q по направлешямъ МА и MB. Въ этомъ
вопросе величины составляющихъ силъ неизвестны, но зато даны ихъ
нанравлешя. Откладываемъ произвольной величины лишю МС; изъ
точки С проводимъ лиши СВ и С А, соответственно параллельный
МА и MB. Тогда лиши МА и MB изобразишь силы PhQ. то есть
сила Р будетъ относиться къ В, какъ МА къ МС. a Q—къ В, какъ
MB къ МС; отсюда можно вычислить В и Q.
2) Разложить силу В на две PhQ, которыхъ величины даны, а
нанравлешя требуется найти. Беремъ три лиши г, р и q, отношешя
между которыми равны отношеюямъ силъ В, PhQ. Потомъ, отклады¬
ваемъ лишю МС, равную г, по направленш силы В. Описываемъ изъ
точки Ж дугу рад1усомъ р, а изъ точки С—другую дугу рад{усомъ q.
до пересечеюя обеихъ дугъ въ А. Точку А соединяемъ съ МнСпря¬
мыми лишями Ж А и АС. Изъ точки Ж проводимъ лишю ЖВ, парал¬
лельную АС. Такимъ образомъ, нанравлешя составляющихъ Ри Q бу-
Дутъ соответственно МА и MB.
41. Сложен1е скоростей. Опытъ показываешь, что скорости
пропорщональны силамъ, то есть, съ увеличешемъ силы, скорость, сооб¬
щаемая телу, увеличивается во столько же разъ. Отсюда следуетъ:
1) Тело, получившее отъ двухъ силъ две скорости по одному на-
правленш, будетъ двигаться со скоростью, равною сумме сообщенныхъ
^коростей; если напр, одна сила могла сообщить скорость 3 фута, а дру-
Ли Футовъ, то тело будетъ имЬть скорость 8 футовъ.
2) Получивъ две скорости по противнымъ направлен!ямъ.тело дви-
38
СЛОЖЕН и: И ГАЗЛОЖЕШЕ СИЛЪ.
гаетсн въ сторону большей силы, со скоростью, равною разности сообщен-
ныхъ скоростей. Когда напр, одна сила стремится сообщить телу ско¬
рость 7 ф., а другая, действующая въ противную сторону,—10 ф., то
тело будетъ двигаться со скоростью 3 ф. въ сторону большей силы.
3) Если силы, приложенный къ точке М (фиг. 28), составляютъ
некоторый уголъ, то по направлешлмъ ихъ дол¬
жно отложить линш МЛ и МБ, равныя скоро-
стямъ, и точка М будетъ двигаться по М С, дда-
гонали параллелограмма, построеннаго на ли-
шяхъ МА и MB, со скоростью, равной этой
самой лиши. Другими словами: пусть одна сила
заставляетъ тело М пробежать въ одну секунду
лишю МЛ, другая въ то же время—линш МБ;
при совокупномъ ихъ действ)и, тело чрезъ се¬
кунду придетъ въ С.
Законъ параллелограмма скоростей довольно удовлетворительно до¬
казывается на опыте. Къ горизонтальной деревянной доск'ЬЛСБ (фиг.
29) прикрепляютъ две трубки ажЬ, содержащая пружины, на подоб1е
гЬхъ, кашя употребляются въдет-
С скихъ пистолетахъ. На пересече-
нш осей этихъ трубокъ кладутъ
на доске шаръ М изъ слоновой
кости. Если натянуть пружину а
и потомъ спустить, то шаръ М по¬
лучить толчекъ, отъ котораго ста¬
нетъ двигаться по лиши МЛ, ле¬
жащей на продолженш оси трубки.
Подобнымъ образомъ пружина Ъ можетъ сообщить шару движеше по
МБ. Если же шаръ получить толчки, одновременно отъ обепхъ пру¬
жинь, то будетъ двигаться по д1агонали МС.
Законъ параллелограмма скоростей относится только къ прямоли¬
нейному и равномерному движетю.
Для разъяснешя правилъ сложешя скоростей, раземотрпмъ движе¬
те лодки, управляемое течетемъ реки и силой гребца. Пусть на стоя¬
чей воде гребецъ можетъ сообщить лодке скорость 8 футовъ въ секунду;
плывя внизъ по течент реки, которая уноситъ лодку со скоростью 5
футовъ въ секунду, онъ будетъ перемещаться, отъ одновременнаго дей-
cTBifl собственной силы и течешя воды, на 13 футовъ каждую секунду;
гребя противъ течешя, опъ можетъ заставить лодку подвигаться впе-
редъ, впродолжете того же времени, только на 3 фута. Пусть теперь
Фиг. 29.
СЛ0ЖЕН1Е И ГАЗЛ0ЖЕН1Е СИЛЪ.
39
лчп хочетъ переправиться яа противоположную сторону реки; если
Г?ь будетъ грести по линш MB (фиг. 30), между т-Ьмъ какъ течеше
Senишмшеше «п М » А п лодка шйдегь ло дкгоюш МС
ч1т1Ы0ПВм®, вострое»®™ «а имя МБ, равной S фута*», и
равной 5 фут —со скоростью, равною этой самой диагонали, ко¬
торая въ данномъ с.^Ь, приблизительно, содержитъ 10 футовъ. Если
бы гребецъ хотелъ передать реку по линш МС (фиг. 31), перпенди-
фиг. 30. Фиг. 31.
кулярно къ теченш, то долженъ былъ бы дать лодке такое направле-
nie MB, нисколько противъ течения, чтобы равнодействующая скорость
совпадала съ лишею МС.
42. Перенесешь точки приложена силы. Точка прило-
жетя силы, действующей на твердое тгъло, можетъ быть пе¬
ренесена въ другую точку, лежащую по направлетю силы въ
томъ же птлгь, безъ измпненгя дгьйствгя.
Пусть на точку А (фиг. 32) действуешь сила Р; приложимъ къ
точке В, лежащей на направленш этой силы, две друпя Рр и Р2, вза¬
имно противоположный, равныя силе Р и совпадающая съ ея налрав-
лешемъ. Эти трп си.ш произведутъ то же дййс’ше, что и одна дан¬
ная Р; изъ нихъ силы Р и Р2, какъ равныя и прямопротивныя, вза¬
имно уничтожатся; следовательно, сила Р,, при¬
ложенная къ В, обнаружитъ то же дМств1е, что
и сила Р, действующая на точку А.
Въ справедливости этой истины также убе¬
ждаешь насъ ежедневный опытъ; если будемъ
тянуть по горизонтальному направленш веревку,
привязанную къ какому ннбудь телу, то мы
Должны употребить всегда одну и ту же силу,
чтобы сдвинуть тело съ места, за какую бы точ-
hy перевки мы нп тянули.
*3. С.ТОЖЕН1Е ДВУХЪ СПЛЪ ПАРАЛЛЕЛЬ-
40
СЛ0ЖЕН1Е И РАЗЛОЖЕНИЕ СИЛЪ.
ныхъ, направленныхъ въ одну стогону. Равнодействующая
двузсъ параллельных^ силъ, действующихъ въ одну сторону, рав¬
на ихъ суммгъ и имеешь то же направлете; точка ея приложе¬
тя находится на линги, соединяющей точки приложетя силъ
составляющихъ; разстоятя точки приложетя силы равнодей¬
ствующей до точекъ приложетя силъ составляющихъ обратно
пропорциональны самимъ составляющимъ силамъ. Пусть па т’Ьло
MN (фиг. 33). въ точкахъ А и Б дМствуютъ дв'Ь параллельный
силы Р и Q: назовет, равнодей¬
ствующую ихъ чрезъ В, приложен¬
ную въ точке О. Надо доказать,
что
K=r+Q,m=Q-
Чтобы найти равнодействую¬
щую силъ Р и Q надо заменить
силы Р и Q другими силами, ко¬
торый были бы приложены къ од¬
ной и той же точке, потому что то¬
гда будетъ можно воспользоваться
теоремою параллелограмма силъ [39]. Проведемъ чрезъ точки А и В
прямую АВ и приложимъ къ кондамъ ея две равныя и прямопро-
тивныя силы р и q, действующая по направленш этой прямой: дёй-
CTiiie данныхъ силъ Р и Q отъ этого не изменится. Отложивъ лиши
AC, BD, АЕ, и BF, соответственно пропорцюнальныя снламъ: Р.
Q, р и q, и построивъ параллелограммы [39], мы найдемъ силы S и
Т, изображаемый лишями AG и BPL, и производятся то же дей-
CTBie, что и данныя силы Р и Q. Продолжимъ лиши AG и ВН до
взаимнаго ихъ пересечешя въ точке if и въ нее перенесемъ точки
приложетя силъ S и Т; дейс'ше отъ этого не переменится [42]. От-
ложимъ линш Kg и Kh, равныя A G и ВН, потомъ проведемъ чрезъ
точку К лишю ef, параллельную АВ, и KL, параллельную дан-
нымъ силамъ Р и Q. Перенесенный силы S и Т разложимъ [40] по
направлешямъ ef и KL. Тогда построятся параллелограммы ес и
fd, равные ЕС и ЕВ, а потому лиши Кс, Kd, Ке и Kf изобра¬
зить силы Р, Q, р и q, имЬюнця общую точку приложетя К и про-
изводяпця то же дейсше, что и данныя силы Риф, когда оне бы¬
ли еще приложены къ точкамъ Аж В. Равныя силыр> и q, какъ дей¬
ствующая на одну и ту же точку К въ нротивныя стороны, взаимно
уничтожаются: следовательно, остаются только двгЬ силы Р и Q. на-
СЛОЖЕНЫ И РАЗЛОЖЕНЫ! силъ. 41
.гоаввднныя по одной и той же линш KL, а потому ихъ равнодей¬
ствующая равна ихъ сум* [З83 и ДМствуегь въ ту же сторон).
Skv ея приложешя можно перенести въ О, лежащую на перес-Ьченш
' KL и АВ безъ изменены действы этой силы. Такимъ обра-
Г доказана первав часть меряя, т. е„ та равнодМтующая
„впъ параллельных* снь, д4иствующихъ въ «дну смркгсу, равна
ихъ сумм* и что точка ея приложены лежптъ на линш, соединяющей
точки пвиложешя силъ составляющихъ. Намъ остается только раз-
смотрЬть соотношеше между литями АО и ОВ и силами Р и Q. ^
По параллельности линш ah и ОВ, будемъ иметь пзъ треуголь-
нов КОВ-
ка~ ко'
Точно такъ же изъ треугольника КАО, въ которомъ дс параллельна
АО, найдемъ:
Кс КО
дс О А
Перемноживъ два посл'Ьдшя равенства и замечая, что gc—dh, по¬
лучимъ, после сокращешя на одинаковые множители:
1 Кс ОБ
ка о а '
Такъ какъ стороны параллелограмма силъ пропорщональны изобра-
жаемымъ ими силамъ, то
Кс Р ■
ка q ’
изъ сравнешя двухъ посл'Ьднихъ пропорцШ находимъ:
О в _ р_
О A Q
Эта пропорщя выражаетъ вторую часть теоремы, то есть, что разстоя¬
шя отъ точки приложешя силы равнодействующей до точекъ приложешя
силъ составляющихъ обратно пропорщональны составляющимъ силамъ.
Въ справедливости этой те-
©ремыможио убедиться на опы¬
те. МеталлическШ стержень
АВ (фиг. 34) привязываютъ
©конечностями къ двумъ па-
раллельнымъ между собою ве-
ревкамъ, перекинутымъ черезъ
колеса и натягиваемыхъ дву-
гирьками р, такого веса,
г° стержень АВ остается въ
°кО Ь.Е(ЛИВъточке ССтерЖНЯ Фдг. 34.
у Д_ \
5
ш 1 1
,£_1
42
СЛОЖЕШЕ И РАЗЛОЖЕН1Е СИЛЪ.
прив'кимъ грузъ В, то для равновейя нужно; еще навесить на обе
веревки гири Р и Q, такого вка, чтобы P-j-Q—B, и чтобы
P:Q=CB:CA.
Здесь сила R равна и прямо противна равнодействующей силъ Р
и Q. Пусть В равна 1000 граммамъ, и СВ въ три раза менк ЛС;
для равновк!я нужно, чтобы Р=250 грам. и ф=750 трал.
44. Разложен1е параллельныхъ силъ. Всякая сила В можетъ
быть разложена на друпя две параллельный силы весьма различными
способами, лишь бы только сумма ихъ равнялась данной силе В, а раз-
стояшя точекъ ихъ приложешя до точки приложешя В были обратно
пропорцюнальны этимъ силамъ. Чтобы вопросъ име.ть определенное
решен]’е, необходимо должны быть даны каюя нибудь услош’к; если напр,
назначены точки приложешя искомыхъ составляющихъ силъ, то можно
найти величины этихъ силъ; равнымъ образомъ, по одной изъ двухъ
силъ и точке ея приложешя можно определить другую силу и точку ея
приложешя; и т. д.
Пусть два носильщика несутъ на шесте АВ (фиг. 35) грузъ Q
въ 6 пудъ, привешенный въ С,
ЭР такъ что АС составляетъ 1/.2
' *■— СВ] требуется определить уси-
.lie, употребляемое каждымъ но-
_сильщикомъ. Разлагая весъ
груза Q на две силы а и Ь,
! ' ' действуюпця соответственно на
фиг. 35. точки А и В, найдемъ, что а
должна быть более Ъ вдвое [43]. Следовательно, а равна 4 пуд., 1 = 2
пуд.Итакъ, носилыцикъ А поддерживаетъ 4 пуда, а В—только 2.
Определюсь еще давлеме, испытываемое ножками стола ABC (фиг. 36),
на которомъ лежитъ грузъ Q въ точке В. Пусть ножекъ только три, и онё
— "— касаются пола въ точкахъ а, Ъ и с. Изъ этихъ
точекъ возставимъ отвесныя линш до пересече-
шя ихъ съ плоскостью стола т>А,ВцС. Чрезъ
точки В и D проведемъ прямую лишю до пере-
сечен]я въ точке Е съ другой прямой, соединяю¬
щей А и С. Силу Q можно разложить на две
отвесныя Ъ и е, приложенный къ В и Е. Если
BD более ЕЕ въ два раза, то Ъ во столько же
Q
разъ будегь менее е, откуда выходить, что Ь= *
с■ 2
Фиг. 36. п е— ^ Q- Силу с также разложимъ на две
снлы а и с, прилагая ихъ къ А и С; при томъ нужно, чтобы с было во столько
СЛОЖЕН! К Н Р13Л0ЖЕН1Е СИЛЪ. 43
разъ болТ.е а, во сколько ЕС менее АЕ- если напр. ЕС:ЛЕ=3: 8, то
= — е и с = — с откуда, зазгёнпвъе его величиною, получимъ окончательно
а 11 11 ’ 6 л 16 л
а = зз Я, с —
Такимъ образомъ, точка а выдерживаетъ давлете £ ф, Ъ - | Q и
16 п
с — зз <?•
15 СюЖЕН1ЕДВУХЪПАРАЛЛЕЛЫ!ЫХЪСИЛЪ, направленныхъ
въ противоположный стороны. Пусть на тело ЖлУ(фиг. 37) дМ-
ствуютъ параллельный между собою силы Риф въ противоположный
стороны, и пусть ф более Р. Соедиштмъ точки приложетя А и В силъ
прямою АВ и продолжимъ ее за большую силу ф. Теперь разложимъ
силу Q на две друпя Pi и В, что
можно исполнить восьми различно.
Пусть одна изъ силъ Рх равна Р и
приложена къ А; тогда другая сила
В и точка ея приложетя С могутъ1
быть определены. Такъкакъ фесть
равнодействующая силъ Р и Д
то [43]
ф=Р'+Р.
Р,:Р=СР:^Р (1)
По условш Pi=P; следовательно,
Р=ф-Р (2)
СВ=АВ~ = АВ.-^р (3)
Эти равенства определяюсь величину силы В и положите точки
С. Такимъ образомъ, вместо прежнихъ двухъ силъ, мы получимъ три:
Pi,P и ф. Первыя две, какъ равныя и прямопротивныя, взаимно уни¬
чтожаются; следовательно, сила В есть равнодействующая силъ Р и
Ф- Отсюда выходитъ, что равнодгъйствующая двухъ параллелныхъ
силъ, направленныхъ въ протпвныя стороны, равна ихъ разности
и дпйствуетъ въ сторону большей^ точка приложетя равнодей¬
ствующей лежитъ на линги, соединяющей точки приложетя силъ
составляющихъ, за болъгиею силою. Изъ пропорцщ (1) выходитъ
Р.4-Р.-Р, = СВ+АВ: СВ
Или
Q:P=CA:CB,
1)0 есть, разстоятя точки приложетя силы равнодействующей
44
СЛ0ЖЕН1Е И ГАЗЛ0ЖЕН1Е СИЛЪ.
до точекъ приложешя силъ составляющихъ обратно пропер-
цюнальны составляющими силамъ.
Изложенный щнемъ не годится для того случая, когда силы Р и
Q равны, ибо невозможно одну изъ нихъ, наир.. Q, разложить на
Дв4, изъ которыхъ одна равнялась бы Р. Поэтому и формулы (2) и (3).
справедливый вообще, даютъ нелЬпые выводы нри положенш Р = Q.
Въ разематриваемомъ случаЬ равнодЬйствующей нЬтъ вовсе; другими
словами: двЬ параллельный силы равныя и противоположный нельзя
замЬнить одною. ДЬйствительно, если бы существовала такая равно-
дЬйствующая, то невозможно было бы указать причины, почему она
должна дЬйствовать въ сторону одной изъ двухъ равныхъ составляю¬
щихъ, а не другой. ДвЬ силы равныя, параллельный и направлен¬
ный въ противоположный стороны, называются парою силъ.
46. Центръпараллельныхъсилъ. РозыскашеравнодЬйствую¬
щей трехъ и болЬе параллельныхъ силъ не представляетъ никакого
затруднетя. Возьмемъ для примЬра три силы Рг, Р2 и Р3 (фиг. 38),
дЬйствуклщя въ точкахъ А„ А2 и А3 на тЬло Ж. Ищемъ сначала Q.
равнодЬйствующую Р, и Р2; она будетъ равна
ихъ суммЬ; точка ея приложешя Б должна дЬ-
лить лшпю A2Aj обратно пропорционально Рх
и Р2. Слагая потомъ силы Q и Р8, найдемъ
равнодЬйствующуюР силъ Рл. Р2 и Р3. Ве¬
личина равнодЬйствующей и мЪсто точки ея
приложешя С зависитъ только отъ величи¬
ны составляющихъ силъ и взаимнаго раз¬
стояшя точекъ ихъ приложешя. Поэтому,
если мы, не измЬняя величины данныхъ силъ,
повернемъ ихъ около точекъ ихъ приложешя, заставивъ ихъ дЬй¬
ствовать по лишямъ Агаи А2а2 и А3а3, между собою параллельнымъ.
то точка приложешя равнодЬйствующей останется на томъ же мЬстЬ:
хотя равнодЬйствующая получитъ иное направлеше и будетъ, именно,
дЬйствовать по линш Сс, параллельной A}ah А2а2 и А3а3, но вели¬
чина ея не перемЬнится. Точка приложешя равнодЬйствующей парал¬
лельныхъ силъ называется центромъ параллельныхъ силъ.
Три равныя силы, приложенная къ точ¬
ке, образуютъ одна съ другой уголъ 120°;
чему равна равнодействующая?—На по-
лу лежитъ гиря въ 10 нудовъ; некто, в’Ь-
сившш.4 пуда, сталъ на эту гирю; какъ
велико теперь давлеше, испытываемое
темъ местомъ пола, на которомъ лежитъ
гиря?—Самый большой грузъ, который
можетъ поднять одинъ работникъ, веситъ
5 пудовъ; онъ усиливается поднять гирю
въ 7 пуд.; какъ велико давлеше, испыты¬
ваемое при этомъ темъ местомъ пола, на
которое опирается гиря? — Лишя АВ
(фиг. 33) равна 10 дюймамъ, Р= 6 ну-
дамъ и у=4 пуд.; какъ велика равнодей¬
ствующая, и где ея точка приложешя?—
Если погрузить дуло ружья въ воду и вы¬
стрелить, то стволъ обыкновенно разры-
0 ТЯЖЕСТИ.
45
ваСТСЯ; пС"ъЭТко«енн7^
Лродолжеше Зчасовъ 45 *®1^^дпт^то же
а плывя иротивъ течетя, Tipox^"iiiKa ск0.
ралстояте въ 4 /* часа, я_
рость течешя с.А-
хиванш платья, покрытого _
жинки съ платья оова^^^ш.-
чего ударами палки 1Ю м оглоб.
колотить изъ него пыль накл0Н1ШЯ_Л0_
лн—горизонтальп жъ? _ Величина
гУЕдавка-йЕк:
щихъ на точк, наклонешя; при ка-
снлГимТетъ наибольшее и наименьшее
чпячешя? — Найти равнодействующую
двухъ силъ: 8 и 6 фунт., дМствующихъ
на точку по двумъ взаимно перпендику-
лярпымънапрамешямъ?—Разложитьси-
чу 20 пудъ на дв4 равныя, взаимно пер¬
пендикулярный силы. — Разложить силу
18 фуитовъ на две параллельиыя, дЬй-
ствуюпня въ одну сторону, силы, чтобы
одна паъ нпхъ равна была 13*/а фунт., а
разстояше между точками приложешя со-
ставляющнхъ равнялось бы 10 дюйм.—
Разложить силу 25 килограммовъ на две
параллельный, направлениыя въ противо-
положныя стороны, силы, изъ которыхъ
одна равнялась бы 35 килограм., а раз-
стояше точки ея приложешя до точки
приложешя 25 килогр. было бы равно 1
метру.—При вычисленш равно действую¬
щей В (фиг. 26), можно воспользоваться
каждой изъ двухъ пропорцш; доказать,
что оба выводабудутъ одинаковы.—Мож¬
но ли одну силу заменить парою силъ?—
На нити виситъ шаръ; какое направлеше
должна иметь равнодействующая сила
приложенныхъ въ шару силъ, чтобы тФло
это оставалось въ покой?—На неподвиж¬
ную ось насажено колесо; при какомъ
направленш, сила не можетъ произвести
движете колеса?—Прп доказательстве
теоремы §-а 43 силы S п Г, по перенесе-
нш точекъ приложешя въ if, были разло¬
жены; доказать ту же теорему, сложивъ
силы S и Т посредствомъ параллелограм¬
ма силъ.—Въ § 44, прп опредбленш дав-
лешя на иожки стола, силу Q можно раз¬
ложить еще двумя способами, кроме ука-
заинаго, начиная разложеше силы Q не
съ точки В, а съ С или съ А; доказать,
что во всехъ способахъ разложешя ре¬
зультаты получатся одинаковые.
О ТЯЖЕСТИ.
— 47. Тяжесть. По гипотез* Ньютона [15], между матер1альными
частицами существуешь взаимное притяжеше. Поэтому, вс* матер1а.ть-
ныя частицы, изъ которыхъ состоитъ земной шаръ А (фиг. 39), при¬
тягиваюсь всякую другую матер1альную частицу М М
внутри или вн* его. Такимъ образомъ, частица М
подвергается д*йствш безчисленнаго множества силъ,
направленныхъ отъ точки М къ каждой изъ матерн
альныхъ частицъ земного шара. Въ механик*, при
пособщ высшей математики, доказывается, что рав-
нод'Ьйствующая вс*хъ этихъ силъ равна тому притя-
женщ, какое обнаружилъ бы центръ земли, если бы
-немъ была сосредоточена вся матерья земного шара.
Эта равнод*йствующая называется силою тяжести Фгг. 39.
11-111 просто тяжестью', ея направлеше совпадаетъ съ отв*сною лиш-
ею [5]. Такимъ образомъ, по гипотез* Ньютона, тяжесть, то есть пер-
ь°начальная причина в*са [30], есть равнод*йствующая вс*хъ при-
46
О ТЯЖЕСТИ.
тяжешй, который обнаруживают’], матср!альныя частицы земного шара
на какую нибудь матер1альную же частицу. Сила тяжести, по M’bpe
углублешя во внутренность земли, уменьшается, а въ центр’!; земного
шара она даже равна нулю.
Все эти выводы получены при помощи высшей математики. Можно,
однакожъ, посредствомъ весьма простыхъ соображенШ, показать, что
равнодействующая вс'йхъ нритяженШ частицъ однороднаго шара на
какую нибудь матер!альную частицу направляется чрезъ центръ. Пусть
вне земли А (фиг. 39) находится матер!альная частица Ж; она будетъ
притягиваться матер1альною частицею т шара по линш Мт. Прове¬
демъ мысленно плоскость чрезъ точки Ж, т и центръ С; на этой плос¬
кости всегда можно отыскать, по причине симметричности шара, такую
частицу «Mi, которая будетъ одинаково съ частицею т отстоятъ отъ Ж
и С, такъ что Мт=Мт1 и Ст=Ст1. Тогда притяжеше т и тг на
Ж будутъ равны; а потому равнодействующая этихъ притяжешй раз-
делитъ по поламъ уголъ тМт1 и, следовательно, пройдетъ чрезъ
центръ шара С. То же самое можно сказать о всякой другой частице
п, потому что, где бы она ни лежала, всегда найдется симметричная ей
частица, такъ что равнодействующая притяжешй обеихъ частицъ бу¬
детъ также направляться чрезъ центръ. Следовательно, общая равно¬
действующая притяжешй всЬхъ частицъ однороднаго шара проходитъ
чрезъ его центръ. Такъ какъ земля не есть совершенный шарь и неод¬
нородна въ разныхъ частяхъ, то и приведенное правило для земли не
совсемъ справедливо.
> 48. Взаимное наклонеше отвъсныхъ линш. Нанравлешя
отвесныхъ лишй въ разныхъ м’Ьстахъ земли не параллельны между со¬
бою и могутъ образовать всякой величины углы, смотря по тому, изъка-
кихъ точекъ земной поверхности—близкихъ другъ къ другу, или уда-
ленныхъ—эти линш проведены. Посмотримъ, какъ велико должно быть
разстояше между двумя точками поверхности земли, чтобы уголъ, со¬
ставленный отвесами, быль менее предала точности лучшихъ астроно-
мическихъ инструментовъ; пусть напр, этотъ уголъ=1".Рад1усъ земли
приблизительно равенъ 5970 верстамъ, а окружность большого круга
земного шара=2^.5970 в., где тс есть отношеше окружности къ д!а-
иетру. РаздЬливъ 2тс.5970 в. на число секундъ въ окружности или на
произведете 360.60. 60, найдемъ около 100 футовъ. Итакъ, если
'i nrwb4KH земной поверхности отстоятъ одна отъ другой мен-йе, ч’Ьмъ на
100 футовъ, то безъощутительной погрешности можно принять, что от¬
весный лиши въ этихъ точкахъ между собою параллельны; по крайней
м-Ьръ, непараллельность ихъ не можетъ быть замечена точнейшими инст¬
рументами.
О Т Л Ж Е С Т И.
47
<пь
р
а
в
s
X
Ф.1Г. 40.
- 49. Въсъ; центръ тяж ксти. Вообрази» твердое тело АВ (фиг.
40)' иатершльныя частицы 1'г0 т> п>Р> Ъ r-> s, и проч. притягиваются
, ъ центру земли по оиДсныиъ направлешямъ: та, пЪ, рс, qd, rf}
sg, которыя можно принять за параллель- ^
„ыя, если тело не бой» 100 футовъ въ
длину [48]. Мы имЬемъзд’Ьсь безьонечное
множество чрезвычайно малыхъ и парал¬
лельныхъ силъ—столько силъ, скольковъ
т4лЬ АВ матещальныхъ частицъ.Но какъ
бы ихъ много ни было, равнодействую¬
щая равна сумм'Ь ихъ [46] и действуем
въ ту же сторону, а направлеше ея GX па¬
раллельно лишямъ та, пЬ, и проч. Эта
сита называется вчъсомъ тела, a G, точка приложешя веса,—цен-
щ)омъ тяжести тела.
Если мы поставимъ тело АВ въ положеше СВ, показанное на
фигуре 41, то очевидно точки т, п, р,
q, г, s не переменятъ своего положешя
въ теле, а силы, приложенный къ нимъ,
оставаясь отвесными, сохранятъ свою ве¬
личину; следовательно, равнодействую¬
щая ихъ или весъ тела также не изме- С
нится, и точка приложешя G будетъ на
прежнемъ месте [46]. Такимъ образомъ,
центръ тяжестп твердаго тела есть точка
совершенно определенная, которой поло¬
жеше зависитъ только отъ формы тфла и X
распределешя въ немъ матерш. Фиг. 41.
Центръ тяжести нъкоторыхъ тълъ. Въ механике даются
обцця правила для нахождешя центра тяжести. Мы укажемъ только не¬
которые результаты относительно однородныхъ телъ, то есть такихъ,
которыхъ плотность во всехъ частяхъ одинакова. Такъ, центръ тяжести
треугольной пластинки EFH(фиг. 42) лежитъ въ точке G на прямой
линш FK, соединяющей вершину F съ срединою К противоположной
стороны ЕН, на одной трети этой лиши FK, считая отъ основания
треугольника. Центръ тяжести параллелограмма ЛВС В находится въ
точке О, на пересеченш д!агоналей ВВ и АС. Центръ тяжести цилин¬
дра лежитъ на середине его оси. Центръ тяжести прямого конуса MLN
лежитъ въ Q, на одной четверти высоты LP, считая отъ основашя.
Центръ тяжести шара находится въ его геометрическомъ центре.
48
О ТЯЖЕСТИ.
Bet эти выводы получаются помощт разсмотрФшя геометрическихъсвойствъ
фигуръ. Для примера возьмемъ треугольникъ. Соединимъ одну изъ верпшнъ В
(фиг. 43) съ серединою В противоположной стороны; тогда всякая лишя FH,
параллельная основашю, также разде¬
лится пополамъ лишею ВВ. ВсФ мате-
р1альныя частицы, расположенныя по ли¬
нш FH, будутъ иметь обпцй центръ тя¬
жести на середине ея въ К. То же самое
можно сказать о всякой другой линш, па¬
раллельной FH. Такимъ образомъ, цент¬
ры тяжести всФхъ вещественныхъ лишй,
параллельныхъ А С, и на который можно фиг- i3-
разложить треугольникъ, будутъ находиться па линш ВВ. Следовательно, на
той же лиши лежитъ центръ тяжести всего треугольника. Такъ же легко до¬
казать, что лишя Е С, соединяющая другую вершину треугольника С съ Е,
серединою противоположной стороны, проходитъ чрезъ центръ тяжести. Отсюда
выходитъ, что эта точка, т. е. центръ тяжести треугольника ABC лежитъ
въ G, на пересЬченш лишй В В а СЕ. Докажемъ теперь, что BG состав¬
ляешь ‘/3 линш ВВ. Проведя линш ЕВ, получимъ два треугольника: EGB
и BGC. Лишя ЕВ соединяешь середины лишй АС и АВ и потому па¬
раллельна линш ВС; следовательно, углы BEG и GCB, EBG и GBC
между собою равны, откуда заключаемъ, что треугольники EGB и BGC по¬
добны. Изъ подоб1я ихъ выходитъ:
BG:GB = EB:BC = AE:AB=1;2]
отсюда
BG = i/2 GB,
и, следовательно,
BG = 1 !3 ВВ.
Центръ тяжести лежитъ къ той части шЬ.та ближе, которая содер¬
жишь болФе матерш. Вообразишь два шара АъВ (фиг. 44), которыхъ
центры тяжести находятся въ ихъ геометрическихъ центрахъ АмВ, и
пусть они соединены невФсомымь
прутомъ, или по крайней мФре
имеющимъ столь малый вФсъ, что
нмъ можно пренебречь относитель¬
но ВФса СЯМИХЪ ШарОВЪ. ДопуС- Фиг. 44.
тпмъ еще, что шарь А весишь 5 фунтовъ, а В—1 фунтъ. Найти центръ
тяжести системы двухъ такихъ шаровъ—то же самое, что розыскать
точку приложешя равнодействующей силъ 5 ф. и 1 ф.; для этого стоить
только лишю АВ разделить на 6 частей и отойти отъ А на одну та¬
кую часть [43] въ С, где и будетъ обпуй центръ тяжести. Следова¬
тельно, центръ тяжести лежитъ къ тому шару ближе, который тяжеле.
Отсюда становится яснымъ, почему въ треугольнике, пирамиде, конусе
центръ тяжести лежитъ ближе къ основашю, нежели къ вершине, и
вообще во всякомъ теле—ближе къ утолщенной части.
q т я ж к с т и.
49
Центръ тяжести тела перемещается, какъ скоро тело изменяетъ
«вою форму; такъ, если человИвъ подымаетъ правую руку изъ отв*с-
наго положешя въ горизонтальное, то центръ тяжести его тела пере¬
мещается направо. Если птица вытянетъ шею по горизонтальному на¬
правленно, то въ ту же сторону подвинется и центръ тяжести.
50. Pabhob*cie въсомаго тъла, подпертаго въ одной
чкъ' Каждое тело, ничемъ не поддерживаемое, стремится, по при¬
чине собственная) в*», упасть на землю. Существуют разные способы,
чтобы удержать твердое тело отъ падешя; можно напр, укрепить одну
изъ его точекъ. Для равновгъая твердого тгьла, подпертаго въ
одной точкгь, необходимо, чтобы центръ тяжести и точка опоры
этою тгьла лежали на одной отвгъсной линш. Здесь надо разли¬
чить три случая:
1) Если точка опоры совпадаетъ съ центромъ тяжести, то т4ло во
всякомъ положеши остается въ равнов^ст, потому что тогда сила веса
уничтожается сопротивлеш-
изображаетъ одно и то же
тело, привешенное за центръ
тяжегщ въ двухъ различ-
ныхъ положешяхъ.
2) Пусть т4ло 0 (фиг.
46) привёшено на нить, и
ПУСТЬ TftUVfl imnnibM А ИЯ,-
L
К
IN
Фиг. 42.
емъ этой точки. Фигура 45
4
50
0 ТЯЖЕСТИ.
тела, приложенный къ точке О. Точку приложешя веса можно перене¬
сти изъ О вь А [42], где эта сила уничто-.
жится сопротивлетемъ точки привеса, и, сле¬
довательно, привешенное тело останется въ
покое, какъ будто бы никакая сила на него
не действовала. Отклонимъ это тело въ по-
ложеше 0, и изобразимъ весъ его отвесною
литею 0,С,. Направлеше силы веса не про¬
шу Ш jff ' ходить теперь чрезъ точку привеса А, и, зна-
* читъ, весъ не уничтожается сопротивлетемъ
фиг 4е этой точки. Следовательно, привешенное те¬
ло не можетъ остаться въ положенш 0,; оно
должно двигаться. Чтобы определить, какое произойдетъ тогда движе¬
ше, разложимъ силу веса на две: одну по направленно нити АОи дру¬
гую—по 0,2), перпендикулярному къ А0Ь и ностроимъ для этого па-
раллелограммъ OtJDCiJB; сила, направляющаяся по линш О,/?, уничто¬
жится сопротивлетемъ точки опоры А, а сила, изображаемая дишею 0,7),
заставить тело возвратиться въ прежнее положеше равновейя О.
3) Наконецъ, фугура 47 изображаетъ треий случай, то есть когда
точка опоры лежитъ ниже центра тяжести; здесь конусъ подпертъ на
столе въ точке А, между темъ какъ центръ тяжести G- лежитъ выше.
Хотя и въ этомъ случае должно быть равновейе, но оно наблюдается
весьма непродолжительное время, потому что всякая внешняя причина,
какъ напр, колебаше
воздуха, можетъ его на¬
рушить; чуть только
центръ тяжести сойдетъ
съ отвесной линш, про¬
ходящей чрезъ точку
фиг. 47. опоры, то тело уже не
возвратится въ положеше равновейя, но удалится отъ него еще более.
Бъ этомъ легко убедиться разложешемъ силы веса на две, взаимно пер¬
пендикулярный, составлякпщя силы, по направлешямъ, G'A1 и GfB;
первая уничтожится сопротивлетемъ точки опоры, а вторая удалить
еще болёе тело отъ прежняго положешя равновейя.
51. Разные роды равновъс1я. Равновейе тела бываетъ трехъ
родовъ: безразличное, устойчивое и неустойчивое. Безразличное рав¬
новейе есть такое, когда тело, остается въ томъ положенш, въ которомъ
было установлено. Устойчивымъ называется равновейе, въ которое тело
возвращается само собою, если было изъ него выведено. Тело нахо-
А
О 1* Я 'Я Е С Т К.
51
я въ paiiHOiybcm неустойчивом., если, будучи немного отклонено,
же не приходитъ въ прежнее положена, но стремится отклониться еще
£гrte Примеромъ можетъ служить равновесие тела, подпертаго въ од¬
ной точке [50]; первый случай представляетъ безразличное, второй—
устойчивое, трепй- неустойчивое равновеНе.
52. Pabhobbcie ввсомаго твла, подпертаго въ двухъ точ-
^кахъГус.юв1я равнов’Ьо'я тела, имеющаго две точки опоры, располо¬
женный на одной горизонтальной линш, подобныуслов1ямъ равновесия
въ случай одной точки опоры. Для равновесия необходимо, чтобы от¬
весная линin, проведенная изъ центра тяжести, проходила бы чрезъ
прямую лишю. соединяющую точки опоры. Если центръ тяжести ле-
житъ на самой этой линш, то равновесие будетъ безразличное; если онъ
находится ниже ея, то равновесие будетъ устойчивое, и когда, нако-
нецъ, лежитъ выше ея,—неустойчивое. Те же ус лове'я очевидно отно¬
сятся къ телу, опирающемуся во многихъ точкахъ, расположенныхъ на
одной и той же горизонтальной лиши. Примеромъ безразличнаго рав¬
новесен можетъ служить колесо, вращающееся на горизонтальной оси,
примеромъ равновесия устойчиваго—человекъ на качеляхъ, и прпме-
ромъ равновепя неустойчиваго — призма, опирающаяся однимъ язь
своихъ реберъ на горизонтальную плоскость.
<С' 58. PaBHOBBCIE ввсомаго твла на горизонтальной плос¬
кости. Если тгьло опирается на горизонтальную плоскость тре¬
мя точками, нележащими на одной прямой, то для равношегя
необходимо, чтобы отвгьенаялитя, опущенная изъ центра тя¬
жести тгьла, проходила внутри треугольника, котораго верши¬
ны совпадаютъ съ тремя точками опоры, потому что тогда весъ
тела можно разложить на три вертикальный силы, проходяпуя чрезъ
точки опоры, где эти силы уничтожатся сопротивлешемъ точекъ опо¬
ры. Если это yc.iOBie не соблюдено, т. е. если перпендикуляръ, опущен¬
ный изъ центра тяжести тела, проходитъ вне упомянутаго треуголь¬
ника, то нельзя разложить весъ тела на таю я три силы, которыя на¬
правлялись бы къ точкамъ опоры; тогда тело не можетъ остаться въ томъ
п°ложенш, въ которомъ его поставили, и опрокинется.—Если приведен¬
ное выше ушше соблюдено, то равновейе будетъ устойчивое, т. е. те¬
ло можно несколько отклонить, и оно снова само собою возвратится въ
прежнее положете. Для большей ясности представимъсебе тело весьма
простой формы, напримеръ трехгранную призму ADCG (фиг. 4S),
опирающуюся на горизонтальную плоскость въ трехъ точкахъ: А, Л. С]
У°ть отвесная лишя GB, проведенная изъ центра тяжести G призмы,
°х°дитъ внутри треугольника АЛ С. Повериечъ призму около пря¬
мой DC (фиг. 49), соединяющей точки опоры D и С; оиустимъ изъ
центра тяжести G перпендикуляр! GF на CD и разложим"! в4съ приз¬
мы на две взаимно перпендикулярный силы: одну по линш G1, дру¬
гую—по GE, перпендикулярной къ GF и CD. Первая уничтожится
сопротивлешемъ точки опоры, а вторая возвратить призму въ прежнее
положеше.—Впрочемъ, можно всякое тело, поставленное на горизон¬
тальной плоскости, отклонить такъ далеко отъ его положешя равно-
B'feciH, что оно не возвратится назадъ и опрокинется. Фиг. 50 пред¬
ставляет! призму именно въ такомъ положен!и; въ этомъ легко убе¬
диться, подобно предыдущему, разложешемъ в-Ьса призмы на две вза¬
имно перпендикулярный силы. Вообще, если центръ тяжести призмы не
достигъ отвесной линш FH (фиг. 49), то призма возвращается въ пер¬
воначальное положите; когда же центръ тяжести отклонен! за этотъ
нределъ, то тело опрокидывается.
Фиг. 48.
Фиг. 49.
Фиг. 50.
По причине несовершенств! полировки, всякое несжимаемое твердое тело
можетъ опираться на несжимаемую подставку только въ трехъ точкахъ; но какъ
все тела природы сжимаемы, то въ упомянутыхъ трехъ точкахъ опоры произой¬
дет! сжатте тела и подставки, и тогда могутъ придти въ прикосновеше и друпя
точки, такъ что тело будетъ опираться бол'Ье ч4мъ на трехъ точкахъ. Случай
этотъ сложнее предыдущего; мы его не будемъ разсматривать.
Легко разсудить, что, при одинаковых! прочихъ условшхъ, тело
темъ труднее опрокинуть, ч4мъ центу»! тяжести его ниже, и ч'Ьмъ более
огновашс тела, которым! оно опирается на горизонтальную плоскость.
54. Pabhobdcie шара и сегмента. Однородныйшаръ, лежащШ
на горизонтальной плоскости, находится въ равновесщ безразличном!,
потому что, при всякомъ его положении отвесная лиш'я, опущенная изъ
центра тяжести, проходить чрезъ точку опоры. Шаровой отрезокъили
сегментъ аЬ (фиг. о 1). лежащш на горизонтальной плоскости, представ-
ляегъ примЬръ равновесия устойчиваго. Если отвесная лишя, опущен¬
ная изъ центра тяжести этого тела, проходить чрезъ точку опоры С,
О х Я 5Е Е С Г И,
53
гегментъ находится въ Поко*. Отведемъ сегменгь въ положеше аЪ';
Изложи®1* тогда вкъ сегмента, действующи по линш О Q, на две си¬
лы, по направлешямъ
g'C n G'E. найдемъ,
что сегментъ долженъ
возвратптьсявъ преж¬
нее положеше. Сде-
лавъ подобное иост-
poeHie для того же ве¬
ла въ положен in « ^ »
убедимся, что сегментъ опрокинется.
55. Приложена. ИзъусловшравновЬмятела, опирающагося на
плоскость [5 В], истекаютъ мною я сдедсттая, полезныя на практике.
Для равновесия человека, стоящаго на плоскости, необходимо, чтобы
перпендикуляръ, опущенный изъ центра его тяжести, падалъ внутри
пространства, занимаемаго ступнями ногъ. Если носилыцикъ беретъ что
либо въ левую руку (фиг. 52), то центръ тяжести подается налево, и
отвесная лишя, опущенная
изъ этой точки, можетъ вый¬
ти изъ пространства, зани¬
маемаго ступнями ногъ; по¬
этому, носилыцикъ, чтобы не
упасть, долженъ наклониться
направо. Отсюда же понятно
почему, неся что либо на спи¬
не, мы нагибаемся впередъ.
Подобнымъ образомъ объяс¬
няется трудность хождешя
по натянутому канату (фиг.
58). Нужна большая ловкость, чтобы удержать вертикальную линш,
опущенную изъ центра тяжести, внутри пространства, занимаемаго ступ¬
нями ногъ на канате. Поэтому, не¬
опытный акробатъ, въ помощь себе,
имеетъ въ рукахъ горизонтальный
шесть, перемещая который въ ту или
Другую сторону, заставляем, перпенди-
нуляръ, опущенный изъ центра тяже-,
^ти, проходить постоянно чрезъ ка-
**. ,и 'г^мъ предохраняем, себя отъ
Фиг. 52.
и
О ПРОСТЫХ! МАШИНАХ!.
Т*ло стоит! т*мъ прочнее, ч*м! бол*е основаше и ч*М! ниже
центр! тяжести. По этой причин*, нижшя части некоторых! предме¬
тов! Д*ЛаН)Т! ТЯЖеЛЫМИ И ШИРОКИМИ, КЯК! ЭТО ВИДИМ! В! подсв*чни-
ках!, лампах!, статуэтках! п пр.
На устойчивости равнов*йя т*ла, подпертаго в! одной точк*, вы¬
ше центра тяжести, освовано устройство кукол! (фиг. 54), опираю¬
щихся одною только точкою а; къ кукл* на
проволоках! тип прикреплены два свинцо¬
вые шара, так! что общШ центр! тяжести кук¬
лы и этих! шаров! находится в! точк* д, ни¬
же точки опоры а. Такая кукла, выведенная
из! положешя равнов*ая, снова в! него воз¬
вращается, поел* н*скольких! колебашй.
Если к! шаровому сегменту А (фиг. 55),
сделанному из! свинца, при¬
крепить куклу В из! веще¬
ства мен*е плотнаго, напр,
пробки, так! чтобы общш
центр! тяжести свинца и
пробки находился в! сегмен¬
те, то т*ло АВ можно от¬
клонить бол*е, ч*м! на 90°,
и оно снова будет! стано¬
виться отв*сно.
Фиг. 55.
Фиг. 54.
На сколько уменьшится в*съ т*да
если оно удалится отъ земной поверхно¬
сти на высоту, равную земному радгусу?
—Какой возъ легче опрокинуть—съ со¬
ломой или кирпичемъ, прн равномъ в*с*
и одинаковомъ устройств* тел4гъ?—Въ
центр* тяжести треугольника ABC (фиг.
36), на стол* лежитъ гиря; определить
давлешя, испытываемыя ножками.—По¬
чему трудно ходить на ходуляхъ? — От¬
чего въ р'Ькахъ происходить течеше^во-
ды?—Определить место центра тяжести
въ неравносторонней треугольной нриз-
ме. — Три носильщика несутъ на голо-
вахъ треугольную чугунную плиту, под¬
держивая головами вершины треугольни¬
ка; какъ распределяется давлеше плиты
на каждаго изъ носилыциковъ?—Опреде¬
лить м*сто центра тяжести поверхности
прямого конуса (полаго конуса, безъ дна).
О ПРОСТЫХЪ МАШИНАХЪ.
56. Обыкновенно сила не действует! на т*ло непосредственно, на
помощто других! т*.ть. Так! наприм*р!, силу течешя воды не прила¬
гают! прямо к! мельничному жернову, а заставляют! ее вращать сна¬
чала колесо, номощщ прикрепленных! к! нему лопаток!, которыя уже
сообщают! движете, посредством! зубчатых! колес!, жернову. Стрел¬
ки на циферблат* часов! приводятся в! движете упругостью закру-
о ПРОСТЫХ'!) МЛШИНАХЪ.
55
.„НОЙ пружины, НЛП надешемъ гири, но не непосредственно, а помощю
utiofi системы зубчатыхъ колесъ.
О л но Пт или совокупность многихъ телъ, служащихъ для пере¬
дачи дШяш силы, называется машиною.
Всякая машина, состоящая изъ твердыхъ телъ, какъ-бы она слож-
н была можетъ быть разложена на части, который называются про¬
стыми машинами: рычагъ, блокъ, воротъ, зубчатое колесо, на¬
клонная плоскость, клинъ и винт, а эти въ свою очередь можно при¬
вести только въ двугь: рычагу н наклонной плоскости.
Рычагъ. Рычагомъ называется стержень А1) (фиг. 56), враща-
ющШся около точки С) въ шЬкоторыхъ точкахъ его А и В привешены
грузы Ри Q- Точка С пазы- а_
кается точкою опоры, раз- ^
стояшя АС и ВС, точекъ
иривесаотъ точки оноры, .
плечами рычага. Силы Р и
Q стремятся повернуть ры-
чагъ около точки С въ про¬
тивным стороны; посмот-
римъ, какое должно быть со-
отношеше между силами, чтобы рычагъ остался въ покое. Предполо-
жим-ь для простоты, что центръ тяжести стержня AJD совпадаетъ съ
точкою опоры С; тогда собственный весъ рычага уничтожится сопро-
тивлешемъ точки С, и, при розыскиванш условш равновемя рычага,
н4>тъ надобности принимать во внимаше его весъ. Грузы Ри Q можно
разсматривать какъ параллельный силы, которыхъ равнодействующая,
какъ известно, равна ихъ сумме [43]. Чтобы рычагъ остался въ покое,
необходимо, чтобы направлеше равнодействующей этихъ силъ прохо¬
дило чрезъ точку опоры С, потому что только тогда равнодействующая
уничтожится сопротивлешемъ этой точки; въ противномъ случае, она
новернетъ рычагъ въ ту или другую сторону. Но известно изъ сложешя
иараллельныхъ силъ, что разстояшя точки приложешя силы равнодей¬
ствующей до точекъ приложешя силъ составляющихъ обратно пропор¬
циональны силамъ составляющимъ [43] следовательно:
P.Q=CB:CA,
10 °сть: для равновгьсгя параллелъпыхъ силъ па прямолинейномъ
Рычат, необходимо, чтобы силы стремились повернуть рычагъ
въ пР°гпивныя стороны и были обратно пропорцюнальны плечамц
®сли напр, плечо СВ менее С А въ два раза, и на первое навесили 6
'Унтовъ, а на второе—3 фунта, то рычагъ будетъ въ равновесш.
56
О ПРОСТЫХЪ МЛШИНАХЪ.
На равноплечемъ рычаге силы для равнов4с1я должны быть равны.
Предыдущее разсмотр'Ьше остается то же самое, будетъ ли рычагъ
иметь горизонтальное или наклонное къ горизонту положеше.
57. Есть еще рычагъ другого рода, въ которомъ точка опоры С
(фиг. 57), лежитъ не между точками приложешя силъ, какъ въпреды-
дущемъ случай, a вне. Плечами рычага будутъ лиши АС и ВС; сила
Q есть грузъ, Р означаетъ ycn.iie. которое употребляетъ рука, чтобы
удержать грузъ отъ падеш’я. Предположимъ, что по другую сторону
точки опоры С рычагъ уголщенъ, чтобы центръ тяжести его былъ въ
С. Въ случай равновесия, соотношеше между силами и здесь останется
то же самое, что и въ рычаге перваго рода, то есть сила Р должна быть
во столько разъ менее Q, во сколько ВС менее плеча АС. Для дока¬
зательства зам'Ьтимъ, что равнодействующая параллельныхъ силъ Р и
Q должна проходить чрезъ точку опоры С, потому что только тогда ры¬
чагъ можетъ быть въ равновесш. Отсюда во-первыхъ выходитъ, что сила
Q должна быть более Р, ибо равнодействующая двухъ неравныхъ парал¬
лельныхъ и противоположныхъ силъ равна ихъ разности и находиться за
большей силой [45]; во-вторыхъ—разстояшя С А и СВ, точки прило¬
жешя силы равнодействующей до точекъ приложешя составляющихъ,
или, что все равно, плечи рычага, должны удовлетворять пронорцш:
P:Q=CB:CA,
что и нужно было доказать.
Найденное правило для равновейя рычаговъ обоихъ родовъ спра¬
ведливо не только, когда на плечи привязаны грузы, но п въ случае ка-
кихъ угодно параллельныхъ силъ.
58. Если точка опоры и точки привеса, или точки приложешя силъ.
лежатъна однойпрямой линш.
то рычагъ называется прямо-
линейнымъ. На фигуре 58
изображенъ рйчагъ лома-
о ПРОСТЫХ!» машинахъ.
57
а АСВ, а на фигур* 59 - ^линейный рнчагъ АСВ. По-
... ..М* аглтпл OOir'Jl*
ПИЛ*'
мысленно прямыми ллшями
С А И СВ точку опоры Ссъ А Фиг. 59.
и В точками ириложешя силъ. Найденный выше усданйя равнов-бая от¬
носятся только къ рпашъпрштвейввп и параллельнымъ ситамъ
59. Выведемъ ус.югпяранпопЫя рычаговъ ЛСР (фиг 60) в ГМ й'п
81). каюго цод» яда: лряшшшвяаго, лманагс ткртМтг,,^
наго (фиг. 60) и второго рода (фиг. 61), подъ вл1яшемъ непараллельных!
силъ Р и Q. Для простоты предположил!, что цеитръ тяжести рычаговъ А СВ
и САВ совпадает! съ точкой опоры С; тогда собственный вёсъ рычага мо-
жетъ быть пренебрегаем!, потому что, уничтожаясь сопротивлешемъ точки опо¬
ры, онъ не можетъ войти въ искомыя условен равновФсгя. Первое очевидное
ycsiOBie—это, чтобы силы стремились повернуть рычагь в! противныя стороны.
Во вторыхъ, направлете равнодействующей этихъ силъ должно проходить чрезъ
точку опоры; только при такомъ условш рычагъ останется в! покое, потом)
что только тогда равнодействующая уничтожится сопротивлении! точки опоры.
Последнее условш можно выразить иначе. При этом! мы будем! разематривать
разом! рычаги обоих! родов!, употребляя одни и те же суждешя, для чего оди-
наковыя буквы на фигурах! 60 и 61 означают! соответственный части.
Продолжим! направлеия сил! Р и Q до пересечешя в! точке D, в! ко¬
торую перенесем! точки ихъ приложетя. Отложивъ потомъ лиши BE и BF,
чропорщональвыя силамъ, такъ чтобы
СВли Т> i-"vrajiw дин ипалыи jiu-iai а, шшравленш
ВдФл Какъ Уже з^чено выше, должно проходить чрезъ точку опоры С.
Кост аВное D0CTP°eHie предполагает!, что силы Р и Q лежать въ одной плос-
съ точкой опоры; иначе равновесие было бы невозможно. Проведя изъ
МЫ** ~ ' «
следшй внрочемъможно зам ь-
нить ломанымъ, соединнвъ
В
Фиг. 60.
Фиг. 61.
58
О ПРОСТЫХЪ МШИНАХЪ.
точки опоры лиши СН и CL, соответственно параллельный BE и BF, бу¬
дить иметь изъ подоб1я четыреугольнпковъ EGFB и LCHB:
GF СН
GE ! CL ’
или, зам'Ьнивъ GE и GF равными имъ BE и BF:
ЕЕ _ СН
HF~ VL ' '
Проведя еше перпендикуляры СК д С31 изъ точки опоры С на направлешя
силъ Q и Р, получимъ треугольники СКН и СЕМ подобные, потому что въ
нихъ углы при Къ М прямые, а углы СНК и CLM равны по параллель¬
ности сторонъ. Поэтому, назвавъ чрезъ р и q соответственно лиши С31 и CKt
будемъ иметь:
<3>
Изъ сравнешя пропорцШ (1), (2) и (З)находимъ
Л — 2
е~р1
или
Bp = Qq (4)
Величина Ер, такъ же какъ Qq, то есть произведете изъ силы на перпен-
днкуляръ, опущенный на ея направлеше изъ точки опоры, называется момен-
томъ силы. Итакъ, второе yc.iOBie дляравношс1я силъ нарычат заклю¬
чается въ томъ, что моменты силы должны быть равны-, когда оно не
соблюдено, то рычагъ начинаетъ вращаться въ сторону той силы, которой мо-
мевтъ более.
Въ частномъ случае, когда рычагъ перваго АСВ (фиг. 62), или второго
рода САВ (фиг. 63), прямолинейный, а силы В и Q, на него действуюиря,
параллельны между собою, предложенное доказательство не годится, потому
что оно требуетъ, чтобы направлешя силъ, по достаточномъ продолжеши, пе¬
ресеклись. Легко однакожъ доказать, что правило момснтовъ остается и здесь
справедливымъ. Выло доказано [56 и 57], что
Р _ СВ
Q. ~~ СА ‘
Нроведемъ изъ точки опоры С псрпсн-
дикуляръ СК на направлеше одной изъ
силъ, напр. Q; онъ будетъ перпендику-
ляренъ также къ направленю другой
силы Р.
Изъ подоб)я треугольниковъ С31 А н^|
СКВ имеемъ:
СК СВ
~СМ~~ СА •
"резъ сравнеше двухъ последнихъ пропорцШ
получаемъ:
_В__ СК
Q СЖ’
откуда
Р. Q. СК,
т. е., когда силы параллельны, моменты ихъ, для
равновейя силъ, должны быть равны.
о ЛРОСТЫХЪ М.ШИНАХЪ.
5»
60 Въ случай параллельныхъ силъ, дййствующихъ на прямоли-
нный рычагъ произведете изъ силы на пространство, пройден-
точною ея приложены, есть величина для обгьихъ силъ по¬
стоянная. Чтобы доказать это, вообразимъ два рычага, одинъ АСВ
„Ьиг 64) перваго рода, У котораго точка опоры въ С, и другой САВ
фиг 65) второго рода, ».точкой 0П0РЫ въ с> в ПУСТЬ Действующи
фиг. 64. Фиг. 65.
на нихъ параллельный силы уравновешиваются. Повернемъ рычагъ
АСВ перваго рода до положешя аСЬ, или второго рода САВ—до
Cab; тогда точки приложешя силъ опишутъ дуги Аа и ВЪ, которыхъ
рад]усами будутъ плечи рычага, а центромъ—точка опоры. Такъ какъ
углы АСа и ВСЬ равны, то дуги Аа и ВЪ относятся какъ рад]усы,,
которыми онй описаны, а потому
въ св
Аа СА
р СВ
Съ другой стороны, имйемъ следовательно,
р въ
Q. Аа ’
откуда
Р. Аа = Q. ВЪ,
что и требовалось доказать.
Изъ этого выходитъ, что хотя малою силою можно преодолеть боль¬
шое сопротивлеше, но зато пространство, пройденное точкою приложе¬
шя силы, будетъ болйе пространства, которое пробйжитъ точка прило¬
жешя сопротивлешя, и при томъ во столько разъ, во сколько сила долж¬
на быть при равновёсш менее сопротивлешя. Этотъ законъ обыкновен¬
но выражается такъ: сколько мы вытрываемъ въ силгъ, столько те-
Ряемъ въ скорости. Обратно, когда большою силою преодолевается
Налая, то хотя мы теряемъ въ силе, зато выигрываемъ въ скорости,
потому что пространство, пройденное точкою приложешя первой, менее
Ространства, которое въ то же время опишетъ точка приложешя второй.
61. При ложен! я. При помощи рычага, самою малою силою можно
О ПРОСТЫХ! МАШИНАХ!.
уравновесить произвольную большую; для этого стоит! только первую
приложить к! длинному, а вторую—к! короткому плечу рычага.
Этим! обстоятельством! пользуются, когда хотят! повернуть какой
пибудь большой груз!. Короткое плечо рычага, котораго точка опоры
лежит! на стержне А (фиг. 66), подкладываюгь под! груз! В. а на
Фиг. 66.
конец! длиннаго, в! точке N, налегают! рукою; тогда давлеше на
груз! В будетъ во столько разъ более уышя руки, во сколько короткое
плечо рычага менее длиннаго.
Наши руки и ноги суть рычаги второго рода; на короткое плечо
действует! мускул!, а длинным! преодолевается внешнее сопротивле-
Hie. Рычаг! имеет! множество и других! приложенШ, как! напр, в!
ножницах!, щипцах!, гребных! веслах! и проч.
^ 62. Висы. Самое замечательное приложеше рычага—въ вгьсахъ.
Мы опишемъ такъ называемые чувствительные весы, отличаюпцеся
отъ обыкновенных! торговых! весовъ—только большим! совершен¬
ством!. TaKie весы состоят! изъ равноплечаго рычага аЪ (фиг. 67).
называемаго корымысломъ. Чрезъ середину его проходитъ стальная трех-
Фиг. 67.
о ПРОСТЫХЪ МАШИНАХЪ. 61
„ШПЯ призма, обращенпая острымъ ребромъ с внизъ п лежащая на
Г2чъ пластинкахъ изъ какого нибудь весьма твердаго вещества, напр.
22.стекта, агата или халцедона- Для ясности, призма сс представлена
пыльно на фигур* 68. На концахъ коромысла нрив*шены дв* чашки
Л и Е равнаго в*са (фиг- 67). На одну изъ нихъ кладутъ взвешивае¬
мый предмета, а на др>гую—гирн, до т*хъ поръ, пока в*сы не придутъ
въ равновейе- тогда в*съ гирь выразитъ весъ тела, потому что при
равнов*сш равноплечаго рычага силы должны быть равны. Чтобы не
притуплялось oc-rpie призмы с, когда на весахъ ничего не взвешивается,
коромысло нриноднмаютъ дугообразной пластинкой /г, приводимой въ
движете винтомъ К. _
Для вгьрности весовъ необходимо: 1) чтобы точка опоры и точки
привеса лежали на одной прямой лиши, потому что известное услов1е
равновейя параллельныхъ силъ на рычаге [56] справедливо только для
рычага прямолинейнаго; 2) чтобы плечи коромысла съ чашками уравно¬
вешивались, и 8) чтобы разстояшя точекъ при¬
веса чашекъ до ребра с призмы были равны.
Для укорачивашя и удлинешя плечей, въ слу¬
чае ихъ неравенства, чашки привешиваются не
къ самому рычагу аЬ, а къ дугообразнымъ плас-
тинкамъ т и п, которыя прикреплены къ ко-
ромыслуимогутъ быть разгибаемы или сгибаемы
помощш винтовъ.
Впрочемъ, Бордадалъ способъ взвешивать
верно даже на неверныхъ весахъ; этотъ спо¬
собъ называется двойнымъ взвтииватемъ. На
одну изъ чашекъ D кладутъ тело, а на другую фиг-68-
Е насыпаютъ мелкаго песку столько, чтобы весы были въ равновесш;
потомъ снимаютъ тело и на место его кладутъ гири до техъ поръ, пока
опять не произойдешь равновейе; тогда весъ гирь будетъ очевидно ра-
ненъ весу тела, независимо отъ верности весовъ.
Коромысло весовъ представляешь тело, подпертое въ двухъ или бо¬
лее точкахъ, расположенныхъ на одной горизонтальной лиши. Оно мо¬
жетъ быть въ равновейи безразличномъ, неустойчивомъ ц устойчн-
вомъ [5 2]. Въ первомъ случае, то есть когда центръ тяжести совпадаетъ
Съ ребромъ призмы, коромысло будешь оставаться во всякомъ положенш
piiBHOBliciii. Когда ребро призмы лежитъ ниже центра тяжести, то ко¬
ромысло будешь въ равновесш неустойчивомъ. Въ обоихъ случаяхъ весы
^ Удобны для употреблешя. Коромысло должно быть такъ устроено,
^обы ребро призмы лежало выше центра тяжести, и чтобы это ребро и
62
О ПРОСТЫХЪ МАШИНАХ!..
центръ тяжести находились на одной отвесной плоскости прп горизон-
тальномъ положение коромысла. Такъ какъ вЬсъ коромысла уничто¬
жается сопротивлешемъ подставки, то равнов’Ьпе будетъ зависать только
отъ грузовъ, положенныхъ на чашки; если в’Ьса обоихъ грузовъ равны,
то коромысло принимаетъ горизонтальное положеше, а прикрепленная
къ нему стрелка становится на середину дуги sv. \
Самое важное достоинство вёсовъ есть ихъ чувствительность.
то есть способность выходить изъ положешя равновесия, когда приба-
вятъ на чашку самый малый грузъ; чемъ этотъ грузъ менее, тЬмъ весы
чувствительнее. Это ушше выполняется, когда: трете въ точкахъ
опоры и привеса мало, коромысло по возможности легче и короче, а
центръ тяжести лежитъ близко къ точке опоры [63].
Для уменыпешя трешя, призму делаютъ по возможности острЬе,
а поставку берутъ изъ весьма твердаго вещества, чтобы уменьшить чи¬
сло точекъ сонрикосновешя. Чтобы коромысло было легче, въ немъ де¬
лаютъ вырезки. Оближете центра тяжести коромысла съ точкой опоры
производится передни жешемъ гайки д по винту; при повыгаенш ея, по¬
дымается и центръ тяжести.
\ 63. О чувствительности въсовъ. Основываясь на законахъ рычага,
можно показать, каково должно быть устройство весовъ, чтобы они обладали
наибольшею чувствительное™.
Разсмотримъ только частный случай, когда корымысло (фиг. 69) АСВ
есть равноплечШ рычагъ, въ ко-
торомъ точка опоры С и точки
в привеса А и В лежатъ на од¬
ной прямой .тптАСВ. Для рав-
новешя одного только коромысла,
точка его опоры и центръ тяже-
В, сти д должны лежать на одной
отвесной линш- Предположимъ,
что въ эту пору прямая А СВ
горизонтальна.Пусть теперь при¬
весили къ коромыслу въ точке
А грузъ р, а въ В — грузъ q,
изъ которыхъ р более q вели¬
чиною t. Тогда равновеае на¬
рушится; коромысло отклонится
въ сторону силы р и приметъ та¬
кое положеше A,CtBu при ко-
торомъ сила р уравновешивается съ q и весомъ г коромысла, приложеннымъ
къ центру тяжестид,. Но сила q уравновешивается съ равною себе частью
силы р, а потому остаются только силы t и г, действующей на ломаный ры¬
чагъ А1Схд1. Для равновешя необходимо равенство моментовъ, то есть, чтобы
t. СхМ=г. СЛп . . . . (С)
Фпг. 69.
О ИИН'ТЫХ’Ь МАШИН 1ХЪ.
гд* С,М п б> изображайте перпендикуляры, опущенные изъ Ct на направ-
леВ ит вёсовъ более чувствительными должно считать те, которые,
той же вазности между грузами р и q или, что все равно, при
при одной и к -е отклоняются отъ горизонтальнаго положе¬
нной и той же величин^, ^ ^ с/апемъ искатЬ) отъ и.
в!я, ДРУГИМИ словами, ввличина этого угла, Изъ треугольника МСАи
да ыяттю, а»»"
назвавъ уголъ MCtAt чрез >
tang а = с- л!
Подставивъ сюда вместо CtM его величину изъ равенства (С), будемъ
иметь: t MAl
tang ct == — . .
° г Скп
Обозначивъ C,J, чрезъ I, С,д—чрезъ т, найдемъ изъ подобныхъ треуголь-
никовъ АХМС\ и С^пд;, ^
С,п т'
Изъ сравнев1я двухъ посл'Ьднпхъ равенствъ выходитъ;
tang а = .
° г т
Последнее выражеше содержитъ решете предложеннаго вопроса. Изъ него
видно, что а возрастаете съ уменынешемъ гит. Итакъ, чтобы весы были
чувствительнее:
1) Коромысло должно быть по возможности легче. Съ этою целш вънемъ
делаются вырезки, такой формы и величин, чтобы рычагъ наименее сгибался
подъ вл]яшемъ собственнаго веса и грузовъ, лежащихъ на чашкахъ.
2) Разстояше т отъ точки опоры до центра тяжести коромысла должно
быть какъ можно меньше. Для этого на верху коромысла насаживаютъ на
винтъ гайку д (фиг. 67); чрезъ перемещете ея можно приближать центръ
тяжести къ точкё опоры.
При выводе этихъ условШ мы не обращали внимание на гнуые коромысла
и Tpenie въ точке опоры; то и другое зависятъ отъ величины грузовъ, обре-
меняющихъ плечи, отъ длины коромысла и проч. Такимъ образомъ, надо при¬
соединить еще три ушшя:
3) Чувствительность весовъ темъ менее, чемъ более взвешиваемые грузы,
потому что, при увеличиванш нагрузки чашекъ, коромысло сгибается более,
и центръ тяжести его понижается; вместе съ темъ возрастаете и треше въ
точкахъ опоры.
4) Изъ последней формулы, говидимому, выходитъ, что, при уддиненш
коромысла, чувствительность весовъ увеличивается; во это не верно. Чемъ
Длиннее коромысло, темъ оно более гнется. Чтобы гнуйе, при удлиненш пле-
чей, не увеличивалось, необходимо самое коромысло дёлать толще. Отъ этого
козрастаютъ весъ его и трипе такъ несоразмерно, что чувствительность ве-
С0ВЪ Уменьшается. Поэтому, коромысло следуете делать какъ можно короче,
ко менее однакожъ некоторой величины: плечи коромысла должны быть более
Диметра чашекъ, потому что иначе чашки нельзя было бы подвесить.
по ^ля Убытия третя, призма, на которой опирается коромысло, и
Дгтавка должны быть сделаны изъ веществъ весьма твердыхъ и разнород-
64:
О ПРОСТЫХЪ ЫАПШНАХЪ.
ныхъ [436], иапр. первая взъ стали, вторая изъ агата. Ребро призмы
должно быть по возможности острее, а чтобы оно напрасно не тупилось,
когда весы не употребляются, коромысло подымается особыми подставками.
64. Висы съ нижней точкой опоры. Обыкновенные в4сы занимаютъ
много места и неудобны для переноски. Весы, въ которыхъ чашки укреплены
непосредственно на рычаге аЪ (фиг. 70), вращающемся около точки е, не им4-
ютъ этого недостатка. Но тогда равнов'кте зависитъ отъ места грузовъ, потому
что чашки представляютъ часть коромысла аЪ. Если взяты равныя гири, и одна
помещена въ q, на край чашки, наиболее удаленный отъ точки опоры, а другая
въ^з, на ближайшемъ разстоянш, то первая перетянетъ вторую, ибо дёйствуетъ
на длиннейшее плечо рычага. Для равнове«я надлея:ало бы поставить грузы въ
одинаковыхъ разстояшяхъ отъ точки опо¬
ры, напр, по средине чашскъ, что на прак¬
тике не выполнимо. Этотъ недостатокъ
можно устранить, соединяя каждую изъ ча-
шекъ съ коромысломъ только въ одной точ¬
ке, чтобы давлеше груза на чашку пере¬
давалось всегда на одну и ту же точку ко¬
ромысла. Такъ именно и сделано въ весахъ Роберваля или съ нижней точкой
опоры, изображенныхъ на фигуре 71. Чашки неподвижно прикреплены къ
стержнямъ /"и h, соединенндаъ съ рычагомъ аЪ шарнирами въ точкахъ а и Ъ.
Фиг. 70.
Фиг. 71.
Чтобы чашки не опрокидывались, прутья / и h связываютъ внизу стержнемъ
cd, особеннымъ образомъ укрепленнымъ въ точке о, какъ это изображено на
фигуре 72 въ увеличенномъ размере. Штифты х и у не дозволяютъ стержню
cd двигаться горизонтально. Коромысло вращается на призме ее; горизонталь¬
ность его указывается стрелкой, движу¬
щейся по дуге т. Равновёше не зависитъ
отъ места грузовъ, потому что при всякомъ
ихъ положешя давлеше передается наконцы
cl плечейкоромыслааЬ.Такъ по крайнеймере
должно быть, еслп нетъ трешя. Но треие
делаетъ все части весовъвъ точкахъ скреп-
лешя менее подвижными иприближаетънхъ
ф къ весамъ, нзображеннымъ на фигуре 70,
иг' а потому равновёше зависитъ здёсь отъ по¬
ложена грузовъ. Впрочемъ, влгяше этой причины, обыкновенно, очень мало-
О ШЧМ'ТЫХЬ ИШИНАХЪ.
ш ы Роберваля весьма мобнм ця практическаю употреблены, но не го-
УЧСНЫХЪ изсгёдованиь иогояу что недостаточно чувствительны,
дятся д-1» J1 ..... В1.€Ы рцмскге вжы представляютъ неравноплечШ ры-
X 6л>7? ПЬпг 73) съ неподвижной точкой опоры С; короткое плечо утол-
/чагь ль vh • j J№ тяжести рычага и точка опоры лежать на одной
щено настал , пИНОму плечу можно перемещать гирю р постоян-
ОТВЕСНОЙ ЛИН1Ю. 110 м11
наго веса, а къ короткому Щ>-
вешиваютъ чашку В. Д»"™
гирю по плечу СВ, «a ^ Ид
такое ея положеше, гдЬ ■
уравновесится съ чашкой ,
здесь ставятъ нуль. Иото
на чашку кладутъ гирю опрс-
деленнаго веса, наир, въ
"**1- Т0Г,аГгп»7мъ"
придется удалить гир Р
точки опоры; на томъ месте рычага, где надо повесить гирю, пишутъ 1.
Далее, на чашку кладутъ гирю въ два пуда, и еще отодвигаютъ гирю р, пока
снова не произойдешь равновесен; место ея на рычаге помечаютъ цифрой 2-
Нодобныть образомъ можно сделать и друпя делешя. Если теперь хотятъ что
либо взвесить, то кладугъ тело на чашку, а гирю р двигаютъ до техъ поръ,
пока рычагъ АСВ не уравновесится. Число, стоящее на томъ месте рычага,
где находится гиря, покажетъ весъ тела,
v ” Об. Безменъ. Безменъ представляетъ большое сходство съ римскими ве¬
сами. Онъ состоишь изъ рычага перваго рода аЪ (фиг. 74), который на одномъ
конце имеетъ утолщеше Ъ, а на другомъ а—крючекъ съ чашкой, и опирается
въ с на веревке, служащей ему точкой опоры. Пусть при положенш веревки,
показанномъ на фигуре, рычагъ находится въ равновесш. Если къ крючку а
нрпвесимъ гирю въ 1 фунтъ, то веревку нужно придвинуть къ крючку для
уменьшения плеча са и увеличе-
Hifl ch. Когда рычагъ въ равно¬
весш, то на томъ месте рычага,
где находится веревка, ставятъ „п
точку. Потомъ къ крючку ирпве- %.
шиваютъ 2 фунта, а место верен- ^
пи обозначаютъ при равновесш Фиг> 74_
безмена двумя точками. Подобнымъ образомъ находяшь и друпя делешя, со-
ответствующ')я разнымъ грузамъ. Безменъ есть приборъ весьма нечувствитель¬
ный и способный ввести неопытнаго человека въ обманъ; употреблеше его въ
торговле запрещено.
*>7. Децимальные въеы. Въ настоящее время нередко употребляютъ
еЧ»мальные илп десятичные весы, посредствомъ которыхъ можно. взве¬
шивать гирями въ десять разъ меньшими обыкновенныхъ; это составляешь
нажное удобство, когда нужно определить весъ болынихъ грузовъ, какъ напр,
при npiene кладей на железныхъ дорогахъ. Кроме того, весы эти занимаютъ
есьма немного места.
Фигуры 75 и 70 изображаютъ: первая—децимальные весы, вторая—одну
гтему рычаговъ. Рычагъ перваго рода iff вращается около точки опоры К.
О ПРОСТЫХЪ МАШИНАХ'!).
На короткомъ нлоч'Ь Кд повешены два стержня fh и ус, соединенные шар¬
нирами съ рычагами ah и cd второго рода, которыхъ точки опоры въ а п с/.
На рычагъ аЪ опирается платформа М, на которую кладутъ взвешиваемый
грузъ Q. На фигуре 7а, изображена только половина платформы. Къ длпн-
Фиг. 75.
ному плечу гК рычага привешена чашка С, на которую кладутъ гири до техъ
поръ, пока не произойдетъ равновейя.
Чашка берется такого веса, чтобы одна, безъ гирь, уравновешивала вс?
части, оппраюнДяся на плечо Кд безъ груза Q. Равновейе узнается темь,
что два ocrpia О становятся одно противъ другого. Длина плечей рычаговч
должна быть такова, чтобы, приколебанш весовъ, платформа М оставалая
всегда горизонтальна, чтобы весъ гирь, положенныхъ на чашку, равнялся1 /ю Q,
и чтобы равновейе не зависело отъ места груза на платформе. Эти требованп
удовлетворяются, когда
Kf
HL ~
Щ'=Чы Кг. . (1)
Кд dc
Kf — da’
Для простоты разст-
ждешй допустпмъ,что
знаменатель отноше-
Hifl последней про-
—^ л порцш есть 4, т. е-
-i—=
Фиг. 76. хотя ВПр0чемЪ0нъм0-
жетъ равняться какому угодному числу, но, конечно, большему единицы. Грузъ
Q можно разематривать, какъ силу; разложимъ ее на две вертикальный силы
р и г", действующая на точки а и Ь сверху внпзъ. Относительная величина
о нростыуь мшишхъ. 67
сиЛ и »• зависть отъ яШа Q ш платформ!; М, но ео есякомъ случай,
S бы грузъ ни лежалъ, Q^p + r [44]. .
пштше силы г передается бсзъ пзм*нешя, помощш стержня fb, точк!; /1
Силу о можно разложпть на дай вертикальныя силы, действующа на точки
7 Гпчя пт. ТПЧК+ d НС оказываетъ влшшя на равиовеие весовъ. Сила,
действующая на точку с равна V* ^ потому что се въ 3 раза более ad; дМ-
rnde этой силы прп посредстве прута дс, передается безъ измененш точке д.
Следовательно, 'грузъ Q производить такое дМсте, какъ будто бы въ точке
/ висета гиря веса г, и въ точке д—гиря веса Чшр. Действ1еэтой послед¬
ней на рычагъ гд будетъ одинаково съ дЪйгтемъ гири в!;са1), прив1;шенной
къ точке Г потому что, по пропорции (2), Кд более Kf ъъ 4 раза.
Итакъ' грузъ Q оказываетъ такое действ1е на рычагъ гд, какъ будто
бы въ точке f виеЬли две гпрп весомъ въ р и г, или, что все равно, какъ
будто бы самый грузъ Q былъ прпвешенъ въ той же точке /‘ Отсюда ясно,
что для уравновешивашя груза Q надо положить на чашку С гирю, равную
Vо веса Q, потому что по равенству (1), плечо Kf Въ десять разъ менее
плеча Кг. Когда этп отношешя между плечами и грузами удов¬
летворены, то остря О должны стоять одно противъ другого.
Предыдущая суждешя справедливы, где бы на платформе М
ни лежалъ грузъ Q.
При понпженш точки f, напр., на дюймъ, точка Ъ опустится
на столько же. Въ то же время д понизится на 4 дюйма и пере-
двинетъ на такую же величину с, а точка а опустится только
на *k четырехъ дюймовъ, т. е. на одинъ дюймъ. Такимъ обра¬
зомъ, точки b и о прп колебанш коромысла гд понижаются или
повышаются на одинаковый величины, и, следовательно, плат¬
форма ili” остается всегда самой себе параллельна.
68. Въсы пгужиннык. Въ общежитии часто употреб-
ляютъ весы. основанные на упругости стальныхъ пружинь.
Въ полый цилиндръ АВ (фиг. 7 7)вставлена стальная пру¬
жина, опирающаяся съ одной стороны въ крышку цилиндра,
а съ другой—въ металлическую пластинку т, которая при¬
креплена къ стержню 1); если будемъ держать въ рукахъ
кольцо G и повёсимъ какую нибудь гирю на крючекъ Р,
приделанный къ цилиндру ^4 7?, то стержень D выдвинется,
кружина сожмется—и темъ более, чемъ гиря тяжелее. При¬
мешивая разные грузы, мы можемъ обозначить на стержне 7)
соответствующая имъ делешя. Taitie весы весьма удобны.
Но со временемъ упругость пружинь ослабеваем., и они на-
чпнаютъ показывать более, чемъ следуетъ.
К»** рычагъ ножницы?—щипцы, ео-
ToJ;'JMn с,,имаютъ со св-Ьчи?—щипцы, ко¬
ми , кол,пг'> орЬхи?—щипцы, которы-
1ЮДЦ, "Гутъ — весла? — Почему,
■ансь на гору, мы нагибаемся впе-
Фпг.
редъ? Одно плечо рычага перваго рода
равно 10 дюймамь, а другое 24: на ко¬
роткое повЪшенъ грузъ въ 20 фуптовъ;
сколько падо повысить на др\гое плечо,
чтобы рычагъ былъ въ равновЬсш? —
G8
О ПРОСТЫХЪ МАШИНЛХЪ.
Сравнить между собою дФдешя на рим-
скихъ вФсахъ?—Тоже сделать относи-
гельнобезмеиа.—Почему серединою нож-
ницъ легче что либо перерФзать, нежели
концами? — Почему длинный стержень
трудите поднять за конецъ, нежели за
середину?—На концахъ горизонтального
невФсомаго стержня, иривФшены двФ ги¬
ри: въ 9 и 6 ф.; въ какой точкФ надо под¬
переть этотъ стержень чтобы оиъ оста¬
вался въ равновфеш?—На концахъ гори-
зонтальнаго цилиндрическаго стержня,
длиною въ 22 дюйма и вФсомъ въ 20 фун-
товъ, нрпвФшеныгири въ 2 и 3 п.; въ ка¬
кой точкФ надо подпереть стержень, что¬
бы онъ оставался въ равновФсш?—Ци-
диндричесмй рычагъ, длиною въ 12 фу-
товъ и вФсомъ въ 60 фунтовъ, ноложенъ
на подпорку въ разстояши 4-хъ футовъ
отъ одного изъ своихъ коицовъ; какого
вФса гирю надо повФсить па этотъ ко¬
нецъ, чтобы рычагъ былъ въ равновФсш?
— Дилиндрпческш рычагъ длиною въ
2"1,5 и вФсомъ въ 15 килограммовъ, поло-
жеиъ на подпорку въ разстояши 1»> отъ
одного изъ концовъ; иа длиниомъ плечф
повФшена гиря въ 4 килограмма; сколько
килограммовъ надо привФсить на корот¬
кое илечо, чтобы рычагъ былъ въ равно¬
вФсш?—ДилпндрическШ стержень, дли¬
ною въ 8“ и вФсомъ въ 10 килограм. по-
ложенъ на подпорку; одинъ конецъ его
обремененъ грузомъ въ 6, другой въ 9
килограммовъ; въ какомъ разстояши отъ
своихъ коицовъ рычагъ долженъ быть
нодпертъ, чтобы получить равповФае?
Фиг. 78.
6 9. Б л о к ъ. Блокъ есть цилиндръ небольшой высоты, вращающш-
ся на оси, и по окружности которого сд'Ьланъ желобъ. Фигуры 78 и 79
изображаюсь эту машину съ двухъ сто-
ронъ. Ось С лежитъ въ отверсияхъ,
сд'Ьланныхъ въ вилообразной распорке
К, называемой обоймгщей, и можетъ
быть неподвижная и подвижная (фиг.
80); соответственно этому и самый блокъ
получаете назваше неподвижнаю
(фиг. 79) и подвижного (фиг. 80).
Разсмотримъ сначала первый, но при
этомъ не будемъ принимать во внимаше
в4са веревки, сопротивлешя ея при сги-
6aHin и треюя блока объ ось. Пусть на концы веревки действуютъ две
параллельный силы Р и Q (фиг. 79); найдемъ, при какихъ ушдояхъ
эти силы будутъ въ равновесш. Если равновесие уже существуете, то
^ оно, очевидно, не нарушится, если вообразимъ, что ве-
•*- ревка прикреплена къ блоку въ техъ точкахъ А и В,
где она съ блока сходите. Но тогда мы будемъ иметь
равноплечш прямолинейный рычагъ -4СН,вращающшся
около точки С, для равновеая котораго необходимо, чтобы
Г = Q,
]г то есть, для равновгъегя неподвижнаю блока, силы
должны быть равны. Когда силы не равны, то блокъ
долженъ вращаться въ сторону большей силы. Такимъ
образомъ, неподвижный блокъ не изменяете величины
силы, а только ея направлеше; въ силе мы здесь не вы-
игрываемъ, и потому не теряемъ въ скорости [60].
Фиг. 80.
о ПРОСТЫХЪ МАШИНАХЪ. 01)
-ft Къ тому же результат) иридеиь въ случае непараллельныхъ силъ
' on Тогда рычагъ Судсгь ломаный, котораго плечи перпендикулярны
S мрамем» cL, a niw1™»™ IWEOBtaa ^
выразится равенствомъ:
p.AC^Q-BC-
гдЬ Р. АС есть моментъ силы Р, a Q. ВС—мо-
меитъ Q. Замечая, что АС = ВС, какъ радгусы
одного и того же круга, получимъ, по раздЪленш
об’кпхъ частей предыдущая равенства на одно н то
же количество, р = Q
71. Въ подвпжномъ блоке (фиг. 80) одинъ
конецъ веревки, проходящей по желобу, yicptn-
ленъ неподвижно въ S, а на другой действуешь ф,,г- 8L
сила Р; наконецъ, къ обоймищЬ К, въ которой вращается ось В блока,
приложена еще сила Q. Допустимъ для простоты, что обе части CS и
AZ веревки между собою параллельны. Деймме такого блока можно
уподобить прямолинейному рычагу второго рода, котораго точка опоры
въ С, а точки приложешя силъ—въ А и В. Для равновейя рычага
необходима пропорщя:
р _.вс
Q ~ АС
Но какъ oTHomeHie ~ равно V2, ибо рад1усъ вдвое менее дуаметра, то
Р = '1шЯ.
Следовательно, дляравновесгя параллельныхъ силъ на подвиж-
номъ блокгъ, нужно, чтобы сила, действующая на веревку, про¬
ходящую по желобу, была вдвое менее силы, приложенной къ
оси блока.
Къ тому же выводу можно придти еще иначе. Сила Р уравнове¬
шиваешь силу Q помощш двухъ частей CS и AZ одной и той же ве¬
ревки; но какъ натяжимость веревки во всехъ ея точкахъ одинакова и
равна силе Р, то можно сказать, что сила Q уравновешивается двумя
равными параллельными силами, изъ которыхъ каждая равна Р. Сле¬
довательно, Q = 2Р, откуда Р=7» Q.
Для удобства, веревку ZA можно перекинуть чрезъ неподвижный
блокъ, который не изменяешь дейстчяя силы, а только ея направлеше.
72. Когда равновейя въ блоке не существуешь, то пространство,
пробегаемое точкою приложешя силы Р, вдвое более пространства,
которое проходишь точка приложешя силы Q. Пусть центръ В подвиж¬
ного блока, а, следовательно, и грузъ Q, поднятъ на высоту В В' (фиг.
70
0 ПРОСТЫХЪ ММИИНАХЪ.
Фиг. 82.
82); тогда точка приложешя силы Р должна пройти пространство, рав-
I ное сумм'Ь веревокъ С С и АА', что вдвое бо.гЬе ВВ'.
Такимъ образомъ: сколько, посредствомъ подвиж¬
ного блока, выигрываемо въ силгь, столько же
теряемъ въ скорости, и обратно [60].
Замечая, что
АА!+СС'='2ВВ
Р=7, Q,
будемъ иметь, noc.it перемножен] я соответствсн-
ныхъ частей равенствъ:
P(AA’+CC)=Q. ВВ'.
то есть произведете силы и пространства, прой-
деннаго точкою ея приложешя, есть величина
для обтьихъ силъ постоянная.
73. Въ общемъ случай, когда части BS и AZ (фиг.
83) веревки не параллельны, можно разсматривать три
силы: Q, действующую на ось блока, и две силы натяясешя частей BS и AZ
одной и той же веревки, стремянцяся поднять блокъ; послйдтя две силы рав¬
ны между собою и силе Р, действующей на конецъ веревки. Чтобы могло су¬
ществовать равновйше, сила Q доляша быть равна и прямопротивна равнодей¬
ствующей обйихъ силъ натяжетя. Пе-
ренесемъ точки прилояссшя этихъ по-
слйднпхъ силъ въ Е, на взаимное пере¬
сечете ихъ направлетй, отложпмъ рав¬
ный линш ЕЙ и EG и построимъ на
нихъ параллелограммъ Е ЕВЙ. Равно¬
действующая В представится д!агона-
лью ЕЕ) и доляша будетъ пройти чрезъ
ось блока, потому что только тогда она
можетъ быть уничтожена силою Q.
Назвавъ чрезъ m уголъ ZE8,
образованный частями веревки, будемъ
Фиг. 83. иметь изъ треугольника DEEI-.
Р _ jEH SinZEDН _ Sinj m
Jt ED Sin£EHB Sin m
Замйнпвъ силу В равною ей силою Q и подставпвъ 2 Sinjm CosSj« на мйсто
Sinm, получимъ:
Р 1
откуда
Р =
2 Cos | m
Q
2Cos5»»'
loro же вывода можно достичь, заменяя блокъ рычагомъ второго рода ВС А,
котораго точка опоры въ В.—Въ частномъ случай, когда веревки SB и
ZA параллельны, и, следовательно, т=0, получимъ:
В=* 2Q.
о ПРОСТЫХЪ МЛШИНАХЪ.
71
Если т близко къ 180°, то
Фиг. 84.
Cos приближается къ нулю, и Р делается
„ ии„ПЛ _„,ъ 6o.ite Q. Это даетъ возможность получить, помо-
въ безконечно . Р* дЩк-шя. Эакр1,гшмъ одинъ конецъ М (фиг. 84)
пЦю веР^"’'движно, а другой привяжемъ къ подвижному гЬлу Р,
натянутой вер ^ ото,юй точке веревки весьма малую силу Q. Тогда веревка
и приложнмъ кън^ ^1ьш0Ю СИЛою, что можно будетъ передвигать огромные
грузы Р и вообще преодо¬
левать чрезвычайно боль-
пня сопротивлешя; п0
Mtpi того какъ, чГе31,
перемещеше точки прп-
лбжешя сопротивлешя Р,
веревка ослабеваете, ее
снова надо натягивать.
74. Посредствомъ подвижного блока (фиг. 80), при параллельности
веревокъ, грузъ Q можно уравновесить силою, равною половине веса
этого груза. Для получешя еще большаго действ1я совокупляютъ не¬
сколько блоковъ вместе. Такихъ маишнъ, называемыхъ полиспаста¬
ми, есть несколько родовъ. Самый сильный, то есть въ которомъ одною
и тою же силою можно преодолеть наибольшее сопротивлеше, устрои-
вается такъ. Подымаемый грузъ Q (фиг. 85)
привешенъ къ обоймице подвижного блока х,
поддерживаемого веревкой, одинъ конецъ кото¬
рой прикренленъ неподвижно въ S, а другой—
къ обоймице второго блока у, блокъ у также
поддерживается веревкой, которая привязана од-
ншгь концомъ St къ неподвижной точке, а дру-
гимъ—къ обоймице третьяго блока г; нако-
нецъ, третья веревка, обойдя этотъ блокъ, пере¬
кидывается чрезъ неподвижный блокъ и и натя¬
гивается силою Р. Грузъ Q производить наобой-
мицу блока у давлеше, равное половине своей
величины или 73 Q. Третья обоймица г испы¬
тываете только половину этого давлешя, т. е. 7 4Q.
Наконецъ, третья веревка натягивается силою 7s Q, которая для рав¬
новейя должна быть равна силе Р. Неподвижный блокъ и не изме¬
няете дейстщя силы, а только ея направлеше. Итакъ, въ разсматри-
наемомъ случае сила Р равна 7в сопротивлешя Q. Еслибы подвижныхъ
олоковъ было 4, то Р равнялось бы 7 wQ, и вообще, при п подвиж-
пыхъ блокахъ,
P = iQ-
Если бы п равнялось 20, тоР составило бы менее одной миллшной доли Q.
Фиг. 85.
72
О Ш’ОСТЫХЪ миишпхъ.
Этотъ иолиенаетъ нчЬетъ ту невыгоду, что имъ можно поднимать
грузы на высоту весьма незначительную.
Более употребительны сл’Ьдуюнйе полиспасты. Дв’Ь системы бло-
ковъ распредели ютъ въ двухъ обоймицахъ К и L (фиг. 86), изъ ко¬
торыхъ одна L утверждена неподвижно. Веревка, прикреп¬
ленная въ t къ неподвижной обоймиц’Ь, обходить ближай-
niiil нижшн блокъ а подвижной обоймицы К и подымаете!!
на нижшй блокъ h обоймицы L, потомъ обходить второй
блокъ Ь нижней обоймицы и второй блокъ// верхней и т. д.,
л наконецъ, сойдя съ верхняго блока /, натягивается силок»
Р. Къ подвижной обоймиц’Ь нрнв’Ьншнъ грузъ Q. Чтобы
найти отношеше между силой Р и сопротивлешемъ Q, за-
м'Ьтимъ, что натянутость веревки должна быть во всЬхъ
точкахъ одинакова и равна ешгЬ Р. Поэтому, въ случае
трехъ иодвижныхъ блоковъ, можно считать, что сила Q
уравновешивается 6-тыо равными и почти параллельными
силами: следовательно, 6Р— Q, откуда P=~Q. Вообще,
если блоковъ будетъ п, то Р= -i- Q. Если, нанрим'Ьръ,
If
2п
ИОДВИЖНЫХЪ блоковъ 20, TO P=~l0 Q.
Иногда блоки размещаюсь въ двухъ рамахъ L и К
(фиг. 87).
Для сбережешя места, неподвижные блоки насаживаются на
одну общую ось С (фиг. 88); такъ же поступаютъ и съ подвиж¬
ными. Веревка привязывается одшшъ концомъ къ неподвижной
обоймиц’Ь въ t и обходить попеременно блоки обЬихъ снстемъ.
Здесь то же самое отношеше между силою и сопротивлешемъ, какъ
въ двухъ предыдущихъ полиспастахъ.
75. Воротъ. Воротъ
состоитъ изъ колеса В (фиг.
89), прикрепленного къ
цилиндрическому бревну
пли валу, вращающемуся
около своей оси на подстав-
кахъ N. На окружность
колеса дейст вуетъ сила Р‘
при помощи веревки или
какъ нибудь иначе, а на
окружность вала—сила Q.
параллельная первой. Что-
• НЛСГЬРСКАЯ flArrgm.-
Фиг. 80.
0 IlPOCl’W-Vb МШШНАХЪ.
/гг определить нлоше равнов-Ьпя этихъ сплъ
сги ихъ въ одну плоскость; для итого проведеыъ
изъ точки В, где веревка сходить сь вала, пря¬
мую лнн1ю но поверхности вала, параллельно его
оси, до встречи въ точке В съ плоскостью, про¬
ходящею перпендикулярно ьь otn вала, чрезъ
направлен1’есплыР. Къ точке приложить дв'Ь
силы Qx п Q2, параллельный и равныя силе Q.
Силы Qi и Q взаимно уравновешиваю гея, ибо,
но причтшЬ одинакошкъ оостоятсльствъ для
обЬнхъ силъл^тъловодзд^йТЬуПоч^зп ^ одна
изъ ннхъ могла взять перевесь надъ другой; ос¬
тается только Qs, лежащая въ одной плоскости
СЪ СИЛОЮ Р. ПОЭТОМУ, BO* • • -7 ~
ротъ(фиг. 90)можно раз-
сматривать. какъ прямо¬
линейный рычагъ перна-
го рода, у котораго точка
опоры въ С, а плечп —
ВС и АС. Для ра внове-
cin его, должна существо¬
вать цронорфя:
г вс
д ~ ас’
или, назвавъ рад1усъ ко- р!
леса чрезъ В, а вала —
чрезъ г,
в г
д ~ if (1)
то есть сила, действую¬
щая на окружность ко¬
леса, должна быть, въ случае равновтегя, во
столько разъ мент силы, приложенной къ
ЩЩжности вала, во сколько раМусь валаме-
н>ье Радгуса колеса.
То же самое получается и въ общемъ случае, то
тысогда силы не параллельны (фиг. 91). Тогда для
■«сш нужно равенство моментовъ. Но моментъ
лы 1 есть Р. В я моментъ силы Q равеиъ Q. г. Сле>
Довательно,
P.R=Q.r.
Фиг. 88.
74
О ПРОСТЫХЪ М.ШИНАХЪ.
Разлагая равныя нровзведетя въ лропорцш. получпмъ равенство:
. р Г
тожественное съ (1).
Фиг. 91'.
Q' а
Произведете изъ силы на пространство,
пройденное точкою ея нри-
ложешя, — одно и то же
для обЗшхъ силъ, то есть
,(фпг. 92).
Q. ВЪ=Р. Аа,
что не трудно доказать по¬
добно тому, какъ это было
сделано для рычага. С.тЬ-
Фиг. 92. довательно, въ воротй,
какъ и въ другихъ машинахъ, сколько мы выигрываемъ въси.тЬ, столь¬
ко же теряемъ въ скорости, и обратно: теряя въ дагЬ, выигрываемъ въ
скорости.
Вместо колеса, иногда
употребляютъ только одну ру¬
коятку CF (фиг. 98); дМ-
CTbie, очевидно, будетъ то же
самое, только тогда въ равен-
CTBli (1), вместо рад!уса В,
нужно взять CF—длину ру¬
коятки.
Воротъ им'Ьетъ приложе-
ше при извлечены! воды изъ
колодцевъ, руды изъ рудииковъ и проч.
Воротъ бываетъ еще вертикальный (фиг. 94). Тогда онъ называется ка¬
бестаном, и употребляется для
передвижешя грузовъ по горизон¬
тальному нанравленш, посред-
ствомъ веревки, наматываемой на
валъ.
76.Безконечныйремень.
Безконечнымъ ремнемъ назы¬
вается сомкнутая веревка, или
ремень, обхватывающее два ко¬
леса Ga II (фиг. 95);еслм ста-
немъ вращать одно изъ колесъ
II, то придетъ во вращеше и другое G, вс.тЬдств]’е трешя объ ихъ ок¬
ружности. Такъ какъ скорости точекъ ремня и окружности колесъ долж-
Фиг. 93.
Фиг. 94.
0 lll'OCTH^ МАШИНАХЪ.
75
Фиг. 93.
„„быть равны, то меньшее колесо G сд-Ьлаетъ во столько разъ большее
число оборотовъ, чЫъ колесо Я,
в0 сколько окружность перваго
иен'Ье окружности второго, или,
что все равно, во сколько раДОУсъ
колеса Смен'Ье раддуса колеса У .
Если силы Р и Q Д’ЬЙСТВ}ЮТЬ
непосредственно на окру лености
колесъ, то точки ихъ пряложетя
можно перенести на оконечности М и А верхней части ремня. Отсюда
ясно что для равнов’Ьшя необходимо, чтобы силы Р и Q были равны.
Значитъ въ сил* мы здЬсь не выиграемъ, а потому не теряемъ и въ
скорости. Правда, число оборотовъ для каждаго изъ колесъ, въ неко¬
торый промежутокъ времени, различно, но скорости точекъ, лежащихъ
но ихъ окружности, равны между собою.
Пусть одна сила Q (фиг. 96) дМствуетъ на окружность колеса II, а
другая сила Р приложена къ
окружности колеса F, веревка
же обхватываетъ колесо Н и
валъ Сг, соединенный неподвиж¬
но съ колесомъ F; тогда сила
Р должна быть во столько разъ
лен’Ье Q, во сколько рад1усъ ва¬
ла G Meirie радуга колеса F.
ЗдЬсь есть вынгрышъ въ cmt и,
стало быть, потеря въ скорости,
или наоборотъ.
77. Згбчатыяколеса. Зубчатое колесо есть круглая пластинка
«(фиг. 97), съ зубцами по
окружности и вращающая¬
ся на оси С. Зубцы колеса
« захватываютъ зубцы вто¬
рого колеса /г меныиаго д!а-
метра, называемаго шее-
мернею и прпкр4пленнаго
иъ средин^ большого колеса
•Пустьна окружность ко¬
леса Ь Д'Ьйствуетъ сила Р, а
на окружность вала С, ук-
рЬиленнаго наколесЬ а,—
сила Q. Розыщемъ услов1я
poisiioeicijf. Зубчатое коле-
№ можно разематрлвать
Фиг. 96.
Фиг. 97.
7G
О IIРОСТЫ\Ъ МЛШИНАХЪ.
какъ воротъ. Поэтому, сила Q, действующая на окружность вала, про¬
изведете зубцами колеса а на зубцы шестерни h давлеше, которое будетъ
во столько разъ менее силы Q, во сколько В, радусъ колеса а будетъ
более г, рад!уса вала С, и, следовательно, это давлеше будетъ равно
Ь-Е-
Еолесо Ь съ его шестернею можно также уподобить вороту, въ которомъ
на окружность колеса действуетъ сила Р, а на окружность вала—сила
Q- Для равновесия должна существовать нропорщя:
р _ г.
в-т" *
где г, и Pi означаютъ соответственно рад1усы шестерни h и колеса Ь.
Г
Отсюда, чрезъ умножете обеихъ частей равенства на дробь-д-’ нахо¬
димы
Р Г. Г1
то есть, сила, действующая на окружность колеса должна быть
во столько разъ менее силы, действующей на окружность вала,
во сколько произведете радгуса вала и шестерни менее произве-
детя радгусовъ колесъ. По окружности колеса Ъ можно бы сделать
зубцы, заставит, ихъ захватывать зубцы шестерни третьяго колеса, и
т. д. и, наконецъ, въ окружности последняго колеса приложить си¬
лу Р. Тогда отношеше этой силы къ Q сделалось бы еще меньше.
Системы зубчатыхъ колесъ употребляются весьма часто, когда тре¬
буется малою силою преодолеть большое сопротивлеше, напримеръ при
передвиженш болыиихъ грузовъ, при разведеши мостовъ и проч., или
когда нужно получить очень быстрое вращательное движете. Въ этомъ
последнемъ случае, силу заставляютъдействовать на шестерню одного
изъ двухъ крайнихъ колесъ; тогда другое крайнее колесо сделаетъ боль¬
ше оборотовъ, чемъ первое въ то же время,—во столько разъ во сколько
произведете рад1усовъ всехъ колесъ более произведешя рад1усовъ шес¬
терней. Темъ же обстоятельствомъ пользуются въ часахъ, чтобы сооб¬
щить минутной стрелке въ 12 разъ быстрейшее движете, чемъ часо¬
вой. Зубчатая колеса имеютъ еще приложеше въ мельницахъ, где ко¬
лесо съ лопатками, приводимое въ движете водою или ветромъ, сообща -
етъ жернову быстрое вращательное движете.
Понятно, что въ зубчатыхъ колесахъ соотношеше между силою и
пространствомъ, нробегаемызгь точкою ея приложетя, то же самое, что
и въ рычаге [60].
О ИГОСТНХЪ ЯАШИНЛХЪ. 77
-с Нпптишштоскость. Наклонная плоскость есть про-
Я я» »е,«.«яой П.»»™ ЕК «) (фиг. 98),
наклоненной к-ъ напранЛеш.) ', • ™
которому действуете сила Q на • >
ш мъ 69^ ирпщ «Двно постоян¬
но находиться на этой плоскости, ри- ^
ложимъ къ т'Ьлт G еще силу . Тре ^ 08_
(5>ется определить, при пакихъ услов1-
яхъ tLto G повинуясь еиламъ о и Q, останется въ равновесш. Про-
ведемъ плоскость ЕК, перпендикулярную къ GI); она пересечется съ
птоскостью ЕК но прямой линш К, перпендикулярной къ плоскости
чертежа. Проведемъ еще плоскость EFK, содержащую линш GD и
перпендикулярную къ прямой К. Тогда получимъ въ разрезе прямыя
линш ЕК и ЕК. Наконецъ, онустивъ пернендикуляръ ЕЕ съ какой
нп есть точки ЕК на ЕК, будемъ иметь прямоугольный треугольникъ
EFK, въ которомъ сторона ЕЕ называется высотою наклонной пло¬
скости, ЕК, разстояше вершины перпендикуляра до вершины угла К, —
длиною наклонной плоскости, а ЕК — основанкмъ. Для простоты
предположимъ, что Q есть весъ тела, приложенный къ центру тяжести
G, и разсмотримъ только два случая: когда сила S действуете парал¬
лельно длине наклонной плоскости и параллельно ея основанш.
1) Разложимъ весъ тела G, который обозначимъ черезъ Q, на две
силы, одну—по лиспи GA, параллельной длине наклонной плоскости,
а другую—по GB, къ ней перпендикулярной. Последняя сила уничто¬
жится соиротивлешемъ наклонной плоскости, а первая, которую мы на -
зовемъ чрезъ Р, приведете тело въ движете. Для равновейя необхо¬
димо къ телу G приложить силу S, равную и прямо противоположную
Р- Отношеше Р къ Q можно найти изъ треугольниковъ ЕЕК и AGD,
которые между собою подобны, потому что углы А и F равны, какъ
прямые, a D и К—потому, что стороны одного перпендикулярны къ
сторонамъ другого. Отсюда выходите пропорщя:
GA EF
GI)~ ЕК
Подставивъ, на место отношешя лиши GA и GD, отношеше изобра-
жаемыхъ ими силъ, получимъ
S EF . (-1 \
Q EX’ ^ '
То есть сила, действующая параллельно длить наклонной пло¬
скости, въ случае равновгъсгя, во столько разъ метье силы пер-
Плоскость ЕК перпендикулярна плоскости чертежа и представлена пря¬
мою лищею ЕК.
7S
О Ш’ОСТЫХЪ МЛШИНАХЪ.
пендикулярной къ основашю, во сколько высота наклонной плос¬
кости менгъе ея длины. Чемъ -высота менее въ отношенш длины. тймъ
меньшею силою можно удержать тело на наклонной плоскости отъ па-
дешя. Когда высота нуль, то не требуется никакой силы, что и понятно,
потому что на горизонтальной плоскости весь тела уничтожается со-
нpoтпвлeнieмъ подставки.
При подыманш тЬла пасрсдствомъ наклонной плоскости, хотя мы выпгры-
ваемъ въ снл'Ь, но зато терясмъ въ скорости. Пусть т'Ьло пробежало всю
длину наклонной плоскости, поднявшись такимъ образомъ на высоту EF.
Тогда точка прпложешя силы S прошла пространство, равное длине на¬
клонной плоскости, между гЪмъ какъ центръ тяжести тела поднялся только
на высоту наклонной плоскости. Изъ пропорцш (1) имгкмъ
S. EK=Q. ЕЕ,
то есть произведете силы, параллельной длить наклонной плоско¬
сти, на пространство, пройденное точкою приложетя этой силы,
равно произведетю силы, параллельной высотп, на пространство,
пройденное точкою ея приложетя по отвгьеному направлент.
Ер
Зам'Ьнивъ изъ прямоугольнаго треугольника EFK отношеше ^ вели¬
чиною Sin К, будемъ иметь, по равенству (1):
S=Q. Sin К.
2. Разложимъ теперь силу Q (фиг.
99) на дв4:одну Р—по лиши 6L4.ua-
раллельной основашю наклонной плос¬
кости, другую—по лиши GB, перпен¬
дикулярной къ длине. Последняя YHH-
Фиг 90 * • '
■ ' чтожится сопротивлешемъ наклонной
плоскости, первая же заставитъ т’Ьло G двигаться. Для равновешя не¬
обходимо къ телу приложить силу S, равную и прямопротивную съ Р.
Изъ подоб!я треугольниковъ GAD и EFK находимъ:
GA EF.
GB~FK’
но GA- s •
Н0 GB Q-'
следовательно,
& EF гол
Q FK Ы
откуда видимъ, что для равновгьегя, сила, параллельная основа¬
нию наклонной плоскости, должна относиться къ силгь парал¬
лельной высотть, какъ высота наклонной плоскости, къ ея ос-
новатю.
■1 Чемъ меньше высота относительно основашя, темъ меньшею силою
можно удержать на наклонной плоскости тело отъ падешя. Такъ какъ
отношеше высоты къ основашю можетъ иметь всевозможный величины,
О ПРОСТЫХЪ МАШИНАХЪ. 79
то сила, параллельная основашю, можетъ быть больше, меньше и равна
сил*, параллельной высот'Ь.
Замечая, что
J(,A-=tang К,
получимъ изъ пропорцш (2):
S=Q tang К.
Въ предыдущемъ разсмотр-Ьнш мы предполагали, что основаше на-
к юнной плоскости горизонтально, а сила Q перпендикулярна къ осно-
вап1ю. Однакожъ, выведенный заключешя справедливы при всякихъ
направлешяхъ основашя и силы.—лишь бы они были взаимно перпенди¬
кулярны.
Наклонная плоскость имеетъ весьма обширныя приложешя. Для
уменьшешя трудности подъема на го¬
ру, дорогамъ даютъ извилистый видъ,
чтобы онЬ тгЬли наименышй наклонъ
къ горизонту, хотя конечно чрезъ это
увели чивается ихъ длина. Когда хотятъ
вскатить бочку на те.тЬгу или вообще
на возвышеше, то кладутъ дв’Ь жерди
и по нимь двигаютъ бочку. Съ наклон¬
ной плоскостью можно соединить блокъ Фиг. 100.
(фиг. 100); для этого укрЬпляютъ одинъ конецъ Н веревки на верху
наклонной плоскости, обводятъ веревку около вскатываемаго предмета,
напр, бочки Q, а за другой конецъ веревки Р тянутъ. Но самыя замЬ-
чательныя приложен] я наклонной плоскости—это клинъ и винтъ.
7 9. Клинъ. Елиномъ называется трехгранная призма ЛВС (фиг.
101), которую вставляютъ въ нромежутокъ между двумя предметами,
чтобы удалить ихъ другъ отъ друга, напр, рас¬
колоть бревно. Клинъ можно представлять со-
стоящимъ изъ двухъ наклонныхъ плоскостей,
сложенныхъ своими основаньями. Пусть сила Р
дЬиствуетъ параллельно общему основашю и
стремится вдвинуть клинъ въ разщелину брев¬
на. Оиред’Ълимъ, какое давлеше истштываютъ
раздвпгаемыя части бревна отъ боковъ АС и
ВС клина. Для этого замЬтимъ, что точки В и
В т’Ьла, испытывая давлеше со стороны клина,
оказываютъ на него въ свою очередь давлеше
перпендикулярно къ бокамъ, по направлешямъ
BQ n Назвавъ эти давлешя чрезъ Q п Qu перенесемъ точки
1Р
Л Т—В
ft;
Л-
ll L-
-уМ; Ti Ч.
JT. ^ v 1
Ж V
Фиг. 101.
но
О Ш'ОСТНХЪ MVlllIIIIVX'b.
ихъ приложен!я въ а, на взаимное переН;чеше ихъ направлен™. По-
строивъ потомъ параллелограмъ ailhc на лишяхъ ас и ail, nponopni-
ональныхъ Q и Q\, нандемъ равнодействующую It, изображаемую ди¬
агональю al. Если клинь въ щель более не вдвигается и не выталки¬
вается, то есть находится въ покое, то силы Р и В должны быть
равны и прямоиротивны. Изъ подоб1я треугольниковъ ЛВС и ale,
имеезгь:
Р аЬ АВ
Q ас АС’’
Подобнымъ образомъ находимъ:
Р аЪ__ АВ
Q, Ьс ~ ВС
Следовательно, сила, действующая на клинъ, во столько разъ
менее давленгя, исттываемаго одною изъ раздвшаемыхъ ча¬
стей тела, во сколько толщгта клина АВ менее его бока,
прикасающегося къ этой части. Въ частномъ случае, когда бока
клина равны, давлешя Q и Qu ими производимый, также равны. Чемъ
клинъ острее, или, что все равно, чемъ толщина клина менее сравни¬
тельно съ его боками, темъ легче при его помощи преодолевать со-
нротивлеше.
Клинъ имеетъ приложеше во всехъ острыхъ инструментахъ, тоно-
рахъ, долотахъ, ножницахъ и проч., которые, чемъ острее, темъ легче
преодолевают сцеплеше частицъ твердаго тела. Кроме того, здесь
имеетъ в.Бяше еще то обстоятельство, что давлеше, произведенное ру¬
кою или чемъ другюгь на инструмента, сосредоточивается на немногихъ
точкахъ, которыхъ ocrpie касается; такъ что режущая часть есть orrpie,
а бока клина только удаляютъ разъединенный уже части тела другъ
отъ друга и чрезъ то даютъ возможность острш действовать на етЬ-
дуюнця части.
80. Винтъ. Вообразимънаклонную плоскостьаЬс(фиг. 102)и цп-
линдръ N, котораго окружность равна
основашю наклонной плоскости. Обер-
немъ последнюю около цилиндра, такъ
чтобы основаше ея было перпендику¬
лярно къ производящей лиши af. Тог¬
да основаше совпадете съ окружностью
цилиндра, а длина—съ некоторою ли-
Hieio anb. Наложимъ на цилиндръ дру¬
гую наклонную плоскость die, такъ
чтобы ея основаше было параллельно
основашю цервой, и чтобы высоты обе-
о пгосгы.хь мшинлхъ.
Ь1
ихъ лежали на одной прямой лиши а/, составляя неиосуюдственное
продолжеше одна другой. Поступая такимъ же образомъ съ третье») нак¬
лонною плоскостьюи далее, получимъ на цилиндре кривую лишю
«ribmdlf, называемую винтовою. Каждая часть ея anh, bind..., рав¬
ная длине наклонной плоскости, называется виткомъ; разстояше аЬ,
lid... между двумя витками, по производящей линш цилиндра, равное
высоте наклонной плоскости,—шщтною витка или высотою вин¬
тового хода. Цилиндръ, въ которомъ по направленно винтовой лиши
сделано углублен]‘е, называется винтот (фиг. 103). Если въ доске
Ж сделаемъотверс/rie, внутри которого нар’Ьжемъ винтообразный углуб-
лешя, соответственный возвышен]ямъ винта, то получимъ гайку. Пусть
въ такую гайку, укрепленную неподвижно, вставленъ винтъ, на верхъ
которого положенъ грузъ Q. Еслибы не было трешя между винтомъ и
гайкой, то грузъ Q заставилъ бы винтъ вращаться и опускаться въ
то же время. Чтобы удержать винтъ отъ падешя, достаточно приложить
къ окружности его некоторую силу Р, которая стремилась бы поверты¬
вать винтъ въ противную сторону. Требуется определить, какое дол¬
жно быть отношеше между силами Р и Q въ случае равновесия. Для
этого загЬтимъ, что грузъ фдавитъ посредствомъ винта на витки гайки
М или. что все равно, на наклонную
плоскость параллельно ея высоте, меж¬
ду темь какъ этой силе Q противодей-
ствуетъ сила Р, ио направленно окруж¬
ности цилиндра или. что все равно, па¬
раллельно основание наклонной плоско¬
сти. Поэтому, сила Р,въ случаи рав-
metbcw, должна быть во столько
разъ мент Q, во сколько высота нак¬
лонной плоскости менее основашя, или
во сколько ширина витка мент
окружности винта', при этомъ пред¬
полагается, что трешя между винтомъ
и гайкой не существуете и что въ количество Q включенъ весь винта.
Назвавъ ширину витка чрезъ Ь. а окружность винта чрезъ а, получимъ.
р — h л у
Q а W*
Къ винту ириделываютъ обыкновенно кружокъ Н, называемый голов¬
кой, и силу прилагаютъ не къ окружности винта, а къ окружности го¬
ловки; назовемъ эту силу чрезъ Р. Тогда къ действш впита присоеди¬
няется дейсше ворота, и потому сила В, для уравновЬшивашя груза
Фиг. 103.
82
О ПРОСТЫХЪ МАШИНАХЪ.
Q, должна быть менее силы Р въ отношеши а, окружности винта, къ с,
окружности головки, то есть
3 _£ (91
Р — с ’ '
Перемноживъ два равенства (1) и (2), найдемъ
в___ ь.
Я с ’
следовательно, шла, дтъйсшующая на окружность головки, долж¬
на относиться къ силгь, параллельной оси винта, какъ высота
витка къ окружности головки. Еслибы напр, высота витка была 7а
лиши, а окружность головки 4 дюйма, то сила В составила бы 76о
пасть груза Q.
Соотношеше между силою и пространствомъ, пройденнымъ точкою ея прп-
ложемя, остается для винта то же самое, что и въ другихъ машинахъ: сила,
действующая на окружность головки, во столько разъ менее подымаемаго гру¬
за, во сколько пространство, пробегаемое точкою приложешя первой силы,
более высоты, на которую подымаютъ грузъ.
Все выведенныя следгшя относятся не только къ тому случаю, ко¬
гда сопротивлеше Q есть весъ, но вообще какая угодно сила.
Винтъ имеетъ приложеше
въвинтовомъпрессе(фиг. 104),
посредствомъ котораго можно
производить весьма сильныя
давлешя. Винтъ действуетъ на
доску MN, подъ которую кла¬
дутъ какое либо тело, подле¬
жащее сжатщ.
Винтъ, употребляется еще для
передачи движетя и въ этомъ слу¬
чае тттшибезкопечнымъ. Онъ
состоитъ изъ вала аЪ (фиг. 105)
съ винтовыми нарезами, прпводи-
маго во вращательное движете по¬
средствомъ рукоятки с, либо ка¬
тить нибудь инымъ способомъ. На¬
резы скользить по зубцамъ колеса
N и приводятъ его въ движете
Фиг 104 около ост
Ммкрометрическт винтъ
есть такясе обыкновенный винтъ, но только съ очень малымъ впнтовымъ хо-
домъ, и служить для мадаго персмещешя предметовъ [19]. Если ширина витка
была '/2 миллим., то, повсрнувъ головку винта на ‘ъоодолюокруясности, что
всегда мояшо сделать, мы переместили бы предмстъ на 0,001""". Микроме-
тричесюй винтъ употребляютъ въ микроскопахъ, телескопахъ и многихъ дру-
о проетыхъ мшитхъ.
88
гяхъ фпзическихъ и астрономпческнхъ внструментахъ. Имъ пользуются меха¬
ники при дФленш шкалъ. Для этого линейку, которую требуется разделить на
части, утвсрждаютъ неподвиягно и, помощио винта, передвигаютъ вдоль ея
подвижную часть, содержащую рФзсцъ; вращая головку винта последовательно
на равныя доли полнаго оборота, дМствуютъ каждый разъ рФзцомъ и полу-
чаютъ на линейке равноотстояиця другъ отъ друга заметки.
На скамейке, привязанной къ веревке,
перекинутой чрезъ неподвижный олокъ,
сидитъ челов4къ и держптъ въ рукахъ
другой конецъ веревки: съ какимъ уси-
jieMj, онъ должевъ натянуть веревку,
чтобы удержать себя отъ падешя? На
скамейке, привязанной къ обоймице под-
движного блока, сидитъ человекъ и дер-
жгСгъ въ рукахъ одинъ конедъ^веревкн,
которая обходить неподвижный и под¬
вижной блоки, и которой другой коиецъ
закрепленъ иеподвия:но; съ какимъ уси-
.иемъ человекъ долженъ тянуть за верев¬
ку, чтобы удержать себя отъ падешя?—
Требуется уравновесить гирю въ 256 пу-
довъ силою въ 4 пуда посредствомъ по¬
лиспаста; сколько надо иметь блоковъ,
если взять для этой цели тотъ или дру¬
гой изъ полпспатовъ, изображенныхъ на
фигурахъ 85 п 86?—На окружность'вала,
котораго Д1аметръ равенъ 6 дюйм., дей¬
ствует!, грузъ въ 100 пудовъ; какой ве¬
личины должно быть колесо, чтобы сила
въ 5 пудовъ, действующая на окружность
этого колеса, уравновешивала упомяну¬
тые 100 пуд.?—Навалъ зубчатаго колеса
а (фиг. 97) съ 96-ю зубцами действуетъ
сила 3 пуда. Зубцы этого колеса захва-
тываютъ зубцы шестерни h съ 6-ю зуб¬
цами; шестерня h прикреплена кь колесу
Ь о 96 зубцахъ, которое сцеплено съ зуб¬
цами другой шестерни также съ 6-ю зуб¬
цами и въ свою очередь прикрепленной
къ колесу также съ 96 зубцами; нако-
нецъ, последнее захватываетъ шестерню
о 6 зубцахъ, прикрепленную къ колесу
безъ зубцовъ; какую силу надо приложить
къ окружности последняго колеса, чтобы
удержать всю систему колесъ въ равио-
весш?—Высота наклонной плоскости 6
саитиметровъ, а длина 10 сантиметр.;
какъ велика должна быть сила, парал¬
лельная длине или основашю наклонной
плоскости, чтобы удержать на этой плос¬
кости шаръвесомъ въ 80 килограымовъ?—
Основаше наклонной плоскости 42 фута;
какую надо дать ей высоту, чтобы грузъ
въ 12 пудъ можно было удержать силою
2 пуда, действующей: 1) параллельно
основашю и 2) параллельно длине?—На
гору 2000 футовъ отвесной высоты тре¬
буется устроить шоссейную дорогу; какъ
велика будетъ ея длина, если наклоиъ къ
горизонту должеиъ быть 5°?—Какое отио-
шеше силъ Р и Q (фиг. 100), если вы¬
сота наклонной плоскости h, а основаше
а?—Высота винтового хода въ винтовомъ
прессе 6 лишй (фиг. 104), д1аметръ винта
два дюйма; какой величины надо взять
рычагъ, чтобы силою въ 4 пуда, действую¬
щею на конецъ этого рычага, произвести
давлеше въ 300 пудовъ?—Определить со-
отношеше между силами (фиг. 105), дей¬
ствующими на рукоятку с и окружность
вала, прикрепленнаго къ колесу N.
О ТВЕРДОСТИ.
81. Твердое тФло, вследствие частичныхъ силъ, обнаруживаетъ сопротив¬
ление къ разрыву, или разламывай™, и вообще
къ перемене формы, какъ напримфръ скручи¬
вав™, сгибав™, сдавливав™, растяжешю.
С0ПР0ТНВЛЕН1Е ПРИ РАЗРЫВАН1И. Со-
противлев1с тФла при разрывавш определяется
такъ. Приготовивъ призматпчесшй или цилин-
Дричесый прутъ АВ (фиг- 106), укрФпляютъ
°динъ конецъ его неподвижно въ А, а къ дру¬
гому В привФшиваютъ чашку, на которую по-
стспенно прибавляютъ грузы Р, пока не про-
изойдетъ разрывъ. Въ моаентъ разрывами, Фиг. юз.
Ч)П миф
г»цГА У-
иогХк(1оф вэхиевиня ‘у leadb гнэяоевн aodoxoa ‘эпюгяихойа
-00 BtfJOJ, ' иохоэня—v тз Чкэшвяонэо ЯЭИЬ'ВГ^'В'Э Ц ВХОЭНЯ riyoj.h ЧЯВХ ЯНЭИС
-daxa гкэ^эяон !»<у яМхц‘ -ншхо^ьэ виШ и гхнйохпя эж вон гяд
"ннояве огаия anHnatfaandu ялозвяэхня OKBdu шгМоф ггд
• 2 = „г
гцпЩ а.
‘iKoxeon ■— = •* ox ‘primmf iniiabpadau вн гхижэг вапнягох?
-owBdu ихээжвх adxiiali гмв.ч ядв^ -Дхоэня ц в ‘eeijxIeBd охвн
-hodonou X nudum гхэвьвнео о <{,tfx ‘(oil миф) »«/=<? ‘Btfaiiun
-atwriiduu охвнчгохлпкш1ц яо/иа гхэрш aaojKdaxo щякэХхгшэи
bVjoh ‘^вьАгэ гконхэвь гд -hodu и amndu Чяоягохои вшваиж
-datftfon к rtf гхкшийе га гхикэкгуэдхоцА Чяо1гв9 ainaranxoduoo
гхошгэиьня (о) ^.1г1нс1оф оц
•» гя—ndouo вньох в 1ор
aoxAdtf ‘прэ оьэги oiitfo гш!охоя
га ‘юрэ oxodoxa в ‘titfod oxBfldan эн
‘LIBM'ld 4XBflHdXBW08Bd ОНЖЬ'ОЙ ОХЬ
Чнох га онягох гхэМр вНшгевд
"о iiffltfadaa вн гхэАахэдй у вгио
в ‘(601 миф) q и п гя гхвпноя
вн Ixdajtfon HHaiKdaxo bVjoh ‘q.Bhiro гкох гя и вяийэявч1по вг:Акч1оф вхд
•(»)
bVahxo Чй# = ?у
яхн9 онжгой BKorsBd гхнэкои гд -mlouo ияьох гхо
(jq utfBtooru ихээжвх BdxHati arasoxoeBd ‘ouaud ээя охь ‘иги нгпэ эшэг
-aBdiiBn вн ndouo ияьох геи охвииэЧано cdBt\(antfH3udau Binirtf л $tfx
‘■tbs
гхэйА9 нгаэ гхнэиок ‘Хкохеоц
-bs=d
охь Чиэйрн Btfxox Syy B8$d8Bd охээя яйвЧога
S isadb в ‘HifHtaoifu ijdinimtfa вн гхиЗпвжэг ЧЗгахэвь эшэжвх
-udn эониивея Ъ leadb гиэяоевн и tнкdoф ijouqroaenodn аэ bbj
-Biroutfadu ЧйвЗпот Axe (801 миф) ^Шиф цоооэо вн iKueBdy
-08ц 'ji;j иййпоги ихээжвх ^.dxroli гя гхэ^9 BjimmoLmdu вэ вяьох в Чкк&>
гхи внявс! ?) ‘лкохеои inHuraTBduu 010900 Йжэк ‘оняь-эхваой$гэ ‘и др) Аьэги
гя ondifb'biiitfiiaiidau гхмХяхэц^ пгиэ виньихэвь ихе $эа -д;) BS^deed оэвн
-badauon Htfulnoiru on гxнIшэжoL•ouэвd Чйихэвь гх^эя щнэжихж1и гхннкивт
BB3i[oiAax3(j^tfonaBd гявя ‘эони охьин яхээ <ф вгид •эшэгя1н1яви вэ вн ndouo
ияьох геи оэиинэВШю ‘Bduriautfiiaudau анигК и пгиэ цоквэ Дниьшгэа яхвне
otfBH ‘0 пгиэ гхнэиом qxHr^tfoduo ндох^ -у веМэ wj-findu ияьох otf , j ndouo
ияьох гхо aiHBox38Bd иги BXAdu nHurtf внияогон ‘jsj чхээ \ ^tfj ‘/у ainatfaa
-euodu яхээ гхнэиок цпж1эд -nuaBd qxn9 пнжь-otf (ф н у гвиэ нхнэкок ‘гког
-евй ixntfoxauodu bVjoh ‘эшэяонхк эоивэ ох гд 'онжияз/оиэн у гя гнэпщЛял
SPY oiiajKdaxo охь ‘чхихэапой эжвй игээ ‘В1нэи;рс8и оэоявяин ixatfijoeuodu эн
у пгиэ игахэцфй гя l.yfl 4naffld9X3 ияявхэйон гэ qiAiinHoduo у q.ruo гхэйхэ
-xBiiodn ояягох вно охь акохон ‘эшвкиня оя qxBKHHndn ойвн 0” ‘у <1Я 0,*и
•Ь’ОТ миф
•и X 0 о 1' .1 я я X о
-нэжо1гш1и “j- Агаэ oiaxodj, '[{[) вн—oodoxa iyj оьэга вн—Beadoii 1YOH
■iJBhnd gHHHBHoif вн чхсяХнхэц^ <*) гНнхэвь гхикэинпНэгт! эшолшМи зон
-мивея и fj bs,Mj Brag чрэви уэояэ роя он aiiotfodoiffio рнжйэхэ гхгшэ1хгш
-эи геи щчЯжвн охь ‘aiBJBifouPdii гиэМр гш щнэ1/я£.(э nxoxoodu kit'o' ‘BJBhwd
гяхэряэ щнвяонзо вн чхинэкгр онясон ннояве mg *гчшоэгча Ишш1дшт
ohw moilidouodu ouHiht п чштТнт о и omvnmindouodu owxdn ‘mulidu
чшнк'д omii'imothdouodit omuud ' .,от миф
-до ‘fpuodi 01,у чт пондо oirono
owivjDouiо *ogottHUJfJi'fodmi
"quo oinhnommi uuiMudin-oirgod
чч ■iiHormnuodiio.) охь ‘игаевяон
miauQ *lj ига fj гяоелОя гхин
-aud геи ojomfo оюниьнгэя KaxaBdp
-8u :(,Bh.to гнохе гя вшр эшэгянх
-odiioj • виоьт! axatfpeiiodu эн
вяои 4dou гхр. otf u j nsAdj
OHHHBd гхошяишрвн oj3 I'llnioH вн •diiHBiailou вн q oioHnlfadaa цпннэжоган
‘(101 *лифj цу qaoiHdoj.a ‘Ufiimlgoog -xwoirsva гя aiнавяихояноз *£8
•BxJidu pr.ox pjAdtf гНрин рявя гя шгэжэн ‘эптшэн
гхэвяп9 48!j.d8«d ymihodoHOii pj ‘вянДш! $хзр гя
оячгах гШшвь эгаэгарз эониивая гхушяпевяон ино
ЧРноявд -aodxa чхитчнэи.( оИвн гйшрвх plnilf
-rifthlu hhhiibV ox ‘Huada aojralf оннэвфйнЬоэн эшэв
-яв¥ чхвяихннэи гножгаИ1 гхМп вИяон ЧяоеМл опяхэ
-H:{.V Л'К0НЧЕЭХИЖ1Г01МиЭ11 гя ВЭХВЗОНХО ВВЭПЬ HXg
■901 •■Н'Ф
19 '
• • ояр-эж
ol
• • ■ 4H33Jf
Of ‘
' ‘ 'Мщ
8
.... qj-Jf
fS '
■ -ВНИХВВЦ
8
■ • • • гя.(д
08 •
• • od93d3j)
L
■ • • • гол1]/
LZ '
• • OXOIfOg
У
■ oaadov aoHSBdg
S‘5 ’
• 'грнияз
OS
• • • чь'вхд
<?‘S '
• • ояоь-q
•гхвкмвйзогая гя гнэжв(1пя
гор :Мхэкиьтни лконхв(11/вяя ашонйо вняв(1 вш9
B8!(,d8b’d oJBHhadauou чЮЛпогн гxIчdoxo;I 4;ioiroaodn
г¥иа икри гхвхнно udn вяхээ1пэя рн гя внннэь
-ВН8О90 ЧЧЯИ^ВХ рЙмМрЭЭЯЯШ Ч8И ЧХ^ИИЯ ОНЖОМ
охь ‘гвр гхнн8В(1 игИ оньцгав»! aiuaraaxoduog
•гйихэвк гхниэвш1№1^1
(ьэнь OH4ifBHo;ndouodu 4.449 OHHtiroif онИиЯэьо land
-sed гя эшэгаихоОноэ охь .(мохон ‘axpuaVadii oiri'19
оиЯ.Ш.энгхохе гхвхчгХеэд -В8;(Л8ьч1 oJBHbadauou ulfBtn
-ora oH4L-BHoindonodu ‘вяхэз1иэя эяс охох н озонйо вь-tf
‘11 Bx.vdii nndo(|) и HHHiftf гхо гхизияве эн uiiiBaridsBd
mlii вьцх 3iH3iraHxoduo3 охь ‘чэоввевно щнвяоЯрз
-8U гхнявх Ч.8Ц -д-у BX.(dU !(.8!{.d8BlI гItOHhЭdЭIIOЦ вн
гхи1лвя!эь- ‘гИихзвь BiH3ra;j.li3 i[.ini3 взхэинав(1 вх.((1н
гмоязА.ч 4ui4HHBadoxo и овдяшвь гз р.эрга adnj гэр
Гу
•и х 3 о V я а я х о
I
86
О ТВЕРДОСТИ.
РаздЬливъ первое равенство на второе, получимъ
Р _h
В а ‘
Это показываетъ, что когда высота более основашя, то балка можетъ выдер¬
жать болышй грузъ, нежели въ обратномъ случай, то есть когда высота ме¬
нее основашя.
Если балка имеетъ впдъ трехгранной равнобедренной призмы, опираю¬
щейся на одну изъ боковыхъ граней, то въ формуле (я) надо подъ S разу¬
меть площадь треугольника (фиг. 111), произведеннаго еЬчсшемъ призмы „
плоскостью, перпендикулярною къ ребрамъ, а подъ г—одну треть высоты тре¬
угольника. Когда же призма опирается на ребро, образованное двумя равными
гранями (фиг. 112), то г будетъ равно 2/з высоты. Следовательно, вовторомъ
случае трехграниый стержень можетъ выдерживать ровно вдвое более, нежели
въ первомъ.
две цплпндрпчесюя балки одинаковой длины: одна сплошная, другая съ ци¬
линдрической полостью. Первая въ разрезе представитъ кругь В (фиг. 113),
другая—кольцо Л, которыхъ площади должны быть равны, потому что по
условш объемы балокъ также равны. Центръ тяжести кольца далее отсто¬
ять отъ точки опоры, нежели центръ тяжести круга. Назвавъ чрезъ Р и В
сонротивлеше къ разлому балокъ полой и сплошной, а чрезъ а и Ь — разстоя¬
тя центровъ тяжести ихъ сеченШ отъ толки опоры, получимъ:
Разделивъ первое на второе, найдемъ: •
Р_ а_
В Ъ ’
то есть изъ двухъ цплпндрическихъ балокъ, одинаковой длины и равнаго веса,
полая внутри оказываетъ большее сопротпвлешс.
Наконецъ, заметимъ, что коэффищентъ q выражаетъ сопротивление къ
разрыву прута [81], котораго поперечный разрезъесть единица плоскостной
меры; его можно вычислить также изъ другпхъ наблюдший по формуле (я).
Для этого приготовляютъ стержень изъ пспытуемаго вещества и находятъ,
чрезъ непосредственное измереше, количества: Р, S, г и I; тогда
Фиг. 111.
Фиг. 112.
Фиг. 113.
Пусть изъ равныхъ количествъ одного и того же вещества приготовлены
3 —Р
Sr'
ЦЕЩТОБЬЖНАЯ СИЛА.
87
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА.
.А 83. Понят о центробежной силь. Если иривяжемъ камень
на нитку и станемъ вращать его около руки, то нитка натянется: уве¬
личивая скорость камня, мы можемъ дойти до того, что нитка, нако-
иецъ, оборвется. Следовательно, при движенш камня, обнаруживается
какая-то сила, стремящаяся удалить камень отъ руки. Это явлеше объ¬
ясняется инерщею. Свободное тело, получивъ толчекъ отъ мгновенной
силы, имеетъ стремлеше двигаться по прямой лиши и равномерно и
оказываетъ сопротивлеше всякой причине, которая стремится изменить
такое движете. Поэтому, тело, принужденное описывать кривую ли¬
ню PEQ (фиг. 114), стремится въ каждой точке своего пути, напр.
Е, сойти съ кривой и двигаться по касательной PN. Отъ этого нить
(въ приведенномъ выше примере) натягивается камнемъ; если въ кри-
вомъ канале заставимъ двигаться шаръ, то стенки канала будутъ ис¬
пытывать давлеше. Сила, съ которою тело имеетъ наклонность дви¬
гаться прямолинейно и производить, вследшйе того, давлеше на пре-
пятствш. мешаюиця такому движенш, называется центробежной:
она действуетъ на тело по направленш,
перпендикулярному къ касательной въ той
точке, гдё въ данный моментъ находится
тело. Если кривая лишя, по которой тело
А движется, есть окружность (фиг. 115),
то центробежная сила действуетъ на дви¬
жущееся тело по направленш рад]‘уса и стре¬
мится удалить тело отъ центра окружности;
отсюда ея назваше—центробежная сила.
Центробежной силой объясняются мно-
ия явлешя. Если въ стаканъ, повешенный Р
на веревку, нальемъводы и будемъ быстро ф»г. ш.
вращать около руки, то жидкость не прольется. Когда лошадь скачетъ
по окружности арены въ цирке,то наклоняется къ центру круга, потому
что иначе, отъ дейшйя центробежной силы, должна была бы упасть за
окружность. Быстро бегущш человекъ по прямой линш долженъ упот¬
ребить большое угтше, если захочетъ изменить направление бега. Грязь,
прилипшая къ колесамъ быстро двигающагося экипажа, отскакиваетъ,
вследств(е стремлешя двигаться прямолинейно. При движенш своемъ
около солнца, планеты повинуются двумъ силамъ: иритяжен]'ю къ солн-
ЧУ и центробежной силе; притяжеше стремится приблизить планету къ
солнцу, а центробежная сила заставляешь ее оставить свои путь и дви¬
лг
I
88
ЦЕНТРОВЬЖНЛЯ 1'II.IA.
гаться но касательной лиши къ орбит!;. Если бы вещество не обладала
свойствомъ инерцш, то не существовало бы п центробежной силы, и пла¬
неты попадали бы на солнце; если бы прекратилось взаимное иритаже-
Hie солнца съ планетами, то планеты навсегда удалились бы отъ солнца, j
Опыты показываюгь, что: 1) центробежная ста прямо про-
порщональна масаь, 2) прямо пропорцгональна квадрату скоро¬
сти, при одной и той оюе окружности, и 3) обратно пропор-
щональна padiycy окружности, по которой тело двигается,
при одной и той же скорости.
Эти законы должно понимать следующнмъ образомъ. Представимъ
себе два тела А и а (фиг. 115), разной массы, двигающшся равно¬
мерно ио одинаковымъ окружностямъ съ равными скоростями. Пасса А
более массы а въ п разъ. По 1-му закону, центробежная сила для тела
А будетъ более центробежной силы для а также въ п разъ. Вообра-
зимъ два тела А и. а (фиг. 116)
одинаковой массы, двигающшся
равномерно по одинаковымъ ’ок¬
ружностямъ съ разными скоростя¬
ми. Пусть скорость тела А более
скорости тела а въ т разъ; ио
2-му закону, центробеж¬
ная сила для перваго бу¬
детъ более центробежной
силы для второго въ т*
разъ. Наконецъ, пусть те¬
ла А и а (фиг. 117) рав¬
ной массы двигаются рав¬
номерно, съ одинаковыми
скоростями, ио окружно¬
стямъ различныхъ рад!у-
Фпг. 116.
Фиг. 117.
совъ. Если радоусъ окружности, описываемой теломъ А, более рад1уса
другой окружности въ к разъ, то, по 3-му закону, центробежная сила
,те.ъа А должна быть менее центробежной силы тела а въ к разъ.
Srt. Цкнтробъжная машина. Законы центробежной силы иове-
I ряются иосредствомъ особаго прибора, называемаго центробежною
машиною. Она еостоитъ изъ двухъ колесъ (фиг. 118) разной величины,
вращающихся на осяхъ А и В, которыя утверждены на столике Л/Лг.
Колеса соединены снуркомъ. Если станемъ вращать большее колесо за
ручку С, то и меньшее колесо прпдетъ въ движеше. Когда большее ко¬
лесо сделает одинъ оборотъ. меньшее обернется столько разъ, сколько
( ЦЕНТРОВ ЬЗИНЯ СИЛА. 80
•нужность его содержится въ окружности болыиаго. Изъ этого оилса-
овру
Фиг. 118.
шя ясно, что центробежная машииа'представляетъ не бо.тЬе, какъпри-
менеше бесконечного ремня [7 6].
Съ центробежною машиною ft \ ft
можно делать весьма много оны- ч-А-# W*
товъ, между которыми заметнмъ \ ) \
следуюиуе:
1) Берутъ деревянную лпней- фиг. ш.
ку Л В (фиг. 119); къ выдающимся частямъ ея приделываютъ прутъ
EF, по которому двигаются два металличеше шара равной величины
3/и N, соединенные цепочкой. При- Д
крешгеъ приборъ къ малому колесу 1
центробежной машины, посредствомъ
винта С, и поместивъшарывърав- ^г‘1г~
номъ разетоянш отъ оси KL, при- Л
ведемъ рукою большее колесо въ бы¬
строе вращательное движеше. Тогда |
шары принуждены будутъ описывать К
окружности, которыхъ центры ле- Фиг. 119.
жать на оси KL. Отъ этого разовьются центробежныя силы, который
натянуть цепочку, но шары останутся въ равнов'Ьсш, потому что ихъ
массы, скорости и рад!усы окружностей, по которымъ они вращаются,
равны между собою. Если теперь поставимъ шары не въ одинаковыхъ
разстоятяхъ отъ оси, то шаръ, более удаленный, возьметъ перевесь, и
оба отскочатъ на одинъ конецъ линейки. Вместо равныхъ шаровъ,
можно взять два неравныхъ; если поместпмъ ихъ въ одинаковыхъ раз-
стоямяхъ отъ оси и станемъ вращать большее колесо центробежной
машины, то болышй шаръ перетянетъ ыенынш. Наконецъ, шары мо¬
гу тъ быть въ равновесш, если больной иоместимъ ближе къ оси,
чемъ менышй.
2) Две дугообразный медныя пластинки Л и В (фиг. 120) скрен-
90
ЦКНТРОВТ.ЖНЛЯ СИЛА.
лены въ С неподвижно, а въ В соединены прутомъ CD, который иро-
ходитъ чрезъ отвертя, сделанный на верху ихъ. Приборъ привинчи-
ваютъ винтомъ N къ малому колесу центробежной машины. Если этотъ
приборъ привести во вращательное движеше, то каждая матер1альная
частица дугообразныхъ пластинокъ подвергнется дМствш центро¬
бежной силы, по направленно, перпендикулярному къ оси. Отъ этого
пластинки сплющатся по вертикальному направленш (фиг. 121).
3) Въ стеклянный шаръ АВ (фиг. 122) наливаютъ жидкостей:
ртути, воды и масла, которыя распределяются по степени ихъ плотно¬
сти, такъ что внизу будетъ ртуть, далее вода и наконецъ масло; шаръ
иривинчиваютъ потомъ, посредствомъ винта N, къ малому колесу цен¬
тробежной машины и приводятъ въ быстрое вращательное движеше;
жидкости поднимаются и образуютъ кольцеобразные слои, такъ что на¬
ружный слой будетъ ртутный, далее водяной и, наконецъ, масляный
(фиг. 123).
Фиг. 120. Фиг. 121. Фиг. 122. Фиг. 123.
S5. ВЛ1ЯН1Е центробежной силы на силу тяжести. При
вращательномъ движенш земли около оси, разныя точки земной поверх¬
ности двигаются по окружностямъ, центры которыхъ лежатъ на оси
вращешя. Отъ этого является центробежная сила, которая стремится
удалить тела отъ земной поверхности и этимъ уменьшаете ихъ весъ;
наибольшее в.мше она обнаруживаете на якватсральныя страны, где
составляете 11т пасть силы тяжести; на полюсахъ она равна нулю. Тя¬
жесть, кроме того, менее у экватора, чемъ у полюсовъ, еще потому,
что земля не есть совершенный шаръ, но сплюснута по направленш оси
вращешя, такъ что поверхность ея у полюсовъ ближе къ центру почти
на 20 верстъ, чемъ точки экватора.
Можно ли обыкновенными в*сами уб*- но?—Гд*болТ.с в*съ т*лъ: на вершин* го¬
диться, что тяжесть въ разныхъ точкахъ ры, или у ея подошвы, и по какимъ причи-
земли не одинакова? Разрешить тотъ же намъ?—"Почему шары М и N (фиг. 119)
вопросъ относительно пружинныхъ в-h- равной массы, находись въ равномъ раз-
совъ. — Почему неопытный ’Ьздокъ при бы- стоянш отъ оси LK, остаются при вра-
стромъ и неожиданномъ поворот* лоша- щенш линейки А В въ равповЬсш?—Если
ди падаетъ?—Отчего иа крутыхъ илгп- шаръ М отстонтъ отъ линш LK на 3
бахъ желйзиыхъ дорогъ Фдутъ медлен- дюйм., а другой N той же массы — на
о плотности.
91
- дюйм., ТО во сколько разъ центроб-Ьж-
я сила перваго мсп4с центробежной
fiuw второго?—Определить, во сколько
№ центробежная сила для широты въ
менее центробежной силы на зем-
номъ экваторе.—Какъ великъ >голъ, со¬
ставляемый направлетемъ центробеж¬
ной силы съ вертикальною лшией въ Пе¬
тербурге (широта 60°)? — Какъ великг
тотъ же уголъ на экваторе?—Объяснить
гимнастическое унражнете, называемое
гигантскими шагами.
о плотности.
Изменено плотности твлъ съ температурою. Всякое
т'Ьло при пагр'Ьванш увеличивается въ объеме [22], а при охлажденш
сжимается, и, следовательно, при разныхъ температурахъ должно иметь
различную шштность [7]; вообще, съ возвышешемъ температуры плот¬
ность уменьшается. Вода представляетъ замечательное исключсше изъ
этого общаго закона *): при нагреванш отъ точки замерзашядо 4°, она
сжимается, а при дальнМшемъ возвышенш температуры, начинаетъ
расширяться, подобно всЬмъ теламъ природы. Такимъ образомъ, при
температуре 4° эта жидкость имЬетъ наибольшую плотность; иначе ска¬
зать: если вода имеетъ температуру 4°, то будемъ ли мы ее нагревать,
или охлаждать, она во всякомъ случае расширяется, и, следовательно,
плотность ея уменьшается. Въ следующей таблице показана плотность
воды при разныхъ температурахъ.
Темп.
Плотность.
Теип.
Плотность.
Темп.
Плотность.
Теип.
Плотность.
Теип.
Плотность.
-9°
0,998371
-i°
0,999776
7°
0,999929
16°
0,998979
2i°
0,997297
-8
0,998628
0
О,199873
8
0,999878
0,999783
17
0,998794
25
0,997078
-7
9,998865
1
0,999927
0,999966
9
18
0,998612
26
0,996800
—6
0,999082
2
10
0,999731
0,999640
19
0,998422
27
0,996562
—5
0,999202
3
0,999999
11
20
0,998213
28
0,996274
—4
0,999437
4
1, »
12
0,999527
21
0,998004
29
0,995986
— 3
0,999577
5
0,999999
13
0,999414
22
0,997784
30
0,995688
— 2
0,999692
6
0,999969
14
15
0,999285
0,999125
23
0,997566
100
0,958636
Розысканге удъльнаго въс а. Чтобы определить удельный вйсъ
какого либо тела, нужно взвесить это тело и воду въ равныхъ объе-
махъ и первый весъ разделить на второй [7]. Такъ какъ при нагрева¬
нш плотность изменяется, то необходимо указывать температуры ис-
пытуемаго вещества и воды. Согласились относить удельный весъ къ
наибольшей плотности воды, то есть къ той плотности, которую эта
Жидкость имеетъ при 4°; сравниваемое тело должно быть взято при
температуре 0°. Такимъ образомъ, если говорятъ, что удельный весъ
i *) Сюда относятся также некоторые металлически- сплавы, обладавшие, виро-
Фи*», наибольшею плотностью въ твердомъ состояши.
92
о плотности.
золота есть 19, то, значшъ, плотность этого вещества ирнО°въ
19 разъ более плотности воды нрн -1°; другими словами: золото при 0°
содержись въ 19 разъ более вещества, нежели вода въ томъ же объеме
при 4°; или еще иначе: золото при 0° въ 19 разъ тяжеле воды того же
объема ирн 4°.
Трудность въ определены уд'Ьльнаго веса зависитъ отъ того, что
необходимо во всей точности отмеривать равные объемы воды и исиы-
туемаго вещества. Такъ какъ объемы зависятъ отъ температуры, то ихъ
следовало бы брать при одной и той же температуре, или еще лучше:
воду при 4°, а испытуемое вещество при 0°. Вирочемъ, наблюдения
можно производить при какой угодно температуре, а потомъ, зная,
какъ изменяются объемы испытуемого тела и воды съ изменешемъ тем¬
пературы, вычисляютъ истинный удельный весъ, относя воду къ 4°, а
xtio—къ 0°.
87. Дляопределешяуделышго веса жидкостей, берутъ флаконъ А
(фиг. 124) или склянку, запираемую притертой стеклянной пробкой,
въ которой есть узшй каналъ, оканчивавшийся ворон¬
кой п; приборъ наполняютъ чистой водой, которую
сначала кипятятъ, чтобы выгнать изъ нея воздухъ, и
потомъ погружаютъ въ тающш снегъ. Когда вода при-
метъ температуру снега, то, помощт пропускной бу¬
мага, изъ воронки жидкость выбираютъ, пока ея уро¬
вень не будетъ находиться противъ заметки т. Затемъ,
сосудъ изъ снега вынимаютъ, обсушиваютъ и взве-
шиваютъ. Вычтя весъ одного прибора изъ веса при¬
бора съ водою, получимъ весъ воды. Такъ же поступаютъ и съ дру¬
гой жидкостью. Такъ какъ объемы въ обоихъ случаяхъ равны, то раз-
деливъ весъ испытуемой жидкости на весъ воды, получимъ удельный
весъ этой жидкости.—Для верности выводовъ необходимо сравнивать
жидкости при равныхъ объемахъ, но какъ емкость сосуда А съ изме-
нешемъ температуры изменяется, то наблюдешя должно производить
при одной и той же температуре; вотъ почему флаконъ А погружаютъ
при каждомъ испытаны въ тающШ снегъ.
88. Найденный такимъ образомъ удельный весъ относится къ воде
при 0°; зная ея собственный удельный весъ при этой температуре,
легко вычислить удельный весъ исиытуемаго вещества въ отношены
воды при 4°. Назовемъ чрезъ D наблюденный удельный весъ, то есть
отнесенный къ плотности воды при 0°, чрезъ d—истинный удельный
весъ вещества, и чрезъ с—удельный весъ воды при 0°. Такъ какъ с
о ил от нос ти.
93
менее 1, то d менее I), и именно во столько разъ, во сколько с меп-Ье
1: следовательно,
Ю
С
~г
откуда
(t = Dc,
то есть истинный удельный вЬсъ равняется наблюденному, умножен¬
ному на удельный весъ воды при 0°. По таблице[8б]с = 0,999873.
S9. Подобнымъ образомъ можно определить удельный вЬсъ и твер¬
дого тела. На чашку весовъ помещаютъ испытуемое тело п флаконъ,
наполненный водою, которую освобождаютъ кипячешемъ отъ воздуха
и охлаждаютъ до 0°, какъ въ предыдущемъ случае, и уравновешива-
ютъ гирями, положенными на другую чашку. Пусть вёсъ этихъ гирь
будетъ 1). Ватемъ. снявъ сосудъ А, кладутъ чрезъ его горло испытуе¬
мое твердое тело; отъ этого часть воды вытеснится. Потомъ, кипяче¬
шемъ выгоняютъ воздухъ, который находился въ жидкости и прилшгь
къ поверхности испытуемаго тела въ виде пузырьковъ, и охлаждаютъ
до 0°. Когда поставимъ приборъ опять на одну изъ чашекъ весовъ,
то на другую, для равновейя, придется положить меньше гирь, чемъ
прежде: напрйм. q. Разность^—q выразитъ весъ вытесненной воды
или весъ воды, взятой въ объеме испытуемаго тела. Назовемъ еще
весъ твердаго тела чрезъ г. Тогда частное выразитъ искомый
удельный весъ. Совершенно такъ же постуиаютъ. когда тело имеетъ
видъ порошка, какъ нанримеръ песокъ. Если же вещество раство¬
римо въ воде, то плотность его должно сравнивать съ плотностью та¬
кой жидкости, въ которой это вещество не растворяется, откуда уже
не трудно получить истинный удельный весъ. Ниже помещена табли¬
ца удельнаго веса наиболее замечательныхъ телъ:
Платина кованая. .
Платина плавленая.
Полото плавленое. .
ИрпдШ плавленый.
Ртуть
Снинецъ плавленый.
Реребро плавленое .
Впсмутъ плавленый.
Медь плющенная. .
Медь плавленая . .
Рталь отвареная . .
Железо .
23,000
Олово плавленое. .
7,291
19,300
Цинкъ плавленый .
6,861
19,238
АлюминШ
2,700
1S,6S0
НатрШ
0.997
13,596
КалШ
0.865
11,350
10,474
1одъ
4,948
9,S22
Алмазъ
3.531
8,950
Флинтгласъ ....
3.330
8,850
Графить
2,500
7,816
сера
2,086
7,788
Фосфоръ
1,770
94
о плотности.
Черное дерево . .
1,33
Серная кислота сгущен. 1,841
Букъ
. 0,85
Азотная кислота сгущ.
1,451
Ясень
. . 0.84
Сероуглеродъ ....
1.263
Ель
Чолоко
1,030
Кедръ
. . 0,56
Оливковое масло . . .
0,915
Береза
. . 0,36
Терпентинъ
0,870
Пробка
. . 0,24
Нефть
0,847
—
Алькоголь безводный .
0,806
Бромъ
. . 2,966
Серный эфиръ ....
0,715
90. Объемъ, в4съ и плотность находятся между собою въ зависи¬
мости, такъ что, зная две изъ этихъ величинъ, можно вычислить третью.
Пусть тело, котораго удельный в'Ьсъ равенъ cl, занимаетъ объемъ v, и
им^етъ в'Иъ р. Предположимъ, что объемъ выраженъ въ кубическ.
сантиметрахъ, а в'Ьсъ—въ граммахъ. 1 кубич. сантим, воды при 4°
в'Ьситъ 1 граммъ, a v кубич. сантим.—v грам. Чтобы найти в'Ьсъ v ку¬
бич. сантим, вещества, коего плотность равна d, должно v помножить
на d, и мы получимъ
p=v. d,
т. е. число вгъсовыхъ единицъ какого либо вещества равно числу
единицъ занимаемого имъ объема, умноженному на удгьльный вгъсъ
этого вещесгпва, или, какъ иногда выражаются короче—в'Ьсъ равенъ
произведет ю объема на плотность. Изъ предыдущей формулы также
видно, что отношеше вка къ объему равно плотности.
Для другихъ единицъ мгЬры формула усложняется. Избравъ, на-
прим., для объема кубич. дюймъ, а для B'bca золотникъ и замечая, что
вкъ кубич. дюйма воды при 4° равенъ 3,84 золотника, легко вы¬
вести, что
p=3,84:.v.d
Называя вообще чрезъ q—в'Ьсъ единицы объема, найдемъ
p=q. v. d
При помощи найденной зависимости разрешаются мнопе вонросы.
1. Найти в'Ьсъ еловаго бревна, длиною въ 5,4 метра и толщиною
въ 400 миллиметровъ, считая его совершеннымъ цилиндромъ. Объемъ
его равенъ тс. 202. 5,4=67825 куб. сант., а в'Ьсъ 67S25. 0,65 =
44075 грам.
2. Найти емкость сосуда.
Для этого обыкновенно употребляютъ ртуть и производить два
взв'Ьшивашя: сосуда пустого и наполненнаго этою жидкостью. Пусть
напр, пустая склянка вкитъ 7 золотниковъ, а со ртутью—400 зол.;
с.тЬдовательно, вкъ ртути будетъ 393 зол. Объемъ этого количества
о жидкостяхъ. 95
«
ртути равенъ. очевидно, емкости склянки. В*съ одного кубическаго
дюйма воды равенъ 3,84 золотя., и, следовательно, в*съ того же объема
ртути 3.84.13,596 или, приблизительно, 52 зол. Ртуть, въ количе¬
ств* 393 зол. им'Ьетъвъ объем!; столько кубич. дюймовъ, сколько разъ
52 зол. содержатся въ 393 зол. РаЗд*ливъ 393 на 52, найдемъ число
7,6. Итакъ, емкость склянки равна 7,6 куб. дюйма.
3. Пустая склянка в*ситъ 68,3 гран., а со ртутью 813,7 грам.
Найти емкость склянки.? 54,8 куб. сант.
4. Стеклянный кубъ, у котораго каждая сторона равна 45mm , ве¬
сить 275 грам. Определить удельный в*съ стекла. Объемъ куба ра¬
венъ (4,5)3. Разд*лпвъ в*съ 275 грам. на объемъ (4,5)3, получимъ
для уд*льнаго в*са стекла 3,02. •
Какъ велпкъ объемъ склянки, если въ ческш каналъ стеклянной трубки, длиною
нее входить 2* /з фунта ртути?—Во сколь- въ 9 дюймовъ, былъ паполнепъ ртутью,
ко разъ ртуть плотнее м4ди?—Сколько отчего в4съ трубки увеличился па 40 зо-
вЬситъ цилиндрическая железная колон- лотниковъ; определить д1аметръ кана-
на, которой Д1аметръ равенъ 3 футамъ, а да.—Определить объемъ оболочки, вмф-
высота 20 футамъ?—Определить весъ (въ щающей 70,6 грамма сернаго эфира.—
килограммнхъ) свинцоваго шара 1т, 13 Узнать объемъ железпаго куска весомъ
въ дгаметрф.—Определить дьаметръ же- въ 24 килограмма.—Бакъ великъ радьусъ
лЬзной проволоки -въ 40 футовъ длины и серебрянаго тара вФсомъ въ 30 фунтовъ.
два фунта веса.—Внутреннш цилиндри-
О жидкостяхъ.
^91. Поня’пе о жидкости; гидростатика. Жидкостью назы-
ваютъ собрате матер1альныхъ частицъ, одаренныхъ весьма слабымъ
сц*плешемъ и удобоподвижностью или текучестью [2]. Поэтому, жид¬
кость принимаетъ форму сосуда, въ который налита, и безъ сосуда не
им*етъ на земной поверхности определенной формы; еслибы мы и дали
жидкости какой нибудь видъ, напр, приготовили изъ нея вертикальный
столбъ, то сила тяжести, стремясь приблизить къ центру земного шара
вс* т*ла, заставила бы такой столбъ разлиться по поверхности земли.
Часть физики, излагающая услов1я, при которыхъ жидкость на¬
ходится въ равнов*сш, называется гидростатикой.
92. Два рода явлешй въ жидкостяхъ. Жидкости на земной
поверхности всегда находятся подъ в.шшемъ тяжести;сц*плете жидкихъ
частицъ можетъ въ большей или меньшей степени изменить в.шше этой
силы. Поэтому, въ жидкостяхъ наблюдаются явлешя двухъ родовъ: 1)
явлетя, зависяпуя отъ тяжести, и 2) сц*плешя частицъ жидкости.
Тяжесть обнаруживаетъ большее д*йств1е наболышя массы, нежели
яа малыя; сц*плеше въ жидкостяхъ чрезвычайно мало и не изменяется
L
9 6
О ЖИДКОСТЯХ!..
съ увеличетемъ массы всей жидкости. Отъ этого въ большнхъ массахъ
преобладаете сила тяжести, въ малыхъ—«уЬплеше частицъ жидкости.
93. Сжимаемость жидкостей. Bet жидкости въ большей или
меньшей степени можно сжимать.
Опрсдйлсшсмъ степени сжимашя жидкостей занимались MHorie ученые.
Самое большое затруднеше при наблюдешяхъ заключается въ томъ, что со¬
суды, содержание сжимаемую жидкость, сами расширяются, и потому находи¬
мые результаты иесьма далеки отъ истины. Чтобы устранить это, придумали
приборъ, называемый тезометромъ. Реньо далъ ему следующее устройство.
Испытуемая жидкость заключается въ резервуаръ А (фиг. 125), къ которому
прид&лана трубка CD, разделенная на д!;лешя. Объемъ оболочки А и отно¬
шеше д&лсшй трубки къ этому объему должны быть тщательно измерены. Ре¬
зервуаръ А пом!;щаютъ въ медный цилиндричесюй сосудъ ВВ. наполненный
водою и плотно закрытый крышкой, чрезъ которую лроходптъ трубка CD.
Чрезъ трубку F можно вталкивать воздухъ либо по трубке В въ оболочку А,
лпбо по DC—въ сосудъ ВВ. Степень сжат воздуха определяется помощш
особаго прибора, называемаго манометром?, *). Краны D и В служатъ для со-
общешя оболочки и м!;днаго резервуара съ на-
ружнымъвоздухомъ. Наблюдешя производятся
сл4дующимъ образомъ:
1) Заппраютъ краны D и II и отнпраютъ
С и D; потомъ, вталкивая нагнетательнылъ
насосомъ **) чрезъ трубку DC воздухъ, про¬
изводить на поверхность воды въ сосуд!; ВВ
давлеше, которое будетъ передано ст!;нкамъ
сосуда А. Такъ какъ кранъ D открыть, то
жидкость изъ А свободно подымется по трубкй
CD, и число д!;лешй, который она проб!;жптъ,
обозначитъ уменыпеше объема резервуара А.
Отсюда, зная форму и размеры оболочки А,
можно будетъ вычислить сжимаемость стекла.
2) Запираютъ краны D и Н, отпираютъ
D и С и снова сгущаютъ воздухъ. Хотя стЬн-
ки резервуара А сдавливаются теперь съ об!;-
ихъ сторонъ одинаково, однакожъ понижете
жидкости въ трубюЬ будетъ бол^е надлежа-
! щаго, потому что емкость резервуара А, чрезъ
сжато его сгЬнокъ, увеличится. Это увеличе-
ше можно вычислить, когда уже найдена пзъ
предыдущаго опыта сжимаемость стекла. Та¬
кимъ образомъ, для получешя истиннаго сжат жидкости, должно вычесть изъ
числа дЬлешй, па которое оно понизилось, увеличеше емкостп сосуда.
Въ пижесл'Ьдующей таблшф дано уменыпеше единицы объема Ht-
фнг. 135.
*) Устройства его наложено ниже [139].
**) J строиствэ этого прибора также изложено ниже [140].
о жидкости. 97
т
которыхъ жидкостей, когда на каждый дюймъ поверхности произве¬
дено давлеше въ 16,1 фунта.
Ртуть 0,00000295
Вода 0.0000503
Хлороформъ .... 0,0000625
Алкоголь 0,000101
Серный эфиръ . . . 0,000167
Одинъ кубическш футъ воды напр., при упомянутомъ выше дав-
леши, сокращается на 0,0000503 кубическаго фута.
Изъ этой таблицы видимъ, что сжимаемость жидкостей весьма ма¬
ла. На дне океана вода находится подъ чрезвычайно сильнымъ дав-
лешемъ; однакоже, предполагая наибольшую глубину даже въ 50000
футовъ, нельзя допустить, чтобы плотность воды могла увеличиться
более, ч'ймъ на 0,07 своей величины.
9-1. Законъ передачи давленгя. Во вс/Ьхъ явлешяхъ, наблю-
даемыхъ въ жидкостяхъ, замечается следующШ общш законъ: если
на какую либо часть поверхности жидкости, заключенной въ
закрытый со всгьхъ сторонъ сосудъ, производится давленге, то
оно передается черезъ жидкость во всгь стороны,съ равною силою,
такъ что каждая квадратная единица стенки сосуда испытываетъ какъ
разъ то же давлеше, какое производится на квадратную единицу по¬
верхности жидкости. Представимъ себе ящикъ АВ (фиг. 126), на¬
полненный водою, и пусть въ стенкахъ его
сделаны КруГЛЫЯ ВЫрезКИ, ВЪ КОТОрЫЯ ПЛОТ- л
но вставлены поршни т, п к. Если станемъ
вдвигать поршень т, надавливая рукою, или
ноложивъ на него гирю, то друпе два п и к
выдвинутся; если поверхности всехъ поршней
между собою равны, то, для удержашя ихъ
въ равновесш, потребно приложить къ каж¬
дому силу, равную давлешю на поршень т. Фиг. 126.
Законъ этотъ, открытый Паскалемъ и называемый закономъ ги¬
дростатического давлетя, тогда бы только обнаружился со всею яс¬
ностью, еслибы жидкость была невесома, и еслибы поршни могли дви¬
гаться въ отвершяхъ безъ трешя; удовлетворить этимъ услов1ямъ на
°пнте невозможно, а потому, для удержашя поршней въ равновесш,
когда на одинъ изъ нихъ произведено давлеше, всегда приходится упо¬
треблять силу значительно меньшую или большую надлежащей. Та¬
кимъ образомъ, чтобы удержать въ равновесш поршень 1, надо при¬
ложить къ нему силу, равную давлешю, производимому на поршень т,
7
9S
о жидкости.
Фиг. 127.
прибавить сюда то давлеше, которое производить вода на поршень I.
всжЬдсше своего вЬса, п вычесть трете поршней I и то стенки. За-
конъ Паскаля оправдывается, хотя и не вполне точно, на следую-
щемъ прибор-1;.
Вообразнмъ вертикальную трубку АВ (фиг. 127), приделанную
несимметрично къ невысокому, неправильной формы сосуду CD, на бо-
кахъ котораго просверлены отвергая, лeжaщiя въ одной горизонталь¬
ной плоскости. Въ трубку АВ чрезъ воронку А наливаютъ воды. Раз-
д-Ьлимъ мысленно жидкость въ трубке
горизонтальными, чрезвычайно близ¬
кими одна къ другой плоскостями; пер¬
вый верхнШ слой собственнымъ весомъ
давитъ на второй, дваверхше—на тре-
тж, три—на четвертый п т. д. Если
упомянутый законъсправедливъ, то все
частицы жидкости, лежапця на горизон¬
тальной плоскости, проведенной чрезъ
отверс-пя, должны выдерживать оди¬
наковое давлеше, а потому струи во¬
ды, выходящхя изъ отверстий, должны
быть одинаковой длины, что и въ самомъ деле наблюдается.
Иногда употребляютъ еще та¬
кой приборъ. Медный или стеклян¬
ный цилиндръ т (фиг. 128) окан¬
чивается шаромъ и, въ которомъ на¬
делано множество отверенй; если
наполнимъ шаръ водою и станемъ
вдвигать поршень р, то вода брыз-
нетъ изъ вйхъ отвергай.
Фиг. 128.
: 95. Законъ гидростатическагодавлешя объясняется удобоподвиж-
ностыо частицъ жидкости. Пусть сосудъ АВ (фиг. 129) наполненъ
невесомою жидкостью и имеетъ отвергав съ плотно входящимъ, так¬
же невесомымъ норпшемъдаг, который можетъ дви¬
гаться безъ трешя. Если произведемъ на поршень
какое нибудь давлеше, равное напр, одному фун¬
ту, то прилегающая къ нему жидкость будетъ
сжата; частицы ея сблизятся, но сжатый слон
жидкости, стремясь, вследс-тае своей упругости,
занять нрежнш объемъ, окажетъ давлеше на слой
ниже лежаний. Прп такихъ у e.ioBi я хъ ра внов'1;с ie
Фиг. 12а.
о жидкости.
99
невозможно, потому что частицы, лсжанця на границе, которая отде¬
ляете сжатую жидкость отъ несжатой, или более сжатую отъ менее
ёжатой, будутъ съ одной стороны испытывать большее давлеше, неже¬
ли съ другой. Такимъ образомъ, какъ только станемъ вдвигать пор¬
шень, то частицы, всл'-Ьдс'ше своей удобоподвижности, станутъ пере-
згйщаться до техъ поръ, нока жидкость не будетъ повсюду одинаково
снлотпепа. ЗагЬмъ. частицы жидкости, вследствие стремлен]я ихъ уда¬
литься другъ отъ друга, произведутъ давлеше на стенки сосуда, съ
тою же силою, какая действуете на поршень т. Отд’Ьлимъ мысленно
на ст'Ьнк’Ь сосуда площадь п, такой же величины, какъ поперечный раз-
р-1;зъ поршня т; такъ какъ къ обеими площадямъ будетъ прилегать
одно и то же число частицъ жидкости, то давлеше на площадь п долж¬
но быть равно одному фунту, то есть давлеше передается во ваъ сто¬
роны съ равною силою.
Какъ сл’Ьдспне изъ закона гидростатическаго давлешя, выходить,
что давлеше жидкости прямо пропорционально поверхности, по¬
тому что, во сколько разъ больше поверхность, во столько же разъ бу¬
детъ более число прилегающихъ къ ней частицъ. Если поршень п
(фиг. 126) более поршня т втрое, то, для удержашя его въ равно¬
весш, потребуется сила, которая должна быть также втрое более си¬
лы, действующей на поршень т.
Въ дополнеше къ закону гидростатическаго давлешя зам1>тимъ,
что частицы жидкости при равновесш придавливаются перпендику¬
лярно къ ст-Ьнкамъ сосуда, потому что въ противномъ случае оне не
оставались бы въ покое, но скользили бы вдоль стенокъ.
96. Видъ ЖИДКОЙМАССЫ, ПОДВЕРЖЕННОЙ только однойсилъ
взаимнаго притяжешя частицъ. Всякое телона земной поверхно¬
сти находится подъ вл!яшемъ тяжести; ничто однакожъ пе мешаетъ
намъ вообразить жидкость, на которую эта сила не действуете, или,
наконецъ, чтобы не противоречить опыту, можно представить себе не¬
которое количество весомой жидкости, удаленной на столь большое раз-
стояше отъ земли, что действ1е силы тяжести сделается печувствитель-
иымъ. Поставленная въ ташя услов1я, жидкость будетъ находится толь¬
ко нодъ вл1яшемъ сцеплсшя собственныхъ частицъ, для равновейя ко-
торыхъ должна будетъ принять некоторую определенную форму. Ме¬
ханика доказываетъ, что если дать такой жидкости видъ шара, то она
сохранить этотъ видъ вечно, и самыя частицы ея будутъ постоянно въ
равновесш. До сихъ поръ нетъ общепонятнаго объяснешя этого зако¬
на; мы даже не знаемъ, въ одной ли форме шара невесомая жидкость
можетъ быть въ равновесш, или возможны и друпя формы. Впрочемъ,
100
о жидкости.
наблюдешя и онытъ даютъ право утверждать съ большою вероятностью,
что шаръ есть единственная форма равновЬпя жидкости.
Изследоваше верхнихъ пластовъ земли показываетъ, что внутрен¬
ность ея имеетъ чрезвычайно высокую температуру. Это обстоятельство
и некоторый друпя заставляюсь полагать, что первоначально вся зем¬
ля была въ состоянш жидкости, которая, повинуясь сцепленш своихъ
частицъ, приняла въ то время шарообразную форму. Но, вследсты'е
вращешя ея на оси, явилась центробежная сила, которая заставила ча¬
стицы, лежануя у экватора, удалиться отъ центра, и земля приняла видъ
эллипсоида, сплюснутаго по направленш оси и расширеннаго подъ эк-
ваторомъ. Впрочемъ, поверхность этого эллипсоида столь близко под¬
ходить къ сферической, что безъ ощутительной погрешности землю
можно считать за шаръ.
То же подтверждаетъ намъ и шарообразный видъ нланетъ, ве¬
роятно, первоначально находившихся, подобно земле, въ расплавлен-
номъ состоянш. Наконецъ, моря и океаны ограничиваются поверхно¬
стью, весьма близкой къ шаровой.
Въ малыхъ массахъ жидкость повинуется более сцепленш ея ча¬
стицъ, нежели тяжести [92]; и въ самомъ деле, капли жидкости име-
ютъ шарообразную форму, телъ более совершенную, чемъ оне менее.
Таковы капли дождя и ртути, вылитой съ некоторой высоты на столь.
Наконецъ,Плато далъ следующее доказательство. Прованское масло,
какъ известно, пдаваетъ на воде и тонетъ въ спирте; следовательно,
можно приготовить такую смесь
изъ воды и спирта, что масло бу¬
детъ оставаться въней въ равно-
весш во всякомъ положешя, не
всплывая на верхъ и не опускаясь
внизъ. Если масло непадаетъ, то,
стадо быть, сила тяжести на него
недействуетъ, и оно, повинуясь
теперь только сцепленш час-
тицъ, принимаетъ шарообразную
форму. Ояытъ производится въ
сосуде съ плоскими стенками
(фиг. 130), потому что предметы, разсматриваемые чрезъ прозрачный
средины, ограниченный кривыми поверхностями, напр, чрезъ стаканъсъ
водою, кажутся обезображенными, т. е. представляются не въ томъ виде,
какой они имеютъ въ действительности.
о жидкости.
101
PaBHOB'feeie в*совыхъ жидкостей.
97. Поверхность жидкости въ спокойномъсостояши. Во¬
ды океана въ спокойномъ состоянш ограничиваются сверху шаровой по¬
верхностью, которой рад!усъ равенъ рад1усу земного шара или почти
6000 верстамъ: если отд'Ьлимъ мысленно на этой поверхности неболь¬
шое пространство, напр, въ одинъ квадратный футъ, то безъ ощути¬
тельной погрешности, по причине большой величины раддуса земли,
можно считать плоскостью столь малую часть всей земной поверхности.
Весомая жидкость, налитая въ сосудъ, также должна сверху ограни¬
чиваться сферическою поверхностью, которой рад1усъ равняется рад!ус\
земли; но если сосудъ не великъ, какъ это обыкновенно бываетъ, то
можно допустить, что эта поверхность совпадаете съ горизонтальною
плоскостью; напротивъ, въ болынихъ водоемахъ, напр, въ озере, кри¬
визною пренебречь нельзя, и приведенное выше правило не имеете
места. Итакъ, вгьсомая жидкость, налитая въ сосудъ, ограничи¬
вается сверху горизонтальною плоскостью.
Если въ одномъ сосуде налиты несколько несмешивающихся жид¬
костей, напр, ртуть, вода и масло, то оне распределяются по степени
ихъ плотности; внизу будете жидкость самая плотная, то есть ртуть,
затемъ менее плотная—вода, и наконецъ масло, обладающее наимень¬
шею плотностью, при чемъ жидкости отделятся одна отъ другой гори¬
зонтальными плоскостями.
v 98. Давленге жидкости на дно и стънки сосуда. Когда ве¬
сомая жидкость налита въ сосудъ, то верхше слои, вследствие собствен-
наго веса, производятъ давлеше на нижше слои; это давлеше пере¬
дается также стенкамъ и дну сосуда. Паскаль доказалъ, что давлеше
вп,сомой жидкости на дно не зависишь отъ формы сосуда и
равняется вгьсу ея вертикальнаго столба, когпораго высотарав¬
на высотгь жидкости въ сосудгь а основаше—площади дна. Пусть
даны сосуды разной формы (фиг. 131) А, В, 6'и В съ равнымидна-
М
I .1
L _ЛГ
Фиг. 131.
МИ и пусть въ нихъ налитадоодной и той же высоты жидкость; несмотря
на разныя ея количества и, следовательпо, весъ, дно во всехъ сосу-
102
о жидкости.
дахъ претерпеваете одно нто же давлеше, равное вку жидкаго столба
MLN, у котораго основаше LN равно площади дна,авысота ML—
высоте жидкости въ сосудахъ. .
Что давлеше весомой жидкости на дно сосуда не зависите отъ фор¬
мы сосуда, если только величина дна его и высота жидкости остаются
одинаковыми, доказывается сл4 дующимъ образомъ. Къ чашке JD весовъ
(фиг. 132) прив'Ьшиваюте на снурк’Ь стеклянную пластинку ВС, кото¬
рая служите дномъ сосуду М; края со¬
суда М и пластинка должны быть хо¬
рошо пришлифованы. На другую чаш¬
ку весовъ кладутъ гирю, которая натя¬
гиваете нить и придавливаете снизу
пластинку (77?къ сосуду М. Сосудъ М
состоите изъ двухъ частей: верхняя,
расширяющаяся вверхъ, отвинчивает¬
ся, а нижняя, цилиндрическая, въ видй
ншрокаго кольца, прикреплена къ сто¬
лику К. Въ сосудъ М мало по малу
наливаютъ воды; отъ этого пластинка
ВС будетъ испытывать сверху давле¬
ше, которое постепенно увеличивается.
Очевидно, будетъ мгновеше, когда да¬
влеше жидкости возьмете перевкь.
надъ дМгшемъ гири, положенной на другую чашку весовъ, пластин¬
ка СВ отпадете, и вода начнете выливаться. Тогда замечаютъ ея
уровень помощш указателя А.
Потомъ, навинчиваютъ на место верхней части сосуда М другую М,
или Ж" иной формы. Нижняя часть сосуда, а, следовательно, и дно его
остаются те же. Снова наливаютъ воды до техъ поръ пока дно ВС
не отстанете. Опыте показываете, что, какой бы формы ни былъ со¬
судъ, высота жидкости въ это мгновеше равна прежней, а отсюда вы¬
ходите, что пластинка СВ выдерживала во всехъ случаяхъ одно и
то же давлеше.
Для объяснешя этого закона, раземотримъ сначала прост'Ьйннй случай.
Вообразимъ сосудъ cahd (фиг. 133), съ горизонтальнымъ дномъ и вертикаль¬
ными стенками, и нальемъ въ него весомой жидкости до высоты cd. Разде-
лимъ мысленно столбъ cabd на горизонтальные, весьма тоные слои. Всрхшй
слой давитъ на второй, два верхше—на трстШ, три верхше—на четвертый
и т. д., такъ что дно аЪ выдерживаете давлеше, равное весу столба abed-
Въ то же время жидкость, стремясь, вследеттае собственного веса, разлиться,
производитъ давлеше на боковыя стенки сосуда по горизонтальному направ-
о ж и д к о с т и.
v 103
^ Въ сосуд* calf (фиг. 134) можно также представить себ* вертикаль¬
ный столбъ cabd, оппраюпп'йся на дно; онъ производить на дно аЪ давлеше,
навиое собственному вФсу. Что касается жидкпхъ чассъ сае и fid, то out не
Фиг. 13S.
Фиг. 134.
Фиг. 135.
увеличивают!, давлешя на дно, потому что все ихъ дфйетшс состоитъ только
въ точъ, что он* препятствуютъ столбу cabd разлиться и такпмъ образомъ
замФняютъ собою ст*нкп сосуда cabcl (фиг. 133). Вообразимъ теперь произ¬
вольна™ вида сосудъ (фиг. 135), наполненный жидкостью, и слой ab частицъ
у самого дна. Этотъ слой будетъ сдавливаться только вФсомъ стоящаго надъ
нпмъ столба аЪс жидкости; поэтому, частицы его будутъ сближены и, стараясь
удалиться одна отъ другой, произведутъ давлеше на дно съ такою же силою,
съ какою сами сдавливаются. Но въ одномъ и томъ же горизонтальномъ ело*
частицы должны быть одинаково одна отъ другой удалены, потому что въ про-
тивномъ случа* какая либо частица испытывала бы съ двухъ сторонъ, по го¬
ризонтальному направлен™, разное давлеше, что при равновФсш невозможно.
С'лФдователыш, частицы по всему протяжен™ дна PN сосуда будутъ произ¬
водить такое же давлеше на дно, какое оказываютъ частицы слоя ab; последнее
же равно вФсу столба abc. Итакъ, какую бы форму сосудъ ни им*лъ, дно
испытываетъ давлеше, равное вФсу столба PNQB, котораго основаше равно
площади дна PN, а высота равна высот* PQ жидкости въ сосуд*.
Законъ о давленш жидкости на дно, повидимому, противорФчитъ понят™
о вФсФ; такое противорф'йе думали найти въ томъ, что сосуды А, В, С. В
(фиг. 131) содержатъ разпыя количества жидкости, а потому и давлеше на
дно должно быть разное: наибольшее—въ сосуд* В, наименьшее—въ С. Чтобы
разъяснить это кажущееся нротпвор*ч1е, вообразимъ широшй сосудъ ab (фиг.
136), съ узкимъ цилиндричеекпмъ продолжешемъ ей.-Тогда давлеше жидкости
на дно будетъ равно в*су столба bepq. Давлеше же, испытываемое чашкою
в*совъ, когда мы поставимъ на нее сосудъ (не
принимая во внпмаше в*съ сосуда), будетъ
менФе давлешя на дно, потому что стФнкп ас
и gf пспытываютъ со стороны жидкости дав¬
леше снизу вверхъ, равное вФсустолбовъ жид¬
кости ср и fq.Такимъ образомъ, на чашку вфеовъ
должна давпть только жидкость eg и cd, что и
въ самомъ дфл* опытъ показываетъ. Пружина
,и,ном*щснная между стФякамп ас и eb, пред¬
ставила бы подобное явлеше; какъ бы ни было
велико ея давлеше на эти стФнки, давлеше иг- 136.
вн чашку в*совъ увеличилось бы только вФсомъ пружины. — Пусть сосудъ
О Ж И Д Б О С Т И.
имеетъ форму MN (фиг. 137). Давлеше q, испытываемое какою нибудь точ¬
кой а стенки ML, должно быть къ стенке перпендику¬
лярно; это давлеше можно разложить, посредствомъ тео¬
ремы параллелограмма силъ, на две силы: горизонтальную
р и вертикальную s; первая не произведетъ на чашку ве-
совъ никакого д).йств1я, вторая же присоединится къ тому
давление, которое производитъ жидкость на дно и, следо¬
вательно, на чашку; значитъ, давлеше жидкости начашку
весовъ должно быть более давлешя на дно. Сделавъ по¬
добное разложеше въ сосуде С (фиг. 131), вывели бы
Фиг. 137. обратное заключеше, потому что вертикальная слагающая
д. s направлялась бы снизу вверхъ и уменьшила бы дав-
Z' "ч лешс сосуда на чашку весовъ. Въ сосуде L), съ вер¬
тикальными стенками, давлеше жидкости на дно рав¬
но ея весу, потому что давлешя ея на вертикальный
стенки сосуда горизонтальны и, следовательно, не
могутъ оказать в.шшя на чашку весовъ.
Жидкость производитъ давлеше не только на дно
сосуда, но и на боковыя стенки; для доказательства
сосудъ М (фиг. 138) приделываютъ къ кубическому
ящику Н, одна сторона котораго имеетъ круглоеотвер-
спе,закрываемое пластинкой ВС. Къ пластинке при-
крепленъ снурокъ, который обходитъ колесо р и при-
вязанъ другимъ концомъ къ чашке D весовъ. Въ со¬
судъ М и ящикъ Н наливаютъ воды; тогда пластинка
ВС будетъ испытывать давлеше; но если на другую
чашку весовъ положить достаточной величины гирю,
то пластинка ВС не отвалится. Продолжая наливать
въ сосудъ Ж воду, мы достигнемъ, наконецъ, того,
что пластинка В С откроетъ отверста, и вода станетъ
выливаться.
Навинчивая вместо сосуда Мдрупе, иной формы.
Фиг. 138. и повторяя опытъ, можно убедиться, что боковое дав-
леше на какую либо площадь не зависитъ отъ формы сосуда и прямо пропор-
щонально разстоянш ея отъ уровня жидкости и плотности жидкости. Такимъ
образомъ, давлеше на точку а (фиг. 137) более давлешя на точку Ъ, потому что
первая дальше отстоитъ отъ уровня Ж, нежели вторая.
Изъ предыдущаго выходитъ, что незначительнымъ количествомъ
весомой жидкости можно произвесть огромное давлеше: стоитъ только
взять высокш и узкШ сосудъ съ широкимъ основатемъ. Пусть наприм.
въ сосудъ abed (фиг. 139), расширяющейся кверху, налито неболь¬
шое количество жидкости. Вообразимъ другой сосудъ bef, имеющш
то же дно Ъс, что и первый, но кверху съуживаюицйся. Если въ этотъ
последит влить то же количество жидкости, то она займетъ гораздо
большую высоту и произведетъ поэтому гораздо большее давлеше, чемъ
въ сосуде abed. Чтобы оправдать этотъ выводъ, Паскаль вделалъ въ
о жидкости.
ЮГ)
дН0 бочки высокую трубку п (фиг. НО); наиолн.шъ бочку водою, онъ
сталь вливать ту же жидкость въ трубку п, но
прежде, чЬмь вода достигла вершины трубки,
железные обручи бочки полопались.
Примерь. Определить давлеше оливко-
ваго масла на дно пЬ сосуда (фиг. 134), пола¬
гая, что высота жидкости равна 14 дюймамъ. а
площадь дна—12 квадрат дюйм. Чтобы pt-
шить этотъ вопросъ, надо сначала найти объ¬
емъ вертикальнаго столба, у котораго основашеич^^м! __
равно 12 кв. д., а высота 14 д. Этотъ объемъ
будетъ 168 кубич. д. Еслибы, вместо масла, с
была взята вода, которая въ объеме одного ф:,г-13а-
кубич. дюйма веситъ 3,84 золоти., то давлеше на дно'равнялось’бы
3,84.168 или 645,12 золоти. Чтобы определить иско-
!iое давлеше, должно предыдущее число умножить на
0,915,удельный весъ оливковаго масла; такимъ обра-
ломьнайдемъ 645,12.0,915 или приблизительно 5 9 0,3
золотника.
Пусть вообще дно сосуда имеетъ а квадр. единицъ, а вы¬
сота жидкости—Ъ линейныхъ единицъ того же назвашя. Тогда
объемъ жидкаго столба будетъ аЪ. Назвавъ чрезъ р весъ од¬
ной кубической единицы воды, а чрезъ d плотность налитой
въ сосудъ жидкости, найдемъ, что давлеше на дно равняется
ubpd. Если длина выражена въ сантиметрахъ, а в4съ въ грам-
махъ, то для давлешя иолучпмъ abd, потому что тогдар=1-
^ 99. Сегнеровоколесо. На давленшвесомой жид¬
кости основано устройство прибора, называемаго, по име¬
ни изобретателя, колесомъ Сешера. Если въ сосуде Фиг. 14о.
(фиг. 141) налита вода, то хотя стенки его испытываютъ давлеше, но
сосудъ отъ того не придетъ въ движеше, потому что ^
Давлешю на какую лйбо точку с препятствуетъ давле-
те жидкости на точку d, равное и прямопротивное.
Но если въ точке с сделаемъ отверсие, то вода ста-
иетъ вытекать, и давлеше въ этой точке уничтожит- ■*-«
ея, между темъ какъ давлеше на d останется, вслед- ^
(TBie чего сосудъ пришелъ бы въ движете, еслибы то- Фиг. ш.
му не препятствовало треше дна сосуда о подставку, на которой онъ
стоить. В.шше трешя значительно уменьшено въ сегнеровомъ колесе.
Стеклянный сосудъ М (фиг. 142), свободно вращающейся около вер¬
тикальной оси, оканчивается въ нижней части медной оправой съ двумя
10G
о жидкости.
Фиг. 142.
горизонтальными трубками, который загнуты въ одну сторону. Фиг. 143
изобра жаетъ горизонтальный
разр'Ьзъ трубокъ. Если въ сосудъ
налить воды, то жидкость будетъ
вытекать чрезъ концы а и & тру¬
бокъ, а давлешя на станки п и
к, лежания противъ отвергни,
заставятъ сосудъ М вращаться
въ сторону, противоположную
той, куда выливается вода.
100. Соовщаюпцеся СО¬
СУДЫ. Изъ закона давлешя ве¬
сомой жидкости [98] выводится
услов!е ея равновес! я въ сосудахъ
Аа и ВЪ (фиг. 144), сообща¬
ющихся каналомъ аЪ. Разсмот-
римъ вопервыхъ тотъ случай,
когда оба сосуда содержатъ одну и ту же жидкость. Чтобы равновейе
было возможно, необходимо следующее
услов1е: каждая частица жидкости долж¬
на на испытывать равныя прямопротпвныя
Фиг. 143. и, следовательно,взаимно уничтожаюпця-
ся давлешя. Поэтому, частицы жидкости, лежанця на поперечноыъ раз¬
резе тт сообщающаго канала, должны выдерживать съ об’йихъ сто-
ронъ отъ жидкихъ массъ ВЪ и Аа одинаковыя и прямопротивпыя дав-
лешя; иначе, жидкость стала бы переливаться изъ сосуда ВЪ въ Аа,
или наоборотъ. Но давлеше одной и той же жидкости зависитъ только
отъ площади, на которую оно производится, и отъ высоты жидкости; а
какъ площадь одна и та же, то и высоты должны быть равны. Итакъ,
однородная жидкость въ сообщающихся сосудахъ, для равновгь-
сгя, должна стоять на одинаковыхъ высотахъ, или, что все равно,
уровни ея должны лежать на одной и той же горизонтальной плоскости.
Когда жидкости разнородны, то yaoBie равновес! я ихъ будетъ дру¬
гое. Пусть два сосуда Аа и ВЪ (фиг. 145), соединенные трубкою ah,
содержатъ: одинъ ВЪ—ртуть до высоты В, а отъ В до F—масло,
другой сосудъ Аа—также ртуть до С и потомъ отъ С доП—спиртъ.
Чтобы ртуть, заключенная въ пространстве СаЪВ, сама собою уравно¬
вешивалась, уровни ея С н В должны .ж жать на одной горизонталь¬
ной плоскости СВ] части тВ и тС произведут!, тогда на поперечный
разрезъ тт канала аЪ съ обеихъ сторонъ равныя давлешя. На чу
о ж и Д К О С Т II.
107
а;е площадь будетъ еще давить сп. 7) къ т столбъ масла BF, а съ
противной стороны, отъ С къ т, спиртъ АС; оба давлешя должны
быть равиы, потому что тогда только и возможно равновеие. Давле-
Bie масла FB па площадь тт равно в-fecy столба масла q, у которого
основаше равно площади тт, а высота равна высота жидкости FT).
Подобнымъ образомъ снпртъ АС пропзводнтъ на тт давлеше, рав¬
ное в'ку столба р, стоящаго на томъ же основанш, какъ и столбъ q, и
такой высоты какую имеетъ жидкость АС. Но в'Ьсъмаслянаго столба q
тогда только можетъ быть равенъ вку спиртового столба jp, когда'вы-
сота иерваго будетъ во столько разъ мепк высоты второго, во сколько
плотность масла более плотности спирта, а потому, назвавъ плотности
этихъ жидкостей соответственно чрезъ d и du а высоты ихъ надъ уров-
немъ CI)—чрезъ ft и ftu найдемъ:
то есть для равновтсгя, высоты разнородныхъ жидкостей въ со¬
общающихся сосудахъ должны быть обратно пропорцгоналъны
плшностяш. Этотъ законъ имеетъ место не только въ томъ случае,
когда жидкости BF и АС разделены ртутью СВ, но иногда оне не¬
посредственно соприкасаются; такъ, А С можетъ быть масло, а простран¬
ство CBF—наполнено водою; ртуть въ предыдущемъ опытё имёетъ
назначеше отделить другъ отъ друга жидкости, который при соприкос-
новенш могли бы смешаться, каковы наприм. спиртъ и вода.
101. Законъ Архимеда. Жидкость производитъ давлеше не
только на стенки и дно сосуда, въ который налита, но на всякое тело,
въ нее погруженное, и при томъ со всехъ сторонъ. Чтобы доказать
давлеше снизу вверхъ, берутъ трубку СВ (фиг. 146); къ одному изъ
открытыхъ концовъ ея прикладываютъ шлифованную пластинку р;
поддерживаемую спуркомъж,н погружаютъ трубку этимъ концомъ вер¬
тикально въ сосудъ АВ съ водою. После того, снурокъ можно отпу¬
стить. и пластинка р не отпадетъ. Это могло произойти только отъ то-
то- что пластинка пспытываетъ снизу вверхъ давлеше, которое более
Фиг. 144.
Фиг. 145.
ft: 7/,=r7,: d,
108
о жидкости.
собственнаго ея веса; если этотъ весъ очень малъ, то въ трубку CI)
можно даже налить воды почти до уровня жидкости въ сосуд*, и
пластинка не отпадетъ.
Знаменитый сиракузсшй геометръ Архимедъ, жившш въ III сто-
л'Ьтш до P. X., доказалъ следующие законъ: тгьло, погруженное въ
жидкость, испытываешь снизу вверхъ давлете, равное в»ьсу вы¬
тесненной жидкости. Этотъ законъ выражаютъ еще такъ: тгьло,
погруженное въ жидкость, теряетъ въ своемъ вгьсгь столько, сколь¬
ко веситъ вытесненная имъ жидкость. Если тело, весомъ въ 5 ки-
лограммовъ, имеетъ въ объеме одинъ кубическш децпметръ, то при по-
гружеши въ воду сделается легче на столько, сколько весить кубичес-
тй дециметръ воды, то есть на одинъ килограммъ; поэтому, в’Ьсъ по-
груженнаго т'Ьла будетъ 4 килограмма.
Законъ Архимеда доказываетсяпосредствомъгмфоснгатмчетт
весовъ, которые отличаются отъ химическнхъ только темъ, что въ нихъ
(фиг. 147), вместо одной изъ чашекъ обыкновенной формы, берется
чашка Ж того же вЬеа, но на короткихъ ц’Ьпочкахъ и съ крючкомъ
внизу. Къ крючку привЬшиваютъ м'Ьдный сосудъ а, а къ этому
* —сплошной цилиндрпкъ Ь, котораго объемъ ра-
венъ емкости сосуда а, такъ что первый Ь какъ
разъ помещается во второмъ а. Затёмъ, на дру¬
гую чашку кладутъ гири до гЬхъ поръ, пока не
установится равновЬсле. Если теперь подъ чаш¬
ку Ж поставить сосудъ съ водою, такъ чтобы
весь цилиндръ Ь былъ въ нее погруженъ, то
равновейе нарушится, п чашка Ж. вм'Ьстё съ
сосудомъ а и теломъ Ь, подымутся; но если со¬
судъ а наполнить водою, то равнов’Ьие возста-
новится. Следовательно, цилиндрикъ Ь, при
погруженйг въ воду, потерялъ въ своемъ весе
столько, сколько веситъ вытесненная имъ жид¬
кость.
Тело, погруженное въ жидкость, испытывая дав¬
лете, производитъ, въ свою очередь, такое же дав¬
леше на самую жидкость, но по обратному направленш, то есть сверху внизъ.
Для доказательства, ставятъ на одну чашку Е (фиг. 148) стаканъ съ водою,
а къ другой Ж прпвешиваютъ полый цплиндръ « и помощш гирь, положен¬
ный на чашку Ж, приводить коромысло въ равновейе. Потомъ, цилиндрикъ Ь,
поддерживаемый станкомъу), погружаютъ въ стаканъ. Тогда отъ давлешяч”Ьла
Ъ на жидкость, чашка Е опускается; но если объемъ цилиндрика Ъ равенъ
о жидкости. 109
емкости сосуда а, то для возстановлешя равновМя стбитъ только наполнить
водою сосудъ а. Следовательно, давлеше на жидкость погруженнаго въ нее
тела равно весу вытесненной имъ жидкости.
Законъ Архимеда обыкновенно объясняютъ такъ. Пусть жидкость
въ сосуде А А (фиг. 149) находится въ по¬
кое; равновейе очевидно не нарушится, ес¬
ли мы мысленно отделимъ часть abed, или
заменимъ эту часть твердымъ теломъ той же
формы и того же веса. Такъ какъ тело abed
не падаетъ, то, значить, жидкость давить
на него снизу вверхъ съ силою, равною весу
жидкости того же объема. Если теперь, на
место разематриваемаго тела, поместимъ
другое, более плотное, но той же формы, то
давлеше снизу вверхъ не изменится и, сле¬
довательно, будетъ равно весу жидкости,
ВЗЯТОЙ ВЪ ТОМЪ же объеме, какъ ЭТО тело. фиг. 146.
Иначе сказать: весъ тела, погруженнаго въ жидкость, уменьшится на
столько, сколько веситъ вытесненная жид¬
кость; въ этомъ именно и заключается законъ
Архимеда.
Следующее объяснете, хотя сложнее предыду-
Щаго, яснее указываете» причину явлешя. Вообра¬
зимъ сосудъ MN (фиг. 150) съ жидкостью, въ ко¬
торую погруженъ параллелепипедъ abed въ вертн-
кальномъ положенш. Это тело со вс'Ьхъ сторонъ ис-
пытываетъ давлеше. Давлешя на вертикальный
стенки ас и bd съ нротивоположныхъ сторонъ вза¬
имно уничтожаются, какъ равныя. Остается раз-
смотре-гь только давлешя на верхнее и нижнее ос-
новашя. Первое равно весу столба жидкости abfg, Фиг 149.
110
о жидкости.
/
котораго основаше равно площади верхняго дна параллелепипеда, а высота—
разстоянт этого дна отъ уровня жидкости въ сосуде. Давлеше на нижнее дно
cd равно весу вертикальнаго столба жидкости cdfg, котораго основаше равно
площади cd, а высота—разстоянш отъ этой площади до уровня. Первое изъ
найденныхъ давлешй направляется сверху внизъ, второе—въ противную сто¬
рону. При томъ второе бол'1;е перваго на столько, сколько в’Ьситъ жидкость, взя¬
тая въ объеме параллелепипеда. Итакъ, жидкость обнаруживаетъ на верти¬
кальный параллелепипедъ,въ нее погруженный, давлеше, равное в1:су этой жид¬
кости, взятой въ объема параллелепипеда.
Теперь не трудно объяснить законъ Архимеда и въ томъ случай, когда по¬
груженное тйло имеетъ какую угодно форму. Всякое тйло можно представить
себе разрйзаннымъ на безконечно тонше вертикальные столбики, изъ кото¬
рыхъ каждый будетъ иметь видъ тйла abcdefgh (фиг. 151), събоковъ огра-
ниченнаго плоскостями, попарно параллельными: adhe и bcgf, dcgh и abfe.
Перпендикулярно къ послйднимъ проведемъ еще четыре плоскости ас,, ед„
са2 и де2, такъ чтобы получилось два параллелепипеда ajb.fid^cj^gh^ и
ablcldiet\gh^ у перваго изъ нихъ объемъ больше, чймъ у столбика abcdefgh,
а у второго—меньше. Подобнымъ образомъ поступимъ со
всёми прочими столбиками, на которые разделено тело.
Сложивъ внйшше и внутренше параллелепипеды,получимъ
два объема Мим: первый больше погруженнаго тела,
второй—меньше. Каждый параллелепипедъ теряетъ въ
своемъ вйсй столько, сколько вйситъ вытесняемая имъ
жидкость. Поэтому и тйла Мжш, какъ составленныя изъ
параллелепипедовъ, испытываютъ потерю, равную вйсу
жидкости, взятой въ ихъ объемй. Уменьшая безгранично
толщину параллелепипедовъ или, что то же, увеличивая
число ихъ, найдемъ, что М все уменьшается, а т все
увеличивается, но разность Ш—т, хотя и можетъ сделать¬
ся менее всякой данной величины, однако же нуля ни¬
когда не достигнетъ. Следовательно, объемъ даннаго тела
есть предйлъ уменыпешя -Мнувеличетя т. Назвавъ чрезъ
X весь жидкости, вытесненной тйломъ М, а чрезъ Y по¬
терю въ весе, испытываемую тймъ же теломъ, будемъ
иметь, что при всевозможныхъ изменешяхъ М
X— Y.
Замечая, что пределъ величины Y есть потеря въ весе,
испытываемая даннымътеломъ, а пределъ количества X—
весь вытесняемой жидкости, и основываясь на способе
предйловъ, излагаемомъ въ курсахъ математики, мы вправе заключить, что пре¬
дыдущее равенство справедливо и на проделе, то есть уменыпеше веса тйла
при погружевш въ жидкость равно вйсу вытесненной жидкости.
102. Приложеюя. Тйло, повоженное въ жидкость, находится
подъ влгяшемъ двухъ силъ: собственнаго веса и давлешя жидкости.
Когда первая более второй, то есть когда весъ тела более веса жид¬
кости, взятой въ томъ же объеме, и когда, следовательно, тело плот¬
нее жидкости, то оно погружается, и тогда говорятъ, что тело то-
Фиг. 151.
О Ж И Д к о с т и.
111
Фиг. 150.
пе,иъ. Такъ, железо тонетъ въ вод’Ь, платина—въ ртути. Если наиро-
тивъ в’Ьсъ тЬла менЬе в'Ьса жидкости того же объема, то тЬло не оста¬
нется внутри жидкости, но подымется на ея поверхность; вмЬстЬ съ'гЬмъ.
уменьшится давлеше жидкости, и равнов/ьсге тогда только будетъ
и.ишпь мгъсто, когда вгьсъ тгьла будетъ равенъ вгъсу вытиснен¬
ной жидкости. Такимъ образом ь, деревянный брусъ м_
and (фиг. 152), опущенный въводу, погружается до
тЬхъ поръ, пока вЬсъ всего бруса не будетъ равенъ вЬ-
су жидкости, взятой въ объем'Ь mncd. Въ такомъ ио-
ложенш т'Ьло называется плавающимъ. Жел’Ьзо пла-
ваетъ въ ртути, дерево въ водЬ. Отсюда объясняется
плаваше судовъ. Тутъ также необходимо, чтобы в'Ьсъ
судна равнялся вЬсу вытесненной имъ воды; если на-
нрим. судно вЬситъ 1000 пудовъ, то вЬсъ вытЬснен-
нойимь воды также равенъ 1000 пудамъ. При этомъ
судно можетъ быть сдЬлано не только изъ дерева, или вообще вещества,
которое легче воды, но т ^
также изъ вещества, бо- _
лЬе плотнаго, наир, же-
лЬза; конечно стЬнки не
должны быть слишкомъ |
толсты, чтобы вЬсъ суд- \
на былъ значительно ме-
ube вЬса той воды, ко¬
торую вытЬснило бы су¬
дно, погрузясь ДО бор- фиг- 152.
та.—Ч'Ьмъ плавающее тЬло илотнЬе, тЬмъ болЬе оно въ жидкость
погружается, потому что должно вытЬснить больше жидкости, что¬
бы вЬсъ вытЬсненной жидкости равнялся вЬсу тЬла. Отъ этого проб¬
ка, илавая на водЬ, погружается мен'Ье, чЬмъ обыкновенное дерево:
но той же причинЬ нагруженный суда глубже сидятъ въ водЬ, неже¬
ли ненагруженныя. Напротивъ, Ч’Ьмъ жидкость илотнЬе, тЬмъ тЬло по¬
гружается въ нее менЬе. НапримЬръ, дерево въ масл'Ь опускается глуб¬
же, Ч’Ьмъ въ водЬ. Это обстоятельство принимаютъ во внимаше при на-
грузкЬ т'Ьхъ кораблей, которые должны входить въ устья р-Ькъ, потому
что морская вода, какъ извЬстно, значительно илотнЬе рЬчной.
В'Ьсъ человЬка вообще отличается мало отъ вЬса воды, взятой въ
(то объем’Ь. Но когда мы вдыхаемъ воздухъ, расширяя грудную полость,
чо увеличиваемся въ объем’Ь, и вЬсъ воды, взятой въ объемЬ нашего тЬ¬
ла, будетъ бо.тЬе нашего собственнаго в'Ьса: иначе сказать: мы дЬлаелся
1
112
о жидкости.
тогда легче воды. Обратно, выдыхая воздухъ, мы сокращаемся въ объе¬
ме и делаемся тяжелее воды, вытесняемой нами. Искусство нлавашя за¬
ключается въ томъ, чтобы удержать себя на поверхности воды въ то
время, когда, чрезъ выдыхаше воздуха, мы делаемся тяжелее воды.
Когда весъ тела и весъ вытесненной жидкости равны, то тело мо¬
жетъ оставаться въ равновесш внутри самой жидкости. Обыкновенное
куриное яйцо тонетъ въ нресной воде и плаваетъ въ насыщенномъ
растворе соли; можно приготовить растворъ такой густоты, что яйцо
будетъ оставаться въ равновесш, где бы мы его въ жидкости ни по¬
местили. Масло также можетъ быть въ равновесш въ смеси изъ спир¬
та и воды [96].
уС ЮЗ. УСЛОВ1Е УСТОЙЧИВОСТИ РАВНОВЪСЬЧ ПЛ4ВАЮЩАГО тъ-
лА. Ежедневный опытъ учитъ, что плавающее тело можетъ не остать¬
ся въ покое, хотя бы было соблюдено услов!е плавашя, то есть ра¬
венство веса тела и веса вытесненной жидкости. Такое явлеше пред-
етавляетъ напримеръ брусъ (фиг. 153), погруженный вертикально
въ воду. Очевидно, можно соблю¬
сти услов1е, чтобы вЬсъ бруса ра¬
внялся весу жидкости, взятой въ
объеме погруженной части тела;
между темъ каждый знаетъ, что
брусъ въ показанномъ положенш
не останется, но опрокинется и ля-
жетъ горизонтально. На противъ,
будучи выведенъ изъ горизон-
тальнаго положешя (фиг. 152),
брусъ опятьвозвращается къ этому
положенш, какъ скоро предостав-
ленъ самому себе. Наконецъ, то
же самое тело, будучи повернуто
<№. 153. около горизонтальной оси (фиг.
152), не имеетъ стремлешя возвратиться назадъ. Такимъ образомъ,
плавающее тело можетъ находиться: въ равнове«яхъ неустойчивомъ.
устойчивомъ и безразличномъ [51]. Чемъ ниже центръ тяжести, темъ
тело плаваетъ устойчивее, т. е. темъ до большей степени оно можетъ
быть отклонено отъ положен!я равновейя и все-таки, будучи предо¬
ставлено потомъ самому себе, возвращается въ это положеше. .
Пусть въ жидкости плаваетъ тело АВ (фиг. 1541; тогда съ одной сторо¬
ны дййствуютъ в-Ьсъ тела, приложенный къ центру его тяжести д, съ другой
о жидкости.
113
Фиг. 154.
давлешя жидкости на каждую точку погруженной поверхности, показанный на
фигуре стрелками. Равнодействующая всехъ д
этпхъ давленШ будетъ иметь точку приложешя
внутри погруженной части тела въ с и будетъ
направляться снизу вверхъ. Точка с называет¬
ся цснтромъ давленгя. Для равноновейя те¬
ла необходимо, чтобывесъ тела равнялся равно¬
дЬйствующей всФхъ давлешй, и чтобы точки
приложешя этихъ силъ лежали на одной отвес¬
ной лиши АВ. Отклонпяъ теперь тело отъ это¬
го положешя въ другое (фиг. 155), такъ что¬
бы лншя АВ, совпадавшая прежде съ отвес-
нымъ направлешсмъ, была наклонна къ горизон¬
ту. Тогдадавлешя жидкости на тЬло будутъ иныя,
чёмъ прежде, потому что форма самой погружен¬
ной поверхности будетъ теперь иная. Пусть точка
приложешя равнодействующей будетъ въс.Про-
ведемъ изъ этой точки отвесную линш до пере-
сЬчешя съ лишею АВ въ точке т. Точка т на¬
зывается метсщентромъ; перенесемъ въ нее
точку приложешя равнодействующей всехъ дав¬
лешй. Такимъ образомъ, тело будетъ находиться Фиг. 155.
подъ вл!яшемъ двухъ силъ—собственнаго веса и давлешя жидкости, которыя,
какъ легко видеть изъ фигуры, заставятъ тело еще более отклониться отъ
первоначальнаго положешя (фиг. 154).
Пусть то же тФло находится въ другомъ положенш равновейя (фиг. 156)
п пусть g и с изображаютъ центръ тяжести и
центръ давлешя, лежанце на отвесной линш АВ.
Выведемъ тело изъ этого положешя, такъ чтобы
лншя АВ, совпадавшая прежде съ отвесомъ, на¬
ходилась бы теперь въ положенш АВ (фиг. 157);
тогда цеитръ давлешя передвинется въ некото¬
рую точку с. Проведя отвесную линю изъ с, по¬
лучимъ вътметацентръ, куда и перенесемъ точку
приложешя равнодействующей всехъ давлешй. Не
трудно видеть изъ фигуры, что тело возвратится
въ первоначальное положеше равновейя (ф. 156).
Изъ сказаннаго выходитъ: если метацентръ
лежитъ выше центра тяжести, то тело находится
въ равновесш устойчивомъ; когда же онъ ниже,
то равновейе будетъ неустойчивое. Еслибы случи¬
лось, что при всякомъ положенш тела центръ тя-
жестп и центръ давлешя лежатъ на одной отвес- Фпг. 157.
чой лиши, то тело будетъ въ равновесш безразличномъ; прпмеромъ можетъ
служить однородный шаръ, плававший въ жидкости.
Хотя положеше метацентра, а следовательно, и услов1е устойчивости пла-
вающаго тела вообще могутъ быть определены только помощш высшаго ана¬
лиза, однакожъ и сделанныхъ соображешй достаточно, чтобы вывести неко-
8
Фиг. 156.
in
о ж и д к о с т и.
торыя полезный заключена. Если центръ тяжести лежитъ ниже центра давле¬
шя, то по ббльшей причине, онъ будетъ ниже метацентра, и, следовательно,
тело въ этомъ случае будетъ плавать устойчиво, и тёмъ устойчивее, чемъ
центръ тяжести находится ниже, потому что тогда можно тёло отклонить до
ббльшей степени, и оно все-таки возвратится въ первоначальное положеше.
Такимъ образомъ, если къ бревну привязать ядро, то оно можетъ
плавать отвесно; суда, въ нижней ихъ части, обременяютъ грузомъ,
чтобы мориая волны и бури не могли ихъ опрокинуть.
X 104. Удъльныйвъсъ твердыхътълъ. Для нахождешя удель-
наго веса, надо весъ тела разделить на весъ воды, взятой въ томъ же
объеме. Кроме способа флакона [87, 89], существуете другой пр1емъ,
основанный на законе Архимеда, чтобы определить весъ воды въ объ¬
еме того тела, котораго удельный весъ нужно узнать.
Къ крючку малой чашки гидростатическихъ
весовъ (фиг. 158) привешиваютъ на волоске
тело т изъ испыту емаго вещества, нанрим. кусокъ
стекла, и, накладывая гири на другую чашку,
определяюте весъ его. Затемъ, подставляюте
стаканъ съ водою, такъ чтобы тело совершенно
погрузилось въ жидкость, и снова производятъ
взвепшвате. Пусть въ первозгь случае стекло
весило 100 граммовъ, а во второмъ 60 грам.
Уменьшешевъвесе, равное 40 граммамъ, выра¬
жаете, но закону Архимеда, весъ воды, вытес¬
ненной стекломъ, или, что все равно, весъ воды,
взятой въ объеме стекла. Остается разделить
100грам.на40грам.; частное 2,5 представите
искомую величину, т. е. удельный вёсъ стекла.
Если вообще назовемъ весъ тела въ пустоте
витъ потерю въ весе; следовательно, удельный весъ выразится чи-
Р
СЛОМЪ -р—ф .
Способъ этотъ годится только для веществъ плотнее воды, пото¬
му что, въ противномъ случае, испытуемое тело вешшветъ на поверх¬
ность жидкости и, следовательно, не произведетъ давлешя на чашку
весовъ; даже потребуется некоторая сила, чтобы погрузить тело въ воду.
105. Удельный весъ тела, котораго плотность менее плотности во¬
ды, напр, дерева, определяется такъ. Дерево связываютъ съ такимъ ку-
С-ьОМЪ свинца, или другого какого либо плотнаго тела, чтобы оно мог¬
ло тонуть въ воде, и производятъ взвешивашя: въ воздухе и воде.
Фиг. 158. чрезъ Р, въ воде—чрезъ Q, то Р—Q предста-
о жидкости.
115
Пусть дерево съ свинцомъ весили въ воздух!» 56 граммовъ, а одинъ
свинецъ 48 гр.; значить, в'Ьсъ дерева будетъ 8 гр. Если одинъ свинецъ
въ воде в'Ьсилъ 44 гр., то вместе съ деревомъ будетъ весить менее,
напр. 40 гр., потому что дерево, стремясь всплыть, увлекаетъ за со¬
бою свинецъ. Разность 56 гр.—40 гр. или 16 гр., по закону Архи¬
меда, равна в4су воды, взятой въ объеме дерева и свинца, а 48 гр. безъ
44 гр. или 4 гр.—в4су воды въ объеме одного свинца; а потому раз¬
ность потерь в'кавъобонхъ случаяхъ: 16 гр.—4 гр. илп 12 гр. выразить
в'Ьсъ воды въ объема дерева. Следовательно, удельный в'Ьсъ дерева 8/12.
Пусть вообще в4съ дерева и свинца въ воздухе Р, одного свинца р, в4съ
свинца и дерева въ воде Q, одного свинца q. Тогда весъ дерева въ воздухе
будетъ Р—р; потеря въ весе свинца и дерева Р— Q, потеря веса одюго свинца
p—q; поэтому, весъ воды, взятой въ объеме дерева, будетъ (P—Q) —(р—д)
или Р—Q—Р~гй- Следовательно, искомый удельный в4съ выразится дробью
Р-Р
P—p—Q+q ‘
X 106. Удельный в’есъ жидкостей. Дляопред'Ьлешя уд4льнаго
в4са жидкостей, поступаютъ такъ. Платиновый или полый стеклянный
шарикъ, въ который налито несколько ртути, чтобы онъ могъ тонуть
въ воде и испытуемой жидкости, наприм. въ масле, взвешиваютъ въ
воздухе, въ масле и въ воде, и пусть мы получили соответственно: 7
зол., 3 зол. и 2 зол. Такимъ образомъ, въ воде т4ло потеряло 5 зол.,
въ масле 4; следовательно, весъ масла, взятаго въ объеме, равномъ
объему шарика, равенъ 4 зол., а воды, въ томъ же объеме, 5 зол. От¬
сюда видимъ, что удельный весъ масла равенъ частному отъ делешя
4 зол. на 5 зол., то есть числу */ъ или 0,8.
107. Поправки. На точность опредЬлетя уд4льнаго в'Ьса оказываютъ
вл1яше мнопя обстоятельства.
Ч*мъ выше температура нспытуемаго вещества, темъ плотность его ме¬
нее [86], потому что при нагр'Ьванш тела расширяются. Такъ какъ плотность
телъ сравниваютъ съ наибольшею плотностш воды, причемъ само тело должно
иметь температуру замерзатя воды, и какъ наблюдешя производятся обыкно¬
венно прп другпхъ ушдаяхъ, то надо знать, во сколько разъ плотность упо¬
требленной воды менее той, какую эта жидкость имеетъ при 4°, и во сколько
разъ плотность тела менее его плотности при 0°. Для этого составляются таб¬
лицы, изъ которыхъ можно вывести изменеше плотности веществъ съ возра-
сташемъ температуры.
Наконецъ, при каждомъ взвешпванш нужно принимать во внпмаше весъ
волоска, па которомъ привешивается тело-
Во вс'Ьхъ случаяхъ взвешивашя въ воздухе, надо къ найденному в'Ьсу при¬
бавить в’Ьсъ воздуха въ объеме взвешиваемаго тела, потому что законъ Архи¬
веда имеетъ прим-Ьнеше не только къ жидкостямъ, но и къ газамъ, т. е. вся¬
116
о ж и д к о с т и.
кое т'Ьло, находящееся въ воздух!:, или другомъ газ!., теряетъ въ своемъ в!е!
и теряетъ именно столько, сколько в!сптъ вытесняемый имъ газъ [124).
Способъ гидростатическихъ в!совъ для опредЬлешя уд!льнаго в!са твер¬
дыхъ и жидкихъ т!лъ даетъ результаты меи!е точные, чёмъ способъ флакона.
Это происходитъ отъ вязкости жидкостей, которая м!шаетъ погруженному
т!лу свободно двигаться; въ самомъ д!л!, когда т!ло, ирив!шанпое къ крючку
одной чашки в!совъ, уравновешено гирями, поставленными на другую чашку,
то можно на последнюю приложить, или снять небольшой грузъ, безъ нару-
шетя равновейя.
108. Ареометры съ постояннымъ весомъ. Если растворить
въ воде сахаръ, соль, спиртъ или что нибудь другое, то плотность ея
изменится и темъ въ большей степени, чёмъ более растворено веще¬
ства. Отсюда обратно, зная плотность раствора, можно
судить о количестве раствореннаго вещества, что въ прак¬
тике имеетъ весьма важное значете. Но какъ опреде-
лете удельнаго веса требуетъ много времени и навыка,
то изобрели особые снаряды, называемые ареометрами.
которые, хотя и не обладаютъ большою точностью, зато
удобны въ практическомъ отношенш. На фигуре 159
изображенъ ареометръ простейшаго устройства и весьма
употребительный; онъ состоитъ изъ стекляннаго полаго
тела а, къ которому сверху прикреплена шейка bd, а вни¬
зу шарикъ с, наполненный ртутью или дробью такого ве¬
са, чтобы приборъ могъ плавать въ жидкости устойчиво,
въ отвесномъ положенш [103]. Плотность жидкости
узнается потому, какъ глубоко приборъ погружается; для
этого на шейкё делаются делегая. Чаще всего употреб¬
ляется ареометръ, служащий для определетя количества
спирта въ воде и называемый спиртомпромь. Делешя
на шейке разставляются такъ. Ареометръ онускаютъ въ
чистую воду; пусть онъ погрузился до черты 6; здесь ста-
вятъ нуль. Потомъ, приготовляютъ смесь изъ спирта и
воды въ разныхъ пропорщяхъ, но такпмъ образомъ, что¬
бы число частей обЬихъ жидкостей было всегда 100; пусть
напримеръ, будетъ 80 частей по объему воды и 20 частей
спирта. Такъ какъ спиртъ, будучи примешанъ къ воде,
уменынаетъ ея плотность, то ареометръ долженъ погру¬
зиться ниже, наприм. до черты d, на которой ставятъ 20.
Подобнымъ образомъ можно означить на шейке и друия
Фиг. 159. числа, показывающая количество спирта въ воде. Эти
числа пишутся на бумажке, которую вкладываютъ въ трубку. Спиртъ
о жидкости.
117
и воду при сзгЪшеюи можно брать и по в'Ьсу, и по объему. Въ Pocciii
преимущественно употребляется сппртом*ръ Траллеса, обозначающей
проценты спирта по объему; если, будучи опущенъ въ смгЬсь, онъ оста¬
навливается напр, на 27, то это значить, что жидкость содержитъ 27
объемовъ спирта, а остальное до 100, то есть 73,—воды.
На показан ie спиртомера имеетъ большое в.шше температура; Ч’Ьмъ
она выше, т'Ьмъ жидкость будетъ менее плотна, тЪлъ ареометръ более
погрузится и т'Ьмъ большее количество спирта покажетъ. Обыкновенно
сниртом'Ьръ устрапваютъ такъ, чтобы показашя его были верны при
обыкновенной температур* 1272° (Р); для всякой же другой темпера¬
туры нужно составить таблицы поправокъ.
Иногда шарикъ прибора, наполненный ртутью, служить резервуаромъ тер¬
мометру, котораго делешя означаюсь не градусы температуры, а проценты
спирта. Если ртуть стоить противъ черты, соответствующей 12‘/2° (Р), то
показашя спиртомера поправлять не нужно; когда ртуть будетъ выше, то число
делешй, на которое она поднялась, должно вычесть изъ числа, прочитаннаго
на шейке ареометра; наконецъ, когда температура будетъ ниже 12'/2° (Р),
то къ чпелу процентовъ спирта, показываемыхъ еппртомеромъ, надо придать
число делешй, на которыя ртуть опустилась.
Подобнымъ образомъ можно устроить ареометры для другихъ ра-
створовъ: поташа, селитры, сахара и проч.; для определетя качества
разнаго рода винъ, пива и проч. Ареометръ для молока называется
лакгпометромъ.
109. Для измерешя плотности всякихъ вообще жидкостей, употребляются
преимущественно ареометры Боме. Они бываютъ двухъ родовъ: для жидкостей
более и менее плотныхъ, чемъ вода.
Ареометръ перваго рода долженъ опускаться въ чистой воде до вершины
шейки, где ставятъ 0. Потомъ, приготовляютъ растворъ изъ 15 частей пова¬
ренной соли въ 85 частяхъ воды. Будучи погруженъ въ такую жидкость, арео¬
метръ опустится не такъ глубоко, какъ въ водЬ; на томъ месте шейки, где
уровень жидкости остановится, пншутъ 15. Пространство между обозначен¬
ными точками делятъ на 15 равныхъ частей и продолжаютъ делеше внизъ.
Этотъ ареометръ въ сгущенномъ растворе серной кислоты прказываетъ 66, а
еъ азотной 36.
Ареометръ для жидкостей, которыхъ плотность менее плотности воды, дол¬
женъ погружаться до основашя шейки въ растворе, состоящемъ изъ 10 ча¬
стей поваренной солп п 90 частей воды; здесь пишутъ 0. Потомъ, его погру-
жаютъ въ чистую воду п на шейке, противъ уровня жидкости, ставятъ 10.
Пространство между найденными точками делятъ на 10 равныхъ частей и
продолжаютъ делешя вверхъ. Этотъ ареометръ въ абсолЮтномъ спирте пока-
зываетъ 45, въ серномъ эфире 63.
Иногда устрапваютъ ареометры для определетя удельнаго веса жидко-
СТс'П- Сначала ареометръ опускаютъ въ чистую воду и на томъ месте шейки,
ГДЬ жпдкость остановится, пншутъ 1, то есть удельный весъ воды. Потомъ, по-
118
о жидкости.
гружаютъ въ разныя жидкости, которыхъ плотность предварительно была опре¬
делена, и на шейке ареометра пишутъ соответственные удельные веса. Когда
ареометръ, такимъ образомъ приготовленный, будетъ опущенъ въ какую ни¬
будь жидкость, то непосредственно на шкале прочтемъ ея удельный весъ.
Ареометры описаннаго устройства называются ареометрами съ по¬
стоянным впеомъ, въ отлп'пе отъ ареометровъ съ постояннымъ объ-
емомъ—приборовъ более точнькъ, хотя и менее удобныхъ.
110. Ареометры съ постояннымъ объемомъ. Ареометръ съ постоян-
нымъ объемомъ отличается отъ ареометра съ постояннымъ весомъ темъ, что
къ шейке его п (фиг. 160) приделывается чашка Е, на которую можно класть
гири. Онъ приготовляется изъ стекла, илп металла. Ареометръ устраивается
такъ, что огь прибавлешя некотораго груза на чашку Е онъ погружается въ
воде до заметки п, сделанной на шейке. Пусть весъ ареометра равенъ 183
граммамъ, а прибавочная груза 17 гр.; тогда, на основапш закона Архи¬
меда [102], весъ воды, вытесненной ареометромъ, будетъ 200 гр. Затёмъ,
снявъ грузъ 17, опускаютъ приборъ въ другую жидкость, напр, масло. Если
нужно было прибавить 2 гр., чтобы ареометръ снова погрузился до заметки
и, то весъ масла, взятаго въ объеме погруженной части ареометра, будетъ
183-f-2=185 гр., а удельный весъ 185/2оо=0,925.—Тотъ же приборъ, въ
измененномъ несколько виде, можетъ служить для определешя удельнаго веса
твердыхъ телъ; видоизменеше за¬
ключается въ томъ, что къ телу
А снизу привешиваютъ чашку D
(фиг. 161), а къ последней —
шарикъ С. Ареометръ погружаютъ
въ чистой воде до заметки п (фиг.
160) чрезъ прибавление на чашку
Е некотораго груза, напр-17 гр.,
который потомъ снимаютъ, а, на
место его, кладутъ тело, котораго
плотность желаютъ определить.
Весь этого тела долженъ быть ме¬
нее прибавочной гири 17 гр.; по¬
этому, ареометръ изъ жидкости
выдвпнется.Чтобы погрузить его до
той же черты п, пусть надо приба¬
вить 1 гр.; тогда весъиспытуемаго .
тела будетъ 17 гр.—1 гр. или 16
гр. Если теперь переложимъ тело на
нижнюю чашку Е (фиг. 161) ареометра, то оно потеряетъ въ своемъ весе,
и ареометръ снова выдвинется изъ жидкости. Положимъ, что, для приведешя
его въ первоначальное положеше, нужно приложить еще на верхнюю чашку
5 гр.; это число, по закону Архимеда, выразить весъ воды, взятой въ объеме
испытусмаго тела, котораго удельный весъ, следовательно, будетъ равенъ
,6/5 или 3,2.
Назовемъ вообще чрезъ р прибавочный грузъ. который нужно положить
на верхнюю чашку, чтобы погрузить одинъ ареометръ до черты я, а чрезъ Ц
весъ той гири, которая вместе съ теломъ, положеннымъ на верхнюю чашку.
Фиг. 160.
Флг. 161. Фиг. 162.
о ж и д к о с т и.
119
заставляетъ совпадать ту же черту съ уровнемъ воды; чрезъ г обозначииъ
в-Ьсъ гпрь на чашкй Е, когда ъЬло перемещено на нижнюю чашку. Тогда
р — Q
удельный весъ выразится чрезъ r _q, потому что р — д есть весъ тела, а
г—д уменьшение веса т4ла при погруженш его въ жидкость.
Если плотность тела менее плотности воды, то чашку перевертываютъ
(фиг. 162) и тело подводятъ подъ эту чашку; во всемъ остальном!, посту-
паютъ подобно предыдущему.
Определить давлеше рт\тн на дно со¬
суда, полагая, что площадь дна равна 20
квадр. дюймамъ, а высота жидкости=16
дюймамъ.—К усокъ железа, погруженный
вт. спиртъ, теряетъ въ своемъ весе 1
фунтъ; найти объемъ этого куска.—Оди-
наковыя или разпыя потери въ весе ис-
нытываетъ тело при погруженш въ жид¬
кость на разныя глубины?—Некоторое
тело, погруженпое въ воду, потеряло 6
фунтовъ въ весФ; сколько оно потеряетъ въ
алкоголе?—На одну чашку весовъ поста¬
вили сосудъ съ масломъ и уравновесили
его гирями, положенными на другую чаш¬
ку; еслп погрузимъ палецъ въ масло, не
касаясь стенокъ сосуда, не произойдетъ
ли нарушеше равновеыя? если произой¬
детъ, то какого веса гирю надо положить
на чашку для возстановлегая равповЪ-
«я?—Какъ велико давлеше на одинъ квад¬
ратный футъ морскаго дна на глубине
25000 футовъ?—На чашку огромныхъ ве¬
совъ поместили человЬка и чанъ съ водой
и уравновесили гирями, положенными па
другую чашку; произойдетъ ли нарушеше
равповеЩя, еслп человекъ опустится въ
чанъ, предполагая, что вода не перельет¬
ся чрезъ края чана?—Въ сосудъ формы
В (фиг. 131) налили три жидкости: ртуть
на 20mm высоты, потомъ воду на 30™'" и,
наконецъ, масло на 100™"*; какъ велико
давлеше на дно, если величина его равна
1 квадр. сантиметру?—Почему законъ
Паскаля о передаче давлешя оправды¬
вается для сыпучихъ телъ только отчас¬
ти, то-есть давлеше передается, но не¬
равномерно?—На равноплечемъ рычаге
привесили равнаго веса гири: свинцовую
и железную; рычагъ, естественно, будетъ
въ равповесш; нарушится ли равповеше,
если рычагъ вместё съ гирями погрузить
въ воду?—Пусть одпа изъ боковыхъ стф-
покъ сосуда, наполненваго жидкостью,
есть плоская фигура; что лежитъ выше:
центръ ли ея тяжести или центръ давте-
П1я?—Какъ велика сила, съ которою пла¬
стинка р (фиг. 146) придавливается къ
отверспю трубки СО?—Какой грузъ мо¬
жетъ выдержать плотъ изъ 40 бревенъ,
если длина бревна 4 сажени, Д1аметръ 10
дюйм., удельный весъ 0,8?—Если чело¬
векъ 64 килограммовъ весу войдетъ въ
лодку, то на сколько увеличится ея водо-
измещеше?—Составить две шкалы для
спиртомера: по объему и по весу, не при¬
нимая во внимаше измепешя темпера¬
туры, при смешенш спирта съ водою, и
сокращешя объема.—На невесомые пор¬
шни топ п (фиг. 126^ положены гири въ
24 и 16 килограм.; поверхности поршней
4,8 и 3,2 квадр. сантим.; будутъ-ли пор¬
шни въ равновесш? Треше поршней о
стенки пренебрегается.—Какъ опреде¬
лить объемъ части иЬкотораго тела, на-
прим. черенка ножа?—Указать праемъ,
помощш котораго можно было бы узнать,
въ какомъ случае кисть нашей руки за-
нимаетъ большш объемъ: когда она сжа¬
та въ кулакъ, или когда пальцы ея рас¬
прямлены?
Явлетя, завизяпця отъсдеппен1я частицъ жидкости между собою
и съ частицами твердыхъ телъ.
111. Смачиваше. Если стеклянную палочку, очищенную отъ
жпрпыхъ веществъ, погрузимъ въ воду и тотчасъ вынемъ назадъ, то
на налочкФ останется капля жидкости; напротивъ, къ стеклянной па-
лочкф, покрытой жпромъ, вода не нристаетъ. Подобнымъ образомъ
можно убедиться, что капля ртути нрилипаетъ къ цинку и не прили-
каетъ къ стеклу. Если твердое т'Ь.то способно поднять изъ жидкости
каплю, то говорить, что оно смачнваетгя этою жидкостью, а въ про-
120
ЯВЛЕШЯ, ЗАБКСЯЩ1Я ОТЪ СЦИПЛШЯ Чи'ТИЦЪ
тивномъ случай—не смачивается. Такъ, ртуть смачиваетъ цинкъ и
яе смачиваетъ стекла, железа; вода смачиваетъ стекло, дерево и не сма-
чиваетъ жирныхъ веществъ. Чтобы объяснить это явлеше, надо допу¬
стить, что, въ случай емачиваюя, взаимное притяжеше частицъ жид¬
кости менее притяжешя ихъ съ частицами твердаго тела; въ случае
яесмачивашя—наоборотъ: притяжеше частицъ жидкости между собою
бо.гЬе притяжешя частицъ жидкости къ твердому т’Ьлу.
Явлешя емачиваюя тогда только обнаруживаются во всей силе, ко¬
гда погруженныя твердыя тела очищены отъ иостороннихъ веществъ.
Впрочемъ, если нечистоты растворимы, то, после бо.тЬе или мен'Ье про¬
должительная пребывашя въ жидкости, т4ло будетъ наконецъ смоче¬
но. Такъ, стеклянная палочка, не вполне очищенная отъ жирныхъ ве¬
ществъ, не смачивается водою, но, находясь долго въ этой жидкости,
наконецъ освобождается отъ жира, который
нисколько растворить въ вод*, и поел* того
уже смачивается.
Если на горизонтальную стеклянную пла¬
стинку налить каплю какой либо смачивающей
стекло жидкости, напр, спирту, то жидкость
расплывется по поверхности пластинки въ ви¬
де весьма тонкая слоя. Подобное явлеше пред¬
ставляют’!. идрупя жидкости. Въ случай воды,
I, чтобы пластинка была тщательно
^вычищена. Распрострапеше жидкостей по по¬
верхности твердаго т’Ьла должно быть наибо¬
лее заметно у техъ жидкостей, въ которыхъ
Фиг. юз. сцеилеше между частицами слабо, а притяже¬
те къ твердому телу велико. Если стеклянную пластинку аЪ (фиг. 163)
опустить въ спиртъ, воду и проч., то также заметимъ, что жидкость
расплывается по об’Ьимъ сторонамъ пластинки, возвышаясь надъ уров-
немъ MN. Подня'ие жидкости бываетъ иногда довольно большое п
было бы чрезвычайно велико, если бы пластинка была абсолютно чиста,
-/ что на практике невыполнимо. Толщина слоевъ, обле-
гающихъ пластинку, увеличивается книзу, всл'Ьдств1е
тяжести. Чемъ менёе сцеилеше частицъ жидкости, чемъ
более притяжеше ихъ къ твердому т’Ьлу и чемъ менее
плотность жидкости, тЬмъ ноднячче более. Обыкновен¬
но, по причине нечпетотъ, нокрывающпхъ твердое те¬
ло наблюдается незначительное возвышеше. Такъ, въ
стеклянномъ сосуде вода (фиг. 164) подымается у
Фиг. 164. краевъ весьма мало.
ЖИДКОСТИ МЕЖДУ СОВОЮ И II, ЧАСТИЦАМИ ТВЕГДЛГО ТЫЛ.
121
Если на горизонтальную стеклянную пластинку налить каплю
ртути, которая стекла не смачпваетъ, то, повинуясь бол'Ье сцепленш
собственных’]» частицъ, нежели притяжешю къ пластинке, жидкость при¬
нимает’/» форму, т4мъ болЬе нодходящую къ шару, ч'Ьмъ капля меньше.
Если стеклянная пластинка ab (фиг. 165) погружена во ртуть
PQ. то частицы жидкости, лежащгя вблизи пластинки аЬ, притяги¬
ваясь бол'Ье къ массамъ Р
и Q, нежели къ аЬ, от-
ступаютъ отъ пластинки
аЪ и уровня жидкости, об¬
разуя выпуклую поверх¬
ность. Подобное явлеше
наблюдается въ сосуд!»
(фиг. 166), въ который
налита жидкость, не сма- Фпг. 165. Фпг. icc.
чивающая сгЬнокъ: уровень жидкости у ст'Ьнокъ понижается.,.';,
> 112. Сила сцъилешя въ жидкостяхъ. Сила сцФплешя у раз-
' ныхъ жидкостей различна. Для доказательства къ чашке в’Ьсовъ Е
(фиг. 167) ирнв’Ьшиваютъ стеклянную круглую пластинку а и уравно-
в'йшиваютъ ее грузомъ, иоложеннымъ на другую чашку. Потомъ, ниж¬
нюю поверхность пластинки приводятъ въ сопри-
косновеше съ водою; тогда потребуется положить
на другую чашку в4совъ грузъ весьма значитель¬
ный, чтобы оторвать кружокъ а отъ жидкости.
При этомъ замечается, что вместе съ круж-
комъ увлекается небольшой высоты столбъ жид¬
кости (какъ это показало на фигуре). Когда, на¬
конецъ, кружокъ а отрывается отъ жидкости, то
поднятый столбъ разрывается, такъ что на плас¬
тинке остается прилипшпмъ слой жидкости. Отсю¬
да выходить, что грузъ, положенный на другую
чашку весовъ, показываетъ не взаимное притяже-
н1е жидкости съ твердымъ теломъ, а взаимное при¬
ляжете частицъ самой жидкости, и въ самомъ де¬
ле величина этого груза не зависитъ отъ толщины
и вещества кружка, если онъ жидкостью смачи¬
вается, а только отъ рода жидкости.
Если сцеплеше частицъ воды принять за еди-
ницу, то сцеплеше другихъ жидкостей выразится
«■ткдующими числами:
Фпг. 167.
122 яв:
Бода
Азотная кислота
Глщеринъ. . .
Ртуть
ЯВЛЕШЯ, ЗАВИСЯЩАЯ ОТЪ СЦЫГЛЕНШ ЧАСТИЦЪ
0,44
1 Алкоголь . . .
0,73 Уксусная кислота,
0,72 СЬрныйэфиръ. .
0,40
0,37
0,33
Съ возвышешемъ температуры, сцЬплеше въ жидкостяхъ умень¬
шается.
113. Волосность. Если очень тонкую стеклянную трубку аЬ
(фиг. 168) опустить въ сосудъ съ жидкостью, которая стекло смачи¬
ваетъ, напр, съ водою, то послЬдняя подымется въ трубкЬ до точки
т, лежащей выше уровня жидкости въ сосудЬ; напротивъ, опустивъ
стеклянную же трубку аЪ въ сосудъ (фиг. 169) со ртутью, которая
Фиг. 168. Фиг. 169. Фиг. 170. Фиг. 171. Гда тоньше челОВ'ЬчеС-
каго волоса. Если одинъ изъ сообщающихся сосудовъ весьма узокъ,
а другой довольно широкъ, то жидкость стоить въ обоихъ на разныхъ
высотахъ; когда стЬнки ихъ смачиваются, то (фиг. 170) уровень жид¬
кости стоить ниже въ широкомъ сосуд’Ь, когда же онЬ не смачиваются—у
въ узкомъ (фиг. 171).
Высота столбика жидкости, стоящаго надо уровнемъ ея
въ сосудгь, обратно пропорцгональна дгаметру трубки. Въ сте¬
клянной трубкЬ съ д1аметромъ въ 1”"" вода подымается на высоту
29””, 9; слЬдовательно, когда д!аметръ равенъ 0”'"', 1, то есть въ
10 разъ менЬе, эта высота будетъ 299”ш. Если жидкость не сма¬
чиваетъ вещества трубки, то наблюдается тотъ же законъ, съ
тою только разницею, что тогда будетъ, какъ уже замЬчено ранЬе,
не повышеше, а понижеше жидкости.
Величина волосности зависитъ отъ вещества жидкости.
Въ стеклянной трубкЬ, которой внутреншй д!аметръ равенъ Г,ш, воз-
вышеше уровня для воды 29’"“ 9, для спирта 12””', 7, для терпен-
тиннаго масла 10mm, 4.
Если стгънки трубки смачиваются жидкостью, то волос¬
ность не зависитъ отъ вещества трубки; одна и та же жидкость
а
стекла не смачиваетъ,
И
увидимъ. что жидкость
I станетъ у тонки т, ни-
1 же уровня ртути въ со-
. судЬ. Это явлете назы-
1 вается волосностьюкт
Я капиллярностью, ио-
| тому что замЬчается въ
* трубкахъ, которыя ино-
ЖИДКОСТИ МЕЖДУ СОБОЮ И СЪ ЧАСТИЦАМИ ТВЕГДАГО 'ГИЛЛ. 123
ьЪ смачиваемыхъ трубкахъ изъ разныхъ веществъ, съ каналами рав¬
ной толщины, подымается на одинаковую высоту.
Когда жидкость не смачиваешь трубки, то величина волос¬
ности зависти отъ вещества трубки,; такъ, въ же.тЬзной трубк-Ь,
толщиною въ 1”"", ртуть понижается на Iй™, 2, а въ платиновой той
•ке толщины—на 0гаго, С.
Дв-Ь сближенныя между собою пластинки а и Ъ (фпг. 172), будучи опу¬
щены въ жидкость, прсдставляютъ явлеше, подобное волосньшъ трубкамъ:
жидкость подымается пли опускается, смотря по тому, смачивается или п'Ьтъ
вещество пластинокъ; при этомъ возвышете или понижен1е вдвое межЬе, ч-Ьмъ
въ волосной трубк-Ь. которой д1аметръ равенъ разстоянш между пластинками.
Фпг. 1/2. Фиг. 173.
Опустимъ немного въ воду дв4 стеклянвыя пластинки (фпг. 173), вращаю-
пуяся на шарнир^ и образуюпця небольшой уголъ, такъ чтобы ребро аЬ было
иерпендикулярпо къ поверхности воды. Тогда жидкость подымается у вершины
угла выше, нежели у отверст!я, потому что разстояшс между частицами нла-
стинокъ т'Ьмъ Meirfce, ч’Ьмъ ближе эти частицы къ оси аЪ. Отъ этого уровень
воды образуетъ внутри угла кривую линио,выпуклую къ горизонту.
Наконецъ, зам'Ьтимъ, что волосность зависитъ отъ температуры: съ вэз-
вышешемъ температуры, высота столбика жидкости въ смачиваемыхъ труб¬
кахъ уменьшается, при некоторой температура волосность делается нулемъ, а
затЬмь жидкость перестаетъ смачивать ст1;нки трубки и становится ниже уро¬
вня въ пшрокомъ сосуд!:.
Явлешя волосности им'Ьютъ тесную связь съ явлешямп смачива-
шя и сцЬплешя.
Еслп вещество трубки смачивается жидкостью, то егЬнкн волос¬
ного канала покрываются тонкимъ слоемъ жидкости. Такимъ образомъ
получается узкая жидкая трубка, внутри волосного канала, съ чрез-
иычайно тонкими сгЬнками. Частицы этой трубки обнаруживаюсь при-
тяжеше иа жидкость и заставляютъ ее подыматься въ вид'Ь сплошного
столбика. Значить, смачиваше нредшествуетъ поднятш волосного стол¬
124
ЯВЛЕН1Я, ЗАВИСЯЩ1Я ОТЪ СЦЫШН1Я ЧАСТИЦЪ
бика. Если станки волосной трубки не достаточно чисты и иотому пе
смачиваются, то явленш волосности не бываетъ. Тогда надо искусст¬
венно поднять жидкость въ трубк-Ь, втягивая ее, напр., ртомъ,или ни¬
сколько разъ погрузить трубку въ жидкость, пока станки не освобо¬
дятся отъ нечистоты. Такъ какъ сила, заставляющая подыматься во¬
лосной столбикъ жидкости, есть ничто иное, какъ взаимное притяже¬
те частицъ жидкости, то высота волосного столбика: 1) не зависитъ
отъ вещества трубки и 2) пропорщональна сц’Ьплещю частицъ жид¬
кости, между т'Ьмъ, какъ смачиваше т’Ьмъ сильнее, ч'Ьмъ сцеплеше ча¬
стицъ жидкости мен'Ье. Съ возвышешемъ температуры, сцеплеше умень¬
шается, а вжЬст’Ь съ т’Ьмъ и волосность.
Назовемъ чрезъ а Д1аметръ поднятаго столбика жидкости, чрезъ Л—его
высоту, чрезъ q—в-Ьсъ кубической единицы воды и чрезъ d— удЬльный в’Ьсъ
жидкости; тогда в’Ьсъ жидкаго поднятаго столбика будетъ 11*т:агЪдй. ВслЬд-
cTBie смачивашя, ст-Ьнки волосного канала покрываются тонкимъ слоемъ жид¬
кости. Притяжете этого слоя на подымаемый волосной столбикъ будетъ про-
порщонально окружности канала и сцепленш частицъ жидкости, которое обо-
значимъ чрезъ е. Такимъ образомъ, подымающая сила выразится чрезъ Naiг.е,
гдЬ N—некоторое постоянное число. Для равнов’Ьйя необходимо равенство:
i-aViqd = N~ae,
откуда
г. , ч
А — г {x)
aqd ' '
Изъ этого уравнешя выходитъ, что высота волосного столбика А обратно
пропорщональна его д1аметру и плотности жидкости и прямо пропорщональна
сцЗшлешю жидкости.
Назовемъ чрезъ а разстояше между двумя пластинками (фиг. 172), опу¬
щенными въ смачивающую ихъ жидкость, чрезъ I—ширину ихъ, чрезъ А—вы¬
соту поднятаго слоя жидкости. Тогда в’Ьсъ послЬдняго выразится чрезъ alhqd.
Притяжете на поднимаемый слой будетъ равно N.2U. Для равновМя не¬
обходимо равенство:
alhqd = N.2U,
откуда
Изъ равенствъ (ж) и (у) выходитъ: если д!аметръ волосного канала трубки
равенъ разстоятю между пластинками, то высота поднятой жидкости въ во¬
лосной трубкЬ вдвое болЬе, чЬмъ между пластинками.
Когда станки трубки жидкостью не смачиваются, то, всл'Ьдстгле
преобладашя взаимнаго снЬплетя частицъ надъ притяжешемъ частицъ
къ трубк-Ь, жпдкость понижается; зд-Ьсь понижеше должно зависЬть не
только отъ вещества жидкости, но также и отъ вещества твердаго гЬ-ла.
114. Приложешя. Же.тЬзоп.тотн’Ьеводы и потому тонетъ въней
при обыкновенныхъ услов1яхъ; но если на поверхность воды положишь
жидкости МЕЖДУ СОВОЮ И СЪ ЧАСТИЦАМИ ТВЕРДАГО ТЬЛА. 12 5
тонкую железную иглу, покрытую чемъ нибудь жпрнымъ, чтобы она
нс смачивалась; то жидкость понизится въ точкахъ соприкосноветя съ
иглою, такъ что произойдетъ углублеше, котораго объемъ можетъ быть
более объема иглы; если при этомъ весь иглы окажется равнымъ весу
вытесненной жидкости, то игла будетъ плавать.
Подобнымъ образомъ объясняется, почему некоторый насЬкомыя,
которыхъ лапы не смачиваются водою, могутъ бегать по ея поверх¬
ности (фиг. 174).
Если на столъ налить воды и поставить на нее немного раскрытую
книгу, то вода подымается по листкамъ бумаги, и въ техъ мёстахъ
выше, которыя находятся ближе къ корешку переплета (фиг. 175).
Явлешями же волосности и смачивашя объясняется способность по-
ристыхъ телъ, наприм. сахара, губки, дерева, втягивать въ себя воду,
какъ скоро они прпходятъ съ нею въ соприкосновеше.
Восхождеше соковъ въ растешяхъ, а также масла, спирта и проч.
въ светильняхъ, происходить вследпш смачивашя наружныхъ и внут-
Фнг. 174. Фиг. 175.
реннихъ стенокъ каналовъ тонкихъ растительныхъ волоконъ. Что это
явлеше есть следите смачивашя, а не волосности, выходить изъ того,
что наибольшей высоты въ светильняхъ достигаютъ те жидкости, въ
которыхъ сцеплеше менее.
Если вколотить сухой деревянный колъ въ отверсие, сделанное въ
камне, и обливать колъ водою, то дерево разбухаетъ, и съ такою си¬
лою, что камень раскалывается.
115. Смъшиваше жидкостей. Если въ сосудъ налить молока и
потомъ осторожно воды, такъ чтобы обе жидкости отделялись другъ
отъ друга горизонтальною плоскостью, и оставить такъ на несколько
времени, то оне сами собою смешаются и образуютъ однородную жид¬
кость, состоящую изъ молока и воды; напротивъ, масло и вода, хотя бы
нарочно перемешанныя, скоро одно отъ другой отделятся, такъ чго
тело будетъ на верху, а вода внизу. То же замечается и въ другихъ
126
о жидкости.
случаяхъ. Для объяснешя этого явлешя надо допустить, что въ сме¬
шивающихся жидкостяхъ частицы однородный притягиваются слабее,
чемъ разнородныя; вънесмешивающихся—наоборотъ. Такъ, притяже-
ше частицъ масла между собою и частицъ воды между собою менее
взаимнаго притяжешя частицъ молока и воды; напротивъ, притяже-
юе частицъ масла между собою и частицъ воды между собою более
притяжешя частицъ масла къ частицамъ воды. Явлеше смешиваю я
жидкостей называется диффузъей.
Эндосмосъ и экзосмосъ. Жидкости смешиваются или диффун¬
дируют не только при взаимномъ соприкосновен»!, но даже когда оне
разделены одна отъ другой скважистой перегородкой. Для доказатель¬
ства, возьмемъ мешокъ А (фиг. 176) изъ пористой перепонки (пузы¬
ря, наприм.) и плотно привяжемъ его къ стеклянной трубке ЪЪ; напол-
нивъ потомъ его молокомъ, опустимъ въ стаканъ се съ водою. Вскоре
заметимъ, что уровеньжидкостивътрубкеповышается, и въ то же время
вода въ стакане начинаетъ мутиться отъ присутств1я въ ней молока.
Это явлеше показываетъ, что между соприкасающимися жидкостямипро-
изошли два течешя чрезъ перепонку: молока въ воду и воды въ молоко,
и притомъ въ неравныхъ количествахъ, такъ что объемъ жидкости въ
пузыре А увеличился, а въ сосуде се уменьшился. Если пузырь и всю
стеклянную трубку наполнить водою, а въ стаканъ налить молока, то
уровень воды въ трубке будетъ понижаться. Явлеше увеличешя объ¬
ема жидкости называется эндосмосъ, а уменыпешя—экзосмосъ; въ на-
шихъ причерахъ, для молока имеетъ место эндосмосъ, а для воды—
экзосмосъ. Подобнымъ образомъ можно доказать, что, въ случае спирта
и воды, для первой жидкости будетъ эндосмосъ, для второй—экзосмосъ.
Водный растворъ сахара имеетътожеотношешекъводе,какъиспиртъ.
Смешиваше жидкостей чрезъ скважистня перегородки совершается
съ значительною силою. Для доказательства, наполняютъ молокомъ
стаканъ (фиг. 177) и завязываютъ плотно пузыремъ ае; еслп потомъ
опустить этотъ сосудъ въ другой съ водою, то,
спустя несколько времени, заметимъ, что пузырь
сильно надуется.
Явлеюяыи эндосмоса и экзосмоса пользуются
при приготовленш экстрактовъ или настоевъ. Если
въ бутылку или другой сосудъ, наполненный спир-
томъ, положить какой либо плодъ, напр, сливу, то
сокъ плода и спиртъ станутъ смешиваться чрезъ
скважистую кожицу плода, такъ что, наконецъ.
О ВОЗДУХ* и ГЛЗАХЪ.
127
0бе жидкости сделаются однородными. Т'Ьмъ же началом* объясняет¬
ся обмен* жидкостей чрезъ скважистыя перегородки въ организмах*
животных* и растеши.
о ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ.
^ 116. Газъ. Упругою жидкостью или газом* называется тело, ко¬
торое имеетъ стремлеше занять по возможности болышй объемъ.[2].
It* числу газовъ принадлежит* воздухъ, ^
но есть много и других*: кислород*, водо¬
род*, углекислый газъ и проч.
117. Вис* и ДАВЛЕШЕ ВОЗДУХА.
Земной шаръ со вс'Ьхъ сторон* окружен*
прозрачною, безцвйтною и упругою обо¬
лочкою, которая называется атмосферою
или воздухом*. Хотя мы это вещество и
не видимъ, однако же существоваше его
несомненно подтверждается сопротивлет¬
емъ, которое оно оказывает* движущемуся
т^лу, ветром*, который есть ничто иное,
какъ движущийся воздухъ, и многими дру¬
гими явленьями. Обладая, подобно всем* jgp
газам*, стремлетемъ занять по возможно¬
сти болышй объемъ, воздухъ разсеялся бы
въ пустом* и безграничном* пространстве Фкг. 176.
вселенной, еслибы не имел* веса; но, по причине своей весомости, онъ
облегает* со всех* сторон* земной шаръ въ виде
слоя более 200 верстъ высоты, котораго плот¬
ность кверху уменьшается.
118. Что воздухъ и вообще всякш газъ име¬
ют* весъ, можно доказать следующим* образомъ.
Берут* полый стеклянный шаръ А (фиг. 178) съ
металлической оправой, въ которую вставлен*
кран* с, запирающш отверсие во внутренность ша¬
ра. Повесив* приборъ за крючекъ Ъ къ чашке
весов*, кладутъ на другую чашку гири до тех*
пор*, пока не произойдет* равновейе. Затем*
вытягивают* изъ шара воздухъ и снова прицепляют* его къ чашке
весов*; тогда равновейе нарушается, и чашка съ гирями перетяги¬
вает*; это ясно показывает*, что шаръ, отъ потери воздуха, сделался
Фпг. 178.
12S
О ВОЗДУХ® И 1’ЛЗАХЪ.
легче. Уравновешивая шаръ снова гирями и вычитая второй в’Ьсъ изъ
перваго, определишь в'Ьсъ вытянутаго воздуха. Вцустивъ потомъ въ
шаръ какой нибудь иной газъ и сд4лавъ новое взвешиваше, найдет,
в^съ впущеннаго газа. Изъ такихъ опытовъ оказалось, что одинъ ку-
бичесшй футъ обыкновеннаго комнатнаго воздуха весить приблизитель¬
но 87г золотниковъ.
119. Законъ передачи давлешя въ жидкостяхъ [94] имеетъ при-
ложеше и въ газахъ.
Для доказательства, берутъ нюрообразный со¬
судъ п (фиг. 179), наполненный какимъ нибудь га-
зомъ, напр, воздухомъ. Къ шару приделываютъ ци-
линдръ т съ поршнемъ и стеклянный согнутыя труб¬
ки t, въ которыя наливаютъ ртути. Если произве¬
дешь на воздухъ,заключенныйвъшаре п, чрезъ вдви-
гаше поршня, давлеше, то ртуть въ открытыхъ ко-
ленахъ всехъ трубокъ подымется, и притомъ на од¬
ну и ту же высоту
Подобнотому, какъ капельная жидкость, вслед -
CTBie собственнаго веса, производить давлеше на дно
сосуда, въ которомъ налита, такъ и атмосфера да¬
вить на земную поверхность и на все тела, на зем¬
ле находящаяся. Въ этомъ несомненно убеждаютъ
насъ мноия явлешя. Упомянемъ самыя важныя. По-
грузимъ въ воду MN (фиг. 180) одинъ конецъ полаго внутри ци¬
линдра АВ, въ которомъ можетъ двигаться поршень т. Если помо-
щш стержня с поднять поршень, то между поршнемъ и поверхностью
воды останется пустое пространство, где не будетъ на воду никакого
давлешя, между темъ какъ снаружи на поверхность воды налегаетъ
атмосфера; поэтому, вода не будетъ въ равновейи и станетъ поды¬
маться вследъ за поршнемъ т. Выдвигая поршень далее, мы дойдеяъ,
наконецъ, до того, что вода подыматься перестанетъ, такъ что между
водою и поршнемъ будетъ промежутокъ (фиг. 181). Въ эту пору, дав-
леше водяного столба pq будетъ уравновешиваться давлеюемъ возду¬
ха на поверхность воды въ бассейне. Измеривъ высоту этого столба,
найдемъ, что она равна 34 футамъ.
Древше не знали, что воздухъ имеетъ весъ, и нодняие воды въ
поломъ цилиндре, вследъ за поршнемъ, объясняли предположешемъ.
что природа боится пустого пространства [32]. Но когда въ ХУII
столетш, при устройстве весьма высокаго насоса, вода поднялась толь¬
ко на 34 фута и далее не пошла, то предположеше это должны бы-
т
I
О ВОЗДУХ']; и ГАЗАХЪ.
129
1И оставить. Торичелли первый допустидъ, что воздухъ имеетъ весъ,
я подняие воды объяснилъ давлешемъ атмосферы. Чтобы подтвердить
свою гипотезу опытомъ, этотъ ученый взялъ, вместо воды, ртуть, раз-
суждая такъ: для уравнов'Ьшивашя давлешя воздуха, потребенъ столбъ
воды высотою въ 34 фута; следовательно, ртутный столбъ долженъ
быть въ 13,6 разъ ниже, потому что приблизительно во столько разъ
ртуть плотнее воды. Разделяя 34 фута на 13,6, находимъ 30 дюйм.
Затемъ, Торичелли взялъ стеклянную трубку АВ (фиг. 182), за¬
крытую съ одного конца, и наполнилъ ее ртутью; потомъ, закрывъ от¬
крытый конецъ А пальцемъ, перевернулъ трубку и, погрузивъ этотъ
конецъ въ чашку М со ртутью, отнялъ руку. Тогда ртуть опустилась
немного въ трубке, оставивъ за собою въ верхней части К трубки пу¬
стоту, и остановилась на высоте 30 дюймовъ отъ поверхности ртути
въ чашке М. Такимъ образомъ, предположеше Торичелли, что воз-
Духъ имеетъ весъ, подтвердилось опытомъ; впоследствш, когда была
изобретена пневматическая машина, въ этомъ убедились непосредствен-
нымъ взвешивашемъ воздуха.
Изъ предыдущаго выходитъ, что давлеше воздуха на какую либо
площадь равно весу столба ртути высотою въ 30 дюймовъ, и кото-
раго основаше равно этой площади, или весу стол1а воды, стоящаго
На той же площади, и высотою въ 34 фута.
\Л
Фиг. 180.
Фиг. 181.
Фиг. 182,
130
О ВОЗДУХ! И 1’АЗАХЪ.
Паскаль повторилъ оиытъ Торичелли съ водою, виномъ, масломъ и дру¬
гими жидкостями и иашелъ, что высоты ихъ обратно пропорщональны плот-
ностямъ. Давлеше воздуха на вершин! горы должно быть мен!е, нежели у по¬
дошвы, потому что тамъ меньше разстояше до предала атмосферы, и, следо¬
вательно, меньше высота воздушнаго столба, нронзводящаго давлеше; поэтому,
и ртуть въ опыт! Торичелли должна стоять ниже 30 дюйм. Действительно,
Перрье, произвсдшШ опыты на гор! Пюи-де-Домъ, по просьб! Паскаля, на-
шелъ на вершин! высоту ртутнаго столба 3 дюймами мен!е, нежели у подошвы.
Если трубка мен!е 30 дюймовъ, то ртуть вовсе изъ нея не вы¬
ливается, потому что давлеше ртутнаго столба такой высоты мен!е дав¬
лешя атмосферы. Подобнымъ же образомъ объясняются и сл!дуюшде
опыты. Если наполнить бутылку водою (фиг. 183), потомъ ее перевер¬
нуть погрузивъгорломъ въ сосудъ съ тою же жид¬
костью, то вода изъ бутылки пе выльется.—Ста¬
канъ, наполненный водою, покрываютъ бумагою и,
придерживая бумагурукою,быстроперевертываютъ
стаканъ; если потомъ и отымемъ руку, то жидкость
изъ стакана не выльется, потому что давлеше воз¬
духа снизу бол!е давлешя воды сверху.
Давлеше жидкости на дно не зависитъ отъ фор¬
мы сосуда [98], а потому высота ртути въ опыт! Торичелли будетъ
одна и та же, какой бы формы ни была трубка; сели А, В, С, В и Е
(фиг. 184) суть трубки разной формы, въ
отв'Ьсномъ и наклонномъ положешяхъ, то
уровень жидкости въ нихъ будетъ находиться
на одной и той же горизонтальной плоскости
тп, которой разстояше отъ поверхности
ртути въ чашк! равно 30 дюймамъ.
j 120. Величина атмосфегнаго дав-
г^лен1Я. Сравнительно съ твердыми и жид¬
кими т!лами, атмосферный воздухъ в!ситъ
I весьма мало, но вся земная атмосфера им!етъ
громадный в!съ и производитъ громадное
давлеше на земную поверхность и на вс!
Фиг. гвз.
Фиг. 184.
земные предметы. Чтобы составить себ! поняие о величин! этого да¬
влешя, надо знать давлеше на единицу площади, наприм. на одинъ
квадратный дюймъ, а для этого стоить только вычислить в!съ рт}Т-
наго столба, стоящаго на этой площади высотою въ 30 дюймовъ, или
в!съ столба воды, стоящаго на той же площади, но высотою въ 34
фута или 408 дюймовъ.
Но изв!стно, что одинъ кубичешй дюймъ воды в!ситъ 3,84
О ВОЗДУХЪ и ГАЗАХЪ.
131
золотника; следовательно, В'Ьсъ 10S кубическихъдюймовъ равенъ а,81
золот. X108, что составляетъ приблизительно 16 фунтовъ. Зная давле¬
ше атмосферы на одинъ квадратный дюймъ, легко вычислить давлеше
на всякую другую площадь. Для примера, найдемъ давлеше нановерх-
вость стола, котораго площадь равна 10 квадратнымъ футамъ; обра-
•гивъ 10 квадратныхъ фуговъ въ дюймы и умноживъ 16 фунтовъ на
найденное число, получимъ 576 пуд. Не должно внрочемъ думать, что
ножки стола ноддерживаютъ этотъ грузъ, потому что съ такою же точ¬
но силою воздухъ давить на столъ снизу вверхъ, такъ что ножки об¬
ременены только собственпымъ весомъ стола. Находясь въ воздухе, мы
также иснытываемъ атмосферное давлеше, но не должно думать, что
каждый квадр. дюйма нашего тела выдерживаетъ давлеше въ 16 фунт.,
потому что давлеше на все наше тело оказалось бы такъ велико, что
мы были бы расплющены. Въ действительности же, подъ этимъ давле-
шемъ находятся жидкости и газы, которыми пропитано все наше тело.
Правда, есть закрытый полости, но оне не велики и на столько прочны,
что могутъ выдерживать давлеше существующей атмосферы; въ другой
атмосфере, более или менее разреженной, оне могли бы попортиться,
и въ самомъ деле все животныя чувствуюсь болышя или менышя стра-
дашя, и даже погибаютъ, находясь въ сгущенномъ или разреженномъ
воздухе.
121. Упругость воздуха. Воздухъ, стремясь занять болышй
объемъ, производить давлеше на стенки сосуда, въ которомъ заклю-
ченъ; это давлеше уравновешивается давлешемъ атмосферы на внеш¬
нюю поверхность сосуда. Но какъ скоро закупоренный стеклянный со¬
судъ, или завязанный перепончатый пузырь, наполненные воздухомъ,
номестимъ въ пустое пространство, или наполненное разреженнымъ га-
зомъ, то стенки сосуда будутъ претерпевать давлеше изнутри наружу,
и если оне не довольно прочны, то сосудъ разорвется; перепончатый
пузырь увеличивается въ объеме и можетъ даже лопнуть [2]. Сила,
съ которою газъ стремится занять большее пространство и оказываетъ
давлеше на все то, что мешаетъ ему расширяться, называется упру¬
гостью газа.
у ЗаконъМапотта. Французами аббатъМарштъ и, одновременно
съ шшъ, аншйскш ученый Бойль нашли следующш законъ для упру¬
гости газовъ. Пусть поршень М вставленъ (фиг. 185) въ сосудъ АВ,
содержаний обыкновенный воздухъ или какой нибудь другой газъ той
же упругости; тогда поршень, не принимая въ разсчетъ его собствен-
паго веса и трешя, долженъ быть въ равновесии, потому что давлешя
енутренняго воздуха и внешняго между собою равны. Если же вдвп-
132
О ВОЗДУХ! И ГАЗАХЪ.
А
немъ поршень до точки d, такъ чтобынространство, занимаемое газомъ,
уменьшилось вдвое, то упругость газа увеличится въ два раза. При
уменыпенш пространства до одной трети, упругость газа увеличится въ
три раза и т. д. Нанротивъ, если выдвинемъ поршень до точки е, такъ
чтобы объемъ газа сделался въ два раза болйе, то упругость умень¬
шится во столько же разъ; увеличивъ объемъ газа
въ три раза, уменыиимъ упругость его также въ три
раза. Итакъ, объемъ газа обратно пропорцюна-
ленъ ею упругости; въ этомъ именно заключается
законъ MapioTTa или Бойля. Измйпеше упругости га¬
за съ измйнешемъ объема подтверждается сЬмъ, что
требуется некоторое ушйе для вталкивашя и выдви-
гашя поршня; въ нервомъ случай приходится пре¬
одолевать упругость газа, которая все возрастаетъ по
мйрй уменынешя объема газа, а во второмъ, т. е.
когда поршень выдвигаюсь, давлеше внутри умень¬
шается, между тймъ какъ снаружи остается одно и
то же давлеше, именно давлеше атмосферы.
Для сокращешя рйчи принято называть двумя
атмосферами упругость газа, если она вдвое болйе
упругости атмосфернаго воздуха; три атмосферы озна-
и чаюсь тройную упругость и т. д. Равнымъ обра-
Фиг. 185. зомъ, когда упругость газа вдвое, втрое, вчетверо и
т. д. менйе противъ атмосфернаго воздуха, то говорясь, что упругость
равна 112 атмосферы, */а, 1U и т. д. Давлеше атмосферы не остается по-
стояннымъ, но непрерывно изменяется, то уменьшаясь, то увеличиваясь.
Нормальнымъ давлешемъ въ Россш нринимаютъ 30 дюйм., во Францш
760mm, что не много менее перваго (на 2тт).
Такъ какъ объемъ газа обратно пронорщоналенъ его плотности, то
иногда законъ MapioTTa выражаютъ иначе: упругость газа прямо
пропорцгоналъна ею плотности. И еще такъ: плотность газа про-
порщональна наружному давлент, потому что наружное давлеше
равно упругости сжимаемаго газа.
Законъ Марютта можно выразить алгебрической формулой. Назовемъ чрезъ
v объемъ газа, выраженный въ какихъ нибудь кубическихъ единицахъ, а чрезъ
Р—упругость газа, или высоту ртутнаго столба, уравновйшивающаго эту упру¬
гость. Пусть объемъ v увеличился и сделался равнымъ а упругость р умень¬
шилась и обратилась ъъ р. Тогда
v:v'=;р':р,
откуда
v.p = v' .р\
О ВОЗДУХ-Ь И ГАЗАХЪ.
133
Такимъ образомъ, законъ Марша состоитъ въ томъ, что объемъ газа,
умноженный на упругость, т. е. Щ, есть величина постоянная, каковъ
бы ни былъ объемъ да.
Для доказательства упомянутаго закона, Марюттъ пользовался
трубкой АВ (фиг. 1S6), изогнутой въ два неравный колена; длин¬
ное Ап было открыто наверху,
короткое Вт запаяно; подле то¬
го и другого находились шкалы.
Вътрубкуналиваютъ ртути такъ,
чтобы эта жидкость стояла на од-
номъ уровне тп въ обоихъ кол'Ь-
нахъ; тогда давлешя, испытывае-
мыя изъ закрытаго колена и сна¬
ружи, должны быть равны, безъ
чего не возможно было бы равно-
вМе.Отсюда выходить,что воз¬
духъ, заключенный въ закрытомъ
колене, давить, всл'Ьдсше своей
упругостинартуть, съ силою, рав¬
ною давлешю атмосферы, или в'Ь-
су столба ртути въ 30 дюйм, вы¬
соты; иначе сказать: воздухъ, за¬
ключенный въ пространстве Вт,
производитъ на уровень т ртути
такое же давлеше, какое произ-
велъ бы ртутный столбъ высотою
ВЪ 30 ДЮЙМ.; ртуть тп была бы Фиг. 186. Фиг. 187. Фиг. 188.
выброшена этою силою вонь изъ трубки, если бы тому не препятство¬
вало давлеше атмосферы. Пусть теперь еще наливаютъ ртути чрезъ
открытый конецъ А; ртуть будетъ част™ возвышаться въ открытомъ
кол'Ьн'Ь, чаетш будетъ переливаться въ закрытое и сдавливать тамъ
воздухъ. Положимъ, что ртуть поднялась въ закрытомъ кол'Ьн'Ь В
(фиг. 187) до йысоты т, и въ А до р. Если пространство Вть за¬
нимаемое теперь воздухомъ, вдвое менее прежняго пространства Вт,
и если законъ MapioTTa справедливъ, то упругость воздуха, заключен-
наго въ пространстве Вм\, должна быть вдвое более упругости на-
ружнаго, и, следовательно, чтобы воспрепятствовать воздуху, заклю¬
ченному въ пространстве Bnh, расшириться, нужно произвести давле¬
ние, равное весу ртутнаго столба высотою въ 60 дюймовъ. Такъ какъ
ртуть т^ппщ уравновешивается сама собою, а на поверхность^» давитъ
134
О ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ.
атмосфера, которой давлеше равно 30 дюймамъ, то высота ртутнаго
столба должна быть равна 30 дюймамъ, чтоивъ самомъ деле оправ¬
дывается на опыте. Если бы пространство JВ пи (фиг. 188), занимаемое
воздухомъ, составляло 7з прежняго пространства Вт, то упругость
газа возрасла бы втрое, и потому высота ртутнаго столба рщ должна
была бы равняться 60 дюймамъ, что также подтверждается опытомъ.
Чтобы доказать законъ Mapiom въ томъ случае, когда упругость
газа менее одной атмосферы, поступаютъ такъ. Беругь стеклянную
трубку АВ (фпг. 1S9), запаянную съ одного конца В и разделенную
когда давлеше ртутнаго столба пхр, сложенное съ упругостью заклю-
ченнаго въ трубке Вхпх воздуха, сделается равнымъ давлешю ртут¬
наго столба въ 30 дюйм, высоты, иначе сказать — когда упругость
разр'Ьжсннаго ВХЩ воздуха будетъ равна давлешю столба ртути, вы¬
сотою въ 30 дюймовъ, безъ высоты ртутнаго столба рпх. Пусть про¬
странство Вхпх более прежняго Вп вдвое; тогда упругость воздуха
Вхпх, если законъ Марютта справедливъ, будетъ вдвое менее упруго¬
сти атмосферы и будетъ поэтому измеряться столбомъ ртути въ 1 •"> д.
высоты; следовательно, высота столба пхр должна равняться 15 д.
Такъ въ самомъ деле и наблюдается. Если бы Вхпх было въ 4 раза
на части равной емкости, и, наливъ въ
нее ртути до некоторой высоты, напри-
м4ръ до 7/8 ея длины, закрываютъ от¬
крытый конецъ пальцемъ и погружа-
ютъ этимъ концомъ въ высоки! сосудъ
со ртутью; потомъ, трубку, подымаютъ
или опускаютъ до т4хъ поръ, пока жид¬
кость не остановится въ трубке и со¬
суде на одномъ уровне п. Тогда, оче¬
видно, упругость воздуха въ простран¬
стве Вп будетъ равна упругости на-
ружнаго воздуха. Затемъ, трубку В А
подымаютъ; тогда газъ запметъ боль¬
шее пространство Вхпх, упругость его
уменьшится, а потому равновеае между
давлешямп впутренняго п наружпаго
воздуха нарушится; ртуть въ трубке
станетъ подыматься и остановится на
такой высоте, при которой давлеше изъ
трубки наружу будетъ равно давлешю
атмосферы снаружи въ трубку, т. е.
Фиг. "189.
О ВОЗДУХ* И ГАЗАХЪ,
135
<5отЬе Вп, то упругость воздуха была бы въ 4 раза менее прежней и
потому уравновешивалась бы столбомъ ртути въ 77? дюймовъ высоты;
тогда Щр было бы равно 30 — 77s или 227я дюймамъ, что также
оправдывается непосредственнымъ измерешемъ.
Тотъ же приборъ можетъ служить для поверки закона Марютта и въ слу¬
чай всякаго газа; только тогда нужно наполнить ртутью всю трубку и чрезъ
открытый конецъ ея, опущенный въ сосудъ, вводить по А
особенной трубь-fe испытуемый газъ, который по своей '
легкости будетъ подыматься вверхъ и вытеснять ртуть.
122. Приборъ Марютта для сгущетя газа былъ усо¬
вершенствовать Дюлотомъ и Араго съ целью точнее
изследовать возрасташе упругости воздуха при увели-
чснш его плотности, и чтобы иметь возможность про¬
изводить опыты прп высокихъ давлешяхъ. Приборъ со-
стоялъ изъ двухъ сообщавшихся трубокъ; одна изъ нихъ
ВС (фиг. 190) длиною въ 1т ,7 была закрыта съ
одпого конца В и разделена на части равной емкости;
др)гая АВ состояла изъ 13 трубокъ, каждая въ 2т
длины, и занимала всю высоту башни одного здашя. Обе
трдбки соединялись съ чугуннымъ резервуаром* Ш, на¬
полненным* ртутью, на поверхность которой накачивали
помощно насоса, чрезъ трубку а воду. Отъ этого, ртуть
подымалась въ обёихъ трубках*. Наблюдали въ одно время пространство, за¬
нимаемое воздухом* въ трубке ВС, и разность высот* ртутных* столбов*
въ обеих* трубках*.
Реньо усовершенствовал* приборъ Дюлонга и Араго и повторил* опыты
съ большею точностью, притом* не только для воздуха, но и для других* га¬
зов*. Проверкою закона Марютта занимались и друпе ученые. Самыяточныя
пзследовашя принадлежат* профессору Менделееву.
Газы не повинуются во всей строгости закону Марютта. Въ ниже¬
следующей таблице, извлеченной изъ опытовъ Реньо, показано возра¬
сташе упругости газовъ съ уменылешемъ занимаемаго ими простран¬
ства; при этомъ предполагается, что вначале газы имели упругость,
которая уравновешивается столбомъ ртути въ одинъ метръ высотою.
Фиг. 190.
ОБЪЕМЫ.
ВОЗДУХЪ.
УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗЪ.
ВОДОРОТЬ.
1
1"! ,00
1т,00
1т,00
*/*
4 .98
4 ,83
5 .01
*/»
9 ,92
9 ,23
10 ,06
•/«
14 .82
13 .19
15 ,14
'/so
19 ,72
16 ,71
20 ,27
Изъ этой таблицы видимъ, что, при уменыпенш пространства,
Упругость воздуха увеличивается менее, чемъ следовало бы ожидать по
О ВОЗДУХЕ И ГАЗАХЪ.
закону MapioTTa; такъ при объеме V20 лрежняго, упругость не въ 20
разъ более, а только въ 19,72. Азотъпредставляетъ подобное явлете,
но онъ отступаегь менее отъ закона Марютта, чемъ воздухъ. Ынопе
газы, при уплотнеши, то есть при уменьшеши занимаемаго ими про¬
странства, и при пониженш температуты, обращаются въ жидкости.
TWift газы т'Ьмъ более сжимаемы и, следовательно, тгЬмъ менее пови¬
нуются закону Марштта, чемъ они ближе къ переходу въ жидкое со-
стояше. Таковы газы: углекислый, сернистый и проч. Водородъ отсту-
паетъ отъ закона Марита весьма мало; отступлешя его обратны от-
ступлешямъ воздуха: упругость, при уплотнеши водорода, увеличи¬
вается более, чемъ следовало бы ожидать.
Изъ работъ профессора Менделеева надъ разреженными газами
выходитъ, что каждый газъ, при некоторой упругости (меньше 1 ат¬
мосферы), вполне повинуется закону Марштта. Ниже этой упругости,
газы отступаютъ отъ закона Марютта одинаково, именно въ ту же
сторону, какъ и водородъ; иначе сказать: при уменьшенш объема газа
въ п разъ, упругость его увеличивается более, чемъ въ п разъ.
Отступлеше отъ закона Марютта выражается алгебрически весьма просто.
Назовемъ чрезъ v объемъ и чрезъ р—упругость газа. Если упругость весьма
мала, то произведете v -Р, при уменьшенш V, возрастаешь. По Mipi умень-
шешя V, газъ достигаетъ такого состояшя, когда v. Р делается постояннымъ,
т. е. газъ повинуется закону Марютта. При дальнейшемъ уменьшенш v, ко¬
личество v .р уменьшается. Водородъ нредставляетъ исключеше изъ общаго
правила: какова бы ни была упругость водорода, произведете vp, при умень¬
шенш V, увеличивается. При некоторомъ весьма большомъ давлешй и, следо¬
вательно, маломъ объеме, произведете vp для всехъ газовъ снова начинаетъ
увеличиваться.
Газовый смеси также не вполне повинуются закону Марютта, отступая въ
ту или другую сторону, въ бблыдей или меньшей степени, въ зависимости отъ
свойствъ газовъ, входящихъ въ составъ смеси. Дальтонъ открылъ законъ,
известный подъ назвашемъ закона частного или парщалънаго давлешя:
упругость газовой смгьси равна суммп упругостей, смгьшанныхъ
газовъ, предполагая, что каждая составная часть распространи¬
лась по всему объему, занятому смгьсью. Пусть, наприм., кубич. метръ
кислорода смешанъ съ 4 кубич. метрами азота при обыкновенной упругости,
т. е. 760”"”. Еслибы оба газа вполне следовали закону Марютта, то кисло-
родъ, занявъ весь объемъ смеси, т. е. 5 куб. метровъ, имелъ бы упругость
|. 7б0™"‘ или 152тт,азотъ— 608mm, а упругость смеси была бы 152-j—608=
760, какъ и следовало ожидать. Въ действительности, эти газы отступаютъ
отъ закона Марютта, и не трудно разсудить, что упругость смеси должна ока¬
заться более вычисленной. Предполагая снова, что газы вполне следуютъ закону
Марютта, допустимъ, что та же газовая смесь кислорода и азота занимаешь
теперь въ 10 разъ меньшее пространство, т. е. * кубич. метра. Парщальное
давлеше кислорода будетъ 152ХЮ или 1520mm; парщальное давлеше азота
О ВОЗДУХЕ И ГАЗАХЪ.
137
608U"""; упругость смеси 1520-г^080, шш 7600mm. Въ действительности,
упругость будетъ менее.
123. Вероятная высота атмосферы. По высоте столбовъртути
и воды, уравновешивающихъ давлеше атмосферы, можно было бы
определить ея высоту, еслибы воздухъ былъ везде одинаково плотенъ.
Давлеше столба воды (фиг. 181)^2 въ 34 фута равно давлешю атмо¬
сферы; другими словами: столбъ воды этой высоты имеетъ такой
же весъ, какъ столбъ воздуха, поставленный на равномъ основаши и
простирающейся до пределовъ атмосферы. Такой воздушный столбъ,
если бы плотность по всей высоте его была одна и та же, долженъ
быть более 34 футовъ во столько разъ, во сколько плотность возду¬
ха менее плотности воды. Но известно, что вода въ 770 разъ плот¬
нее воздуха; следовательно, произведете 34 фут. X 770, или, при¬
близительно, 71/а верстъ, выражаетъ высоту атмосферы въ томъ пред-
положенш, что воздухъ везде одинаково плотенъ. Но воздухоплава¬
тели, подымавппеся на аэростатахъ въ высппя страны атмосферы, и
путешественники, восходивипе на высошя горы, все согласно утвер-
ждаютъ, что плотность воздуха, съ удалешемъ отъ поверхности земли,
уменьшается. Отсюда выходитъ, что найденное нами число 7 V2 верстъ
менее истиннаго. Обыкновенно, высоту атмосферы полагаютъ отъ 50
до 100 верстъ. Но изыскашя надъ падающими звездами заставляютъ
думать, что на разстояши 200 верстъ отъ поверхности земли плот¬
ность воздуха еще довольно значительна.
Чтобы объяснить, почему съ удалешемъ отъ земли плотность воз¬
духа уменьшается, вообразимъ, что атмосфера разделена на горизон¬
тальные параллельные слои, которыхъ пусть будетъ 100. На самомъ
нижнемъ лежитъ 99 слоевъ, на второмъ 98, на третьемъ 97 и т. д.
Следовательно, чемъ слой находится выше, темъ меньшее выдержива-
етъ давлеше. Но, по закону Марютта, плотность газа пропорщональ¬
на наружному давлешю [121], а потому нижше слои атмосферы долж¬
ны быть плотнее верхнихъ.
Каждый слой воздуха сдавливается прочими, на немъ лежащими,
и, стараясь занять болышй объемъ, производить въ свою очередь во
все стороны такое же давлеше, какое испытываетъ самъ. Отсюда вы¬
ходитъ, что въ каждомъ слое атмосферы, при ея равновесщ, упру¬
гость должна быть равна весу вертикальнаго столба воздуха, стояща-
во надъ этимъ слоемъ.
Самый верхий слой атмосферы, не удерживаемый нпчЕмъ сверху, долженъ
бы былъ, повидимому, разсеяться въ м!ровомъ пространстве, вследеттае своей,
хотя и весьма слабой, упругости- Если бы это случилось, то второй слой, по
138
О ВОЗДУХ-1; И ГАЗАХЪ.
удаленш перваго, также разеЬялся бы въ шровой пустот-fc; за нимъ посл-Ьдо-
валъ бы третий и т. д. Такпмъ образомъ, земной шаръ лишился бы своей атмо¬
сферы. Мы не знаемъ, почему первый слой не удаляется отъ земли: отъ того-
ли, можетъ быть, что, всл4дств1е своей разреженности и сильнаго холода, онъ
уже не им-Ьетъ вовсе упругости, или потому что м1ровое пространство не есть
совершенная пустота, но наполнена необычайно тонкимъ веществомъ весьма
слабой упругости. Разрешить этотъ вопросъ пока невозможно, потому что до
спхъ поръ не найдено способовъ производить испыташя съ воздухомъ, когда
онъ при низкой температуре находится въ состояши сильнаго разрежетя.
124. Потеря втвса тълъ въ воздухъ. Бароскопъ. Всякое
тело, находящееся въ воздухе, какъ и во всякой другой жидкости, те¬
ряетъ въ своемъ весе столько, сколько весить вытесненная имъ жид¬
кость [101]. Посредствомъ бароскопа можно убедиться, что тело въ
воздухе теряетъ въ своемъ весе темъ
более, чемъ более его объемъ. Ба¬
роскопъ состоитъ изъ весовъ, на
коромысле которыхъ аЪ (фиг. 191)
уравновешиваются два тела с и В
одинаковаго веса, но неравнаго
объема и, следовательно, различной
плотности; одно с напр, изъ свинцу,
другое D изъ пробки. Первое те¬
ряетъ въ своемъ весе менее вто¬
рого, такъ какъ объемъ его меньше;
а потому, хотя оба тела уравнове¬
шиваются въ воздухе, но въ дейст¬
вительности пробка тяжеле. Въ самомъ деле, если поместимъ баро¬
скопъ въ стеклянный сосудъ, изъ котораго вытянемъ воздухъ, то равно-
вейе нарушится, и пробка перетянетъ; явлеше будетъ обратное, то есть
свинцовая гиря перевесить пробку, если въ сосудъ впустить газъ более
плотный, чемъ воздухъ, напр, углекислый газъ.
Получаемый нами весъ при взвешиванш тела въ воздухе всегда
• бываетъ менее надлежащаго; чтобы найти истинный весь, должно къ
найденному приложить весъ воздуха, взятаго въ объеме тела.
125. Аэростатъ. Если тело легче жидкости того же объема, то,
убудучи въ нее погружено, всплываетъ на ея поверхность [102]. Воз¬
духъ есть также жидкость, хотя и весьма малой плотности; поэтому,
если тело легче воздуха, взятаго въ такомъ же объеме, то оно не мо¬
жетъ остаться на земной поверхности, но будетъ подыматься, пока не
достигнешь техъ странъ атмосферы, где весъ вытесняемаго теломъ
воздуха будетъ равенъ весу самого тела. Безполезно искать столь
О В0.5Дvxii И ГА.НХЪ.
139
тсгкш предметъ на земле, но его можно приготовить искусственно. Воз¬
душный шаръ или аэростатъ (фиг. 192) есть именно такой пред-
нетъ и состоитъ изъ шарообразной оболочки, наполненной весьма лег-
кпмъ газомъ, наприм. водородомъ. Оболочка делается изъ плотной ма-
терш въ нисколько слоевъ, нереслоенныхъ каучукомъ, чтобы чрезъ нее
не могъ уйти газъ. Оболочка покрывается веревочной сеткой, къ ко¬
торой снизу привешивается легкая корзина. Если аэростатъ достаточ¬
но великъ, то общш в'Ьсъ оболочки, наполняющаго ее газа, веревоч¬
ной с'Ьтки и корзины будетъ менее веса воздуха, взятаго въ объеме
всехъ этихъ нредметовъ. Тогда аэростатъ
будетъ подыматься и можетъ поднять съсобою
весьма болыше грузы. Въ корзину помещают¬
ся пассажиры съ инструментами и другими
предметами, которые имъ могутъ понадобить¬
ся во время воздушнаго путешесшя.
Открыта аэростатовъ относится къ кон¬
цу прошедшаго столе™ и принадлежитъ бра-
тьямъ Монголъфъерамъ. Ихъ шары содер¬
жали нагретый воздухъ. Нагреваше они про¬
изводили, помещаяподъ отверсиемъ, сделан-
нымъ внизу аэростата, корзину, въ которой
горели некоторый вещества; воздухъ отъ на-
греватя расширялся; часть его выходила че-
резъ отверстте наружу, и весъ оставшагося
газа былъ меньше прежняго. Первый, отва-
ж ившшся подняться, бы лъПилатръ - де-Розье. фиг. 192.
Затемъ, воздухоплавашя повторялись весьма часто. Одно изъ самыхъ
замечательныхъ въ научномъ отношенш воздушныхъ путешествШ было
совершено Ге-Люссакомъ, поднявшимся на 6‘/2 верстъ. Потомъ, Гренъ
поднялсяеще выше. Наконецъ, Глечеръ (Glaicher) и Коксвель(СохиеИ)
достигли въ 1863 году высоты около 10 верстъ.
Вотъ результаты, доставленные этими путешествгями.
BepxHie слои атмосферы холоднее нижнихъ; воздухъ тамъ чрезвы¬
чайно сухъ; по причине его разреженности, обращеше крови и дыхаше
ускоряются; небесный сводъ кажется темнымъ и усеянъ звездами; звуки
слабы, такъ что выстрелъ изъ пистолета производитъ едва заметный
'грескъ; птица, выпущенная изъ аэростата, не можетъ летать и па-
Даетъ. На разстояши 10 верстъ отъ земли человекъ жить не можетъ.
Глечеръ и Коксвель, достигнувъ этой высоты, почувствовали сначала оце-
nentnie членовъ, такъ что не въ состоянш были потянуть веревку, отворяв-
140
0 ВОЗДУХ* И ГАЗАХ*. ВАЖИЪЙИИЕ НРИБОГН,
шую клаианъ для выпускашя водорода, чтобы опуститься на землю, и потомъ
впали въ безчувственное состоите. Они бы, вероятно, и погибли, если бы оста¬
вались долго въ этомъ положеши. Къ счастью, газъ самъ собою прошелъ чрезъ
оболочку; аэростатъ, сделавшись тяжеле, сталь опускаться, и на разстоянш
8 верстъ отъ земли эти отважные естествоиспытатели получили сознаше. Въ
1875 г. трое французских* воздухоплавателей: Сивель, Кроче-Спинелли и Тис-
сандье претерпели больная страдашя и первые двое умерли въ верхних* сло¬
ях* атмосферы, хотя наибольшая высота, которой они достигли, вероятно, не
превосходила 8‘/а километров*. Причиною этого несчашя считают* быстрое
изменеше давлешя атмосферы. Находясь уже на большой высоте, аэронавты
выкинули много балласта, и аэростатъ стал* быстро подыматься. Почувствовав*
себя худо, они выпустили слишком* мно- •
го газа, и аэростатъ стал* быстро па¬
дать. Боясь разбиться о землю, они о-
пять выкинули излишне много балласта
и снова поднялись, еще до бблылей вы¬
соты, какъ полагает* Тиссандье, по¬
терявши! въ это время сознаше.
■^126. Парашют*. Парашют*
Дает* возможность воздухоплавате¬
лям* опускаться безопасно съ аэро¬
стата на землю, въ случае какого ли¬
бо несчатя. Верхняя частьего (фиг.
193) сделана изъ полотна и имеет*
видъ большого зонтика; къ окруж¬
ности его прикреплены веревки, под¬
держивающая корзину, въ которой
помещается воздухоплаватель. Отъ
сильнаго сопротивлешя воздуха, по '
причине большой поверхности парашюта, падеше замедляется. Въ сре¬
дине парашюта вырезывается отверстие, куда вытекает* сжатый воз¬
духъ, потому что иначе корзина можетъ получить сотрясенья, опасныя
для воздухоплавателя.
ВмвнФёхше приборы, которыхъ устройство основано на в4с*
и упругости вовдуха.
127. Барометр*. Приборъ, послужившшТоричелли для доказа¬
тельства, что атмосфера производитъ давлеше, можетъ быть употреб¬
лен* для измерешя этого давлешя во всякое время. Такой приборъ, в*
измененном* несколько виде, приспособленном* къ точным* наблюде-
шямъ, называется барометромъ; необходимость его оказывается из*
того, что высота ртутнаго столба бывает* разная въ разные дни и даже
разные часы одного и того же дни. Главная часть его—стеклянная,
Фиг. 193.
\
I
котогыхъ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА въсъ И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 141
запаянная на верху трубка dC со ртутью, погруженная открытым* кон¬
цом* в* чашку тоже со ртутью(фиг. 194). Въ верхней, за¬
паянной части трубки надъ ртутью должна быть пустота.
Трубка и чашка утверждаются на деревянной доскё А, а
рядом* съ трубкой укрепляется шкала или линейка, раз¬
деленная на дюймы и лиши. Помощш шкалы определяют*
высоту ртутнаго столбика. Нуль шкалы долженъ совпадать
съ поверхностью ртути. Если атмосферное давлеше увели¬
чивается, то ртуть въ барометре подымается, а при умень¬
шенш давлешя—опускается.
Пространство, заключение въ верхней части трубки,
надъ ртутью, называется торичел.певой или барометри¬
ческой пустотой.
Приустройстве барометра, для точнагоизмерешявысоты
ртути, надо обращать внимаше на мнопя обстоятельства.
При самом* тщательном* изготовленш барометров*, въ
торичелмевой пустоте всегда остается небольшое количе- фиг- г94-
ство воздуха, который давит* своею упругостью на ртуть и уменьша¬
ет* ея высоту; упругость эта весьма мала, но, при наблюдешяхъ, тре¬
бующих* особенной точности, ее необходимо знать.
Если при некоторой высоте барометраповерхность ртути въ чашке
совпадаетъ съ нулем* шкалы, то, при уменьшенш давлешя атмосферы,
ртуть въ трубкё опустится и, следовательно, въ чашке повысится,
а потому нуль шкалы будетъ ниже поверхности ртути, и найденная
высота барометра не будетъ истинная. Подобное явлеше произойдет*
также тогда, когда ртуть въ трубке станетъ выше. Впрочем*, эта по¬
грешность весьма мала, потому что поперечный разрез* трубки всегда
гораздо менее поверхности ртути въ чашке; еслибы напр, первый со¬
ставлял* V25 второй, то ртутный столбик* въ дюймъ высоты, выйдя
изъ трубки, поднял* бы уровень ртути въ чашке только на 0,4 лиши.
Такой величиной можно пренебречь при обыкновенных* наблюдешяхъ,
но при более точных* она устраняется темъ, что делают* подвиж¬
ными или шкалу, или дно чашки.
На высоту барометра имеет* BxiflHie волосность, вследсше кото¬
рой ртуть стоит* ниже надлежащаго положешя; эту погрешность, опре¬
деляемую изъ наблюденш над* явлешями волосности, должно прикла¬
дывать къ высоте барометра.
При точных* наблюдешяхъ, необходимо еще обращать внимаше на
Трмпературу, потому что холодная ртуть плотнее теплой и, следова¬
тельно, должна стоять ниже, чтобы уравновесить давлеше атмосферы.
14:2
О ВОоДУХТ) И ГАЗАХЪ. ВЛЖНФЙШ1Е ПРИБОРЫ,
Высоту барометра ириводятъ къ 0°, т. е. вычисляютъ, по наблюден¬
ной высот*, ту высоту, которую нм'Ьла бы ртуть при 0е; такое вычисле-
ше легко сд'Ьлать, если известно расширеше ртути при нагр*ванш.
Для опред*летя температуры, при барометр* находится термометръ.
128. Разсмотр*нный нами барометръ называется барометром*
съ чашечкою. Нер*дко употребляется еще барометръ сифонный',
онъ состоитъ изъ сифонной (фиг. 195) трубки (tie, запаянной въточк*
а и наполненной ртутью отъ т до п. Надъ т находится пустота, ат¬
мосфера же давитъ на ртуть п въ открытомъ конц* трубки. Высота
барометра изм*ряется по шкал*; она равна разности высотъ ртути въ
обоихъ кол*нахъ сифона.
Высота ртути въ барометр* въ нашихъ странахъ р*дко
бываетъ ниже 28 дюйм, и почти никогда не превосходитъ
31 дюйма.
129. При барометрическихъ наблюдешяхъ, требующихъ осо¬
бенной точности, употребляется катетометр* [21]. Прим*неше
его наибол*е удобно при сифонномъ барометр*. Зрительную трубу
катетометра направляютъ сначала на вершину ртутнаго столба
въ закрытомъ кол*н* сифона, а потомъ на поверхность ртути въ
открытомъ кол*н*; разность отчетовъ дастъ высоту барометра.
130. Если опытъ Торичелли произвести безъ предосторожно¬
стей (которыя сейчасъ будутъ указаны), то въ запаянной части
трубки, надъ ртутью, оказывается газъ, который своею упругостью
давитъ на ртуть и уменыпаетъ высоту ртутнаго столба. Появлешс
газа обыкновенно объясняюсь т*мъ, что ртуть можетъ растворять
воздухъ, а придя въсоприкосновеше съ пустотой, освобождаетъего.
По мн*нно профессора Мендел*ева, это явлеше сл*дуетъ объяснять
свойствомъ стекла сгущать на своей поверхности воздухъ, кото-
Фиг. 195. рый выд*ляется, какъ только стекло будетъ введено въ пустоту.
Удалеше газа изъ торичелл1евой пустоты достигается (хотя не вполн*) чрезъ
кипячеше ртути. Для этого барометрическую трубку, наполненную ртутыо,
ставятъ почти въ горизонтальное положеше, приподымая открытый конецъ;
расположивъ подъ трубкой рядъ лампъ или р*шетку съ угольями, приводятъ
ртуть въ кшгЬше. Подъ вл1яшемъ высокой температуры, воздухъ и водяные
пары отд*ляются отъ поверхности трубки и уносятся, вм*ст* съ парами ртутп,
наружу. Не говоря уже о томъ, что операция эта чрезвычайно затруднительна,
особенно въ широкихъ трубкахъ, она не достигаетъ ц*ли: въ торичелл!евой пу¬
стот* остается газъ; кром* того, свойства ртути, при кипяченш ея на воздух*,
изм*няются: она начинаетъ прилипать къ стеклу, отчего волосность д*лается
непостоянною.
Недостатки барометровъ совершенно устранены профессоромъ Мендел*е-
вымъ, который нашелъ способъ наполнять эти снаряды холодною ртутью, не
подвергая ея кипячешю, а это, въ свою очередь, дало возможность строить
барометры съ такими широкими камерами, что волосность не им*етъ ника¬
кого вд1яшя.
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЪСЪ И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 113
Мы опишемъ зд!сь барометръ профессора Менделеева только въ главныхъ
чертахъ, опуская мнопя подробности, которыя, впрочемъ, им!ютъ очень важ¬
ное значеше, когда д!ло касается точности изм!решй. Фигура 196 представ-
1яетъ схему этого прибора. Буквами а и Ъ обозначены барометрпчесгая камеры:
"верхняя камера а содержитъ пустоту, камера Ъ сообщена съ ^
воздухомъ чрезъ отверсие о. Разность высотъ ртути въ си¬
фонной трубкФ alb измеряется по шкале s, установленной
вертикально, а еще лучше катетометромъ. Существенная часть
прибора есть ртутный заппратель cde; онъ состоитъ изъ тон-
кой трубки (1”"" въд!аметр!), выходящей изъ вершины верх¬
ней камеры а и оканчивающейся широкой трубкой, сообщен¬
ной съ воздухомъ чрезъ отверше v. Воронка h, соединенная
посредствомъ трубки и* съ камерой Ь, служитъ для наполне-
шя прибора ртутью и удалешя оттуда воздуха. Сначала за-
пираютъ отверст1е о и вливаютъ чистую и сухую ртуть въ
воронку Ь. Чрезъ отверсие v, помошш пневматической ма¬
шины (лучше ртутнымъ насосомъ [138]), вытягиваютъ воз¬
духъ. Ртуть подымается въ камеру а, а такъ какъ воронка h
отстоитъ отъ вершины камеры а гораздо мен!е, ч!мъ на
30 дюйм., то камера а не только вся наполнится ртутью, но
избытокъ жидкости перельется въ сосудъ е и выгонитъ остатки
воздуха. Потомъ, чрезъ трубку п, запираемую краномъ, вы-
пускаютъ некоторое количество ртути и открываютъ отвер¬
ст о и V. Ртуть въ камер! а опустится и оставитъ за со¬
бою пустое пространство. Трубка й должна быть нисколько
бол!е 30 дюйм., чтобы ртуть не могла уйти изъ трубки е въ
камеру а; ртуть, содержащаяся въ трубкахъ ейd. преграж¬
даешь наружному воздуху доступъ въ камеру а. Поел! этой
первой операцш, въ камер! а остается небольшое количество фиг- 196‘
воздуха. Чтобы усовершенствовать пустоту, заппраютъ отверспе о и вливаютъ
ртуть въ воронку h. Ртуть въ камер! а подымается и выт!сняетъ находящШея
тамъ газъ, который является въ вид! пузырька въ трубк! d и увлекается
ртутью въ трубку е. Зат!мъ, снова отпираютъ кранъ г и выпускаютъ избы¬
токъ ртути. Такое д!йств1е надо повторить н!сколько разъ.
181. Описанные барометры неудобны въ томъ отношенш, что ихъ
почти невозможно переносить; поэтому, ученые и механики предлагали
разный системы иереносныхъ барометровъ.
Барометръ Фортеня. Главное отлшпе барометра Фортеня отъ другихъ
барометровъ заключается въ устройств! чашки. Она состоитъ изъ двухъ частей:
стекляннаго сосуда CCGH (фиг. 197) и м!днаго EFGH, прочно между со¬
бою скр!пленныхъ помощго трехъ винтовъ, изъ которыхъ одинъ СН изобра¬
жен на фигур!. Внутри чашки находится деревянный цилиндръ MM1SN,
к-ь которому привязанъ замшевый м!шокъ NBN. Этотъ м!шокъичасть стек¬
ляннаго сосуда CCGH до Л наполнены ртутью, въ которую погружена ба-
рометрическая трубка згу, книзу суживающаяся. Утолщеше, сд!ланное на
тРубк!, даетъ возможность привязать къ ней замшу гг, прикр!пленную къ труб—
я! ВВ, чтобы воспрепятствовать ртути выливаться изъ чашки, когда баро-
144
О ВОЗДУХ* и ГАЗАХЪ. ВАЖНЬШШЕ ПРИБОРЫ,
метръ будетъ перевернуть трубкой ух внизъ; это, однакоже, не препятствуегь
атмосфер-Ь давить на ртуть чрезъ поры замши. Для наилуч-
шаго сообщешя воздуха, заключеннаго въ чашк4 СИ, съ
наружнымъ, въ крышк’Ь С С дфлаютъ отверс™,за ппрае-
мое винтомъ, который отвпнчнваютъ передъ началомъ наб-
людешя. Уровень ртути можно понижать и повышать вра-
щешемъ винта Q, который проходить чрезъ дно EF и упи¬
рается въ деревянную часть Р, привязанную къ м4шку.
Наконецъ, въ крышку С С вдЬланъ неподвижно штифтъ
котораго ocTpie А, совпадаетъ съ нулемъ шкалы. Когда
хотятъ наблюдать, то вращетемъ винта Q приводятъ по¬
верхность ртути въ прикосновение съ остршмъ А; чтобы
удовлетворить этому требоватю, уровень ртути подыма-
ютъ до т4хъ поръ, пока ocTpic А п его изображеше въ
зеркальной поверхности не коснутся другъ друга. За тЬмъ
остается только на шкал* прочитать высоту ртути. Трубку
барометра, для предохранетя отъ толчковъ, заключаютъ
въ другую, медную аЬ (фиг. 198), навинчиваемую на труб¬
ку ББ (фиг. 197); въ трубк* аЬ д4лаютъ продольную вы¬
резку (фиг. 198), чтобы можно было вид4ть ртуть. Съ
одной стороны этого разреза сделаны дЬлсшя, съ другой
зубчатка, по которой, помощно пуговки о съ зубчатымъ ко-
лесомъ, можно передвигать обхватывающую часть КК' съ
ношусомъ. Когда барометръ хотятъ перенести, то винтомъ
Q (фиг. 198) подымаютъ ртуть до гЬхъ поръ, пока чаш-‘
ка CCGII и барометрическая трубка не наполнятся этою
жидкостью. Безъ такой предосторожности, ртуть при пе-
реноск-fc будетъ плескаться и легко можетъ пробить верх¬
нюю запаянную часть трубки. Зат4мъ, барометръ перевер-
тываютъ. Для верности паблюдешй, необходимо распола¬
гать барометръ отвесно; съ этою ц4лыо его прпв1шш-
ваютъ на треножникъ*).
132. Металлически барометръ Бурдона.
Существуютъ приборы, въ которыхъ давлеше атмос-
Фиг. 199. ферыуказывается не высотою столба ртути, а изм'Ьне-
шемъ формы упругихъ твердыхъ т4лъ; сюда относится металлически!
U
AI
£*) Барометръ Фортепя представляетъ т* же неправильности, каюя свойственны
вообще вс*мъ барометрамъ съ узкими трубками; крон* того, невозможио пору¬
читься, что при переноск* не войдетъ воздухъ въ барометрическую пустоту. По¬
строенный мною переносный барометръ (фиг. 199) не пм*етъ упомянутыхъ педо-
статаовъ. Онъ иаполняется холодною ртуп.ю и состоитъ изъ двухъ камеръ а и Ь,
соедииешшхъ стекляпною трубкой I. Ц3ъ вершины камеры Ъ выходитъ волосная
трубка с, оканчивающаяся трубкой d, сверху запаянной. Высота ртути въ баро¬
метр* определяется по шкал* S. Еслп есть поводъ вредполагать, что въ камегу
Ь вошелъ воздухъ, то барометръ надо наклонить. Тогда ртуть изъ камеры а ста-
нетъ переходить въ камеру Ъ и вытФснитъ оттуда воздухъ, по трубк* с, въ трубку d-
Если теперь барометръ поставить вертикально, то ртуть въ камер* Ъ онустптся,
оставивъ за собою пустое пространство; воздухъ же, удаленный въ трубку <?, не
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЬСЪ И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 145
барометръ Бурдона. Существенная часть этого снаряда (фиг. 200) есть
латунная, запаянная
совс'Ьхъсторонъ, пло¬
ская трубка АсВ, изъ
которой вытянуть воз¬
духъ; она представ-
ляетъ почти целый
кругъ и въ попереч-
номъ разрез* имеетъ ]
видъ, обозначенный
на фигур* буквою В.
Такая трубка чувст¬
вительна къ изм*не-
нго наружнаго давле- Фиг-200-
шя. Когда упругость воздуха уменьшается, то она раз¬
гибается, а такъ какъ только середина ея
с укреплена неподвижно, то концы ея
Ли В удаляются другъ отъ друга. На-
цротивъ, при уведичеши упругости воз¬
духа, она закривляется. Перем*щеше
концовъ трубки сообщается, при помощи.
стержней г зубчатк* т, вращающейся
около оси О; чрезъ это приводится въ дви¬
жете шестерня к, на которую насажена
стрелка si. Такимъ образомъ, если дав¬
леше атмосферы увеличивается, то труб¬
ка закривляется, и конецъ I стрелки вра¬
щается сл*ва направо; при уменьшенш
наружнаго давлешя, она нолучаетъ дви¬
жете обратное. Д*лешя на циферблат*
обозначаются по сравненщ съ хорошимъ
ртутнымъ барометромъ п, отъ времени до
времени, поверяются, потому что форма трубки н упругость ея ст*-
нокъ могутъ отъ чего-либо измениться и, действительно, изменяются.
Барометръ Бурдона удобенъ для переноски и довольно чувствителенъ.
можетъ возвратиться въ камеру Ь, будучи отдЬленъ отъ иея ртутью, наполняющею
нпжшя части трубокъ с и d. Когда барометръ нуяшо перенести, то его наклоия-
1УТЪ; вся ртуть изъ камеры а уходитъ и нанолняетъ камеру Ь и трубку й. Тогда
гтальнымъ краномъ г запираютъ трубку I. Ьарометръ надо переносить въ горизон*
тальномъ положенш.—Сиарядъ наполняется холодною ртутью (безъ кипячешя). Для
Этого, конецъ трубки d оттягивается въ узнй капалъ д. На отверспе о камеры
а надЬваютъ каучуковую трубку, длпною въ 200 300 милл., въ другой конецъ
Фиг. 197.
10
146
О ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ. ВАЖНЪЙПИЕ ПРИБОРЫ,
13В. Приложешя барометра. Самое важное примЬнеше баро¬
метра есть опред'Ьлеше возвышешя мЪста надъ уровнемъ моря. Было
доказано еще Паскалемъ, что, съподнят1емъ надъ поверхностью земли,
давлеше воздуха, а, следовательно, п высота барометра, уменьшаются.
Еслибы атмосфера была везде одинаково плотна, то легко было бы. по
пониженго ртути въ трубке, найти высоту места. Въ этомъ предполо-
женш, воздухъ простирался бы только на 7У2 верстъ, уравновешиваясь
столбомъртути въ 30 дюймовъ; приподнятшнадъ земною поверхностью,
ртуть въ барометре опускалась бы равномерно, именно понижен™ ея
уровня на одинъ дюймъ соответствовала бы 30-тая доля 7У2 верстъ
или 875 футовъ возвышешя места. Но такъ какъ атмосфера вверху
реже, нежели внизу, то, для понижешя ртути въ барометре на одинъ
дюймъ, надо поднятьсянадъ уровнемъ моря не на 875 футовъ, а на 950.
Чтобы высота ртути уменьшилась еще на одинъ дюймъ, нужно под¬
няться более, чёмъ прежде, именно на 975 ф.; для дальнейшего пони¬
жешя на дюймъ, надо еще подняться на 1000 ф., и т. д. Это явле-
юе усложнено еще темъ обстоятельствомъ, что температура атмосферы
съ удалешемъ отъ земли уменьшается. Лапласъ, помощго теоретиче-
скихъ соображений, принимаяво внимаше также многочисленныя данныя
изъ опыта, вывелъ такъ называемую барометрическую формулу,
по которой, зная разность высотъ ртути въ двухъ местахъ, можно вы¬
числить, на сколько одно место лежитъ выше другого. Поэтому, баро¬
метръ употребляется для опред'Ьлешя высоты горъ надъ уровнемъ моря
и вообще разности высотъ двухъ точекъ земной поверхности; имъ же
пользуются воздухоплаватели для измерешя высоты своего полета.
Барометру приписываюгь еще способность предсказывать погоду.
Въ Европе, особенно по западнымъ берегамъ ея, низкое стояше ртути
обыкновенно сопровождается худою погодою, то есть выпадешемъ водя-
ныхъ метеоровъ и ветрами; когда же ртуть стоить высоко, то большею
которой вставляттъ воронку. Воронку подымаютъ—на сколько позволяет! длина ка¬
учуковой трубки—и наполияютъ сухого ртутью. Наблюдатель поворачивает! мало-по¬
малу барометръ въ горизонтальное положеше, двигая пижнюго его часть направо, верх¬
нюю шигЬво; въ то же время помощиикъ поддерживаетъ воронку со ртутью, такъ
чтобы каучуковая трубка была вертикальна. Ртуть переходить по трубк'Ь I въ ка¬
меру Ъ и вытйсняетъ воздухъ чрезъ трубки с, dug наружу. Когда ртуть, напол¬
нив! весь приборъ, подойдетъ къ отверстш д, краиъ г запираютъ, барометръ при¬
водить въ отвесное положеше, а отверсие д запаиваютъ на спиртовой лампЬ. За-
гЬмъ, онрокипувъ барометръ, выливаютъ всю ртуть изъ камеры а и сиимаготъ ка¬
учуковую трубку. Барометръ снова перевертывают! и ставятъ въ вертикальное но-
ложеше. Если теперь отворить краиъ г, то ртуть выливается изъ трубки Ъ, по
трубк'Ь I, въ камеру а, оставляя за собою пустое пространство, которое тотчасъ же
наполняется разр-Ьженнымъ воздухомъ, прнлпшпимъ къ сгЬнкамъ камеры Ъ. Чтобы
удалить его, надо наклонить барометръ, — именно верхнюю часть его,—палево и
повторить эту операцш нисколько разъ.
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЪСЪ И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 147
часию бываетъ погода хорошая, то есть ясная н тихая. Поэтому, на
шка.тЬ барометровъ пишутъ знаки: весьма сухо, сухо, хорошая погода
и т. д. Причина этому следующая. Въ Европе, особенно по берегамъ
Атлантическаго океана, преобладаютъ два ветра: югозападный и сй-
веровосточный. Первый тепелъ, потому что идетъ изъ жаркихъ эква-
тор1альныхъ странъ; следовательно, воздухъ, имъ приносимый, легокъ,
н по этой причине, когда онъдуетъ, ртуть въ барометре стоить низко;
съ другой стороны, находясь долго въ прикосновенна съ поверхностью
Атлантическаго океана, воздухъ напитывается водяными парами, и по¬
тому юго-западный ветеръ приносить водяные метеоры. Напротивъ,
северо-восточный ветеръ холоденъ и сухъ, потому что притекаетъ изъ
странъ полярныхъ и движется по материку, где онъ не только не запа¬
сается парами, но еще теряетъ ихъ; поэтому, северовосточный ветеръ
по большей части сопровождается высокимъ стояюемъ барометра и яс¬
ною погодой. Отсюда видимъ, что показашя барометра въ отношенш
погоды могутъ иметь только значеше местное. Въ восточной Россш и
средней Азш и проч. барометръ не даетъ никакихъ указашй: хорошая
погода и равномЬрно худая бываютъ при всякой высоте ртути. Въ не-
которыхъ местностяхъ, какъ въ Камчатке, Восточной Патагонш, вы¬
сокое стояше барометра сопровождается худою пого¬
дою, низкое — хорошею *).
Прибавимъ еще, что быстрое понижеше ртути
указываете на сильное нарушеше равновейя атмос¬
феры, для возстановлешя котораго требуется переме-
щеше огромныхъ массъ воздуха, а это всегда разре¬
шается бурями.
134. Воздушный насосъ. Воздушиымъ на-
сосомъ или пневматическою машиною называется
приборъ, посредствомъ котораго можно разредить
воздухъ. Чтобы легче понять устройство этого весьма
важнаго прибора, представимъ себе полый шаръ Af\
(фиг. 201), который, чрезъ трубку Ъ, сообщается съ
цилиндромъ С, содержащимъ плотно вставленный въ
него поршень В. Внутренность цилиндра сообщается
съ наружнымъ воздухомъ посредствомъ трубки е, за¬
пираемой крвномъ f. Трубка Ъ имеете также кранъ <7.
Пусть поршень касается дна цилиндра. Запираемъ
краиъ f и отпираемъ д, и станемъ подымать поршень. Тогда въ цилин¬
Фиг. 201.
*) Бол*е целесообразное прим*иеше барометра излагается въ той части ме-
^соролопи, которая пазы ваетс ятемпестолопею.(См.прибавл.II, въкоид'Ьэтой книги).
148 О В03ДГХ1; И ГАЗАХЪ. ВАЖНЪЙИИЕ ПРИБ0ГЫ,
дре, подъ поршнемъ образуется пустое пространство; воздухъ, заклю¬
ченный въ шаре А, стремясь занять по возможности болышй объемъ и
не встречая къ тому сопротивлешя, потечетъ въ цилиндръ С, и если
вместимость цилиндра, — считая отъ дна его до нижней поверхности
поршня, когда онъ находится на наибольшей высоте, — равна вмес¬
тимости шара, то въ шаре останется половина прежняго количества
воздуха. Затемъ, закрывъ кранъ д, отпираемъ /; внепшй воздухъ,
имея упругость больше, чемъ внутреншй, войдетъ въ цилиндръ. Вдвп-
немъ теперь поршень въ цилиндръ до дна; воздухъ, заключенный въ ци¬
линдре, вытеснится чрезъ трубку е наружу. Снова запираемъ кранъ
/, отпираемъ д и подымаемъ поршень; изъ оболочки А, въ цилиндръ С
перейдетъ половина находившагося тамъ воздуха, такъ что въ шаре А
останется1 /4первоначальнаго количества воздуха. Эти деймтая можно по¬
вторить сколько угодно разъ. После третьяго поднятая поршня, въ ша¬
ре останется только 78 прежняго количества воздуха, после четверта-
го 7,в и т. д. После 20-го—менее 0,000001. Еслибы объемъ цилинд¬
ра былъ менее объема шара, то разрежете происходило бы медленнее;
при обратныхъ услов1яхъ, оно пойдетъ быстрее. Однакожь, ни въ ка-
комъ случае, посредствомъ описаннаго прибора, нельзя произвести со¬
вершенную пустоту, потому что при каждомъ поднятш поршня вытяги¬
вается только часть оставшагося воздуха. Совершенному разреженно
препятствуетъ еще следующее обстоятельство.
При опускаши поршня, воздухъ изъ цилиндра выгоняется не весь;
часть его остается въ верхнихъ частяхъ трубокъ е и Ъ и, при поднятш
поршня, разсеивается въ цилиндре. Огъ этого изъ шара А вытягивается
каждый разъ меньшее количество, чемъ бы следовало. По мере движе-
шя поршня вверхъ и внизъ, вредное влгяше трубокъ е жЪ увеличивает¬
ся и, наконецъ, наступаетъ моментъ, когда воздухъ, содержащейся въ
нихъ, будетъ пметь, распространись по цилиндру, такую же упругость,
какъ и воздухъ въ шаре; тогда воздухъ пзъ оболочки А вовсе переста-
нетъ выходить въ цилиндръ, и, следовательно, сколько бы потомъ мы
ни двпгалн поршнемъ, дальнейшаго разрФжешя не произойдетъ. Та
часть прибора, въ которой собирается воздухъ обыкновенной упруго¬
сти, недозволяющш доводить разрежете въ шаре далее известнаго
предела, называется вреднымъ пространствомъ.
135. Нельзя совершенно уничтожить этотъ недостатокъ, но можно
значительно его уменьшить разными способами; мы разсмотримъ одинъ
изъ нихъ. Для бнстрейшаго дейсашя, употребляютъ обыкновенно, вме¬
сто одного цилиндра—два. Фигура 202 изображаетъ употребительней-
ПИЙ видъ этого прибора, а фиг. 203—вертикальный разрезъ его (оди-
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЬСЪ И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 149
иаковыя буквы на обеихъ фнгурахъ означаюсь одн'й и те же части);
наконецъ, фиг. 204
нредставляетъ верти¬
кальный разр4зъ од¬
ного поршня въ боль-
шемъ размере. Въсте-
клянныхъ цилиндрахъ
хл у движутся порш¬
ни Е и F, прикреп¬
ленные къ зубчаткамъ
Ь и а, которыхъ зубцы
захватываются зубча-
тылъколесомъЖ, при-
водимымъ въ двпжете
рычагомъ cd. Оба ци¬
линдра соединены ка-
наломъ пт, который
сообщается другииь Фиг. 202.
каналомъ ККсъотверстамъ фтарелки ИИвоздушнаго насоса. Каж¬
дый поршень состоитъ изъ двухъ пластинокъ X и Т, между которы¬
ми зажаты кожаные кружки Z. Чрезъ отверсйе въ поршне проходитъ
стержень t, который можетъ двигаться съ легкимъ трешемъ и оканчи¬
вается металлической пробкой q. Въ поршне есть полость иг, сообщаю¬
щаяся съ одной стороны съ наружпымъ воздухомъ, а съ другой—съ
внутренностью цилиндра чрезъ отверстие и, запираемое пробкой, на ко¬
торую давптъ пружина г.
Смазавъ саломъ края стекляннаго колокола Р, придавливаютъ его
къ тарелке воздушнаго насоса, чтобы не было сообщешя съ внешнимъ
воздухомъ. Пусть рычагъ cd, а вместе съ нимъ и зубчатое колесо М,
иовертываютъ по направленно, показанному стрелкою. Отъ этого пор¬
шень F будетъ опускаться, повлечетъ за собою стержень t, который, по-
мощш пробки q, закроетъ отверста п въ каналъ пК и остановится,
между темъ какъ поршень F будетъ двигаться до дна цилиндра уу;
воздухъ, заключенный въ этомъ цплпндре, сгустится, подыметъ кла-
панъ иг и вындетъ наружу. Въ то же время отверсие и въ другомъ
поршне Е будетъ, чрезъ давлеше пружины п наружиаго воздуха, за¬
крыто пробкой; этотъ поршень, подымаясь, оставить за собой пустое
пространство; вместе съ темъ, будетъ иоднятъ стержень s, который,
Ударившись верхнимъ концомъ свопмъ въ крышку насоса, остановится.
•Гогда отверста m откроется, и часть воздуха изъ подъ колокола Р,
150 о ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ. ВАЖНЕЙШИЕ ПРИБОРЫ,
«*
поканаламъ КК и Кт, перейдете въ пустоту цилиндра хх. Такпмъ
образомъ, въ обоихъ насосахъ происходите явлешя обратный: когда изъ
одного воздухъ выталкивается, въ другой изъ-подъ колокола втяги¬
вается. При движенш рычага cd въ противную сторону, насосы меня¬
ются своими дейсшяни: въ цилиндре хх отверспе т въ каналъ тК
закроется, клапанъ въ поршне Е откроется, и воздухъ вытолкнется
наружу; въ поршне же F клапанъ и закроется, отверспе п откроется, и
воздухъ изъ колокола, по каналамъ КК и Кп, потечетъ въ образо¬
вавшуюся опять пустоту подъ поршнемъ F. Продолжая такимъ обра¬
зомъ качать рычагъ cd, будемъ постепенно вытягивать воздухъ изъ
колокола Р.
Когда должно впустить воздухъ въ колоколъ, то отвинчиваютъ въ
трубке К, винтъ, который на фигуре не показанъ.
Вытянуть воздухъ совершенно нельзя,—можно только въ большей
или меньшей степени его разредить; степень упругости оставшагося воз¬
духа измеряеття манометромъ Т (фиг. 202). Этотъ приборъ состоитъ
изъ сифонной стеклянной короткой трубки, прикрепленной къ метал¬
лической шкале, и заключенъ въ стеклянный колоколъ,, который, по-
средствомъ врана h, можетъ быть сообщенъ съ каналомъ К; все за¬
крытое колено сифона и нижнюю часть открытого колена наполняютъ
ртутью. Если воздухъ обыкновенной упругости давитъ въ открытый
конецъ сифона, то ртуть изъ другого колена не выливается, потому
что это колено не более 6 дюймовъ; но какъ скоро разредпмъ воз¬
духъ, то ртуть въ открытой части сифона подымется, въ закрытой же
опустится; если бы образовалось совершенно пустое пространство, то
въ обоихъ коленахъ ртуть стояла бы на одной высоте, потому что ни
съ той, ни съ другой стороны не было бы никакого давлешя. Въ луч-
шихъ машинахъ ртуть въ закрытомъ колене, при наиболыпемъ раз¬
реженна, стоитъ выше покрайней мере на 7г лиши. Разность высотъ
ртути въ манометре измеряете упругость воздуха подъ колоколомъ воз-
душнаго насоса. Когда, напримеръ, въ закрытомъ колене ртуть стоитъ
на высоте 26 лишй, а въ открытомъ на 25, то упругость разреженна-
го воздуха уравновешивается весомъ столба ртути высотою въ одну ли-
нго; еслибы наша атмосфера имела эту упругость, то въ барометре ртуть
стояла бы на высоте 1 лиши, а не 30 дюймовъ, какъ теперь.
136. Кранъ Бабинй. Бабинб предложилъ небольшое изменеше въ
устройстве пневматической мапшны, главнейшимъ образомъ, заключающееся
въ особенномъ кране, помощш котораго можно производить столь сильныя
разреженш, что разность высотъ ртути въ обоихъ коленахъ едва заметна.
Кранъ этотъ представленъ на фигурахъ 205 и 206 въ разрезе CED, пер-
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЪСЪ И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 151
вевдивулярноиъ къ длине, а на фигур^207 — въ перспектив!;. Онъ уста-
вавливается въ томъ самомъ месте, где сходятся каналы пт и ЮГ(фиг. 203),
Фиг. 203.
Фиг. 204.
и имеетъ по направленш оси каналъ КК (фиг. 207), начинаюпцйся почти отъ
средины крана и сообщавшейся съ одной стороны съ та¬
релкой воздушнаго насоса, съ другой—съ двумя кана¬
лами КЕ и СВ, перпендикулярными къ длине крана
и между собою. Кромё того, въ кране есть еще одинъ ка¬
налъ аЬ, не сообщающая съ центральнымъ КК. Оба
насоса х и у соединены между собою каналами ппт и 1рт (фиг. 205, 206),
сделанными въ металлической доске и не лежащими въ одной плоскости. При
положенш крана, показанномъ на фигуре 205, каналъ 1рт закрытъ, и ци¬
линдры сообщаются чрезъ каналы пгт и СВ; тогда насосъ действуетъ, какъ
обыкновенно. Когда достигли наиболыпаго разрежешя, къ какому только на¬
сосъ способенъ, то есть, когда воздухъ, собравнпйся во вредномъ пространстве,
не можетъ поднять клапана, чтобы выйти наружу, то кранъ поворачиваютъ на
90° по направленш, показанному стрелкой, чтобы онъ пришелъ въ положеше,
изображенное на фигуре 206. Тогда насосъ % будетъ отделенъ отъ тарелки
воздушная насоса и соединенъ каналами 1рт и аЪ съ цилиндромъ у, кото¬
рый теперь сообщается съ тарелкой чрезъ каналы nr Е и ЕК. Ели поршень
въ цилиндре допускается, а въ у подымается, то отверсие т закроется, п от¬
кроется, и воздухъ изъ подъ колокола воздушная насоса потечетъ въ цилиндръ
У, при обратномъ движенш поршней, отверсие п закроется, т откроется, и
воздухъ переянится по каналу 1рт изъ у въ насосъ х, где, следовательно,
количество воздуха, оставшаяся во вредномъ пространстве, отъ того уве¬
личится, такъ что, при опускаши поршня х, воздухъ уже будетъ въ состояши
преодолеть сопротивление клапана и давлеше атмосферы, чтобы выйти на-
РУ»у Къ оставшемуся, после тоя, воздуху во вредномъ пространстве цилинд¬
ра х присоединится снова воздухъ изъ насоса у, при последующемъ колебанш
152
О ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ. ВЛЖНЪЙИПЕ ПРИБОРЫ,
поршней, и т. д. Такимъ образомъ, насосъ у вытягиваетъ воздухъ изъ подъ коло¬
кола воздушнаго насоса и выталкиваетъ его въ на¬
сосъ х, изъ котораго онъ выгоняется наружу. Разре¬
жете будетъ продолжаться до техъ поръ, пока къ
воздуху, заключенному въ насосе х, не перестанетъ
притекать новый воздухъ изъ насоса у; а это слу¬
чится въ ту пору, когда воздухъ, находянцйся во вред-
номъ пространстве насоса у и соединительномъ ка¬
нале 1рт, будетъ иметь ту же упругость, какъ воз¬
духъ, наполняющШ цилиндръ х при наибольшей вы¬
соте поршня въ этомъ цилиндре. Такимъ образомъ,
воздухъ, заключенный во вредномъ пространстве на¬
соса у, при опусканш поршня до дна, имёетъ весьма
слабую упругость, между темъ, какъ въ обыкновен-
ныхъ насосахъ, безъ крана Бабинб, этотъ воздухъ—
такой же упругости, какъ и наружный. Отсюда ясно
видна выгода изменешя, сделаннаго Бабинб въ пнев¬
матической машине.
137. Ртутные насосы. Изъ многихъ ртутныхъ
насосовъ, мы опишемъ здесь ртутный насосъ проф.
Менделеева. Яйцевидный сосудъ А (фиг. 208) со¬
общается стеклянною трубкою а и каучуковой Ь со
склянкой Б, наполненной ртутью. Тонкая трубка с
(1тот въ Д1аметре) выходитъ изъ вершины сосуда А.
изгибается внизъ и оканчивается широкой трубкой d.
загнутой кверху. Изъ нижней части сосуда А выхо¬
дитъ еще трубка#, направляется вверхъ, потомъ спу¬
скается и, наконецъ, загибается подъ прямымъ уг-
ломъ; отверсие ея о сообщается съ темъ сосудомъ,
изъ котораго желаемъ вытянуть воздухъ. Подымаютъ
сосудъ Б; содержавшаяся въ немъ ртутьперсливается
по трубкамъ Ъ и а въ сосудъ А и вытесняетъ отту¬
да чрезъ трубку с воздухъ, который выходитъ въ виде пузырьковъ изъ рту¬
ти въ трубкё d. Потомъ, сосудъ Б опускаютъ. Ртуть изъ сосуда А выливается
въ сосудъ Б и оставляетъ за собою пустое пространство, въ которое устрем¬
ляется по трубке # воздухъ, или другой разрежаемый газъ. Въ то же время,
вследише наружнаго давлешя, ртуть изъ трубки й подымается въ с и преграж¬
даем сообщеше сосуда А съ наружнымъ воздухомъ. При этомъ часть ртути
сосуда d можетъ перелиться въ сосудъ А, но не вся, потому что трубка с
имеетъ более 31 дюйма длины—наиболыпаго давлешя атмосферы. Снова по¬
дымаютъ сосудъ Б; ртуть опять войдетъ въ сосудъ А и снова вытеснитъ от¬
туда чрезъ трубку с наружу тотъ воздухъ, который передъ этимъ вошелъ въ
сосудъ А чрезъ трубку#. Повторяя тё же дейсттая (т. е.. подымая и опуская
сосудъ Б), можно получить почти совершенную пустоту.— Трубка р должна
подыматься надъ сосудомъ А более, чемъ на 31 дюймъ; иначе, ртуть можетъ
перелиться чрезъ вершину трубки р. Къ трубке d полезно придёлать трубку
д съ краномъ для выпускашя избытка ртути. Манометръ т служптъ для изме-
решя упругости оставшагося газа.
Фиг. 208.
у КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЪСЪ И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 153
Ртутнымъ насосонъ достигается большая степень разрЬжешя, чЬзгь обык¬
новенными пневматическимп машинами, потому что въ немъ н'Ьтъ вреднаго
пространства. КромЬ того, въ поршневыхъ машинахъ, масло, которымъ сма¬
зываются поршни и цилиндры, даетъ пары, и упругость разрЬжаемаго газа не
можетъ сделаться мен!>е упругости наровъ масла, какъ бы ни была хороша
пневматическая машина. Наконецъ, пары масла проникаютъ въ сосудъ съ раз-
р'Ьжаемымъ газомъ и измйвяютъ его составъ. Въ ртутныхъ насосахъ, при со-
блюденш надлежащей предосторожности, остаются только пары ртути, упругость
которыхъ чрезвычайно мала, при обыкновенной комнатной температурь.
138. Опыты съ воздушнынъ насосомъ. Съ воздушньпгь на-
сосомъ можно делать множество поучительныхъ онытовъ.
1) Если подъ колоколом ь воздушнаго насоса разрядить воздухъ до
возм)жно большей степени, то изнутри стенки колокола будутъ испы¬
тывать весьма слабое давлеше, измеряемое разностью высотъ ртути въ
манометре, между темъ какъ снаружи будетъ давить атмосфера. Что¬
бы снять колоколъ съ тарелки, надо употребить весьма большую силу,
именно равную весу ртутнаго столба, котораго основате равно отвер-
стго колокола, а высота—разности показанШ барометра и манометра.
2) Приборъ, известный подъ именемъ магдебургскихъ полугиа-
2Пй, состоитъ изъ двухъ полыхъ металлическихъ полушарш А и В
(фиг. 209), которыя плотно складываются краями; одно изъ нихъ А
имеетъ трубку с съ краномъ. Смазавъ края полу-
шарШ саломъ и сложивъ ихъ вместе, привинчи-
ваютъ трубку с къ отверстго Q тарелки воздуш¬
наго насоса. Потомъ, вытянувъ воздухъ, запира-
ютъ кранъ, отвинчшмштъ отъ тарелки трубку с и
навинчиваютъ на нее ручку Е. Внутреншя стёнки
полушарШ испытываютъ весьма слабое давлеше,
между темъ какъ на наружныя стенки атмосфера
производитъ столь сильное давлеше, что, при до¬
статочной величине полушарШ, разорвать ихъ
весьма трудно.
Магдебургсшя полушар!я названы такъ въ честь изобретателя этого
прибора и воздушнаго насоса, Отто фонъ Герике изъ Магдебурга. Пер¬
Флг. 209.
154
О ВОЗДУХ!) И ГАЗАХЪ. ВЛЖНТ.ЙНПЕ ПРИБОРЫ,
Фиг. 210.
вый опытъ былъпроизведенъ въ Вормс4; полушар1я были взяты довольно
болышя, такъ что 24 лошади не могли ихъ раз¬
нять.
3) Берутъ стеклянный сосудъ (фпг. 210),
безъ дна, и обвязавъ верхнее его отверсие пу-
[ зыремъ, ставятъ на тарелку воздушнаго на-
1 coca. При вытягиванш воздуха изъ сосуда, пу-
1 зырь вдавливается и иногда лопается съ силь-
нымъ трескомъ.^
4) Къ металлической оправ!; Ъ (фиг. 211), установленной на треножник!;,
прид’Ьлываютъ прочно стеклянный колпакъ PP. По всей длин!; металличе¬
ской оправы т, идетъ каналъ, запираемый краномъ д и оканчивавшийся съ
одной стороны тонкой трубкой Ъ, съ другой — широкой трубкой а. Когда хо¬
тятъ производить опытъ, то, отвинтивъ подставку, привинчиваютъ верхнюю
часть прибора къ отверстш тарелки воздушнаго насоса и, отворивъ кранъ д,
вытягиваютъ воздухъ изъ колпака Р. Потомъ, кранъ д запираютъ, привинчи¬
ваютъ подставку и, поставивъ приборъ въ сосудъ съ водою, отворяютъ кранъ
д. Тогда вода,отъ давлешя атмосферы, устремляется, чрезъ трубки а и Ъ, подъ
колпакъ Р и даетъ фонтанъ.
5) Стеклянный колоеолъ АВ (ф. 212), им’Ькищй вверху отвер-
сие, придавливаютъ къ тарелк!; воздуш¬
наго насоса; на отверстсе накладываютъ
металлическую пластинку cd, чрезъ ко¬
торую проходить деревянная пробка N
съ чашечкой. Въ последнюю наливаютъ
ртути и изъ подъ колокола вытягиваютъ
воздухъ; атмос¬
фера, не встречая
почти никакого
сопротивлешя со
стороны внутрен-
няго воздуха, про-
давливаетъ ртуть
чрезъ пробку.
6) Стеклянный
шаръ А (ф. 178)
прив4шиваютъ,за
крючекъ Ъ, къ
чашк!> в!>совъ и
взв’Ьшиваютъ.От-
Фиг. 211.
Фиг. 212.
винтивъ потомъ отъ оправы верхнюю часть прибора, привинчиваютъ
\ КОТОГЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЪСЪ и УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 155
шаръ къ отверстно тарелки воздушнаго насоса и вытягиваютъ по воз¬
можности более воздуха; потомъ, снявъ шаръ съ тарелки и привин-
тпвъ къ нему верхнюю часть, снова взвёшиваютъ. Тогда оказывается,
что шаръ сделался немного легче. Следовательно, воздухъ имеетъ.
весъ [11В].
7) При помощи пневматической машины, можно доказать упру¬
гость воздуха [121]. Берутъ пузырь изъ непроницаемой для газа обо¬
лочки, съ краномъ въ металлической оправе, впускаютъ немного воз¬
духа и, закрывъ кранъ, кладутъ подъ колоколъ воздушнаго насоса или
въ сосудъ (фиг. 1), закрываемый стеклянной толстой пластинкой; по
мере вытягивашя воздуха, пузырь раздувается. Изъ этого выходитъ,
что газы, не удерживаемые давлешемъ извне, стараются занять боль¬
ший объемъ, то есть обладаютъ упругостью.
8) Если закрыть рукою верхнее отверстие сосуда безъ дна (фиг.
213), поставленного на тарелку воздушнаго насоса,
и вытягивать воздухъ, то кровь, находясь подъ не¬
равными давлешями сверху и снизу, надуваетъ ко¬
жу, и даже выступаетъ чрезъ ея поры. Чтобы снять
руку съ сосуда, потребно большое усшпе.
9) Теплокровное животное, помещенное подъ
колоколъ воздушнаго насоса, где потомъ разредили
воздухъ, скоро умираетъ. Более выдерживаютъ ры¬
бы и гады. Насекомыя могутъ несколько дней жить
въ пустоте, повидимому, безъ всякаго длясебявреда.
10) Если поставить подъ колоколъ свечку, то
она, при разрежеши воздуха, потухнетъ; дымъ, об-
разующшся при этомъ, идегь внизъ, а не подымает¬
ся, какъ бываетъ на обыкновенномъ воздухе. Фиг.213.
139. Нагнетательный насосъ. Нагнетательный насосъ
имеетъ назначеше сгущать воздухъ и состоитъ изъ полаго цилиндра
ИВ (фиг. 214), въ которомъ движется, посредствомърукоятки I), пор¬
шень С. Последшй имеетъ отверспе, закрываемое клапаномъ т изъ
непроницаемой для воздуха тафты, или клеенки, приклеенной только
Двумя кра ями къ поверхности поршня. Въ дно цилиндра вделана труб¬
ка#, имеющая на внешней поверхности винтовые нарезы, и которой
0тверст1е закрывается также тафтянымъ клапаномъ п. Если хотятъ сгу¬
стить воздухъ, напр, въ шаре Е, то ввинчиваютъ трубку р въ оправу
ишра и вдвигаютъ поршень; тогда воздухъ въ цилиндре сгустится, за-
кроетъ клапанъ т, приподыметъ п и войдетъ въ шаръ. Поршень до-
нодятъ до дна цилиндра и выдвигаютъ его назадъ. Отъ этого, подъ пор-
156
О ВОЗДУХЪ И ГАЗАХ!). ВАЖН1ШШ1Е ПРИБОРЫ,
шнемъ образуется пустота; воздухъ въ шар*, стремясь, вследшне упру¬
гости, занять большее пространство, будетъ давить на клапанъ п и за¬
кроешь его, а внЬший воздухъ откроетъ клапанъ т и войдетъ въ ци¬
линдръ. При вторичномъ вдвиганш поршня, воздухъ цилиндра снова
вгонптся въ шаръ. Такимъ образомъ, упругость воздуха въ inapt будетъ
все более и болёе увеличиваться, но не далее нзвестнаго предала, по
причине существующаго здесь вреднаго пространства. Пусть поршень
уже сд’Ьлалъ несколько колебанш; если при новомъ его движенш отъ
А до В случится, что воздухъ, поместясь во вредномъ пространстве,
будетъ иметь такую же или меньшую упругость, нежели воздухъ въ
шаре Е, то клапанъ п не откроется, и, следовательно, упругость въ Е
не изменится. При обратномъ движенш поршня, отъ В къ А, газъ
изъ вреднаго пространства, разойдясь по цилиндру, будетъ иметь упру¬
гость, равную или бблыиую упругости наружнаго воздуха, который по¬
этому не будетъ въ состояши поднять клапанъ т и войти въ цилиндръ.
Отсюда понятно, что въ разсматриваемомъ случае дальнейшее сгущете
въ шаре Е невозможно.
Когда газъ требуется сгустить весьма сильно, то тафтяные клапаны не го¬
дятся, потому что при болыпихъ давлешяхъ прорываются. Тогда лучше упо¬
треблять коничесйя пробки, какъ въ пневматической машине, но только иначе
расположенный. При опусканш поршня Е (фиг. 215), пробка и прекращаетъ
сообщеше наружнаго воздуха съ вну¬
тренностью цилиндра хх\ въ то л*
время пробка т, прикрепленная къ
стержню t, открываетъ отверсие въ
каналъ 1:1с, и воздухъ вталкивается
въ резервуаръ Р. При движенш пор¬
шня Е вверхъ, пробка т подымется,
закроетъ отверспе въ каналъ &Л и
остановится, такъ что воздухъ изъ со¬
суда Р, чрезъ это отверспе не мо¬
жетъ проникнуть въ цилиндръ XX.
Между темъ клапанъ и откроется и
пропустить во внутренность цилиндра хх внешшй воздухъ, который, при сле-
дующемъ понижснш поршня Е, перегонится въ резервуаръ Р. Иногда поршень
делаютъ сплошной, но тогда въ верхней части цилиндра, съ боку делается
отверспе О, чрезъ которое входитъ наружный воздухъ, когда поршень поды¬
мается до наибольшей высоты.
Для быстроты действ1я, соединяютъ вместе два насоса, какъ въ пневма¬
тической машине; стеклянный резервуаръ Р, въ которомъ сгущаютъ воздухъ,
прпкрепляютъ винтами къ тарелке и обтягпваютъ металлической сеткой, что¬
бы, въ случае разрыва, задержать крупные куски стекла-
140. Степень упругости сжатаго газа измеряется манометрами,
которые бываютъ разнаго устройства.
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО IIA ВЪСЪ и УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 157
Манометръ со ртутью. Въ стеклянный сосудъ погружаютъ от¬
крытый конецъ стеклянной трубки h (фиг. 216), запаянной съ другого
конца и наполненной сухимъ воздухомъ. Сосудъ и ни¬
жняя часть трубки заключаютсявъ бронзовый футдяръ
с, такъ чтобы не было сообщешя съ варужнымъ воз¬
духомъ. Этотъ футляръ соединяютъ трубкой а съ ре-
зервуаромъ, въ которомъ сгущается газъ. Когда уп¬
ругость газа равна одной атмосфер*, то ртуть въ труб¬
ив h и въ чашк* должна стоять на одной высот*. По
м*р* сгущешя, ртуть станетъ переходить изъ чашки
въ трубку; основываясь на закон* Марютта, разчис-
ляютъ, на сколько она должна подниматься. Потомъ,
пишутъ цифры 1, 2, 3, 4, выражаюпця въатмо-
сферахъ упругость газа. Этотъ манометръ при боль-
шпхъ давлешяхъ весьма не чувствителенъ, потому что
д*лешя въ верхней части трубки Ъ весьма
малы.
141. Манометръ, изображенный на фигур*
217, не пм*етъ этого недостатка, хо¬
тя и мен*е удобенъ, потому что, при П
изм*реюи сильныхъ сгущешй, дол-
женъ быть весьма высокъ. Онъ состо¬
ять изъ сифонной трубки deb, кото¬
рой короткое кол*но Ь расширено п
сообщено трубкою а съ резервуаромъ,
содержащимъ сгущенный газъ, а дру¬
гое cd—на верхуйоткрыто. Въ труб¬
ку налита ртуть, которая будетъ сто¬
ять на одной и той же высот* въ обо-
ихъ кол*нахъ, когда упругость газа
равна одной атмосфер*. По м*р* сгу¬
щения газа, ртуть въ кол*н* cd по¬
дымается; разность высотъ въ кол*-
нахъ сЪ и cd покажетъ, на сколько
Газъ упруже аТМОСферНагО ВОЗДуха. Фиг. 2Ю. ФиК 217. Фиг. яи.
142. Манометръ Бурдона. Манометръ Бурдонаоснованъ на томъ
начал*, что металлическая запаянная съ одного конца d кривая труб¬
ка add (фиг. 218), при егущеиш содержащаяся въ ней воздуха, рас¬
прямляется, а при разр*жеши закривляется. Въ с она прикрепляется
къ металлической доек* и сообщается чрезъ открытый конецъ а съ ре-
аеРвузроз[ъ, въ которомъ сгущаютъ газъ. Когда трубка распрямляется,
10 конецъ ея d заставляетъ, номощго прута г, вращаться около точки
158
О В03Д1Х* И ГАЗАХЪ. ВЛЖ1ШШИЕ ПРИБОРЫ,
« стр-Ьлку t, которая указываетъ па дуг* тп (фиг. 219) д!лешя, оз¬
начающая, сколькпмъ атмосферамъ равна упругость газа. Д!лешя д!-
лаются по сравнению съ хорошимъ ртутнымъ манометромъ. Наконецъ
трубку acbd (фиг. 218), для нредохранешя ея отъ порчи, заключаюсь
въ металлическШ футляръ (фиг. 219). Этотъ манометръ весьма удобенъ
для употреблешя и безопасенъ, потому что можетъ выдержать огром¬
ный давлешя.
143. Приложешя. Упругостью сжатаго воздуха нередко поль¬
зуются для произведешя механическаго д!йсгшя. Иногда приводятъ
въ двпжеше машины, которыя им!ютъ устройство, подобное паровымъ;
самые нагнетательные насосы управляются падешемъ воды, в!тромъ
или какою либо другою силою. ‘
На томъ же начал! основано устройство водолазнаго колокола, упо-
требляемаго для подводныхъ работъ. Онъ состоитъ изъ железного коло¬
кола или ящика аЪс (фиг. 220), снизу открытаго и прикр!пленнаго,
помощш кольца с, къ ц!ни, или канату. Колоколъ вм!ст! съ рабочимъ,
который помЬщается на лавк! вну-
1~)~ "р" опускается въ воду. Воздухъ,
j содержащейся въ колокол!, нисколь¬
ко сжимается давлен1емъ воды, но не
1
^позволяетъ ей наполнить весь при-
^ боръ, такъ что водолазъ, опустясь на
=?= дно водоема и н ооизводя тамъ раооту,
остается все время въ атмосфер1! воз-
духа. Св’Ьтъ проникаетъ чрезъ тол¬
стый стекла т, вставленный въ крыш¬
ку или бока ящика. Впрочемъ, назна-
^ чптельной глубин!, но причин! недо¬
статочной прозрачностиводы, бываетъ
весьма темно, такъ что приходится за¬
жигать св!чи. Такъ какъ воздухъ отъ
Фиг. 220.
дыхашяи гор!шя д!лается негоднымъ для того и другого, и какъсверхъ
того нижняя часть колокола наполняется бол!еилпмсн!е водою, которая
м!шаетъ работать, то воздухъ постоянно накачиваютъ чрезъ каучу¬
ковый трубки I съ берега, или судна помощш нагнетательнаго насоса.
Такпмъ образомъ, свЬжш воздухъ прибываетъ въ верхнюю часть коло¬
кола, а испорченный удаляется внизъ и подымается чрезъ воду въ внд!
пузырей. Когда рабочш желаетъ, чтобы колоколъ вытащили, то по-
ередствомъ веревки h даетъ условный сигналъ.
На упругости сжатаго воздуха основано устройство духового ружье, кото*
г
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВЪСВ И JHPJTOCTH ВОЗДУХА. 159
раго главнейшая часть есть резервуаръ В (фиг. 221) съ клапаномъ, от¬
дирающимся во внутрь. Въ резервуаръ,
чрезъ приделанный къ нему ствоть t,
вталкиваютъ, помощш поршня 2?, воз¬
духъ. Потомъ, поршень вынимаютъ и
вгоняютъ въ въ стволъ пулю. Если те¬
перь нажать на язычекъ S, то клапанъ
откроется, сгущенный воздухъ резер¬
вуара R, вследств'ш своей упругости,
вытолкнетъ пулю и сообщптъ ей темъ
большую скорость, чемъ более его уп¬
ругость.
Въ общежитш нередко употребляютъ мши—особенный приборъ дляпро-
изведетя ст-
рзи воздуха. £_ t
Онъ состоитъ
1
Фиг. 221.
прикрепленною къ нимъ кожею т
Фиг. 222.
изъ двухъ де-
ревянныхъ
досокъ а и Ь
(фиг. 222), образующихъ вместе съ
запертое пространство В. Доска Ъ
можетъ вращаться около точки с; въ
-ЙГнаходится клапанъ, отпиракнщйся
внутрь. Если повернуть доску Ь
вверхъ, то наружный воздухъ поды-
метъ клапанъ К и войдетъ въ прост¬
ранство В. При обратномъ движенш доски Ь, воздухъ будетъ выгоняться чрезъ
узкоеотверте Онаружу. Въ этомъ
случае получается струя прерыви¬
стая; струю, более равномерную,
даютъ двойные мехи (фиг. 223).
Они состоятъ изъ двухъ простыхъ
меховъ Ъса и dea; доски Ъи d вра¬
щаются около точекъ сие. Когда
доска Ь подымается, то клапанъ К
запирается, и воздухъ изъ про
Фиг. 223.
странство В перегоняется въ А. При опусканш доски Ь, клапанъ й запирается,
а К отворяется, п наружный воздухъ входитъ въ В, между темъ какъ изъ А
воздухъ, давлетемъ груза Q, выгоняется чрезъ отверспе О наружу.
Животныя, помещенный въ сгущенномъ воздухе, еслисгущеше не
очень велико, не пспытываютъ, повндимому, никакого стеснетя. Ра¬
ботники, находянцеся въ водолазномъ колоколе, когда воздухъ сгуща-
ютъ даже до 3 атмосферъ, также не ощущаютъ ничего особеннаго, толь¬
ко некоторые изъ нихъ- чувствуютъ боль въ ушахъ, которая впрочемъ
скоро проходитъ. Та же боль замечается при переходе изъ воздуха
сгущеннаго въ обыкновенный. Горете въ сгущенномъ воздухе совер¬
шается съ'болыпою силою.
160
0 ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ. ВАЖНЪШШЕ ПГИВОРЫ,
144. Героновъ шаръ. Шаръ Герона, изображенный на фиг. 22^ J
въразр’Ьз’Ь и на фигура 225—въ перспектив^, состоитъ изъ стеклян-
наго, или металлическаго сосудатИ?, въ который наливаютъ воды до 2/3
его высоты; потомъ, привинчиваютъ трубку MN съ краномъ С, а къ
трубкФ—нагнетательный насосъ, и вталкпваютъ воздухъ, который бу¬
детъ проходить въ вид-Ь пузырей чрезъ воду и собираться надъ ея по¬
верхностью. Затворивъ кранъ С, насосъ отвинчиваютъ. Тогда сжатый
воздухъ будетъ давить на поверхность воды, и если открыть кранъ, то
вода станетъ выходить въ вид4 фонтана.
145. Героновъ фонтанъ. Героновъ фонтанъ состоитъ изъ двухъ
вигЬстилпщъ АяВ (фиг. 226), сообщающихся трубками Е и С, и чашки
Б. Въ сосудъ А
и чашку В на¬
ливаютъ воды.
Изъ чашки В
водастекаетъ
внизъ ,по трубка
6',въ сосудъ В,
изъ котораго вы-
говяетъ воздухъ
чрезъ трубку Е
въ сосудъ А;
зд'Ьсь воздухъ
сгущается ида-
влешемънаводу
заставляетъ ее
выходить по
средней трубкй
Фиг. 225.
Фиг. 224.
въ вид!; фонтана.
146. Всасываюпцй водяной насосъ. Для
подштя воды изъ р4къ, и колодцевъ употребляет¬
ся снарядъ, известный подъименемъ всасывтощаго
водяного насоса. Въ просверленномъ бревнЪ или
вообще въ поломъ цилиндр’Ь А (фиг. 227) нахо-
Фиг. 226. дится поршень Ъ, который можно подымать и опу¬
скать, посредствомъ стержня ah и прикрФпленнаго къ нему рычага acd,
вращающагося около точки с. Цилиндръ А погружается въ бассейвъ
воды MN. Каналъ, сделанный внизу цилиндра, закрывается сверху
кожанымъ клапаномъ т; такой же клапанъ п запираетъ отверсие въ
поршн’Ь Ь. Если станемъ подымать поршень, налегая на конецъ d ры¬
чага, то вн'Ьштц воздухъ захлопнетъ клапанъ п, между т4мъ какъ,
отъ давлешя атмосферы на поверхность MN водоема, клапанъ т откроет -
ся, и вода войдетъ въ пустоту цилиндра. Когда станемъ потомъ опускать
КО’ГОГЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВТ.СЪ и упругости воздуха. 161
поршень, то вода, выливаясь изъ цилиндра, закроетъ клапанъ «г;'пор-
шень Ь погрузится въ воду, которая осталась въ насос!, и вода, под-
яявъ клапанъ п, перейдетъ на верхъ поршня. Подымая поршень опять
вверхъ, подымемъ вм!ст! съ нимъ и эту воду, а образовавшаяся подъ
нимъ пустота снова наполнится водою изъ бассейна MN. Прп сл!дую-
щемъ onycKaniH поршня, мы снова
заставпмъ воду перейти на верхъ
поршня. Повторяя качашя рычага,
мы достигнемъ того, что жидкость
подымется до отверсмя О и будетъ
чрезъ него выливаться.
147. Насосъ всасывающш
II ТОЛКАЮЩ1Й. Когда нужно под¬
нять воду на высоту очень большую,
напр., въ верхнш этажъ дома,
^т^блттьвсасывающЫйвмп-
стп, толкающт или нагнета¬
тельный водяной насосъ. Въ по-
ломъ цилиндр! А А (фиг. 228) дви¬
гается поршень ab, который можно
подымать и опускать помощш ры¬
чага (непоказаннаго на фигур!):
MN изображаетъ поверхность во¬
ды, въ которую опущена трубка h,
закрываемая клапаномъ т. Отъ дна,
пли бока цилиндра идетъ еще дру¬
гая трубка О, оканчивающаяся ре-
зервуаромъу? и закрываемая клапа¬
номъ п. При поднятш поршня, воз¬
духъ въ цилиндр! АА д!лается
р!же; вн!шшй воздухъ, обладая
большею упругостью, войдетъ, чрезъ
трубку д, въ резервуаръ р, закроетъ
клапанъ п, и придавитъ его къ от-
верстго трубки О; другой же кла¬
панъ т откроется, вода изъ водоема’
AIN войдетъ въ цилиндръ и зай
метъпространство^подъпоршнемъ.
Фпг. 227.
Когда поршень станетъ опускаться, то клапанъ т закроется, а вода по
162 о ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ. ВАЖН1ШШ1Е ПРИБОРЫ,
течетъ по трубкЬ О п, открывъ клапанъ «, подымется въ резервуаръ р,
откуда, по трубкЬ д, иойдетъ въ мЬсто своего назначешя.
Если выпускать воду прямо изъ трубки д и сильно давить на пор¬
шень, то она будетъ выходить въ видЪ фонтана; этимъ пользуются при
устройств!* пожарныхъ трубъ. Но въ такомъ вид4 при¬
боръ не годится, потому что водяная струя существуете
только въ то время, когда поршень опускается. Для по-
лучешя равном Ьрной струи, въ закрытый резервуаръ р
(фиг. 229) вд'Ьлываютъ трубку д, доходящую почти до
дна. При такомъ измЪненш прибора, только часть при¬
бывшей воды въ резервуаръ входптъ въ трубку д дру¬
гая употребляется на сжайе воздуха въ резервуар!*;
Фиг. 229. когда же, при поднятш поршня, притока воды шЬте,
то воздухъ расширяется и выгоняете лишнюю воду въ трубку д, и струя
воды становится непрерывной.
Пожарная труба. Пожарная труба есть соедините двухъ
нагнетательныхъ водяныхъ иасосовъ, на подоб1е пневматической ма¬
шины. Поршни /и F(фиг. 230) этихъ насосовъ приводятся въ дви¬
жете рычагомъ перваго рода АВ, такъ что когда одинъ/ опускается,
Фиг. 230.
то другой F подымается; въ то же время клапаны т и г отпираются,
амия запираются, и вода входптъ изъ ящика MN въ цилиндръ Е.
Когда поршень F будете опускаться, то втянутая пзгъ вода закроете
клапанъ т и, приподнявъ клапанъ я, войдете въ сосудъ ps. Въ то же
время другой поршень f подымается, клапанъ п отъ этого открывает¬
ся, а клапапъ г закрывается, и вода течете въ цилиндръ е, откуда
потомъ, при обратномъ движенш поршня/, выталкивается въ сосудъ
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО IIA ВЪСЪ И УИРУГОСТП ВО ДУХА. 163
j>s. Изъ сосуда ps вода пдетъ въ трубку qq и кожаны 1 рукавъ, окан-
чпвающшся медной трубкой, помо-
mi ю которой струе можно дать оире-
д Ьленпое направлеюе. Воздухъ въ
сосуде^ надъ водою д^лаетъ струю
равномерною. Въ ящикъ MX не¬
обходимо приливать отъ времени
до времени воды, но еслп отвертя,
закрытый клапанами п и т, сооб¬
щить, посредствомъ особыхъ кана-
ловъ, съ водоемомъ, то въ этомъ не
будетъ надобности, потому что тог¬
да сами насосы станутъ втягивать
въ себя воду.
^Х148. ГиДРАВЛПЧЕСК1Й
прессъ. На законе гидростатнче-
скаго давлешя и дейсшя нагне-
тательнаго водяного насоса основано
устройство шдртлтескаго прес¬
са, который служить для преодоле¬
нная весьма болыпихъ сопротивле- т^в
nifl. Вообразимъ два сообщающееся"
сосуда Ъ и а (фиг. 231), одинъ ши-
рокШ, а другой узкш. Пусть въ нпхъ
налита вода, на поверхности которой лежать два невЬсомые поршня съ
гирями Р и Q. Такъ какъ давле¬
ше жидкости нропорцюмльио по¬
верхности поршня [95], то для рав¬
новесия необходимо, чтобы Р во
столько разъ было менее Q, восколь-
ко площадь поршня а менее площа¬
ди Ь. Следовательно, когда на по- фиг. 231.
нерхность воды въ узкомъ сосуде произведено давлеше, то въ широ-
комъ сосуде поршень испытываетъ давлеше бблынее—въ отношенш но-
псречныхъ разрезовъ поршней.
Гидравлическш прессъ также состоитъ пзъ двухъ сосудовъ а и Ь
(Фиг. 232), сообщающихся трубкой dtt. Узкш сосудъ а содержптъ
сплошной поршень А., приводимый въ движеше рычагомъ Сд, и со-
сдинепъ, помощш трубки г, съ резервуаромъ воды М. Каналы г и
dtt закрываются клапанами i п d. Такпмъ образомъ, сосудъ а съ его
Фпг. 228.
1 04 О ВОЗДУХ! И ГАЗАХЪ. ВАЖНТ.ГПШК ПРИБОРЫ,
частями пред,ставляетъ нагнетательный водяной насосъ. При колебанщ
рычага Сд, вода подымается изъ сосуда М въ насосъ о,изъ котораго по¬
томъ перегоняется въ сосудъ Ъ; здесь она выталкиваешь поршень В и
придавливаетъ доскою п, предмета Т, съ огромною силою къ пеподвиж-
ной прегради е. Если отношеше между поперечными разрезами порш¬
ней А и В равно 60, а отношеше плечей рычага есть 10, то дав¬
леше на тело Т будетъ въ 600 разъ более давлешя на точку д.
149. Сифонъ. Сифонъ есть трубка ЛВС (фиг. 233), изогнутая
п въ два неравный колена АВ и ВС, посред-
ствомъ которой можно переливать жидкости изъ
одного сосуда А въ другой С, не сдвигая ихъ
съ места. Пусть весь сифонъ и оба сосуда на¬
полнены одною и тою же жидкостью. Жидкость
въ сосудахъ А и С испытываешь атмосферное
давлеше и передаешь его во внутренность труб¬
ки ABC. На встречу этому давлешю, дёй-
ствуетъ справа весъ столба BL жидкости, ко-
Фиг. 233. тораго высота равна возвышенно верхней точки
сифона надъ уровнемъ жидкости въ сосуде С, а слева—весъ столба
ВК. Такъ какъ в'Ьсъ перваго более веса второго, то атмосферное дав¬
леше слева будешь менее уменьшено, нежели справа; поэтому, жидкость
на вершин'Ь В сифона будетъ испытывать съ правой стороны меньшее 1
давлеше, нежели съ левой, и, следовательно, жидкость, содержа¬
щаяся въ трубке ABC, не можетъ остаться въ равновесш и будетъ
переливаться изъ сосуда А въ С.
Изъ предыдущаго выходишь, что сифонъ можетъ действовать только
подъ ушдоемъ, чтобы уровни жидкостей въ обоихъ сосудахъ не лежали
на одной горизонтальной плоскости, и чтобы разстояше В, вершины
сифона, отъ ближайшего уровня А не превышало известный пределъ,
который при нормальномъ давленш атмосферы равенъ 34 футамъ для
воды и 30 дюйм.—для ртути.
Чтобы удобно было наполнить спфонъ жидкостью, къ нему приделываютъ
трубку СО (фиг. 234). Конецъ А погружаютъ въ жидкость, другой С за-
крываютъ пальцемъ и чрезъ трубку СО втягиваютъ ртомъ воздухъ; тогда
внутри сифона упругость газа уменьшится, и атмосферное давлеше вгонишь
туда изъ сосуда А жидкость. Распшреше д въ трубке СО сделано за темъ,
чтобы жидкость, при втягпванш воздуха, не попала въ ротъ.
150. Л и весь. Чтобы достать жидкости изъ сосуда съ узкпмъ отвер-
сиемъ, и который почему либо неудобно сдвинуть съ места, употребля¬
ешь ливер» (фиг. 235). Онъ состоишь изъ полаго тела Ж, къ которому |
г
КОТОРЫХЪ УСТРОИСТвЬ ОСНОВАНО 1IA ВВС В И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 1G5
щшдьлышштъ дв4 труб1ш: одну длинную а, другую короткую Ъ съ рас-
uitipenieMB навер¬
ху; первую пог-
ружаю гъ въ жид¬
кость, а вторую
црикладываютъ
ко рту и втягпва-
ютъ въ себя воз¬
духъ. Когда зна¬
чительная часть
полости Ж на¬
полнится жидко¬
стью, то,закрывъ
отверспе Ъ паль-
цемъ, ливеръ по-
дымаютъ изъ ^
жидкости; если фиг-232-
теперь опустить трубку а въ другой сосудъ и отнять палецъ отъ от¬
вертя, то жидкость изъ Ж выльется.
Иногда бываетъ нужно достать весьма малое количество жидкости;
для этой ц1;ли служить пипетка. Она состоитъ изъ 0
воронки Ж (фиг. 236), оканчивающейся весьма
тонкой трубкой а
и нлотно закрытой
эластической пе¬
репонкой п. Если
вдавить пальцемъ
иерепонку, то
часть воздуха изъ
внутренности
прибора вытисни¬
тся. Зат^мъ, ко¬
нецъ Трубки а по- фиг- 236> 235. Фиг. 234.
гружаютъ въ жидкость. Если тогда принять палецъ, то перепонка нрц-
метъ црежнш видъ, воздухъ въ воронк Ь ДГ разрядится, а жидкость вой¬
детъ въ трубку. Потом ь, пипетку подымаютъ. Чтобы извлечь нисколь¬
ко жидкости изъ трубки, стоить только слегка надавить на перепонку п.
151. Равномерное истеченге жидкостей. Если въ сосудъ
4 (фиг. 237), въ дн’Ь котораго сделано отверсйе О, налить жидкое-
ти, то нижшя части ея, всл4>дств!е собственнаго вФса и отъ давлешя
У'
с
166 О ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ. ВАЖНЪЙНИЕ ИРИБОГЫ,
верхнихъ частицъ, выгоняются чрезъ О наружу; скорость истечешя ихъ
т'Ьмъ мен'Ье, ч4мъ менее высота жидкости въ сосуд-Ь. Следовательно, но¬
мере понижешя уровня, скорость струи должна уменьшаться. Суще¬
ствуют приборы, которые заставляютъ жидкость выте¬
кать равномерно.
Если бутылку, наполненную водою, опрокинемъ гор-
ломъ внизъ, то, вследсипе давлешя атмосферы снизу,
жидкость не должна бы выливаться. Но, по причине
неустойчивости равновесия, воздухъ, какъ легчайшая
жидкость, подымается въ виде пузырьковъ ко дну и сво¬
ею упругостью выгоняетъ оттуда воду, до техъ поръ, пока его упру¬
гость, сложенная съ давлешемъ воды, не будетъ равна давленш атмо¬
сферы. Въ это время вытекаше прекращается, но снова входитъ пузы-
рекъ воздуха, и оно возобновляется. Въ этомъ случае получается, какъ
впдимъ, струя прерывистая, количества же вытекающей жидкости въ
равные промежутки времени приблизительно равны.
Более равномерную струю можно получить, если въ сосудъ А (фиг.
238) съ водою опрокинемъ колбу V, наполненную тою же жидкостью.
По причине давлешя атмосферы на поверхность тп, вода изъ сосуда V
не выльется, потому что вершина этого сосуда отстоитъ отъ тп ме¬
нее 34 футовъ. Положимъ, что чрезъ небольшое отверспе О жидкость
изъ сосуда А вытекаетъ; какъ скоро поверхность тп станетъ ниже от¬
вертя колбы V, то воздухъ войдетъ пузырьками въ колбу и своею
упругостью будетъ вытеснять оттуда воду, по¬
ка уровень тп не закроетъ отверстия колбы.
Въ это время давлеше наружнаго воздуха на
поверхность тп равно давление воды въ кол¬
бе, сложенному съ упругостью газа въ томъ же
сосуде. По мере вытекашя жидкости изъ со¬
суда А, уровень ея понижается, и когда отвер¬
спе колбы откроется, воздухъ снова подымется
въ V и вытеснитъ некоторое количество воды.
Такимъ образомъ, жидкость въ сосуде А будетъ
стоять приблизительно на одномъ уровне, и но-
Фпг. 238. Тому скорость ея вытекашя чрезъ отверспе О
будетъ почти постоянна.
Струю, почти совершенно равномерную, можно получить номогщю
сосуда MapioTTa (фиг. 239). Этотъ приборъ состоитъ изъ склянки АВ,
внизу съ отверспемъ О; черезъ пробку, плотно закупоривающую горло,
пропущена стеклянная трубка аЪ. Въ сосудъ АВ наливаютъ воды. По
КОТОРЫХЪ УСТРОЙСТВО ОСНОВАНО НА ВВС! И УПРУГОСТИ ВОЗДУХА. 167
мере вытекашя жидкости чрезъ отверспе О, уровень тп понижается;
воздухъ въ пространстве гтнадъ жидкестью въ склянке увеличивается
въ объеме, а его упругость уменьшается, наружный воздухъ беретъ пере¬
весь, входитъ чрезъ трубку аЪ
въ сосудъ и подымается чрезъ
воду въ виде пузырьковъ. Во
все время вытекашя, давлеше
атмосферы чрезъ трубку пЪ на го¬
ризонтальную плоскость MN,
проведенную чрезъ нижшй ко¬
нецъ той же трубкп, уравнове¬
шивается съ упругостью воздуха
w\ сложенною съ давлешемъ
столба жидкости mnMN. По¬
этому, плоскость MN постоянно
испытываетъ одно и то же давлеше, равное давлешю атмосферы. От¬
сюда понятно, что скорость вытекашя должнабыть равнаскоростиструи,
вытекающей изъ открытаго сверху сосуда (фиг. 240), въ которомъ вы¬
сота жидкости равна возвышешю Ь (фиг. 241) конца трубки ah надъ
отверсйемъ О. Если трубку аЪ приподнять, то скорость вытекашя
сделается более.
Гореше въ лампахъ поддерживается маслояъ, подымающимся по светильне;
по мере выгорашя масла, уровень его понижается, и лампа начинаетъ гореть
тускло. Въ аршитовой ламтъ это неудобство устранено. Она состоитъ изъ
двухъ сосудовъ (фиг. 241) А и В, сообщающихся трубкою С, и резервуара
В для масла, который представленъ отдельно въ обратномъ виде (фиг. 242).
Последшй имеетъ только одно отверспе К, чрезъ которое проходить прутъ
съ прикрепленною къ нему пластинкою т. Наполнивъ резервуаръ В масломъ,
подымаютъ прутъ, и пластинка закроетъ отверспе; поэтому, масло не выльется,
если, перевернувъ сосудъ -0,станемъ опускать его въ сосудъ А (фиг. 241). Но
какъ скоро прутъ ударится о дно сосуда А, пластинка т подымется, воздухъ
чрезъ отвертя О и К пройдетъ въ верхнюю часть резервуара и своею упру¬
гостью станетъ вытеснять масло въ сосудъ В. Когда масло въ сосуде ВВ по¬
дымется до уровня GH, такъ что отверспе К масломъ закроется, то пузырькп
воздуха не будутъ более проникать въ сосудъ ВВ. После того, уровепь G1I
еще немного повысится, и воздухъ надъ уровнемъ N на столько разредится,
что его упругость, вместе съ давлешемъ столба NK масла, сделается равною
давлешю атмосферы. Когда часть масла сгоритъ, то отверспе К откроется,
въ резервуаръ В опять войдетъ воздухъ, и масло выльется, въ такомъ при¬
близительно количестве, сколько потратилось его на гореше. Такимъ обра¬
зомъ, во время ropeHifl, уровень масла въ горелке В останется почти на од¬
ной п той же высоте.
152. Пульверизаторъ. Когда газъ находится въ движенш, то давлеше,
ичт производимое по направленш, перпендикулярному къ движенш, умень¬
Фиг. 239. Фиг. 240.
16S
О ПЛОТНОСТИ ГАЗОВЪ.
шается. На этомъ начала основано устройство пульверизатора, еостоягцаго
изъ двухъ трубокъ а и Ъ (фиг. 243), накло-
ненныхъ одна къ другой подъ нрямымъ уг-
ломъ и скр'Ьплснныхъ въ с. Трубка Ь погру¬
жается въ сосудъ съ жидкостью. Если дуть
въ трубку а, то струя воздуха, проходя вблизи)
отвершя трубки Ъ, уменыпаетъ въ ней ат-/
мосферное давлеше; жидкость подымается не
трубке Ъ и раздробляется струею воздуха,
выходящей изъ трубки а, въ мельчайш/е
шарики.
Фиг. 243.
О плотности газовъ. I
153- Плотность газовъ весьма мала, а потому обыкновенно сравнивается
съ плотностью не воды, но воздуха. Тогда уже легко получить удельный въсъ
газа, если известенъ удельный весъ воздуха.
Чтобы измерить удельный в4съ воздуха, взвеишваютъ стеклянный ^йаръ
А, наполненный воздухомъ (фиг. 178); пусть найденный весъ есть#. Потомъ,
разр1дивъ въ оболочке А воздухъ помощпо пневматической машины, находятъ
в4съ q. Затемъ, тотъ же шаръ наполняютъ водою и получаютъ весь г. Тогда
р—q выразитъ весъ вытянутаго воздуха; сюда нужно прибавить весъ остав-
шагося воздуха, что определяется помощт барометра и манометра. Если напр,
первый показывалъ 29 дюймовъ, а второй—5 лшйй, то въ оболочке А оста¬
валось только ‘/ев всего количества воздуха, а вытянуто, следовательно, 51/ss;
поэтому, весъ всего воздуха, который заключался прежде въ шаре, равенъ
!(*>-«)•
58
Если это количество вычесть изъ_р, то получимъ р—^(р—q) весъ пустой
оболочки. Чтобы найти весъ воды, которую можетъ вместить оболочка, надо
весъ оболочки вычесть изъ количества г. Следовательно, весъ воды въ объеме
оболочки равенъ г—p-\~^j(p—q\ Отсюда удельный весъ воздуха будетъ
. 58/ л
Г~Р+ 5уО-2)
При наблюдешяхъ этого рода необходимо обращать внимаше на мнопя
обстоятельства.
Воздухъ долженъ быть вполне сухъ,—иначе мы определили бы удельный
весъ не воздуха, а смеси изъ воздуха и водяныхъ паровъ; кроме того, стенки
стекляннаго шара более или менее влажны. Для избёжашя проистекающихъ
отсюда ошибокъ, изъ оболочки вытягиваютъ воздухъ, и затёмъ впускаютъ
осушенный воздухъ, заставивъ его предварительно пройти чрезъ трубку, на¬
полненную кусками хлористаго калыця или фосфорнымъ ангидридомъ, имею¬
щими способность поглощать пары воды [195]. Такой npieMb повторяютъ не¬
сколько разъ. Сухой воздухъ, войдя въ оболочку, отнимаетъ отъ стенокъ влагу
и, напитанный водяными парами, вытягивается пневматической машиной; на
место его, опять впускаютъ сухой воздухъ. Для ускоренгя и действительности
ДИФФУ.Ш1 ГАЗОВЪ.
169
осушешя, полезно погрузить оболочку, во время операцш, въ кипящую воду.
Когда, наконецъ, шаръ внутри будетъ сухъ и наполнснъ сухимъ воздухомъ,
можно приступить къ взв!шшвашк>. При этомъ, конечно, необходимо прини¬
мать во вннмаше температуру и давлеше атмосферы.
При опредЬленш плотности газовъ поступаютъ подобнымъ образомъ. Точно
такъ же сначала изъ шара вытягиваютъ воздухъ; потомъ, впускаютъ туда ис¬
пытуемый газъ. Тогда въ inapt будетъ см4сь газа съ неболышшъ количеством'!,
оставшагося воздуха. Эту CMtcb вытягиваютъ воздушнымъ насосомъ и впуска¬
ютъ снова газъ. Повторивъ это нисколько разъ, можно допустить, что оболочка
наполнена однимъ испытуемымъ газомъ. Назовемъ чрезъ s в’къ шара съ га-
ломъ, чрезъ р—вtcъ того же шара съ атмосфернымъ воздухомъ и чрезъ q —
в'Ьсъ шара съ paзptжeннымъ воздухомъ; пусть притомъ давлеше атмосферы
а-
Фиг. 242. Фиг. 241.
было 29 дюймовъ, а упругость разрФженнаго воздуха, измеряемая манометромъ
равнялась 5 лшпямъ. ВФсъ атмосфернаго воздуха, взятаго въ объем!; шара
будетъ (р—q); вФсъ пу стого шара р— j^(p—q) или^г ® а вФсъ газ*
8— (lv^ — эт)" ^тсюда плотность газа въ отношенш плотности воздуха
разится чрезъ f58q г>\
V 57 57/
вы-
58,
5-Т^-З)
Пзъ такихъ изысканШ оказалось, что удельный весъ воздуха, при 0° и
давленш въ 760mm, есть 0,001293187. Плотность газовъ, при техъ же усло-
в'шхъ, въ отношенш плотности воздуха, показана въ нижеследующей таблице
Нидородъ. 0,0693 Кислородъ • - . 1,105(
Отиленъ . . 0,5590 Углекислый газъ 1,529(
1 I п ГЛЛГ ЛГ л , , . .
Хлоръ
1одистый водородъ
3,4400
4,4430
Отиленъ ..,
Амм1акъ . • • 0,5967
Азотъ 0,9714
Зоздухъ 1,0000
Диффу01* газовъ.
154. Beanie два разнородные газа, находясь въ соприкосновенш,
Ошиваются, распределяясь равномерно по всей массе. Еертоллё до-
казалъ это слЬдующимъ опытомъ. Онъ взялъ два шара А и Л
170
0 ВОЗДУХи И ГАЗАХЪ.
(фиг. 24:4), наполнилъ одивъ Н водородомъ, другой Л углекислыми
газомъ, соединилъ ихъ узкой трубкой и расположилъ первый надъ вто-
рымъ. Не смотря на то, что газы имели одинаковый упругости и тем¬
пературы, и что углекислый газъ въ 22 раза плотнее водорода, оказа¬
лось, что, по прошествш н4котораго времени, оба шара содержали со¬
вершенно одинъ п тотъ же газъ, состояпцй изъ см4сп водорода и угле-
кислаго газа. Движете газовъ одного въ другой получило назвате диф-
фузш. Этимъ явлетемъ между прочимъ объясняется, почему пропорщя
азота и кислорода въ воздух^ повсюду одинакова.—Газы могутъ сме¬
шиваться также чрезъ твердыя т4ла. Для доказательства, заключаютъ
углекислый газъ въ перепончатый пузырь,
который пом'кцаютъ въ стеклянный сосудъ
большей величины и наполненный кислоро-
домъ. Спустя несколько времени, находятъ,
что газы смешались. Если при этомъ пере¬
понка была влажна, то углекислаго газа вы¬
ходить въ наружный сосудъ меньше, нежели
кислорода входить во внутреннш перепон¬
чатый пузырь. Известно, что аэростаты, на¬
полненные водородомъ, или светильнымъ га¬
зомъ, постепенно теряютъ эти газы, которые
заменяются чрезъ оболочку атмосфернымъ
воздухомъ. Фрапцузскш химикъ Сен-Клеръ-
|Девиль доказалъ, что даже платина, самое
плотное тело, способна, при весьма высокихъ
Фиг. 244. температурахъ, пропускать чрезъ себя газы.
О растворенш тааовъ въ всидкостяхъ.
155. Все газы въ болыпемъ или меныпемъ количестве растворяются въ
жидкостяхъ. Лучше всего изследовапо растворешс газовъ въ воде, и притомъ
въ случае насыщетя, т. е. когда вода поглотила все количество газа, какое
можетъ въ ней содержаться. Объемъ газа, растворимаго въ единице объема
жидкости, называется коэффицгентомграстворимости или, проще, рас¬
творимостью газа въ этой жидкости. Для кислорода напр., коэффищентъ
растворимости, въ отношеши воды, при 0° и давлешй 760”'"“ равенъ 0,04,
т. е. одинъ кубическ. сантим, воды, при этихъ уштяхъ, можетъ поглотить
0,04 кубич. сантим, кислорода. Растворимость водорода, при техъ же усло-
В1яхъ 0,02, азота 0,02, углекислаго газа 1,8, хлористаго водорода 504,8,
амм1ака 1180,4.
Раствореще газовъ въ воде следуетъ тремъ законамъ:
1) Растворимость газа уменьшается съ возвышен 1емъ темпера¬
туры. Такъ, при возвышенш температуры отъО° до 20 ’, коэффищентъ рас¬
творимости кислорода уменьшается отъ 0,04 до 0,03. Отсюда объясняется,
О РАСТВОРЕНШ ГАЗОВЪ ВЪ ЖИДКОСТЯХЪ.
171
почему стенки сосуда съ холодной водой, внесеннаго въ теплую комнату, спустя
Нисколько времени, покрываются внутри пузырьками газовъ, которые выдели¬
лись нзъ жидкости, всл!;дств1е визвышешя температуры.
2) Коэффгщгентъ растворимости газа, при одной и той же тсм-
ператургъ съ увеличетемъ давлешя не измгъняется. Кислородъ напр,
при температуре 0° имеетъ одну и ту же растворимость 0,04, каково бы дав-
леше ни было. Такъ какъ, по закону Марютта, плотность газа, и, следова¬
тельно, в'Ьсъ единицы объема, пропорщональны давленш, то весъ газа, погло-
щаемаго жидкостью, также пропорщоналенъ давление, то есть, съ увеличс-
ш'емъ давлешя, весъ раствореннаго газа увеличивается въ столько же разъ.
Поэтому, жидкость, насыщенная газомъ, пенится прп уменыпенш давлешя,
освобождая изъ себя этотъ газъ; такое явлеше видимъ въ некоторыхъ нскус-
ственныхъ минеральныхъ водахъ и шипучихъ винахъ. Первыя насыщаются
углекислымъ газомъ подъ сильнымъ давлешемъ и сохраняются въ закупорен-
ныхъ бутылкахъ; углекислый газъ, содержаицйся въ шипучихъ винахъ, обра¬
зуется при броженш впнограднаго сока. Когда пробку вывимаютъ, то часть
газа, бывшая надъ жидкостью, выходитъ, и давлеше уменьшается.
Разсматрпваемый нами законъ довольно точенъ въ отношенш газовъ, мало
растворяющихся, и совершенно неприложимъ къ газамъ, растворимымъ въ боль-
шомъ количестве, напр, ашпаку: при увеличиваши давлешя, аям1акъ, раство¬
ряется въ ббльшемъ количестве, чемъ следуетъ по приведенному закону. Те
же газы не повинуются и следующему третьему закону.
3)Если смгъсьразныхъ газовъ находится въприкосновети съ водою,
то каждый газъ поглощается, пропорцюналшо своему парциальному
давленш [122], т. е. въ такомъ количества по впеу, какъ будто бы,
вмпстд газовой смгъси, былъ только одинъ этотъ газъ, съ упругостью,
которую онъполучилъ бы, занявъ весь Объемъ смгъси. Пусть напр, смесь
состоитъ изъ 4 частей по объему азота и одного кислорода, подъ обыкновен-
нымъ давлешемъ въ 760"‘т. Если бы то же самое количество азота распро¬
странилось по объему, занятому всею смесью, то упругость его равнялась бы */s
атмосферы, а упругость кислорода, при техъ же услов1'яхъ, была бы только */s;
коэффициенты растворимости этихъ газовъ при 0 соответственно 0,02 и 0,04.
Следовательно, 1 кубпч. сантим, воды поглотитъ 0,02 кубич. сантим, азота,
при упругости 4/5 атмосферы, и 0,04 куб. сантим, кислорода подъ давлешемъ
'/s атмосферы, или, относя къ давленш въ одну атмосферу, найдемъ для азота
0,016 к. с. и для кислорода 0,008 к. с.
Изъ этого закона вытекаютъ мнопя интересный следств1я.
Относительный количества газовъ, поглощаемыхъ водою изъ газообразной
смеси, бываютъ пныя, чемъ въ этой смеси. Атмосфера напр, состоитъ изъ 4
частей азота и 1 кислорода, а въ воде, соприкасающейся съ атмосферой, азота
вдвое более, чемъ кислорода.
Если вода, насыщенная какимъ либо газомъ, наприм. азотомъ обыкновен¬
ной упругости, будетъ приведена въ прпкосновеше съ кислородомъ той же
упругости, заключеннымъ въ ограниченное пространство, то азотъ будетъ осво¬
бождаться, а кислородъ поглощаться—до тёхъ поръ, пока количества раство-
ренныхъ газовъ пе достпгнутъ некотораго отношешя къ количествамъ техъ
®е газовъ въ смеси нхъ падъ водою.—Если вода, напитанная какимъ-либо га-
зомъ, помещена въ неограниченной атмосфере другого газа, то первый, спустя
несколько времени, весь выделится изъ жидкости.
172
О ВОЗДУХЪ И ГАЗАХЪ.
Какой высоты долженъ быть столбъ изъ
нефти, чтобы уравповйсить давлеше ат¬
мосферы?—Выразить въ килограммах!
давлеше атмосферы на одинъ квадрат¬
ный метръ и давлеше въ грамхахъ на
одинъ квадр. саптиметръ, при высот*
ртути въбарометр* 760П1,И.—Какую силу
надо употребить, чтобы разнять магде-
6j ргсыя полушария, при внутреннем! д1-
аметр* ихъ въ одинъ футъ, и если баро-
метръ показываетъ 29,2 дюйма, а мано¬
метр!— 2 линш?—Въ закрытой съ од¬
ного конца цилиндрической трубк*, опу¬
щенной въ ртуть (фиг. 189), воздухъ за¬
нимает! пространство въ 4 дюйма; давле¬
ше атмосферы измеряется столбомъ рту¬
ти въ 29,4 дюйма; въ трубк* и сосуд*
ртуть стоигъ на одной высот*; на какую
высоту поднимется ртуть въ трубк* иадъ
жидкостью въ сосуд*, если трубка бу¬
детъ выдвинута изъ жидкости на 11
дюйм.?—Ртуть въ цилиндрической труб-
к* (фиг. 189) возвышается надъ уров¬
немъ той же жидкости въ сосуд* на 7
дюйм.; воздухъ въ трубк* занимает! про¬
странство 5,5 дюйм.; наружное давлеше-
28,6 дюйм.; на сколько еще подымется
ртуть въ трубк*, если выдвигать послед¬
нюю до т*хъ поръ, пока воздухъ не
займетъ вдвое большее пространство?—
Сколько можетъ поднять аэростатъ 45-ти
футовъ въ Д1аметр*, наполненный чи-
стымъ водородомъ, если одинъ квадрат¬
ный футъ матерш, изъ которой сд*лана
оболочка, вйситъ одинъ золотникъ?—От¬
чего аэростатъ при поднятш увеличи¬
вается въ объем*?—Что изм*ряе гъ дав¬
леше атмосферы: высота, или длина ртут-
наго столба въб&рометр*?—Производить
ли расшнреше барометрической трубки,
при возвышенш температуры, какое ни¬
будь вл!яше на высоту ртути?—Разсмо-
трйть, какое Baiflnie оказываетъ на ба¬
рометрическую высоту расширеше шка¬
лы при нагр*ванщ.—Барометрическая
трубка К со ртутью (фиг. 182) прикре¬
плена за вершину свою къ чашк* в*-
совъ; какой грузъ надо положить на дру¬
гую чашку, чтобы произошло равновё-
cie?—Почему во всасывающем! водя-
номъ насос* употребляется рычагъ пер-
ваго рода, а въ насос* толкающемъ—
рычагъ второго рода?—Можно ли сифо-
номъ переливать жидкость въ нустомъ
пространств*? — Можно ли всасываю¬
щим! насосомъ поднять воду на всякую
высоту, или же только до н*котораго пре¬
дела.—Определить усшйе, съ которымъ
надо давить на поршень (фиг. 228), что¬
бы поднять воду на высоту 15 сажеиъ.—
Давлеше атмосферы на жидкость въ со¬
судахъ А и С (фиг. 233), очевидно, не
одинаково, потому что одинъ сосудъ ни¬
же другого. Какое происходить отъ этого
нзм*неше въ давленш на вершин* В
сифона?—Если водолазный колоколъ опу-
щенъ въ воду, на глубину одной версты,
то какъ велика въ немъ будетъ упру¬
гость сжатаго воздуха?—Огъ какихъ об¬
стоятельств! зависитъ высота водяной
струи въ фонтан* Героиа?—Каше изъ
нриборовъ, описанные въ предыдущей
стать*, основаны на упругости воздуха,
каше на давленш и каше на томъ и дру.
гомъ свойствахъ?у{-Гречесшй фндософъ
Аристотель, желая узнать, пм*етъ ли
воздухъ в*съ, взвЬшивалъ кожаный м*-
шокъ, наполненный этимъ газомъ, и по¬
томъ тотъ же м*шокъ смятый, безъ воз¬
духа; можно ли такимъ оиытомъ убе¬
диться, что воздухъ им*етъ в*съ?—Ка¬
кое произойдет! явлешс, если въ склянк*
АВ (фиг. 239), между точками п и М,
сд*лать отверспе?—Въ цилиндр* А В
(фаг. 185), иодъ поршнемъ М находит¬
ся обыкновенный воздухъ, такъ что пор¬
шень, не принимая во
внпмаше его в*са и тре¬
шя, остается въ равно-
в*сш; если величина пор¬
шня равна 96 квадрат¬
ным! дюйм., то на сколь¬
ко поршень вдвинется,
если на него положить
гирю въ 36 иудовъ? —
Прп одной атмосфер*
ртуть въ чашк* Си труб¬
ке h (фиг. 216) стояла
на одной высот*; обозна¬
чить на трубк* h д*ле-
шя, соотв*гствуюпйя 2,
3, 4.., 10 атмосферам!,
предполагая для просто¬
ты, что ртуть въ чашк*
С остается на одной и
той же высот*.—Фигура
245 изображает! сифон¬
ный барометръ съ двумя
жидкостями: ртутью аЪс
и нефтью cde\ надъ уров¬
немъ ртути—торичелл1-
ева пустота. Не трудно
понять, что, при изм*не-
iiiii въ давленш атмос¬
феры, колебашя уровня
е нефти должны быть
больше, иежели колеба¬
шя ртути въ обыкновен¬
ном! ртутномъ баромет- Фиг. 245.
pfc; ч*мъ шире камеры а и с и чбмъ тонь-
Т Е И Л О Г О Д Ъ.
173
шс трубка йе, ткмъ снарядъ будетъ чув¬
ствительнее. Разыскать наибольшш пре¬
дать чувствительности этого прибора,
сравнительно съ епфоннымъ ртутиымъ
барометромъ.—Представпмъсеб-li сифон¬
ную трубку, которой оба колена верти¬
кальны; нижней конецъ одпого колена
запаянъ, ипжнш конецъ другого сооб-
щенъ съ ртутнымъ насосомъ—столь со-
нершениымъ, что опт. можетъ произвести
абсолютную пустоту; пусть сифонъ такъ
высокъ, что осиоваше его находится на
поверхности земли, а вершина выходить
за пределы атмосферы. Можпо ли изъ
запаяннаго колена такого сифона вытя¬
нуть воздухъ?— Пользуясь таблицей § 153,
определить в4съ одпого кубическагосан¬
тиметра воздуха и другихъ газовъ въ
граммахъ и в'Ьсь кубич. метра т4хъ же
газовъ въ килограммахъ.
ТЕПЛОРОДЪ,
Обгцш понятая.
156. Теп лого дъ. Причина ощущений тепла и холода называется
теплородомъ или теплот, подобно тому, какъ причина химическнхъ
явлешй—химическимъ сродствомъ, падеия телъ—тяжестью и проч.
Теплородъ оказываетъ дейсгше не только на человека и вообще на
всгЬ органичесшя существа, но и на т'Ьла неорганичесшя, заставляя пхъ
расширяться, накаливаться, переходить изъ твердаго состояния въ жид¬
кое, изъ жидкаго въ газообразное и проч.
157. Расшигкн1е тълъ отъ теплогода. Самое обыкновенное и
чаще всего наблюдаемое дЬшятае теплорода есть расширеше тЬлъ прп
нагрЬвагпи иуменынеше ихъ объема при охлажденш [22]. Наименьшее
расшпреше замечается въ тЬлахъ твердыхъ, нЬсколько большее—въ
жидкихъ и самое большое—въ газообразныхъ. Замечательное исклю-
чеше изъ этого закона представляетъвода[86], которая при охлажде-
nin отъ 4° расширяется.
Каучуковый прутъ, растянутый раза въ три противъ своей длины, при
нагреванш сжимается, а, охлаждаясь, расширяется. Впрочсмъ, на это не
должно смотреть, какъ на иекдючете изъ общаго закона. Кажущееся отступ¬
аете легко объясняется существоватемъ въ каучуке множества поръ, кото¬
рыя образуютъ замкнутая со всехъ сторонъ пространства, наполненныя воз-
духомъ- Когда каучуковый прутъ бываетъ растянутъ, то поры удлиняются но
направленш длины прута; при нагреванш, воздухъ, заключенный въ порахъ,
расширяется и растягиваетъ поры по направленш перпендикулярному, отчего
каучуковый прутъ укорачивается.
НЬкоторня вещества, какъ глина, дерево и проч., также при на¬
греванш сжимаются. Это происходитъотъ потери содержащсйсявънихъ
воды, и въ самомъ дЬлЬ при охлажденш они не возвращаются къ пер¬
воначальному объему.
158. Наггъваше жидкостей и газовъ.Еслинпжте слои жид¬
кости тепдЬе верхнихъ, то частицы ея не могутъ быть въ равновесш;
онЬ перемещаются до тЬхъ поръ, пока вся масса жидкости пе приметъ
°дну и ту же температуру. Чтобы убедиться въ этомъ, наливаютъ воды
171
теплородъ.
въ стеклянный сосудъ А (фиг. 216), поддерживаемый станкомъ В, и
нагр'Ьваютъ спиртовою лампою т, поставленною подъ дно сосуда; тогда
нижше слои жидкости делаются теплfee,следовательно, легче верхнихъ,
и потому подымаются, а холодные опускаются,
въ свою очередь нагреваются и опять всплыва-
ютъ на поверхность.
Такимъ образомъ, при
нагреванш жидкости,
являются восходянця
и нисходящая течешя,
который легко заме¬
тить, еслп въ воде
плаваютъ соринки.
Подобное движете за-
мЬ чается, еслп сосудъ
Фпг. 247. Фпг. 240. подогревается съ од¬
ного бока: у теплой стенки жидкость подымается, у холодной опускается.
Въ газахъ происходите то же явлеше. Если изъ теплой комнаты
отворить дверь въ холодную (фиг. 247), то обнаруживаются два течешя:
холодный воздухъ какъ плотнейшая жидкость, течете внизу въ теплую
комнату, атеплый—вверху, въ обратную сторону. Еслипосташмъ свечу
а на полъ, то пламя наклонится въ теплую комнату; когда же будемъ
держать свечу с сверху, то пламя приметь противное направлеше. На
некоторой высоте двери въ Ъ, пламя не отклоняется ни въ ту, ни въ
другую сторону. То же самое наблюдается въ комнатахъ зимою, когда
воздухъ, охлажденный холодными стеклами рамъ, опуекается на полъ
и замещается новымъ, притекающемъ сверхуисъбоковъ. Напротивъ,у
печей воздухъ нагревается и подымается, а на место его приходить хо¬
лодный, и такимъ образомъ теплота разносится по всей комнате.
159. Понята о лучистомътеплородъ. Теплородъ можетъ пе¬
реходить пзъ одного тЬла въ другое чрезъ всякое разстояше, какъ бы
оно ни было велико или мало, еслп только на иути нетъ веществъ, за-
держпвающпхъ теплородъ,—п при томъ съ чрезвычайно большою ско¬
ростью; въ этомъ состояние теплородъ называется лучистымъ. .Тучи
теплорода распространяются прямолинейно.
Въ сущсствованш лучпстаго теплорода убеждаютъ насъ мнопя яв-
лешя. Если обратпмъ руку къ нагретому телу, не касаясь его, то будемъ
чувствовать теплоту; это происходить не отъ того, что нагрелся окру-
жакищй воздухъ, но всл'Ьдспйе лучеиспускашя, потому что мы чувству-
емъ теплоту только на той стороне руки, которая обращена къ источ¬
0Б1Д1Я Н0НЯТ1Я.
175
нику теша. Вместе съ лучами света, получаемыми землею отъ солнца,
достигаете до насъ и лучистая теплота; она производите мнопя явле¬
ния, замечаемый на земной поверхности: различ!я въ температурахъ днемъ
и ночыо и въ разныя времена года, а также разделеnie земли на поясы.
Лучистая теплота испускается не только светящимися предметами,
но и темными, такъ что всякое тело, какова бы ни была его температу¬
ра, выбрасываете изъ себя теплородъ къ другимъпредметамъивъсвою
очередь принимаете оте нихъ теплоту; чемъ выше температура тела,
темъ более оно испускаете теплоты. Поэтому, если тело теплее другихъ,
его окружающпхъ, то более теряете теплоты, нежели прюбретаете, и
температура его понижается; въ противномъ случае, т. е. если оно хо¬
лоднее телъ, его окружающихъ, то будетъ постепенно нагреваться.
Если, наконецъ, температура всехъ телъ одинакова, то въ каждомъ
теле расходъ теплорода будетъ равенъ приходу, т. е. сколько тело те¬
ряете тепла, столько же и прюбретаете отъ другихъ телъ въ то же
самое время, и температура тела будете постоянно одна и та же. Если
мы обращаемъ руку къ очагу, то ощущаемъ теплоту, потому что рука
испускаете менее теплорода, нежели прюбретаете отъ очага. Напро-
тивъ, держа руку вблизи льда, мы чувствуемъ холодъ, потому что рука
более испускаете тепла ко льду, чемъ ледъ къ руке.
Количество испускаемыхъ лучей зависитъ не отъ одной темпера¬
туры тела, но и отъ другихъ обстоятельствъ, наприм. состояшя его
поверхности: тела полированныя испускаютъ меньше лучей, нежели
шероховатыя.
Лучистымъ теплородомъ объясняется, почему, нагревая тело помо-
щш какого нибудь источника тепла, можно возвысить температуру это¬
го тела не далее известнаго предела, какъ бы долго ни производили на-
греваше. Пусть напр, металлически! шаръ держатъ надъ пламенемъ спир¬
товой лампы. Температура его начнете возвышаться; въ то же время
будете увеличиваться расходъ теплоты чрезъ лучеиспускаше, между
темъ какъ приходъ останется тотъ же самый. Следовательно, будетъ
время, когда расходъ сделается равнымъ приходу. Въ это мгновеше
шаръ достигаете наибольшей температуры, которая уже не изменяется,
какъ бы долго онъ ни оставался надъ нламенемъ.
160. Теплопроводность тълъ; xopoihie и худые провод¬
ники. Если одинъ конецъ металлическаго прута погрузимъ въ пламя
лампы, то вскоре будемъ оЩ}тДать теплоту по веему пруту, если толь¬
ко онъ не слишком ь длиненъ. Отсюда видимъ, что теплородъ можете
къ телахъ распространяться; это свойство телъ называется тепло¬
проводностью п можете быть объяснено лучистымъ теплородомъ, ко¬
17 G
ТЕПЛОГО Д Ъ.
торый испускають матер1альныя частицы одного и того же тили другь
къ ДРУГУ-—Разный вещества неодинаково теплопроводны.
Когда требуется выразить числами относительную теплопроводность твер-
дыхъ т*лъ, можно воспользоваться приборомъ Дспрб, состоящимъ изъ метал-
лическаг© стержня АВ (фиг.
248), котораго одинъ конецъ
А иагрФвается помощш лам¬
пы; въ углублешя, сдФланньш
по длин* стержня и наполнен¬
ный ртутью, вставляютъ весь¬
ма чувствительные термомет¬
ры: а, Ъ, с, d... Экранъ Жза-
щищаетъ термометры отъдФй-
CTBia лучистой теплоты, испу¬
скаемой лампой. Теплородъ,
распространяясь по тФлу АВ,
въ то же время теряется въ
вид* лучей и отнимается смежными частицами воздуха. По этой причин1)?, не
весь теплородъ, достпгпнй термометра а, сообщится термометру Ъ; одна часть
его выйдетъ наружу, другая задержится веществомъ стержня, наконецъ третья
часть придетъ въ Ь. Только вторая часть, задержанная стержнемъ, возвышаетъ
его температуру. Третья часть, т. е. передаваемая термометру Ъ, зависитъ отъ
теплопроводности: она тФмъ менФе, чФмъ хуже теплопроводность стержня. На
пути отъ термометра Ъ къ слФдующимъ с, d пт. д., теплота, подобно преды¬
дущему, частш теряется наружу, частш задерживается тФми точками стерж¬
ня, чрезъ которыя проходитъ, частью передается далФе. По мфрф возрасташя
температуры стержня, потеря теплорода увеличивается, и, наконецъ, будетъ
мгновеше, когда количество притекающаго тепла сделается, въ каждой точкФ
стержня, равнымъ потер*; поел* этого, температура перестанетъ пзм*няться;
такого состоятя достигнетъ сначала термометръ а, потомъ Ь и т. д. Ч*мъ
дальше термометръ отъ источника тепла, т*мъ менФе получаетъ теплорода и
тФмъ меньшую показываетъ температуру; разность между температурами двухъ
смежныхъ термометровъ тФмъ менФе, чФмъ лучше теплопроводность стержня.
Изъ этихъ разностей можно вычислить коэффицгентг проводимости тФлъ
или относительное количество тепла, протекающаго въ единицу времени, чрезъ
единицу площади поперечнаго разрФза стержня. ЗдФсь предлагается таблица
теплопроводности нФкоторыхъ металловъ, гд* коэффищентъ теплопроводности
серебра принятъ за 100.
Назваме веществъ.
Теплопроводность.
Назваше веществъ.
Теплопрово
Серебро
. . . 100
ЖелФзо
. . . 12
Мфдь
... 74
Свинецъ
Золоти
... 53
Платина
Латунь
... 24
Мельхшръ ....
Олово
. . . 15
Висмутъ
. . . 2
ТФла, быстро нроводяпця теплоту, называется хорошими про¬
водниками, а медленно, или вовсе не проводящая тепла—худыми про-
0БЩ1Я П0НЯТ1Я,
177
водниками или непроводниками. Къ первымъ относятся металлы; ко
рторимъ—камни, фарфоръ, стекло, дерево, смола, хлопчатая бумага,
шерсть, шелкъ, гагачи! пухъ и вообще органичесгая вещества.
Т4ла, которыхъ строеше по разнымъ направлешямъ различно, пм-Ьютъ раз¬
ную теплопроводность; это замечается напр, въ дереве и кристаллахъ послед-
нихъ четырехъ спстемъ. По направленно волоконъ дерева, теплота распро¬
страняется быстрее, нежели по направленш перпендикулярному. Длякристал-
ловъ нельзя дать подобнаго постояннаго правила; такъ напримёръ, исландсгай
шпатъ проводитъ теплоту лучше по направленш оптической оси кристалла,
нежели по направленш перпендикулярному; турмалинъ представляетъ обрат¬
ное явлеше. Сенармонъ покрывалъ тонкимъ слоемъ воска пластинку изъ ис¬
пытуемаго вещества и пропускалъ перпендикулярно чрезъ середину ея серебря¬
ную проволоку, одинъ конецъ которой нагр-Ьвалъ на спиртовой лампё; еще
лучше употребить проволоку платиновую и накаливать ее гальваническимъ
токомъ. Тогда теплота переходптъ съ проволоки на пластинку и плавптъ воскъ;
плавлеше распространяется быстрее по т-Ьмъ направлешямъ, гд-fc теплородъ
проводится лучше. Когда воскъ перестанетъ таять, то narpfeanie прекраща-
ютъ; воскъ застываетъ; образуется небольшое возвыпгеше, обозначающее гра¬
ницу плавлешя воска; при этомъ всегда получается пли кругъ, пли эллипсъ.
Пластинка деревянная, которой грани перпендикулярны къ волокнамъ, или
приготовленная пзъ кристалла первой кристаллографической .системы, отшлифо¬
ванная по какому бы то ни было направленш, а также пластинка, которой гра¬
ни перпендикулярны къ оптической оси кристалла второй или третьей систе¬
мы—даютъ всегда кругъ. Во всехъ прочихъ случаяхъ дерево и кристаллы
даютъ эллипсъ.
161. Жидкости (кроме ртути) и газы принадлежать къ худымъ
проводникамъ. Для жидкостей это доказывается весьма просто. Въ стек¬
лянный сосудъ D (фиг. 249) наливаютъ воды, или другой жидкости; на
дно егопом'Ьщаютъ дифференщальннй термометръ [2 5], у котораго одинъ
шарикъ А выше, чемъ другой В. На сосудъ JD ставятъ другой, металли-
чесшй сосудъ Ж, поддерживаемый стержнями, такъ
чтобы онъ частно погружался въ жидкость, и напол-
няютъ его масломъ при температуре 200°. Тогда верх-
Hie слои воды, прикасакящеся къ дну сосуда Ж, на¬
греются, но внлзъ не опустятся, а, значитъ, не про-
изойдетъ восходящихъ и нисходящихъ течетй, какъ
при нагревати жидкости снизу [158], потому что ввер¬
ху будутъ теплМнйя и легчайппя частицы, которымъ
н1иъ причины опуститься. Такимъ образомъ, нижше
слои жидкости могутъ нагреваться толькочрезъ тепло¬
проводность самой жидкости и лучеиспускаше сосуда Фпг- 249.
Ж; но термометръ показываетъ самое незначительное изменеше темпе-
Ратуры; следовательно, жидкости принадлежатъ къ худымъ проводни¬
камъ тепла.
12
Мы не им'1>емъ прямого доказательства худой теплопроводности га¬
зовъ, однакоже только этимъ свойствомъ можно объяснить некоторый
явлешя. Такъ, все вещества, состояния пзъ слоевъ, или тонеихъ нитей,
худо проводить теплоту. Сюда относятся: шерсть, солома, вата, гага-
чШ пухъ, меха. Воздухъ, наполняющШ скважины такихъ телъ, при¬
липая къ слоямъ и нитямъ и составляя съ ними, какъ-бы, одно
целое, остается неподвижнымъ при нагреванш; отъ этого, теплородъ
не переносится потоками воздуха, какъ въ комнате, а можетъ пере¬
ходить изъ одного слоя въ другой только посредствомъ теплопроводности
воздуха и чрезъ лучеиспускаше. Такимъ образомъ, худую теплопровод¬
ность веществъ, состоящихъ пзъ слоевъ пли нитей, можно объяснить
нетеплопроводностью воздуха, и действительно, еслп, чрезъ сжайе,
привести слои и нити въ соприкосновеше и вытеснить изъ скважинъ
воздухъ, то теплопроводность гЬла увеличится. Обратно, xopoiuie про¬
водники, какъ напр, металлы, худо пропускаютъ теплородъ, когда они
раздроблены въ порошокъ.
Итакъ, газы и жидкости весьма худо проводятъ тёплородъ; еслп они,
въ сопрпкосновенш съ нагр4тымъ тёломъ, и сами нагреваются одина¬
ково по всей массё, то это должно приписать течешямъ, образующимся
при неравномерномъ распределены тепла.
162. Приложенге худыхъ проводнпковъ. Въчеловеческомъ
теле постоянно освобождается теплота, которая, придя на его поверх¬
ность, употребляется частно на нагреваше прилегающаго слоя воздуха,
частно на лучеиспускаше. Если приходъ тепла более расхода, то тем¬
пература нашего тёла увеличивается, и когда перейдетъ некоторый пре¬
делъ, мы чувствуемъ жаръ; напротивъ, если расходъ превышаетъ при¬
ходъ, то мы, наконецъ, будемъ ощущать холодъ. Для предохранешя
отъ холода, мы пользуемся одеждами изъ шерсти, хлопчатой бумаги,
меховъ и проч., вообще изъ худыхъ проводниковъ, которые затруд-
няютъ передачу теплорода. Худыми проводниками защищаютъ отъ
охлаждешя и друйя тела, если это оказываетъ на нихъ вредное вл1я-
ше; таковы напр, музыкальные инструменты. Ледъ въ ледникахъ по¬
крываюсь соломой, чтобы предохранить его отъ таяшя во время лет-
нпхъ жаровъ. Наши жилища строятся пзъ худыхъ проводниковъ: де¬
рева, кирпича и проч. Вообще же должно заметить, что непроводниками
можно предохранить тело отъ холода или жара только на некоторое вре¬
мя, потому что худые проводники, хотя и худо, но все-таки проводятъ
теплоту, и тело. оставаясь долго въ какой нибудь среде, принпмаетъ,
наконецъ, ея температуру. По крайней мере, такъ будетъ, если пред-
ОБЩШ ПОНЯТ1Я.
179
кетъ не имЬетъ въ самомъ себе источника тепла, какъ животное тело,
II ли отапливаемыя комнаты.
На теплопроводности телъ основано объяснеше, почему въ холоде
xopomie проводники кажутся на ощупь холоднее худыхъ, хотя темпе¬
ратура ихъ одна и та же. Проводники больше отннмаютъ отъ руки теп¬
лорода, нежели непроводники, потому что отнимаемая теплота тотчасъ
же распространяется по всей массе проводника, между тгЬмъ какъ у
непроводника нагревается только одна поверхность, соприкасающаяся
съ рукою. Въ гЪлахъ нагр'Ьтыхъ наблюдается обратное явлете: про-
водникъ кажется теплее непроводника. Проводникъ уступаетъ руке
больше тепла, чемъ непроводникъ, потому что теплота, отнятая съ по¬
верхности хорошаго проводника, вознаграждается теплотою, притекаю¬
щею изнутри его, между темъ такъ въ непроводнике теплота отымает¬
ся только отъ частицъ его поверхности.
Отсюда же объясняется, почему такъ вредны для озимей безснеж-
ныя зимы: снегъ, какъ худой проводникъ тепла, не дозволяетъ земле
слишкомъ много охладиться.
Въжилыхъ покояхъ, на зиму вставляюсь двойныя и даже тройныя
рамы; воздухъ, заключенный между ними, затрудняетъ переходъ тепла
пзъ комнаты на внештй воздухъ.
Ручки некоторыхъ предметовъ (краны у самоваровъ, утюговъ), под-
вергаемыхъ сильному нагревашю, делаются всегда изъ худыхъ про¬
водниковъ: дерева, кости и проч.
Теплопроводностью также объясняется охлаждающее дейеттае металличе-
скихъ сетокъ или тканей. Если покрыть пламя газа такой тканью (фиг. 250),
то roplmie за сетку не переходить; равнымъ образомъ, если незажженный газъ
(фиг. 251) пропустить чрезъ сетку и потомъ зажечь, то пламя по другую ея
сторону, внизъ не передается. Въ обоихъ случаяхъ металлъ ткани отнимаетъ
отъ газа значительную часть тепла, которое распространяется по всей сетке
и постепенно теряется въ воздухе; оставшаяся теплота въ газе не въ состоя¬
ние поддерживать гореше. Из-
кесчастныхъ случаевъ Для пре-
Дунреждетя ихъ, Деви пзобрелъ _ ,
лампу, въ которой пламя отделе- иг' ' 1г- 251-
но отъ окружающаго воздуха металлической сеткой; если взрывъ и происхо¬
дить, то только внутри лампы, потому что металлическая ткань не пропус¬
каете пламепи наружу.
пестно, что въ каменноугольныхъ
копяхъ скопляется много углеро-
дпетоводороднаго газа, который
въ смешенш съ воздухомъдаетъ,
въ прпсутствш пламени, взрывъ;
отъ этого происходить множество
180
ТЕПЛОРОДЪ.
О количеств* теплорода и теплоемкости.
163. Количествотеплорода. Еслп какое нибудь нагретое тело,
наприм. камень, опустить въ холодную воду, то камень охлаждается,
уступая часть своего тепла жидкости, которой температура отъ этого
возвышается; чг1шъ более камень, и чемъ выше его температура, темъ
более вода нагревается. Опытъ также показываетъ, что, для пагр-Ьва-
в1я какого нибудь вещества, наприм. воды, до некоторой температуры,
потребно определенное количество горючаго матер1ала, и темъ боль¬
шее, чемъ больше весъ воды. Такъ, для возвышешя температуры 10
фунт, воды на 100°, нужно въ пять разъ более тепла, нежели для на-
гревашя 2 фунтовъ до той же температуры.
Эти явлешя, известныя каждому, имнопя друпя наводятъ на мысль,
что теплородъ есть нечто вещественное, способное переходить изъ одно¬
го тела въ другое. Такимъ образомъ, съ давнихъ поръ составилась ги¬
потеза, что теплородъ есть жидкость, которой частицы одарены взаим¬
ными отталкивагаемъ и поэтому стремятся занять какъ можно большее
пространство. Когда эта жидкость находится въ хорошемъ проводнике,
то распространяется съ бблыпею или меньшею скоростью; въ худомъ
проводнике она можетъ двигаться только весьма медленно.
Если, взвесивъ какое либо тело, мы потомъ нагреемъ его до какой
угодно температуры и снова взвесимъ, то окажется, что весъ остался
тотъ же самый,—конечно въ томъ только случае, когда не произошло
изменешя въ составе тела, чрезъ выделете веществъ изъ его массы,
или присоединеше новыхъ отъ окружающей среды. Отсюда выходить,
что, разсматривая теплородъ какъ вещество, мы должны необходимо до¬
пустить, что это вещество невесомо, или по крайней мере весъ его такъ
малъ, что не можетъ быть обнаруженъ самыми чувствительными при¬
борами.
Что теплородъ нельзя считать в’Ьсомымъ, выходитъ съ очевидностью изъ
следующего опыта. Известно, что, при смешенш серной кислоты съ водою,
выделяется большое количество тепла, такъ что смесь сильно нагревается.
Взвеспмъ отдельно воду и серную кислоту до смешетя; потомъ, жидкости сме-
шаемъ, и когда смесь остынетъ, снова нропзведемъ взвешпваше; окажется,
что1 весъ смеси равенъ сумме весовъ см-Ьшанныхъ жидкостей. Между темъ,
во второмъ случае много тепла выделилось, и если бы теплородъ быль весомъ,
то весъ серной кислоты и воды долженъ бы, после смешетя и охлаждешя,
уменьшиться.
Хотя мы не знаемъ съ достоверностью, что такое теплородъ,—есть
ли онъ жидкость, или вообще нечто вещественное, или, наконецъ, что
бы ТО ни было другое,—но во всякомъ случае можно съ уверенностью
О КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОРОДА И ТЕПЛОЕМКОСТИ.
181
утверждать, что теплородъ есть величина или количество, по¬
тому что можетъ быть измгьряемъ. Но всякую величину можно
измерять только другою, съ нею однородною; поэтому и теплородъ мож¬
но измерять только теплородомъ, принявъ некоторое его количество за
единицу М'Ьры, ибо мы не знаемъ никакой другой величины, съ нимъ
однородной.
164. Единица теплорода. За единицу теплорода въ Россш при-
нимаютъ то его количество, которое можетъ возвысить температуру од¬
ного фунта воды на одинъ градусъ, во Францш—количество тепла, по¬
требное для нагреванш одного килограмма воды на ту же температуру. О
количестве тепла, заключеннаго въ самой единице, мы не имеемъ поня'йя,
какъ и о всякой другой единиц!» М'Ьры, ибо мы можемъ познавать только
■относительный величины количествъ, чрезъ сравнеше съ другими, имъ
однородными,—а не абсолютный. Такъ, о продолжительности времени
можно судить только по сравненйо съ нЬкоторымъ промежуткомъ вре¬
мени, принимаеиымъ за единицу М'Ьры, напр, часомъ; объ абсолютной
же величинЬ самого часа нельзя составить яснаго представлешя. О вЬсЬ
тЬла заключаютъ также только чрезъ сравнеше съ единицею в'Ьса, ко¬
торая всетаки остается намъ неизвестною. Подобно этому, нельзя со¬
ставить точное поште о количестве теплорода, заклккеннаго въ его
единице; но, какъ скоро это неизвестное количество принято за еди¬
ницу,—всякое другое количество теплорода можно выразить числомъ.
Такимъ образомъ, одинъ фунтъ воды при 50° содержптъ теплорода 15
единицами более, нежели то же количество воды при 35°. Для возвы¬
шешя температуры 7 фунт, воды на 12 градусовъ, надо придать воде
7.12 или 84 единицы теплорода; чтобы нагреть 6 фунт, воды отъ 0°
до 75°, нужно столько же тепла, какъ и для нагреванш 15 фунт,
отъ 0° до 30°, потому что въ обоихъ случаяхъ надо сообщить вод'Ь
450 единицъ.
Впрочемъ должно заметить, что, при настоящемъ состоянш науки,
нельзя измерить весь теплородъ, заключенный въ теле, а только то его
количество, которое необходимо употребить, чтобы возвысить тем¬
пературу на некоторое число градусовъ. Такъ, мы знаемъ, что одинъ
фунтъ воды при 10° содержитъ 10-ю единицами более тепла, нежели
при 0°; но сколько всего теплорода въ фунте воды при 10°, мы неиме-
емъ возможности вычислить. Такое вычислеше однакоже легко будетъ
исполнить, если когда нибудь определять, на сколько отстоитъ точка
замерзашя термометра отьабсолютнаго нуля, то есть температуры, при
которой т4ла не содержатъ вовсе теплорода и, следовательно, не мо-
гутъ более охлаждаться и сжиматься. Опытъ не доказалъ возможности
182
ТЕПЛОРОД Ъ.
такой температуры; если же она и существуешь, то должна быть значи¬
тельно ниже—140°, самой низкой температуры, которую удалось полу¬
чить на опыте.
165. Средняя температура прп смъшенги однородныхъ
веществъ. Выражеше количества теплорода посредствомъ числа весьма
помогаетъ при piniemn многихъ вопросовъ. Пусть смешаны две массы
воды: 9 фунт, при температуре въ 10° и 16 фунт, при 60°. Вторая
масса уступишь часть своего тепла первой, такъ что обе получатъ, нако¬
нецъ, одну и ту же температуру, которую требуется определить. Отде-
лимъ мысленно отъ 16 фунтовъ воды столько теплорода, чтобы эта жид¬
кость имела такую же температуру, какъ и масса 9 фунтовъ, то есть
10°, и потомъ распределимъ отнятую теплоту по всей массе смешешя
равномерно. Одинъ фунтъ воды при 60° содержитъ 50-ю единицами
теплорода более, нежели при 10°; поэтому, отнявъ отъ 16 фунт, воды
50.16 или 800едпкмцъ теплорода, мы понпзимъ ея температуру до 10°.
Такимъ образомъ, будемъ иметь вообще въ смеси 25 фунтовъ воды при
10° и 800 единицъ теплорода. Распределивъ это количество теплорода
по всей массе смешешя равномерно, найдемъ, что на каждый фунтъ при¬
ходится 800/25 или 32 единицы. Поэтому, температура воды, после сме¬
шешя, будетъ 10 + 32, то есть 42°. Опытъ подтверждаетъ сделан¬
ный вычислешя.
Подобнымъ образомъ легко определить температуру не только двухъ
массъ воды, но сколько бы ихъ ни было, приведя ихъ температуры къ
наименьшей изъ данныхъ и распределивъ отнятое количество теплорода
равномерно по всей массе. Не трудно также понять, что тотъ жепр1еяъ
можно приложить къ определенно средней температуры при смешешп
всякихъ однородныхъ веществъ.
Если для смешешя взяты две равныя массы, то, поступая подобно
предыдущему, легко убедиться, что средняя температура равна полу¬
сумме данныхъ. Такъ, смешавъ 10 фунт, ртути при 20° съ 10 фунт,
ртути при 130°, найдемъ, что средняя температура будетъ 75°.
Пусть вообще дано смешать а фунт, воды при t° съ Ъ фунт, при s°. Пэ-
ложимъ сверхъ того, что s>#. Чтобы привести массу Ъ фунтовъ къ t°, надо
отъ нея отнять (s—t)b единицъ теплорода. Распределивъ последнее количе¬
ство по всему смешешю равномерно, получимъ на каждый фунтъ еДп"
ницъ теплорода. Поэтому, средняя температура)будетъ'£ + Упрости въ
это выражете ■ прпведешемъ подобныхъ членовъ, найдемъ окончательно
1(1 | SO тт
а-\~Ъ ‘ зъ этой Формулы, когда а=Ъ, найдемъ—g-.
166. Теплоемкость. Когда смешиваются разнородныя вещества,
О КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОРОДА И ТЕПЛОЕМКОСТИ.
183
то среднюю температуру нельзя уже определить по способу, предложен¬
ному для жидкостей однородныхъ, потому что, для нагреваия разныхъ
веществъ одинаковаго веса до одной и той же температуры, требуются
неравный количества теплорода. Если напр, смешать одинъ фунтъ воды
нри 0° съоднимъ фунтомъртути при 31°, то средняя температура будетъ
не 15°, 5, какъ при однородныхъ веществахъ, но только 1°. Въ этомъ
случае, ртуть охладилась на 30 градусовъ; теплота, потерянная ртутью,
перешла въ воду, которая нагрелась только на одинъ градусъ. Значитъ,
ртуть требуетъ въ 30 разъ менее тепла, нежели вода, для возвышешя
температуры на одно п то же число градусовъ.
Количество теплорода, потребное для нагревашя одного фунта ка¬
кого либо вещества на 1° и выраженное въ единице теплорода, назы¬
вается теплоемкостью пли удгълънымъ теплородомъ. Такъ, изъ
предыдущаго опыта выходитъ, что теплоемкость ртути есть Vso или
0,0333...
7 9
Для определетя теплоемкости существуютъ различные приемы;
I приборы, съ этою целью употребляемые, называются калориметрами.
Теплоемкость жидкостей можно довольно точно определить кало-
метромъ Фавра и Зильбермана.
167. Калогиметръ Фавга и Зильбермана. Этотъ приборъ
(фиг. 252) имеетъ видъ большого ртутнаго термометра Агг; въ резер¬
вуаръ его А вводятъ нагретое тело, котораго теплоемкость желаютъ
определить. Теплородъ испытуемаго вещества переходить въ ртуть п
заставляетъ ее расширяться; по удлиненш столбика въ трубке гг су-
дятъ о теплоемкости, потому что чемъ более теплоемкость, темъ более
освобождается изъ тела теплорода,и темъ более расширяется ртуть.
Резервуаръ А, содержащей ртуть, обыкновенно бываетъ желёзный;
въ стенку его вделана платиновая трубка mcl, погруженная въ самую
массу ртути и запаянная снизу; она изображена' отдельно въ М. Въ
эту трубку опускаютъ другую изъ тонкаго стекла, а въ последнюю
кладутъ испытуемое вещество, которое передаетъ свой теплородъ кало¬
риметру. Трубка гг разделена на части равной емкости; нумеращя де-
лешй пдетъ отъ резервуара А къ воронке (на фигуре справа налево).
Чрезъ отверспе въ верхней части резервуара, погружается въ ртуть же¬
лезный поршень h, который служить продолжешемъ винта, входящаго
въ гайку, и можетъ быть опущенъ, пли приподнять, вращетемъ руко¬
ятки р. Въ первомъ случае, т. е. когда поршень опускается, ртуть вы¬
давливается пзъ резервуара А въ трубку гг, во второмъ—атмосферное
давлеше чрезъ трубку гг вгоняетъ ртуть назадъ,въкалорпметръ. Такъ
181
ТЕПЛОРОДЪ.
какъ вн'Ьшшй воздухъ можетъ иметь вл1яше на объемъ ртути въ при¬
боре, чрезъ охлаждеше или нагреваше, то резервуаръ А заключаютъ
въ деревянный ящикъ а, а пространство между станками ящика и ре- 1
зервуаромъ наполняютъ непроводниками теплоты, напр., гагачьимъ !
пухомъ. ‘ I
Наблюдешя производятся сл'Ьдующимъ образомъ. Во первыхъ необ- 1
ходпмо определить, сколько надо сообщить калориметру единицъ тепло¬
рода, чтобы ртуть передвинулась въ трубке на одно дёлеше. Для этого
въ трубку Ж калориметра надо ввести нагретое тело, котораго темпе¬
ратура и теплоемкость известны; лучше взять воду, приведенную въ
кипеше, потому что температуру кипешя легче определить, нежели ка¬
кую нибудь другую. Затемъ, приведя, вращешемъ рукоятки р, ртуть
къ нулю делешй шкалы, выливаютъ воду въ стеклянную трубку, встав¬
ленную въ платиновую М. Последнюю запираютъ пробкой, чтобы теп¬
лота не терялась наружу. Теплородъ изъ воды переходитъ въ ртуть
калориметра, которая отъ того расширяется и двигается по трубке гг.
Чтобы передача совершалась скорее, въ платиновую трубку Ж нали-.
ваютъ предварительно немного ртути. Необходимо подождать, пока ртуть
въ трубке гг не перестанетъ двигаться; это произойдетъ въ ту пору,
когда вода не будетъ больше уступать своей теплоты калориметру.
Замечаютъ п, нумеръ делешя, на которомъ ртуть остановилась въ труб¬
ке гг, и определяюсь температуру t воды. Затемъ взвешиваюсь труб¬
ку вместе съ водою. Если извёстенъ весъ одной трубки безъ воды,
то легко будетъ найти весъ воды; назовемъ его чрезъ а фунт. Пусть Т
означаетъ температуру кипешя воды; тогда понижеше температуры бу¬
детъ Т—t; поэтому, если бы воды былъ одинъ фунтъ, то число еди¬
ницъ теплоты, уступленныхъ ртути водою, равнялось бы Т—t; но какъ
вода весила о фунт., то ртуть прюбрела(Т—t) а единицъ тепла. Это чи¬
сло соответствуете п делешямъ, на который ртуть переместилась въ труб¬
ке. Следовательно, калориметру надо сообщить единицъ тепла,
чтобыртуть въ трубке гг подвин у лась на одно делеше. Пусть—~^tt = Ч-
Кипячеше воды производится въ приборе deb (фиг. 253), состоящемъ
изъ шарика с и двухъ изогнутыхъ колёнъ d и Ь. Шарикъ с напол¬
няютъ водою, погружая одно колено въ сосудъ съ этою жидкостью, а
чрезъ другое втягивая воздухъ. Когда вода доведена до кипешя, то
конецъ d погружаюсь въ трубку Ж калориметра, приборъ deb перевер¬
тываюсь въ положеше с, и вода выливается въ трубку Ж.
Зная число з, не трудно уже найдти теплоемкость какой-либо жид-
О КОЛИЧЕСТВ!; ТЕПЛОРОДА И ТЕПЛОЕМКОСТИ.
185
Фиг. 253.
кости; назовемъ ее чрезъ с. Определенное количество Ъ вещества на-
гр1>ваютъ до температуры S и вводятъ въ калориметръ; заагЬчаютъ окон¬
чательную температуру s жидкости и число д'клеши т, на которое пере¬
местилась ртуть въ трубке.
Если бы теплоемкость испы¬
туемаго вещества была 1, то
количество теплоты, уступ
ленное веществомъ калориме -d
тру, равнялось бы (S—s)b,
но, какъ теплоемкость с вооб¬
ще не равна единице, то это
количество теплоты выразит¬
ся числомъ (S — s)b. с. Съ
другой стороны, перем^щете ртути въ трубке показываетъ, что то же
количество теплоты
равно qm. Такимъ об¬
разомъ, получается
уравнеше:
(S—s)bc=qm,
откуда находимъ ис¬
комую теплоемкость
qm
~ С JS^s}b
•Чтобы знать темпе- Фиг. 252.
ратуру S по возможности точно, испытуемое вещество кладутъ въ металличе¬
скую коробку, которую держатъ въ ванне изъ воды, или какой либо другой
жидкости, до техъ поръ, пока можно быть увереннымъ, что вещество получило
температуру жидкости. Конечно лучше нагревать ванну до какой либо постоян¬
ной температуры, наприм. до кипешя. Если ищутъ теплоемкость жидкости,
которой температура кипешя не очень высока, какъ у виннаго спирта, или сер-
наго эфира, то погружать жидкость въ особую ванну излишне, а достаточно до¬
вести до кипешя въ сосуде deb (фиг. 253).—Калориметръ Фарва и Зильбер¬
мана более приспособленъ къ определенно теплоемкости жидкостей, чемъ твер¬
дыхъ телъ, потому что въ послёднемъ случае определеше окончательной тем¬
пературы S весьма затруднительно.
168. Калориметръ Лавуазье и Лапласа. Калориметръ Лавуазье и
Лапласа основанъ на томъ начале, что ледъ, при таянш, поглощаетъ телло-
родъ, и что количество растаявшего льда пропорщонально количеству тепло¬
рода, то есть, во сколько разъ больше расплавлено льда, во столько же разъ
более потрачено теплорода. Для обращетя одного фунта льда, имевшаго 0°,
воду той же температуры, потребно е9 единицъ теплорода [180]. Если на¬
греть какое нибудь вещество и погрузить его въ ледъ, то, по количеству воды,
которая получится отъ таяшя льда, можно будетъ определить количество тепла,
1S6
ТЕПЛОРОДЪ.
потерянное испытуемымъ веществомъ, а отсюда его тенлоемкость. Верутъ ку-
сокъ льда М (фпг. 254) при 0 °, делаютъ въ немъ
углублете, въ которое кладутъ испытуемое нагре¬
тое тело и, п закрываютъ его ледяною пластинкою
N. Ледъ станетъ плавиться, и тело охладится до
0°. Потомъ опрсделяютъ весъ полученной воды.!
^Назовемъ его чрезъ р. Тогда количество теплоты,
f употребленное на плавлеше льда, будетъ 79р. Если
при томъ тело имело первоначальную температуру
t, весъ Ъ и теплоемкость с, то потеряло Ыс еди-
Фиг. 254.
ницъ тепла. Следовательно,
Itc—lQp, откуда с —
Трудность добыть болыше кускп льда безъ дыръ и трещпаь, изъ которыхъ
невозможно извлечь всю воду, не позволяетъ получать точные результаты. Въ
калориметре Лавуазье п Лапласа это обстоятельство отчасти устранено. Этотъ
приборъ состоитъ изъ проволочной коробки Б (фпг. 255), въ которую кла¬
дутъ нагретое тело Л, и которую погружа-
ютъ въ сосудъ Н съ тающимъ льдомъ. Но
какъ таяше льда можетъ происходить не
только отъ охлаждешя тела, но и отъ внеш-
няго воздуха, то сосудъ Н заключается въ
другой Д также наполненный тающимъ
льдомъ. Тогда, во внутреннемъ сосуде Б,
таятя около стЬнокъ происходить не будетъ,
а только въ соприкосновенш съ коробкой Б.
Вода выпускается чрезъ трубки F и Е; ко¬
нечно, измеряется только та жидкость, ко¬
торая вытекла изъ трубки F.
Калорпметръ Лавуазье и Лапласа под-
. вержснъ многимъ погрешностями пзъ кото¬
рыхъ назовемъ главнейшую. Когда откры-
Фиг. 255. ваютъ кранъ F до опыта и после, то не вся
вода вытекаетъ; значительная часть ея прплипаетъ къ кускамъ льда. Еслп
бы, въ томъ и другомъ случаяхъ, въ приборе оставалось одно и то же количе¬
ство воды, то погрешность была бы вознаграждена, но этого не бываетъ, по¬
тому что расположеше кусковъ льда, пхъ форма и величина, прп таянш, изме¬
няются.
Для нахождешя теплоемкости твердыхъ и жидкихъ телъ, чаще употреб¬
ляется иной способъ, называемый способомъ смпшешя, который хотя менее
удобенъ, но даетъ более надежные результаты.
169. Способъ смъшерпя. Въ латунный сосудъ съ тонкимистенкампна-
ливаютъ воды; весъ ея и температура должны быть известны. Потомъ тело,
котораго теплоемкость желаютъ определить, взвешиваютъ п, нагревъ до не¬
которой степени, опускаютъ въ воду. Температура этой жидкости изменится,
и, когда достпгнетъ постоянной величины, наблюдается посредствомъ погру-
женнаго въ нее термометра. Изъ этпхъ данныхъ можно определить теплоем¬
кость пспытуемаго вещества.
1
i
О КОЛПЧЕДВЪ ТЕПЛОРОДА И ТЕПЛОЕМКОСТИ.
187
Пусть Ъ—в'Ьсъ испытуемого вещества, с—его теплоемкость, t~темпера¬
тура, Р—в'Ьсъ воды въ калориметре, s—ея температура, причемъ s<£. Harpl-
тие т'Ьло уступаетъ свою теплоту не только вод-Ь, но и стёнкамъ калориметра,
термометру и стеклянной мешалке. Назовемъ чрезъ р{ в'Ьсъ латуни, изъ ко¬
торой сдЬланъ калориметръ, с,—ея теплоемкость,,р2—вЬсъ ртутп термотетра,
с2—ея теплоемкость, р3—вЬсъ стекла термометра'п мешалки, с3—теплоем¬
кость. Пусть Т—окончательная температура.—Охладясь отъ t° до Т3, на¬
гретое тЬло потеряло bc(t—Т) единицъ теплоты, которая распределилась
между веществами калориметра: вода получпла^(Г—s), латунь—pfiJLT—s),
ртуть PqC^T—s), стекло—P3c3(T—s). Следовательно,
bc{t-T)=p{T-s)+Plc,{T-s)+p^(T-s)+p3c3(Ts).
Последше три члена весьма малы и при пзеледовашяхъ, не требующпхъ боль¬
шой точности, ими можно пренебречь; тогда искомая величина с вычисляется
пзъ предыдущаго равенства. Въ противномъ случае надо знать величины с1Г
Со п с3, заимствуя ихъ изъ прежнпхъ наблюдешй, или сделавъ три испыташя:
надъ латунью, ртутью и стекломъ; изъ предыдущаго уравнешя получатся три
уравнешя съ тремя неизвестными: с,, и с3, пзъ коихъ каждая определится
170. Теплоемкость газовъ. Въ отношенш газовъ различаютъ две теп¬
лоемкости: теплоемкость при постоянномг объемп и теплоемкость
при постоянномг давлети.Шцъ первою разумеютъ количество теплорода,
потребное для повышешя температуры одного фунта газа на 1°, если газъ за ■
ключенъ въ закрытое со всехъ сторонъ пространство; при этомъ газъ, конеч¬
но, не расширяется, но зато увеличивается его упругость. Теплоемкостью прп
постоянномъ давленш называется количество теплорода, потребпое для нагре-
вашя одного фунта газа на 1°, если газъ можетъ свободно расширяться, такъ
что упругость его при этомъ не измФняетсяи остается равною внешнему давлешю.
Теплоемкость газовъ прп постоянномъ давленш была предметомъ пзелфдо-
вашя многпхъ ученыхъ. Труды Деляроша и Берара и въ особенности Реньо
заслуживаютъ наиболыпаго внимашя.
Идея метода Реньо весьма проста- Равномерную струю газа пропускаютъ
по спиралеобразной трубкЬ, погруженной въ сосудъ съ масломъ, которое, по-
моицю спиртовой лампы, поддержпваютъпри постоянной температурь. Течете
газа не очень быстро, а трубка столь длинна, что, по выходе изъ нея, газъ
прюбр'Ьтаетъ температуру масла и немедленно вступаетъ въ калориметръ, ко¬
торый состоитъ изъ нФсколькихъ сосудовъ, соединенныхъ между собою труб-
■ ками и погруженныхъ въ холодную воду. Нагретый газъ проходитъ последо¬
вательно чрезъ все эти сосуды, оставаясь тамъ довольно долго, потому чт о
„ каждый сосудъ есть ничто иное, какъ одинъ длинный спиральный ходъ. Нахи-
дясь продолжительное время въ прпкосновенш съ водою, газъ уступаетъ ей весь
излпшекъ теплоты и выходитъ наружу съ температурою калориметра.
Зная количество пропущеннаго газа, температуру масла, начальную п ко¬
нечную температуру воды и ея весъ, можно вычислить, сколько газъ уступил,
воде тепла, откуда уже можно найти теплоемкость его при постоянномъ давленш.
До сихъ поръ нетъ точного способа определять непосредственно теплоем¬
кость газовъ при постоянномъ объеме; впрочемъ, есть несколько щнемовъ, хотя
далеко неудовлетворительныхъ, помощш которыхъ находятъ отношеше тепло¬
емкости газа прп постоянномъ давленш къ теплоемкости при постоянномъ объе¬
ме Пзъ этихъ пзысканШ оказалось, что первая теплоемкость более второй, н
что отношеше пхъ для воздуха—1,421, водорода 1,415, кислорода—1,407.
188
ТЕПЛОРОДЪ.
171. Слъдстшя. Изсл'Ьдовашя, помощш указанныхъ пр1емовъи
другихъ, надъ твердыми, жидкими и газообразными телами показали:
наибольшая теплоемкость принадлежитъ водороду; затЬмъ, слЬдуетъ
вода; теплоемкость нрочихъ веществъ менЬе 1. Т'Ьла въ твердомъ и газо-
образномъ состояшяхъ имЬютъ меньшую теплоемкость, нежели въ жид-
комъ. Такъ, для льда и водяного пара теплоемкость равна */2, между
тЬмъ какъдляводы—l.Bcb причины, способствующ1я у плотненш твер¬
даго, или жидкаго тЬла, уменьшаютъ его теплоемкость. Такъ, при кова-
Hin металловъ, плотность ихъ увеличивается, и теплоемкость уменьшает¬
ся. По опытамъ Реньо, удЬльный теплородъ красной мЬди литой ра¬
венъ 0,09501, а кованой—0,09360. Алмазъ, графитъ, древесный
уголь и друпя видоизмЬнешя углерода им'Ьютъ различную плотность:
наибольшая принадлежитъ алмазу, наименьшая — древесному углю.
Теплоемкость слЬдуетъ обратному порядку. Теплоемкость алмаза равна
0,14,графита—0,20, а древеснаго угля—0,24.Газыпредставляютъ
иное явлеше. УдЬльный теплородъ воздуха, водорода и углекислаго газа,
съ увеличешемъ давлешя до 12 слишкомъ атмосферъ, наиболыпаго испы-
таннагосгущешяпри опытахъэтогорода,неизмЬняется, или, по крайней
мЬрЬ, чрезвычайно мало, то есть количество тепла, потребное для на-
грЬвашя газовъ, не зависитъ отъ занимаемаго ими объема, а только отъ
вЬса; чтобы нагрЬть, напр., 1 фунтъ водорода на 1°, нужно одно и
то же количества тепла, будетъ ли это газъ въ сгущенномъ, или разрЬ-
женномъ состояши. Тотъ же законъ вероятно относится и до другихъ
газовъ, потому что три испытанные газа весьма различны между собою
по своимъ физическимъ свойствамъ: по степени расширешя при нагрЬва-
нш, по уклонегаю отъ закона MapioTTa, плотности и, наконецъ, по тому,
что температура и давлеше, при которыхъ они переходятъ въ жидкое
состояше, весьма различны для каждаго изъ этихъ газовъ [209].
При возвышенш температуры, теплоемкость всЬхъ веществъ уве¬
личивается болЬе или менЬе значительно; такъ, теплоемкость алмаза при
—50°равна0,0635, а при 985°—0,4589. Напротивъ, теплоемкость
воды изменяется такъ мало, что отъ 0° до 100° ее можно считать
постоянною.
О КОЛИЧЕСТВ!» ТЕПЛОРОДА И ТЕПЛОЕМКОСТИ. 189
Таблица теплоемкости водах.
Температура.
Теплоемкость.
Теипертураа.
Теплоемкость.
0°
1,0000
120°
1,0177
20
1,0012
140
1,0232
40
1,0030
160
1,0294
60
1,0056
180
1,0364
80
1,0089
200
1,0444
100
1,0130
240
1,0568
ТеплоемкостьплатиныприО°равна 0,0317, а при 1200°—0,461,
палладдя при 0°—0,0582, при 1300°—0,842.
Изм-Ьнеше теплоемкости воздуха и водорода, съ возвышешемъ тем¬
пературы, также весьма слабо. Напротивъ, уд'Ьльный теплородъ уголь-
ваго ангидрида, и, вероятно, прочихъгазовъ, которые легко переходятъ
въ жидкое состояше, заметно увеличивается съ температурою.
Ниже приведена таблица теплоемкости разныхъ твердыхъ и жид-
кихъ веществъ, а также газовъ при постоянномъ давленш:
Пазваше веществъ.
Теплоемкость. |
Назваш’е веществъ.
Теплоемкость.
•
Водородъ ....
3,4090
Стекло
0,1770
Вода
1
Хлоръ
0,1210
Алкоголь
0,6725
Серебро
0,0557
Атишкъ
0,5084
Ртуть
0,0333
Воздухъ
0,2374
172. Законъ теплоемкости атомовъ. Дюлонгъ и Итн, опред’ЬлпвТ)
теплоемкость тринадцати простыхъ веществъ и сравнивъ ихъ съ химическими
паями, нашли, что произведете теплоемкости каждаго тгъла на его
химическт пай равняется постоянному числу. Хотя Реньо доказалъ,
что это произведете, равное приблизительно 6,4, бываетъ нисколько бол’Ье
или меп4е, однакоже въ настоящее время открьте Дюлонга и Пти считаютъ
сбщпмъ закономъ, объясняя отступлешя отъ него различ1емъ обстоятельствъ,
въ которыхъ испытуемый вещества находятся; такъ, теплоемкости гЬлъ были
измерены въ разныхъ разстояшяхъ отъ точки кипятя; при возвьппенш тем¬
пературы, теплоемкость увеличивается и проч.
Переходъ тЬпь ян® одного состояшя въ другое.
^ 173. Плавлен1Е и отвердъв АП1Е. Всякое твердое гЬло, будучи
^агр'Ьваемо, достигаетъ, наконецъ, температуры, при которой начинаетъ
Преходить въ жидкое состоите, если только рапЬе этого не разлагается
190
ТЕПЛОРОД Ъ.
па свои составная частп, какъ напр, дерево. Явлете это называется
плавлетемъ пли таятемъ. Температура, при которой оно совершает¬
ся, весьма различна для разныхъ тЬлъ; напр, ледъ плавится при 0°,
свинецъ—при 326°, а железо, платина, кварцъ—только въ самомъ
сильномъ жару. Есть даже т'Ьла, которыя до сихъ поръ не были рас¬
плавлены; таковы: углеродъ и боръ. Впрочемъ, по мЬрЬ усовершен-
ствовашя способовъ получать высот температуры, число такихъ оте-
упорныхъ тЬлъ уменьшается; такъ, Дюпре удалось довести уголь до
такого состояшя, что онъ сдЬлался очень мягокъ и гпбокъ, и обнару-
жплъ вообще признаки близкаго плавлешя. Все это заставляетъ насъ
думать, что всякое твердое тЬло можетъ сдЬлаться жидкимъ; стоитъ
только достаточно возвысить его температуру.
Если жидкость охлаждать, то, наконецъ, она переходитъ въ твердое
состоите. Это явлеше называется отвердгьватемъ или замерзангемъ
(напр, для воды) и совершается при той же температурь,какъиплавле-
ше. НЬкоторыя жидшя тЬла до сихъ поръ не удалось обратить въ твер¬
дыя, какъ напримЬръ алкоголь, сЬрный эфиръ, сЬрнистый углеродъ и
проч., но нЬтъ сомнЬшя, что этого возможно достигнуть, понижая до¬
статочно температуру. Депре, подвергнувъ алкоголь сильному охлажде-
шю, довелъ эту жидкость до густоты сиропа.
Каждое тЬло опредЬленнаго состава плавится всегда при одной и той
же температурь, которая во все время плавлешя остается постоянною.
Если напр, внесемъ въ теплую комнату ледъ при—10°, то онъ скоро
нагрЬется до 0° и сохранить эту температуру, пока весь не растаетъ,
послЬ чего температура опять станетъ повышаться. То же самое должно
сказать и объ отвердЬванш: если какую либо жидкость помЬстимъ въ
среду, имЬющую низкую температуру, то жидкость охлаждается до тЬхъ
поръ, пока не начнетъ отвердЬвать, а потомъ, во все время перехода въ
твердое состояше, сохраняете постоянную температуру.
Таблица тезшературъ плавлен1я.
Ртуть
. . — 89° j
Натрш .
90
Бромъ
. . — 20 1
1одъ . .
107
•Кдъ
0 I
СЬра . • •
110
Галш
30 1
Олово. •
230
Коровье масло. .
33
Цпнкъ .
360
Фосфоръ .
и
Серебро.
916
Параффинъ. . .
Золото .
1037
Калш
38
ЖелЬзо.
отъ 1330 до 1Ф00
БЬлый воскъ . .
Платина
— U60 — H80
ПЕРЕХОДЪ тълъ ИЗЪ ОДНОГО СОСТОЯНШ ВЪ ДРУГОЕ. 191
Почти все тела природы при плавлеши увеличиваются въ объеме;
слФдовательно, плотность телъ прп плавленщ уменьшается; таковы:
воскъ, стеарпнъ, параффинъ, свинецъ, олово, медь и проч. Небольшое
число веществъ представляютъ обратное явлеше: они при плавлеши
въ объем!; сокращаются; таковы: вода, чугунъ, висмутъ, сурьма и не¬
которые сплавы. Отъ этого, ледъ въ водё плаваетъ, а твердый воскъ
тонетъ въ жидкомъ.
Сила, съ которою вода расширяется при замерзанш, чрезвычайно велика.
Пробовали заключить ее въ прочный железный сосудъ, запираемый железной
пробкой, на которую накладывали огромные грузы; каждый разъ, переходя въ
твердое состояте, вода подымала пробку и выходила частш наружу. Уильямъ
наливалъ воду въ бомбу и закупоривалъ наглухо пробкой. При замерзанш воды,
либо лопалась бомба, либо выскакивала пробка и отбрасывалась на большое
разстояше, а изъ отвертя выходилъ ледяной столбъ. Если бутылку, напол¬
ненную водою, выставить на морозъ, то, даже не закупоренная, бутылка не¬
минуемо лопнетъ; ледъ, образуюнцйся въ ея горлышке, служить вместо пробки.
Висмутъ, расплавленный въ пробирке (стеклянной трубке, запаянной съ одной
стороны), разрываетъ трубку при переходе въ твердое состояте. Чугунъ счи¬
тается хорошимъ матер1аломъ для отливки потому, что съ большой отчетли¬
востью выполняетъ все неровности формы; это происходить отъ свойства его
расширяться при отвердеванш.
17 4. На температуру перехода вещества изъ твердаго состояшявъ
жидкое и обратно оказываетъ незначительное в.шше давлеше, подъ ко-
торымъ тело находится. Если вещество при плавлеши уменьшается въ
объем!;, какъ вода, чугунъ и проч., то, съ возрасташемъ давлешя, тем¬
пература плавлешя понижается; въ гёлахъ, расширяющихся при пере¬
ходе изъ твердаго состояшя въ жидкое, каковы параффинъ, воскъ, фос-
форъ и проч., температура плавлешя при увеличивали давлешя, воз¬
вышается. Такъ, при давленш 16,8 атмосферъ ледъ таетъ не при 0°, а
при—0°, 12 9. Параффинъ, при давленш въ 1 атмосферу, плавится при
46°, 3; когда же давлеше возрастаете до 156атмосферъ, то точка плав-
лешябудетъ50°,9. Этимъ, между прочимъ, объясняется пластичность
льда. Если подвергать сильному давлешю раздробленный ледъ, то онъ
таетъ въ точкахъ солрикосновешя кусковъ; образующаяся вода напол-
пяетъ промежутки между льдинками; такъ какъ здесь давлеше несрав-
непно меньшей температура воды ниже 0°, то она снова замерзаетъ. Та¬
кимъ образомъ, получается сплошная, прозрачная ледяная масса, имею¬
щая форму вместилища, въ которомъ ледъ сдавливали. Подобное явле-
nie представляете снегъ; будучи подвергнутъ сильному давлешю, онъ
превращается въ сплошную массу льда. Сдавливаше можно пропзвесте
нъ приборе, состоящемъ изъ ирочнаго полаго металлическаго цилиндра
а (фиг. 256), съ плотно движущимся въ пемъ поршнемъ Ь; дно т цп-
192
ТЕПЛОРОДЪ.
линдра и конецъ поршня пм'Ьютъ углублешя, которыя образуютъполость
с какой-либо формы, напр. шара. Въ цилиндръ насыпаютъ толченаго
льду или снегу, и поршень придавливаютъ гидравлическимъ прессомъ,
или ударомъ молота. Если потомъ отвинтить дно т, то найдемъ сплош¬
ной, прозрачный ледяной шаръ. При раствореши въ воде минераль-
ныхъ солей, алкоголя и проч. точка замерзашя понижается; замерзаетъ,
впрочемъ, только вода *), и крепость раствора увеличивается. При не¬
которой более или менее низкой температуре, когдарастворъ достигаетъ
состояния насыщешя, вся жидкость переходить въ твердое состояте.
Сплавы многихъ металловъ плавятся при температуре, более низкой,
чемъ каждый изъ металловъ, входящихъ въ составь сплава. Такъ,
наприм., висмутъ, свинецъ, олово и кадмш, взятые въ некоторой про-
порцш, даютъ сплавь съ точкой плавлешя только въ 65°.
175. Мнопя жидкости могутъ быть, при соблюденш некоторыхъ
услов!й, охлаждены ниже температуры плавлешя, оставаясь жидкими.
Подобное явлеше представляетъ вода, когда она находится въ снокой-
номъ состояши; если притомъ она не содержитъ въ растворе воздуха
(для этого воду надо прокипятить) и отделена отъ атмосферы слоемъ
масла, то температура можетъ быть понижена до—12°. Но достаточно
встряхнуть сосудъ, или коснуться воды кускомъ льда, и тотчасъ же
часть ея мгновенно замерзаетъ, а температура всей массы—твердой и
жидкой—возвышается до 0°.
Въ спокойномъ состоянии, расплавленная сера, будучи постепенно охлаж¬
даема, можетъ сохранить свое жидкое состояте даже при обыкновенной тем¬
пературе. Металлъ галлШ можетъ быть жидкимъ при 0°. Подобное свойство
имеютъ некоторые водные растворы. Депре наблюдалъ воду въ волосныхъ
трубкахъ при—20°.
176. Твердыя тела, незадолго до перехода ихъ въ жидкое состоя-
ше, размягчаются, на болыпемъ или меныпемъ разстоянш отъ точ¬
ки плавлешя. На этомъ основано лриготовлеше металлическихъ вещей
(платиновыхъ, железныхъ, медныхъ и проч.) посредствомъ ковашя.
Ледъ между—2° и 0° представляетъ заметное размягчеше; но въ выс¬
шей степени оно наблюдается въ стекле, почему и само явлеше назы¬
вается стеклообразнымъ плавлетемъ. Свойство стекла размягчаться
даетъ возможность приготовлять изъ него разнообразныя вещи, весьма
лолезныя при химическихъ и физическихъ изыекашяхъ.
177. КипъН1Е И 0ЖИЖЕН1Е. Если жидкость, налитую въ сосудъ,
подогревать снизу, то появляются восходяпуе и нисходяпце потоки
[158], распределяюпце теплоту повсюду равномерно; наконецъ, жид¬
*) За немногими псключешямп (папр. хлористый кальцш). *
ПЕРЕХОДЪ ТЪЛЪ изъ ОДНОГО СОСТОЯН1Я ВЪ ДРУГОЕ.
193
кость приходитъ въ сильное волнеше и постепенно обращается въ газо¬
образное состояше, въ которомъ она называется ща^от, а само явле¬
ше—кшгьнгемъ.
Температура кипящей жидкости и температура образующагося изъ
нея пара не изменяются во все время кипешя.
Не все тела при техъ средствахъ, какими обладаете наука въ на¬
стоящее время, можно привести въ кипеше; но нетъ сомнешя, что
достаточнымъ возвышешемъ температуры можно всякое тело довести до
этого состояшя.
Если пространство, запертое со всехъ сторонъ, наполшмъ паромъ
какой либо жидкости и будемъ это пространство умень¬
шать, сгущая такимъ образомъ паръ, или станемъ пони¬
жать температуру, то паръ начнете переходить въ жид¬
кое состояше. Это явлеше называется ожижетемъ. Па¬
ры, пока не достигли состояшя ожижешя, почти всегда
прозрачны, безцветны и невидимы подобно воздуху; но,
припереходе въ жидкое состояше, они образуютъ весьма
мелше жидше шарики и делаются видимыми.
Пар, освобождающейся изъ жидкости при ея кипе-
нш, появляется сначала съ неболыпимъ шумомъ въ точ- фнг 256
кахъ сосуда, соприкасающихся непосредственно съ ог-
немъ, въ виде пузырьковъ, которые, подымаясь по легкости вверхъ,
охлаждаются верхними слоями жидкости и переходятъ снова въ жидкое
состояше, не достигнувъ ея поверхности. Наконецъ, жидкость такъ на¬
гревается, что не можетъ более переводить паръ въ жидкое состояше,—
и паръ выходитъ наружу, приводя всю жидкость въ волнеше; затемъ,
смешиваясь съ воздухомъ, онъ охлаждается, превращается въ маленьше
жидше шарики и является надъ жидкостью въ виде непрозрачнаго об¬
лака.
Если нагреваютъ смесь двухъ или более веществъ, то сначала за¬
кипаете то вещество, котораго температура кипешя ниже. Въ случае,
например, алкоголя и воды, кипитъ сначала первый; потомъ, мало-по¬
малу, къ нарамъ алкоголя примешиваются водяные пары. При кипяче-
нш раствора какой нибудь соли (напр, поваренной) въ воде, обращается
въ пары только вода, а соль остается въ растворе.
Некоторыя жидкости, не обращаясь въ пары, разлагаются на свои
составныя части; сюда принадлежат^ между прочимъ, жирныя масла:
конопляное, подсолнечное и друг.
178. Температуры жидкости въ кшгЬши и пара зависятъ отъ дав-
лещя атмосферы или другого газа на поверхность жидкости: чемъ дав-
194
ТЕПЛОРОД Ъ.
леше болФе, тФмъ температура выше. Если подъ колоколъ воздушнаго
насоса поставить сосудъ съ теплою водой, то, при достаточной степени
разрФжешя воздуха, вода закипитъ, хотя температура ея въ это время
будетъ менФе 100°. Этимъ объясняется, почему на вершин* горы,
гд* давлеше атмосферы менфе, нежели у подошвы, вода закипаетъ при
температур*, меньшей 100°. ПомФщая сосудъ съ водою подъ стеклян¬
ный колоколъ, въ которомъ станемъ сгущать воздухъ, можно поднять
точку кипФшя далеко за 100°.
Вотъ еще опытъ. Берутъ колбу съ дличнымъ гор-
ломъ и кипятятъ налитую въ нее воду до тФхъ поръ,
пока пары не вытФснятъ весь воздухъ; потомъ, заку-
пориваютъ горло пробкой и опрокидываютъ въ помо¬
жете В А (фиг. 257). КипФте жидкости прекратит¬
ся. Но если на дно В колбы положимъ льду, или мо¬
крую губку, то часть пара обратится въ воду, давле-
ше на поверхность жидкости уменьшится, и вода снова
закипитъ, хотя температура ея будетъ значительно
ниже 100°.
Въ сл*дующей таблиц* показано возрасташе
i температуры кипФшя воды съ давлешемъ на ея
i поверхность.
"Давлешя въмилл. 2, 5, 17, 149, 525, 760,
Фиг. 257. 1075,4651,20926.Точки кипФшя—10°, 0°,
20°, 60°, 90°, 100°, 110°, 160°, 230°.
Температурой или точкой кипгьтя называется температура
пара, освобождающаяся изъ кипящей жидкости, которая находится
подъ внФииулъ давлешемъ, измФряемымъ столбомъ ртути въ 760”""
или приблизительно въ 30 д.
Температура кипФшя для разныхъ веществъ различна, что видно
изъ прилагаемой ниже таблицы:
СФрнистый ангидридъ
Сфрный эфиръ . . .
Сфроуглеродъ. . . .
Хлороформъ ....
Алкоголь
+
10°
37
48
63
78
Азотная кислота ... 86°
Вода 100
Терпентинъ 157
Ртуть 350
На тмпературу кипящей жидкости оказываютъ в.ште примФси.
Такъ напр., дистиллированная вода закипаетъ легче, нежели обыкновен¬
ная и морская, гд* находятся въ раствор* разныя соли. ЧФмъ болФе
растворено постороннихъ веществъ, тФмъ выше точка кипФшя: если рас¬
творить въ вод* 20°/о поваренной соли, то кипФше будетъ при 105°, б;
новое прибавлеше 10°/о возвышаетъ температуру ещена 21/2°. При этомъ
J
ПЕРЕХОДЪ ТЪЛЪ ИЗЪ ОДНОГО СОСТОЯН1Я ВЪ ДРУГОЕ. 195
въ пары обращается только вода, a nponia вещества остаются въ сосудЬ,
отъ чего растворъ делается гуще, и температура жидкости повышается.
ПримЬсь къ водЬ алкоголя, или вообще вещества, которое закипаетъ при
температурь ниже 100°, понижаетъ температуру кипЬн1я. Вещество
сосуда оказываетъ также вл1яше: если стЬнки сосуда смачиваются жид¬
костью, то температура жидкости бываетъ выше, нежели въ про-
тивномъ случай. Такъ, въ стеклянномъ сосуд’Ь, особенно когда онъ хо¬
рошо вымыть, вода кипитъ при 101° и болЬе, между тЬмъ какъ въ
мЬдномъ—только при 100°. Впрочемъ и въ первомъ случаЬ темпера¬
туру можно понизить до 100°, набросавъ въ воду желЬзныхъ опилокъ.
Эти обстоятельства, т. е. вещество сосуда, въ которомъ жидкость
кипитъ, и количество растворенныхъ въ ней солей, оказываютъ, безъ
сомнЬтя, вл]яте на температуру пара; весьма вЬроятно, что обЬ темпе¬
ратуры—кипящей жидкости иосвобождающагося изънея пара—равны
между собою, хотя доселЬ не могли убЬдиться въ этомъ изъ опыта. Но
каково бы ни было вещество сосуда, въ которомъ кипитъ вода (и вЬро¬
ятно всякая другая жидкость), содержитъ ли она въ растворЬ минераль¬
ный примЬси, или совершенно чиста,—термометръ, номЬщенный въ ея
парахъ, показываетъ одну и ту же температуру, которая зависитъ толь¬
ко отъ давленш на поверхность жидкости.
Это замЬчательное явлеше объясняютъ слЬдующимъ образомъ. Если водя¬
ной паръ, выдЬлянщуйся изъ воднаго раствора соли, встрЬчаетъ на пути тЬла
менЬе высокой температуры (наприм. стЬнки сосуда и термометра), то осаж¬
дается и покрываетъ ихъ тонкимъ слоемъ чистой воды, безъ постороннихъ ми-
неральныхъ примЬсей. Вода стекаетъ съ болЬе возвышенныхъ, холодныхъ частей
внизъ, гдЬ, подвергаясь дЬйствш горячаго пара, приходитъ въ кипЬте. Изъ
этого ясно, что термометръ долженъ показывать точку кипЬшя чистой воды,
а не температуру пара, освобождающегося изъ соленаго раствора. Чтобы убЬ¬
диться въ справедливости этого объяснешя, надо бы погрузить въ пары совер¬
шенно сухой термометръ, предварительно нагрЬтый выше температуры 100°,
и устранить по возможности охлаждающее дЬйсттае воздуха. Магнусъ именно
поступать такимъ образомъ *) и нашелъ, что нагрЬтый предварительно тер¬
мометръ охладился до нЬкоторой постоянной температуры, которая всегда была
выше, чЬмъ при кипЬншводы, но ниже, однакоже, температуры соленаго рас¬
твора, потому что охлаждающее дЬйств1е среды не было устранено вполнЬ; чЬмъ
гуще былъ растворъ, тЬмъ болЬе высокую температуру показывалъ термометръ.
НЬкоторыя жидкости кипятъ не непрерывно, но взрывами; таковы сЬрная
кислота, вода, когда она не содержитъ въ растворЬ воздуха, и друпя. КипЬ-
Hie сЬрной кислоты въ стеклянномъ сосудЬ происходитъ такъ. Температура сна¬
чала возвышается значительно далЬе точки кипЬшя, ai жидкость еще не за-
*) Его приборъ былъ устроенъ на подобю прибора, изображеннаго на фиг. 276,
съ тою, однакоже, разницею, что пары впускались въ наружную трубку непосред¬
ственно изъ котла.
196
ТЕПЛОРОДЪ.
кипаетъ; потомъ, мгновенно образуется большое количество паровъ, происхо¬
дить взрывъ, температура тотчасъ понижается до той, при которой жидкость
можетъ кшгЬть въ обыкновенномъ состоянш, и отд-Ьлеше паровъ прекращает¬
ся. Зат*мъ, все повторяется въ томъ же порядка. Взрывы иногда столь силь¬
ны, что сосудъ разбивается. Кип*ше сЬрной кислоты можетъ быть сделано
бол*е равном*рнымъ, если набросать въ нее кусковъ платиновой проволоки.
179. Испареше. Жидкости обращаются въ пары не только при
кип*нщ, но и при температурахъ бол*е низкихъ. Такое явлете назы¬
вается испаретемъ; оно существенно отличается отъ кшгЬшя т*мъ,
что можетъ быть при всякой температур* и происходитъ только иа
поверхности жидкости, между т*мъ какъ кип*ше совершается всегда
при определенной температур*, постоянной для одного и того же т*ла
и во все время кип*шя. Въ существоваши испарешя насъ уб*ждаютъ
мнопя явлешя. Вода, налитая въ плосшй сосудъ, зам*тно убываетъ, а
капля с*рнаго эфира исчезаетъ въ несколько секундъ. Испаретемъ
воды объясняется, между прочимъ, высыхаше влажной почвы поел* дож¬
дя, мокраго б*лья и другихъ предметовъ. Испаряются не только жидшя,
но и твердыя т*ла; сюда въ особенности относятся: ледъ, мышьякъ,
камфора и вс* т*ла пахуч1я, которыя только своими парами и могутъ
действовать на органъ обоняшя.
Для каждаго т*ла есть пред*лъ, за которымъ всякое испареше пре¬
кращается, или, по крайней м*р*, д*лается нечувствительнымъ. Такъ,
ртуть не даетъ паровъ ниже—8°, а с*рная кислота ниже 30°.
О еврытомъ теплород^.
л, 180. Скрытый теплородъ при плАвлЕН1И.Еслисм*шатьодинъ
фунтъ воды при 7 9° съ однимъ фунтомъ толченаго льду при 0°, то весь
ледърастаетъ; такимъ образомъ получится 2 фунта воды, которыхъ об¬
щая температура будетъ 0°. Въ этомъ опыт* фунтъ воды охладился
отъ 79° до 0° и, значитъ, потерялъ 79 единицъ теплоты; вм*ст* съ
т*нъ, фунтъ льда при 0° превратился въ воду той же температуры. Сле¬
довательно, для расплавлешя фунта льда при 0°, безъ изм*нешя тем¬
пературы, надо истратить 79 единицъ теплорода.
Подобное явлеше наблюдаемъпри плавленш другихъ т*лъ: для рас-
плавлешя всякаго т*ла недостаточно только нагр*ть его до температуры
плавлешя,—нужно еще сообщить ему некоторое количество теплорода,
не производящаго, однакоже, повышешя температуры.
Количество тепла, потребное для расплавлешя фунта твердаго ре-
щества, безъ изм*ветя температуры, называется скрытымъ тепло-
родот плавлетя, въ отлич!е отъ явнаго теплорода, обнаруживаемаго
термометромъ. Скрытая теплота плавлетя у разныхъ веществъ различ¬
на; для воды наприм. 79, для цинка— 28,13, для ртути—1,83 ипроч.
О СКРЫТОМЪ ТЕПЛОРОДЪ.
197
При раствореши твердаго т'Ьла въ жидкости (наприы. поваренной
соли въ воде), также наблюдается понижете температуры, если смеши¬
ваемый вещества не оказываютъ другъ на друга химическаго действ!я;
въ противномъ случай, температура можетъ не только понизиться, но
еще возвысится (какъ наприм. при раствореши кали, или натра въ вод'Ь).
Когдавода, или другая жидкость отверд'Ьваетъ, то освобождается те¬
плота, и въ томъ же количестве, какъ при плавленш поглощается; этотъ
теилородъ также называется скрытымъ. Для доказательства, что при
отверд'Ьванш выделяется теплородъ, наполняютъ водою стеклянный
сосудъ, который потомъ быстро охлаждаютъ; если вода была въ спо-
койномъ состоянш, то температура можетъ быть понижена до—12°, и
вода все еще будетъ въ жидкомъ виде [175]; но если сосудъ привести
въ сотрясете, или коснуться воды кускомъ льда, то часть ея мгновенно
замерзаетъ; при этомъ отделяется теплота и повышаетъ температуру
жидкости до 0°.
_ / 181. Скрытый теплородъ таятя льда можно определить помощш
калориметра Фавра и Зильбермана. Вращешемъ рукоятки(фиг. 252)
приводить ртуть къ концу шкалы. Потомъ бросаютъ куски тающаго льда
въ трубку М. Ртуть, чрезъ охлаждеше резервуара, сжимается и ото¬
двигается въ 0 делешй; нумеръ, противъ котораго она останавливает¬
ся, записываютъ. Потомъ, определяютъ температуру и весъ воды, по¬
лученной изъ льда. Отсюда можно вычислить скрытый теплородъ плав¬
лешя льда.
Пусть ртуть отступила на т деленШ, а весъ и температура воды равны
а и t; если притомъ обозначимъ чрезъ q количество теплорода, соответствую-
щаго одному делешю трубки гг, а чрезъ х скрытый теплородъ одного фунта
льда, то найдемъ, что ртуть калориметра потеряла mq едипицъ тепла, частш
перешедшихъ въ скрытое состояте, частм употребленныхъ на возвышете тем¬
пературы воды послё плавлешя льда. Количество скрытаго теплорода для а фун¬
товъ льда выразится числомъ ах; кроме того, на возвышете температуры воды
на t° потребно at единицъ теплорода. Такимъ образомъ, получается уравнете
ax-{-at=mq, откуда х = — t.
Вещества.
Скрытый Т0П10-
родъ плавлешя.
Вещества.
Скрытый тепло-
родъ илавдешя.
Вода
79,25
Висмутъ
12,64
Азотнокислый натръ.
62,97
Сера
9,37
Хлористый кальщй .
40,70
Свинецъ
5,37
Цинкъ
28,13
Ртуть
1,83
Провостэ и Дезенъ, одновременно съ Реньо, нашли для скрытаго теплорода
198
ТЕПЛОРОДЪ.
плавлешя льда 79; Персонъ принимает! 80. Hecomcie объясняется темъ,
что первые измеряли количество теплорода, потребное для прпведешя въ жид¬
кое состояше льда при 0°, а Персонъ принимал! во внимаше еще размягче-
юе льда ниже нуля, сопровождаемое поглощетемъ теплорода; онъ именно до¬
казал!, что, для повышетя температуры фунта льда отъ—2° до 0°, потребно
2 единицы теплорода, а не одна, какъ бы следовало ожидать, потому что удель¬
ный теплородъ льда равенъ ‘/г [171]. Персонъ произвел! изследовашя и надъ
другими тёлами и нашелъ, что они, подобно льду, размягчаясь незадолго до
плавлешя, поглмцаютъ теплоту.
182. Причина постоянной температуры плавлешя и за¬
мерз AHi я. При плавленш каждая частица твердаго тела, переходя изъ
твердаго состояшя въ жидкое, отнимаетъ отъ смежныхъ частицъ теп¬
лородъ, переводимый въ скрытое состояше. На место поглощенной теп¬
лоты, прибываетъ теплота отъ окружающих! предметов! въвиде лучей,
или чрезъ соприкосновеше, какъ наприм. при нагреванш на очагё. Во
все время, пока совершается плавлеше, притекающая теплота употреб¬
ляется только на плавлеше тела, а не на возвышеше температуры.—
При переходе жидкости въ твердое состояше, освобождающшся тепло¬
родъ сообщается жидкости въ заменъ теплоты, отнятой охлаждешемъ.
Такимъ образомъ, скрытою теплотою можно объяснить съ одной стороны
медленное таяше и отвердеваше, а съ другой—что во все время этихъ
явлешй температура тела остается постоянною. Еслибыне было скрытой
теплоты^, то жидкость, будучи охлаждена до точки отвердевашя, мгно¬
венно превратилась бы въ твердое тело; равнымъ образомъ твердое тело,
доведенное чрезъ нагреваше до температуры плавлешя, могло бы мгно¬
венно расплавиться. Медленное таяше льда и медленное замерзаше воды
въ рекахъ и озерахъ зависятъ преимущественно отъ скрытой теплоты.
188. Охлаждающгя смъси. Некоторыя вещества, будучи при¬
мешаны къ тающему снегу, или льду, ускоряютъ таяше и вместе съ
темъ понижаютъ точку плавлешя. Такъ, поваренная соль можетъ пони¬
зить температуру таяшя до —10°. Охлаждеше будетъ еще сильнее,
если смешать ледъ съ кристаллами хлористаго кальвдя,причемъ охлаж-
деше можно довести до—36°. То же происходит!, если смешать снегъ
съ некоторыми жидкостями, которыя оказывают! химическое дейстдае
на воду; такъ, слабая азотная кислота понижает! точку таяшя до—34°,
а серная кислота до—50°. Подобное явлеше наблюдается, когда твер¬
дое тело растворяется въ жидкости; такъ, раствореше фосфорнонатр1е-
вой соли въ азотной кислоте можетъ произвести охлаждеше на 39°.
Смесь изъ какихъ нибудь веществъ, понижающая температуру, назы¬
вается охлаждающею смгъсъю. Не должно упускать изъ виду и того
обстоятельства, что при всякомъ химическом! соединенш освобождается
О СКРЫТОМЪ ТЕПЛОРОДЕ.
199
теплота, а потому понижете температуры возможно только въ томъ
случай, когда дййитае охлаждающей смеси более нагреватя, произ¬
водимого взаимнымъ химическимъ дййств1емъ смйшиваемыхъ телъ.
Самая низкая температура, которую можно получить посредствомъ охлаж¬
дающей смеси, равна температуре отвердевашя насыщеннаго раствора [174].
184. СкРЫТЫЙТЕПЛОРОДЪ ПРИ КИНЕН1И И ИСПАРЕН1И. Чтобы
'обратить въ пары какую нибудь жидкость, не достаточно нагреть ее до
кипешя, но нужно истратить еще некоторое количество тепла; эта
потраченная теплота называется скрытом теплотою кипгьтя. Такъ,
для обращена одного фунта воды при 100° въ паръ той же темпера¬
туры, надо истратить 537 единицъ теплорода. Обратно, при переходе
пара въ жидкость, оказывается избытокъ теплоты. Этотъ законъ можно
доказать следующими опытомъ. Пусть В (фиг. 258) изображаетъ склян¬
ку, которая посредствомъ стеклянной трубки сообщена съ сосудомъ А.
Въ оба сосуда наливаютъ воды, и воду въ сосуде В приводятъ въ
кшгЬше. Освобождающееся пары вытйсняютъ сначала воздухъ изъ
склянки В, а потомъ и сами начинаютъ переходить по трубке въ со¬
судъ А. Охлажденные здесь водою, они снова пе-
реходятъ въ жидкое состоите, освобождая тепло¬
ту. Такимъ образомъ, количество воды въ сосуде
А увеличивается, и температура ея возвышается.
Пусть до опыта въ сосуде А было 9 фунтовъ во¬
ды при 0°, и къ ней присоединилось еще 1 фунтъ
воды при температуре 100°. Фунтъ перегнанной
ВОДЫ, охладясь ОТЪ 100° ДО 0, освободить 100 Фиг. 258.
единицъ теплоты; кроме того, выделяется еще 537 единицъ скрытаго
теплорода. Распредёливъэти 100+ 537 единицъ поровну между 10-ю
фунтами воды, найдемъ, что на каждый фунтъ приходится 63,7; по¬
этому, термометръ долженъ показывать 63°,7, что и въ самомъ дйлй
наблюдается. Напротивъ, если бы паръ приносилъ только 100 еди¬
ницъ явной теплоты, и скрытый теплородъ при этомъ не выделялся,
то, разеуждая какъ прежде, нашли бы въ общей смеси только 10°.
Итакъ, когда паръ обращается въ жидкость, то освобождается теплота.
185. Скрытый теплородъ кипешя можно определить помощш кало¬
риметра Фавра и Зильбермана. Наливаютъ воду въ резервуаръ с прибора
deb (фиг. 253).Потомъприводятъ ртуть калориметракънулюделетй.
Воду нагрйваютъдо кипешя на спиртовой лампе и, закрывъ одинъ ко¬
нецъ Ъ трубки, опускаютъ другой d во внутренность трубки М кало¬
риметра (фиг. 252). Пары переходятъ въ эту трубку и, отъ прикосно-
вешя съ холодными стенками стекла, обращаются въ жидкое состояше;
200
ТЕПЛОРОДЪ.
освобождающейся скрытый теплородъ сообщается ртути калориметра.
Спустя нисколько времени, перегонку нрекращаютъ и запираютъ трубку
М пробкой, чтобы BH'bniHiii воздухъ не отнималъ теплоты отъ пере¬
гнанной воды. Когда движете ртути въ трубке гг прекратится, то за-
М’Ьчаютъ д’Ьлеше, на которомъ ртуть остановилась, и определяютъ тем¬
пературу и весъ воды. Изъ этихъ данныхъ можно будетъ найти скры¬
тый теплородъ кипетя.
Пусть т,х,ажЬ означаютъ соответственно: число деленШ, на которое
переместилась ртуть въ трубке калориметра, скрытый теплородъ кипетя,
весъ и температуру воды после опыта; назовемъ еще чрезъ q значеше одного
делешя калориметра. Тогда количество теплорода, освобожденнаго водяными
парами, будетъ ax-\-a{lOQ—t), а щнобретенное ртутью калориметра—mq-
но какъ оба количества должны быть равны, то
ах -f-a(100—t)=mq, откуда х = — —100 + t.
d
Количество скрытаго теплорода различно для разныхъ жидкостей,
что видно изъ нижеследующаго:
Уксусная кислота .... 102
Серный эфиръ 91
Терпентинъ 69
Вода 537
Древесный спиртъ. . . . 264
Алкоголь 208
Скрытый теплородъ зависитъ еще отъ давлешя на поверхность жидкости:
чемъ это давлеше более, темъ менее требуется теплорода для обращеюя жид¬
кости въ парообразное состояте. Этотъ законъ приводить къ следующему за-
ключетю. Увеличивая давлеше, можно довести жидкость до такой температуры,
при которой скрытая теплота равна нулю. Эту температуру согласились назы¬
вать абсолютной точкой кипгьтя; она различна для разныхъ жидкостей
и вообще темъ выше, чемъ сцеплеше частицъ жидкости более. Такъ, для сер-
наго эфира она равна 190°, для хлористаго кремтя 240° и проч.
186. Въ скрытомъ теплороде заключается причина постоянной тем¬
пературы кшгЬшя и что жидкости кипятъ медленно, а не обращаются
въ пары моментально. Когда жидкость доведена до температуры кипй-
шя,то теплота, притекающая отъ окружающихъпредметовъ, или очага,
употребляется только на обращеюе жидкости въ пары и потому тем¬
пература во все время кипетя остается постоянною. Если бы не суще¬
ствовало скрытаго теплорода, то всякая жидкость, доведенная до тем¬
пературы кипетя, мгновеннопревращаласьбывъпары. Но какъ, дляпо-
лучетя изъ жидкости пара, надо истратить некоторое количество тепло¬
рода, то жидкость превращается въ пары медленно, по мере прибывания
теплоты.
О СКРЫТОМ! ТЕПЛОРОДЪ. 201
Явлеше скрытаго теплорода обнаруживается не только прикипенш,
н0 и при всякомъ испаренш; чемъ сильнее жидкость испаряется, темъ
скорее поглощается теплородъ. По этой причине, при испаренш пони¬
жается температура, въ чемъ легко убедитьсяизъ многихъ явлешй. Если
обернуть шарикъ термометра кисеею, намоченною въ воде, то вскоре за-
мЬтимъ понижение ртути; это понижете будетъ сильнее, если вместо
воды взять более летучгя жидкости: спиртъ, серный эфиръипроч. Если
намочить руку водою и двигать ею въ воздухе, то почувствуем! холодъ.
Ускоренным! испарешемъ воды можно даже заморозить воду. Подъ ко¬
локолъ воздушнаго насоса (фиг. 259) помещают! плосый сосудът,въ
который наливаютъ крепкой серной кислоты; на стеклянный тренож¬
ник! К кладутъ часовое стекло А, въ которое наливаютъ воды; потомъ,
вытягиваютъ воздухъ. При уменыпенш давлешя вода быстро обращает¬
ся въ пары, которые поглощаются серною кислотою; образуются новые
пары и снова поглощаются. Отъ повторяющагося испарешя, вода сильно
охлаждается и замерзаетъ, хотя температура комнаты будетъ гораздо
выше нуля.
187. Перегон¬
ка жидкостей.
Когда нагрева¬
ют! водный ра¬
створъ соли, или
вообще смеси ка-
кихъ бы то ни бы¬
ло телъ, то преж¬
де начинает! ки¬
петь то вещество,
котораго температура кипешя ниже. На этомъ основано очищеше ве¬
ществъ отъ посторонних! примесей посредством! дистиллировангя
или перегонки. Для очищешя воды и спирта употребляется въ практике
снарядъ, называемый перегоннымъ кубомъ. Онъ состоитъ изъ котла А
(фиг. 260), въ который наливается жидкость, крышки или шлема си
холодильника St, наполненнаго холодной водой. При нагреванш, изъ
котла подымаются пары и проходятъ по трубке h въ холодильник!;
здесь они идутъ но длинной, спирально изогнутой трубке St, охлаж¬
даются и обращаются въ жидкость, которая стекаетъ потомъ въ сосудъ
т. Отъ выделяющейся безпрестанно скрытой теплоты при сгущенш па¬
ра, вода въ холодильнике скоро нагревается и потому должна быть ча¬
сто возобновляема. Съ этою целью имеютъ большой резервуаръ, изъ ко¬
тораго течетъ вода, по трубке р,т,ъ воронку, откуда направляется, по
Фиг. 260. Фиг. 259.
202 теплородъ.
трубк4 х, въ нижнюю часть холодильника. Между тЬмъ теплая вода
выпускается черезъ трубку t наружу. Чрезъ отверспе О можно при¬
ливать жидкость, не отвинчивая шлема отъ котла.
^<^188. Сфероидальное состояше жидкости. Если въ металлическую
чашку, раскаленную докрасна, или до бол4е высокой температуры, налить ни¬
сколько капель воды, то замечается весьма странное, повидимому, явлете: жид¬
кость не кипитъ, но принимаетъ видъ шарика, который быстро перемещается
по поверхности чашки и весьма медленно испаряется. Если будемъ прибавлять
постепенно воды, то жидкость, когда ея будетъ много, явится уже не въ виде
шарика, но приметъ такой же видъ А (фиг. 261), какъ ртуть, налитая въ
Ж стеклянную чашку, или другая несмачивающая
стекло жидкость. Если прекратить наг^евате,
то стенки сосуда, охладясь ниже 140 , начи¬
наютъ смачиваться водой; тогда вода станетъ
кипеть и быстро обратится въ пары. Описанное
, явлете называется сфероидалънымъ состоя-
темъ жидкости и было открыто Бутинъи;
,='_ оно возможно для воды при температуре выше
Фиг. 261. 140°. То же самое замечается во всехъ дру¬
гихъ жидкостяхъ, съ тою только разницею, что температура, при которой для
нихъ возможно сфероидальное состоите, бываетъ темъ меньше, чемъ ниже ихъ
точка кипешя. Такъ, для спирта температура должна быть выше 134°, для
сернаго эфира выше 61° и проч.
Температура жидкости въ сфероидальномъ состояши всегда бываетъ ниже
точки кипешя.
Жидкость въ сфероидальномъ состоявшие касается раскаленной поверхно¬
сти; это видно изъ того, что въ чашке можно наделать дыръ и даже вместо нея
взять металлическую сетку, и жидкость все-таки не проходить чрезъ отверсия.
Сфероидальное состояше жидкостей объясняется следующимъ образомъ:
Способность жидкостей—смачивать твердыя тела, съ повышешемъ темпе¬
ратуры, уменьшается; всякое твердое тело можно нагреть до такой степени,
что оно вовсе не будетъ смачиваться. Въ самомъ деле, вода въ волосныхъ
стеклянныхъ трубкахъ, при возвышенш температуры, опускается, можетъ стать
на уровне жидкости въ широкомъ сосуде и даже упасть ниже. Поэтому, жид¬
кость, налитая на раскаленную пластинку, не только не смачиваетъ, но даже
не касается ея, отделяясь тонкимъ слоемъ въ изобилш освобождающагося пара.
Такъ какъ пары не теплопроводны, то теплота можетъ передаваться отъ рас¬
каленной пластинки къ жидкости только чрезъ лучеиспускание; при этомъ часть
ея отражается отъ- поверхности жидкости назадъ, другая проходить насквозь,
и третья задерживается. Третья часть теплоты, то есть задерживаемая жид¬
костью, относительно не велика; она употребляется на превращеше жидкости
въ пары и именно съ той стороны, которая обращена къ раскаленной пластинк-Ь.
Вторая часть тепла—самая большая; поэтому, только одне прозрачный жид¬
кости сохраняютъ продолжительное время сфероидальное состояше. Итакъ,
сфероидальное состояше объясняется т4мъ, что 1) жидкости не касаются на¬
гретой поверхности, отделяясь отъ нее подстилкой изъ паровъ, и что 2) не¬
значительное количество задерживаемой ими лучистой теплоты издерживается
О СКРЫТОМЪ ТЕПЛОРОДЪ.
20а
на образовате пара. Справедливость этого объяснетя подтверждается, между
прочимъ, темъ, что непрозрачный жидкости (наприм. чернила), поглощаюцуя
всю лучистую теплоту, не могутъ долго оставаться въ сфероидальномъ состоя-
ши и быстро обращаются въ пары.
Для успешности опытовъ, употребляютъ особенный приборъ, называемый
эолгтимжь *) и полезный во многихъ другихъ случаяхъ, когда требуется по¬
лучить высокую температуру. Онъ состоитъ изъ кольцеобразнаго сосуда ВВ
(фиг. 262), закрытаго со всЪхъ сторонъ и поддерживаемаго ножками, кото¬
рый опираются на спиртовую лампу М. Чрезъ
отверсйе F наливаютъ въ него спирту и за-
пираютъ плотно пробкой. Изъ пространства
надъ спиртомъ, въ верхней части сосуда ВВ,
опускается кривая трубка В В, которой ниж-
шй конецъ В загнутъ въ полость кольца.
Если зажечь светильню лампы М, то спиртъ
сосуда ВВ скоро достигнетъ точки кипетя;
пары его, выходянце чрезъ трубку ВВ, за¬
гораются отъ пламени лампы и нагреваютъ
чашечку А, на которую наливаютъ испытуе¬
мую жидкость. Для безопасности, въ пробке =
F делаютъ отверспе, закрытое другой проб-ДИ!
кой, которая придавливается пружиной. Если?
упругость паровъ спирта будетъ слишкомъ ве-
лика, то вторая пробка преодолеетъ сопро- ~~~
тивлеше пружины, приподымется, выпуститъ фиг- 262.
лишшй паръ наружу и опять опустится.
Сфероидальнымъ состоятемъ жидкости объясняются мнопя интересныя
явлетя.Жидтй сернистый ангидридъкипитъ при—10°.Если налить этойжид-
кости въ раскаленный платиновый тигель, то она принимаетъ сфероидальное
состояте, причемъ ея температура будетъ ниже точки ея кипетя, то есть
ниже—10°. Поэтому, вода, заключенная въ небольшой сосудъ, будучи опущена
въ тигель, почти мгновенно замерзаетъ. Подобнымъ образомъ ртуть, помещен¬
ная внутри жидкаго угольнаго ангидрида, налитаго въ накаленный тигель,
быстро переходитъ въ твердое состоите.
Если смочить руку сернымъ эфиромъ и погрузить ее ненадолго въ расплав¬
ленный свинецъ, то мы не только не обожжемъ руки, но даже будемъ ощущать
холодъ; сфероидальное состояте, которое принимаетъ тогда эфиръ, удовлетво¬
рительно объясняетъ это явлете. Можно безъ опасетя опустить руку, даже
не смачивая ея, въ расплавленную медь, или чугунъ, и ходить голыми ногами
по раскаленной добела чугунной плите. Бутиньи объясняетъ эти факты влаж¬
ностью, которую всегда имёетъ кожа, особенно когда мы приступаемъ къ столь
опасному опыту.
*) Можно заменить газовой горелкой Бунзена (фиг. 682),
204
ТЕПЛОРОДЪ,
О расширении т±дъ при нагрЪванш.
189. Коэффиц1ентъ расширена. При расширенштЬлъможно
разсматривать или увеличеше длины тЬла, или увеличеше его объема;
первое называется линейнъшъ расширешемъ, а второе—кубтескимъ.
Еоэффищентомъ линейнаго расширешя называется увеличеше
длины тЬла, выраженное въ доляхъ той длины, которую тЬло имЬетъ
при 0°, если температура возвышается на одинъ градусъ: отъ 0° до 1°,
отъ 1° до 2°, отъ 2° до 3° и т. д.; если напр, говорятъ, что ко¬
эффищентъ линейнаго расширешя свинца есть 0,000029, то это зна¬
чить, что свинцовый прутъ, котораго длина при 0° равна сажени, уд¬
линяется при нагреванш на каждый градусъ на 0,000029 сажени,
а прутъ въ двЬ сажени—на 0,000029 двухъ саженей, и проч.
Коэффифентомъ кубического расширетя называется увели¬
чете объема т’Ьла, выраженное въ доляхъ того объема, который тЬло
имЬетъ при 0°, съ возвышешемъ температуры на каждый градусъ;
такимъ образомъ, когда говорятъ, что коэффищентъ кубическаго рас¬
ширетя какой либо жидкости есть 0,0008, то это значить, что одинъ
кубичесшй футъ ея при нагрЬваши на одинъ градусъ увеличивается на
0,0008 кубическаго фута, адвакуб. фута—на 0,0008 двухъ куб. фут.
Въ твердыхъ тЬлахъ обыкновенно разсматривается линейное рас-
ширеше, въ жидкихъ и газахъ—кубическое.
190. Pachihpehie твердыхъ тълъ. Чтобы опредЬлитькоэффи¬
щентъ линейнаго расширешя твердыхъ тЬлъ, нриготовляютъ стержень
изъ испытуемаго вещества, измЬряютъ длину его при 0°, подвергаютъ
нагрЬвашю и замЬчаютъ удлинеше. Пусть напр, длина желЬзнаго пру¬
та при 0° равна была 4 фут.; при возвышенш температуры на 100°
длина увеличилась на 0,6 лишй. По опредЬленш коэффищента рас¬
ширетя, надо 0,6 линш обратить въ футы и полученное число футовъ
разделить на 4 и на 100. Отъ этого составится число
120.4. юо 0,0000125,
выражающее коэффищентъ линейнаго расширешя желЬза.—Шкала, ко¬
торую необходимо имЬтьдляизм'Ьрешя длины испытуемаго стержня, так¬
же расширяется при нагрЬваши, между тЬмъ какъ длина ея должна быть,
очевидно, постоянною. Въ этомъ заключается трудность опредЬлешя ко-
эффищентовъ расширешя. Это затруднеше устраняютъ, ном'Ьщая шкалу
въ тающш снЬгъ.
Коэффищентъ линейнаго расширетя твердыхъ тЬлъ лучше всего опреде¬
лять помощью прибора Руа и Рамздена. Этотъ снарядъ состоитъ (фиг. 263)
О РАСШПГЕНШ Т'ЬЛЪ ПРИ НАГРВВАНИ.
205
язъ трехъ параллельныхъ металлическихъ ящиковъ: Л, В и С; крайте со¬
держать по чугунному неподвижному стержню, а средшй В—стержень изъ
Фиг. 263.
испытуемаго вещества. Ящики Ли С ваполняютъ тающимъ льдомъ, чтобы
температура находящихся въ нихъ стержней, а, следовательно, и длина, во
все время опыта оставались неизменными.
Къ концамъ всехъ стержней приделаны
прутья т, т\ т", п, w и и"; на каждомъ
изъ нихъ находится кольцо, въ которомъ
натянуты перекрестный нити. Прутъ ш',
изображенный для ясности на отдельной
фигуре 264, оканчивается шкалой h, на
которой лежитъ ношусъ К, приводимый
въ движете микрометрическимъ винтомъ
Ъ; къ HOHiycy прикрепляютъ кольцо с съ
перекрестными нитями. Въ начале опыта,
средшй стержень В, подобно двумъ край-
нимъ, окружаютъ льдомъ и, когда темпе¬
ратура сделается постоянною, приборъ
располагаютъ такъ, чтобы пересечешя ни¬
тей т, т! и т", а также п, п' и п'\ па- _
ходились на двухъ прямыхъ лишяхъ. Это W
достигается посредствомъ микрометриче-
скихъ винтовъ: Ь и другого винта, упи-
рающагося въ испытуемый стержень съ противоположнаго конца ящика В гг
непоказаннаго на фигуре. Потомъ заменяютъ ледъ средняго ящика водою, или
масломъ, которыя нагреваютъ лампами Р. Теплота, сообщаемая испытуемому
стержню, заставляетъ его расширяться, и пересечешя нитей п' и т! сходятъ съ
прямыхъ: nn'ri' и тт'т". Температура указывается термометрами, опущенными
въ ящикъ В. Когда она сделается постоянною, то однимъ изъ микрометриче-
скихъ винтовъ приводятъ точку п’ ва одну прямую лин!ю СЪ и И ППОТОМЪ,
вращая другой винтъ Ъ, устанавливаютъ пересечен1е нитей с (фиг. 264) или
т' (фиг. 263) на одну прямую линю съ ш и т'. По числу оборотовъ винта
Ь (фиг. 264), или по шкале h можно определить, на сколько удлинилась’часть
Фиг. 264.
206
ТЕПЛОРОДЪ.
•стержня Ъ, заключенная между точками прикреплешя прутьевъ т' и п\ откуда
уже не трудно вычислить коэффищентъ расширешя.
Вотъ некоторые результаты, найденные разными наблюдателями:
Коэффициенты
лин. расшнр.
0,000008333
0,000008565
0,000011445
0,000012583
0,000014660
0,000017000
Назвашя
веществъ.
Латунь .
Серебро .
Олово. .
Свинецъ.
Цинкъ .
Ледъ . .
Коэффициенты
лин. расншр:
0,000018782
0,000019097
0,000022833
0,000028666
0,000029416
0,000051800
веществъ.
Стекло.
Платина
Сталь .
Железо
Золото.
Медь .
Изъ этой таблицы видимъ, что твердыя тела им4ютъ разные коэф-
■фищенты расширешя; тела неметалличесшя, кроме льда, вообще менее
расширяются, нежели металлы.
Коэффищенты расширетя, определяемые по воздушному термометру,
-съ возвышешемъ температуры увеличиваются, впрочемъ для металловъ
такъ незначительно, что безъ ощутительной погрешности можно принять
ихъ постоянными.
Зная коэффищентъ расширешя, можно вычислить удлинеше тела при
возвышенш температуры; но такъ какъ одно и то же вещество, отъ разной
обработки и отъ примёси другихъ веществъ, можетъ иметь разную рас¬
ширяемость, то при точныхъ изыскашяхъ надежнее определять непо¬
средственно расширеше употребляемыхъ при опытахъ стержней, нежели
вычислять его по таблице коэффищентовъ.
Пусть 1а означаетъ длину н4котораго стержня при 0°, а I—при темпе¬
ратуре t, и пусть к представляетъ коэффищентъ линейнаго расширешя. Тогда
удлинеше даннаго стержня, при нагреванш на 1°, выразится чрезъ 1ак, а
п^и нагреванш на t°—чрезъ l0kt. Поэтому, I длина стержня при температуре
t будетъ 10-\-10Ш, откуда l=lo(l-\-Jct).
По этой формуле можно вычислять длину стержней, которыхъ коэффи¬
щентъ расширешя съ возвышешемъ температуры не изменяется.
191. Кубическое расширеше твердыхъ тълъ. Если изв4-
стенъ коэффищентъ линейнаго расширешя твердаго тела, то легко опре¬
делить коэффищентъ и кубическаго ра сширетя. Пусть какое либо веще¬
ство, котораго линейный коэффищентъ равенъ Тс, имеетъ въ объеме 1
кубичесшй футъ; при нагреванш на 1°, каждая сторона куба сделается
1 + к фута; а потому объемъ его будетъ (1 +^)3 = 1 “Ь 3&+3&2+Тс3;
пренебрегая последними двумя членами, какъ чрезвычайно малыми, по¬
лучимъ для объема l-J-3/с. Число 3 к выражаетъ увеличеше единицы
•объема при нагреванш на 1° и, следовательно, есть коэффищентъ куби-
О РАСШИРЕШИ ТЪЛЪ ПРИ НАГРЪВАНШ.
207
ческаго расширешя вещества; итакъ, коэффищентъ кубическогорас-
тиретя равенъ тройному коэффицгенту линейного растиренгя.
Назовемъ чрезъ va объемъ н^котораго тела при 0°, чрезъ ®—объемъ того
же тела при t° и чрезъ и—коэффищентъ кубическаго расширешя. Тогда уве-
личеше объема даннаго тела, при нагреванщ его на 1°, будетъ ®0и, а при на-
греванш на t°—v0ut. Следовательно, объемъ тела при температуре t вы¬
разится чрезъ
«о-Н’о*4*» 0ТКУДа ®=»0(1+«#).
По этой формуле можно вычислять объемъ тела, если коэффищентъ его
расширешя не изменяется при измененш температуры.
Емкость сосудовъ и вообще всякихъ оболочекъ при нагреваши увеличи¬
вается. Для доказательства погружаютъ шарикъ весьма чувствительнаго тер¬
мометра въ горячую воду; тотчасъ замечается понижение ртути, происшедшее
отъ того, что теплота, вследштае худой теплопроводности стекла, не успела
достигнуть ртути и расширила только оболочку; скоро, однакоже, теплородъ
проникаетъ въ ртуть, и она начинаетъ быстро подыматься. Не трудно понять,
что объемъ оболочки увеличивается такъ, какъ будто бы внутренняя полость
была наполнена веществомъ самой оболочки; следовательно, зная ея вмести¬
мость для первоначальной температуры, можно вычислить вместимость и для
всякой другой температуры, принимая за коэффищентъ кубическаго расшире-
шя тройной коэффищентъ линейнаго расширешя вещества оболочки. Пусть,
наприм. вместимость склянки при 0° равнялась 120 кубич. сантиметр.; при
температуре 100° вместимость ея будетъ 120 (1+3.0,000008333.100) или
120,3 куб. сант.
Для той оболочки, въ которой предполагается производить наблюдешя, луч¬
ше определять непосредственно коэффищентъ кубическаго расширешя, потому
что коэффищентъ линейнаго расширешя бываетъ различенъ даже для одного
и того же вещества (что зависитъ отъ обработки, постороннихъ примесей и
проч.); особенно стекло—а оболочки бываютъ обыкновенно стеклянный— под¬
вержено болыпимъ неправильностямъ въ расширены.
Увеличеше емкости оболочки можно изследовать, когда известна расши¬
ряемость ртути, или какой либо другой жидкости. Пусть ВС (фиг. 265) изо¬
бражаешь стеклянную оболочку съ тонкою трубкою. Въ приборъ вводятъ столь¬
ко ртути, чтобы при температуре 0° она стояла вблизи С вершины трубки.
Сделавъ здесь заметку, производятъ взвешиваше. Обозначимъ чрезъ р весъ
прибора вместе со ртутью. Потомъ оболочку В нагреваютъ до техъ поръ,
пока часть ртути не выйдетъ изъ трубки. Если снова охладить оболочку до
0°, то ртуть опустится ниже прежняго, наприм. до А, и пусть весъ всего
прибора сделается г. Тогдар—г выразить весъ столбика ртути АС. На-
звавъ чрезъ д. весъ пустого прибора безъ ртути, найдемъ, что весъ ртути,
наполняющей оболочку до черты А, равняется г—д; поэтому число Vr ~q
представить отношеше объема трубки отъ А до С къ объему резервуара отъ
В до А. Разделить пространство С А на 100 равныхъ частей; тогда емкость
каждого делешя трубки будетъ известна и выразится въ частяхъ объема ре¬
зервуара дробью коТОРУю Для кРаткости назовемъ чрезъ т. Если
208
ТЕПЛОРОДЪ.
наприм. g=5 грам., г=45 гр. и р=46 гр., то одно дЬлете составитъ одну
четырехтысячную долю объема оболочки до А, и, следовательно, т будетъ
равно или 0,00025. Пр1емъ, посредствомъ котораго определяютъ отно¬
шеше емкости делешй трубки къ емкости резервуара, называется калибри-
ровангемъ. Нагреемъ теперь приборъ отъ 0° до t , и пусть ртуть подымется
отъ А на п делешй до В; тогда тп покажетъ видимое увеличеше объема
ртути, выраженное въ доляхъ самого объема и происшедшее отъ действитель-
наго расширешя ртути и увеличешя емкости оболочки; первое удлиняетъ стол-
бикъ АВ, второе—укорачиваетъ. Назвавъ чрезъ 1г коэффищентъ кубическаго
расширешя ртути, найдемъ, что въ действительности эта жидкость должна
расшириться на количество Jet, где за единицу рринятъ объемъ резервуара до
А при 0°. Если х означаетъ неизвестный коэффищентъ кубическаго расши-
решя оболочки, то увеличеше ея емкости будетъ xt. Следовательно, видимое
расширеше ртути въ приборе должно быть let—xt-, но какъ съ другой сто¬
роны, наблюдаемое расширеше равно тп, то Jet—xt=mn, откуда
. тп
■ Х — ]с -.
Въ этомъ равенстве неизвестно только х.
Пусть при нагреванш до 40°, ртуть поднялась до 25-таго делешя, то
есть £=40 и и=25. Известно, что коэффищентъ расширешя ртути есть
. Полагая, кроме того, т=0,00025, найдемъ
1 0,00025,25 пллп,*
Х 5550 40 0,00041,
то есть объемъ оболочки при нагреванш на 1° увеличивается на 0,00041
своей величины или на 1,64 делешй трубки, потому что каждое делете равно
0,00025 всей оболочки.
192. Приложен™ расширены твердыхъ тълъ. Расширетемъ
т4лъ объясняется множество явлешй. Если въ стеклянный сосудъ съ
толстыми стенками налито горячей воды, то внутренняя поверхность
стенокъ расширяется, между темъ какъ наружная, по причине худой
теплопроводности стекла, остается на некоторое время въ томъ же поло¬
женш, и сосудъ лопается. Если къ сильно нагретой стеклянной пластин¬
ке приложить мокрую нить, то пластинка раскалывается по направле- (
шю нити. Рельсы на железныхъ дорогахъ кладутъ такъ, чтобы между
ними остались промежутки, потому что, если они другъ друга касаются, (
то при расширеши могли бы, отъ взаимнаго давлешя, попортиться. j
При обтягиванш экипажныхъ колесъ, шину беру тъ такой величины, ■ 1
чтобы она въ холодномъ состоянш была немного менее окружности ко¬
леса, а разогретая всходила бы на колесо. При охлажденш шина сожмет¬
ся и стянетъ колесо.
193. КоЭФФИЦ1ЕНТЪ РАСШИРЕН1ЯЖИДК0СТЕЙ. Если жидкость, I
заключенную въ термометрически приборъ (фиг. 265), нагревать, то 1
О РАСШИРЕНШ ТЪЛЪ ПРИ НАГРЬВАШИ. 209
она расширяется, двигаясь по капиллярной трубке АС. Удлинеше стол¬
биками кажущееся расширение жидкости зависитъ отъ двухъ причинъ:
отъ собственнаго или абсолютнаго ея расширешя и увеличешя
емкости оболочки В] первая увеличиваешь высоту столбика АВ,
вторая уменьшаешь. Следовательно, чтобы получить истинное
расширеше жидкости, надо къ наблюденному расширенно при-
дать увеличеше емкости оболочки. Отсюда обратно: зная рас- ц ъ
пшряемость какой-либо жидкости, можно найти коэффищентъ
кубическаго расширешя оболочки. Поэтому, достаточно опреде¬
лить коэффищентъ абсолютнаго расширешя хотя одной жидкос¬
ти, независимо отъ расширетя оболочекъ, чтобы съ помощью 0 ^
этой жидкости изучить расширеше какой-нибудь оболочки; по¬
томъ можно будетъ определить коэффищентъ абсолютнаго рас¬
ширешя всякой жидкости. Съ этою целью Дюлонгъ и Пти и,
позднее ихъ, Реньо избрали предметомъ своихъ изследовашй
ртуть и основали свой способъ на известномъ начале гидростати-Фш. 265.
ки, что высоты разнородныхъ жидкостей въ сообщающихся сосудахъ об¬
ратно пропорщональны ихъ плотностямъ [100]. л
Пусть АВ (фиг. 2 6 6)—два таш сосуда, со5-
единенные весьма тонкою трубкою и наполнен¬
ные ртутью, и пусть температура ртути въ со¬
суде А будетъ 0°, а температура ртути въ со¬
суде В на f выше. Такъ какъ холодная ртуть
плотнее теплой, то высота ея будетъ менее вы- фиг. 266.
соты второй въ обратномъ отношенш плотностей.' Обозначимъ чрезъ 1с
коэффищентъ абсолютнаго кубическаго расширешя ртути; увеличеше
объема для t° будешь тогда М. Если мы нагреемъ какое бы то ни было
количество ртути на t°, то объемъ ея увеличится въ 1 -\-Ы разъ, а плот¬
ность во столько же разъ уменьшится; следовательно, шотность ртути,
заключенной въ сосуде А, будетъ во столько разъ более плотности ртути,
заключенной въ сосуде В, во сколько 1-|-Jet более 1. Назвавъ высоты
ртути въ сосудахъ ВиА чрезъ h i и Л и припомнивъ упомянутый законъ
гидростатики, получимъ, независимо отъ формы сосудовъ, пропорщю
h : h=l-\~1ct: 1;
изъ нея находимъ
откуда
■ж h\ Jlf
Трудность при этомъ опыте заключается въ точномъ определеши темпе-
14
210
ТЕПЛОРОДЪ.
ратуры и высоте ртути. Дюдонгъ и Пти дали своему прибору следующее уст¬
ройство (фиг. 267):
Оба сообщающееся сосуда А и В заключены въ друг!е, металличеше со¬
суды, изъ которыхъ одинъ D содержите ледъ, а другой масло и пом'Ьщенъ
въ печь F. Когда ртуть въ В достаточно нагрелась, то печь запираютъ заслон¬
кой и ждуте, пока температура сделается постоянною. Въ это мгновеше кате-
тометромъ [21] изм’Ьряютъ разстояше отъ средины трубки и до уровней ртути
въ обоихъ сообщающихся сосудахъ. Температура определяется воздушнымъ тер-
мометромъ KGn [198]. Уровень Nr винте М служите для установки прибора.
По наблюдешямъ Дюлонга и Пти,
ртуть отъ 0° до 100° расширяется со¬
гласно съ воздухомъ; при температу¬
рахъ ниже 0° расширеше медленнее,
а выше 100°—быстрее. Вотъ средше
коэффищенты кубическаго расширешя
ртути чрезъ каждые 100°:
Показашя воздушнаго Среднш коэффищентъ
термометра. расширешя ртути.
Отъ 0° до 100' -sio-
Фиг. 267.
т- „ 100° „ 200° w
„ 2006 „ 300°. . .
5300
Более точный изыскашя, произведенный Реньо, показали, что ртуть отъ
0° до 100° расширяется не вполне согласно съ воздухомъ.
Абсолютное расширеше прочихъ жидкостей определяется чрезъ видимое,
наблюдаемое въ стеклянныхъ оболочкахъ. Испытуемую жидкость заключають
въ термомстричссшй приборъ, котораго кубическое расширеше уже наследо¬
вано [191], и охлаждаютъ до 0°; пусть она остановилась тогда (фиг. 265)
выше А на * делешй. Если принять объемъ резервуара до Л за 1, то объемъ
жидкости при 0° выразится чрезъ 1 +жг, где ж есть отношеше емкости одного
делешя трубки къ вместимости резервуара В до А. Нагреемъ оболочку В до
температуры t; тогда жидкость подымется на п делешй, такъ что видимое уве¬
личеше ея объема будетъ тп. РаздЬливъ киличество тп на t и 1-f-mi, по¬
лучимъ для коэффищента видимаго расширешя жидкости число
Чтобы определить коэффищентъ абсолютнаго расширешя, стоить только сюда
придать х, коэффищентъ кубическаго расширешя оболочки [191]; тогда най-
тп .
Д + *•
Наблюдешя надъ расширешемъ жидкостей въ оболочкахъ показали,
что жидкости расширяются чрезвычайно различно и несогласно между
собою и съ воздухомъ. Вообще, съ возвышешемъ температуры, коэффи¬
щенты расширешя быстро возрастаютъ. Ниже приведены коэффищен¬
ты при 0°:
О РАСШИРЕН!!! Т'ЬЛЪ ПРИ НАГРЕВАНШ.
211
Пазваше веществъ. КоэффиЩенты.
Алкоголь . . . 0,001048680
Хлороформъ. . 0,001107146
Сероутлеродъ . 0,001139804
Назваше веществъ. 1м>эффищепты.
Древесныйспирте 0,001185520
Серная кислота. 0,001496378
Серный эфиръ . 0,001513245
194. Наибольшая плотность воды. Вода принадлежитъ къ чис¬
лу немногихъ телъ, которыя представляютъ замечательное исключеше
изъ общаго закона расширешя [86]: при нагреванш отъ 0° до 4° она
сжимается, а потомъ расширяется. Такимъ образомъ, при 4° вода имеетъ
наибольшую плотность.
Это отступлеше воды отъ общаго закона легко заметить, наблюдая
ея расширеше въ термометрическомъ приборе.
Вода, какъ известно [175], можетъ быть охлаждена гораздо ниже 0°,
■оставаясь жидкою; въ этомъ виде, при понижены температуры, она продол-
жаетъ расширяться, между темъ какъ въ состоянш льда, при той же темпе¬
ратуре, она снимается. Водные растворы солей имеютъ подобный свойства.
Съ увеличивашемъ количества раствореннаго вещества, понижаются темпера¬
туры отвердевашя и наибольшей плотности: последняя быстрее первой, такъ
что жидкость можетъ иметь наибольшую плотность ниже той температуры, при
которой она переходить въ твердое состояше; такимъ свойствомъ обладаете
морская вода.
Зимою, при охлажденш воды въ рекахъ и пресноводныхъ озерахъ,
холодный частицы съ поверхности опускаются, какъ тяжелМппя, и за¬
меняются новыми, притекающими снизу. Эти движетя продолжаются
до техъ поръ, пока вся вода не приметь температуры наибольшей плот¬
ности; при дальнейшемъ понижевш температуры на поверхности, охла¬
жденный частицы воды не опускаются на дно и не замещаются новыми,
потому что нижте слои становятся тяжелее верхнихъ; а такъ какъ вода
есть весьма худой проводникъ тепла [161], то охлаждеше во внутрен¬
ность почти не передается. Отъ этого, въ глубокихъ озерахъ, вода, ни¬
же известной глубины, сохраняете въ самыя суровыя зимы постоянно
одну и ту же температуру 4°. Не смотря на то, воды рекъ, озеръ и мо¬
рей промерзали бы на огромную глубину и, можетъ быть, до дна, если
бы не существовало могущественнаго препятетшя, которое представ¬
ляете скрытая теплота: для обращешя воды при 0°въ ледъ, надо съкаж-
даго ея фунта отнять 79 единицъ теплорода, а для этого недостаточны
даже продолжительные и сильные холода полярныхъ странъ.—Съ на-
ступлешемъ теплаго времени года, земные водоемы освобождаются отъ
своей ледяной коры. Въ эту пору, вода на поверхности имеете 0°; по
Mtpt нагрЪвашя, пресная вода становится плотнее, опускается и заме¬
щается притекающими снизу холодными потоками, которые въ свою оче¬
редь нагреваются й также опускаются. Такъ продолжается до техъ поръ,
212 теплородъ.
пока водане нагреется до 4°. При дальнейшемъ нагревательномъ дФй-
CTBin солнца, вода остается на поверхности; теплота передается внизъ
только вследеттае слабой теплопроводности воды и, значить, весьма мед¬
ленно. Отъ этого, въглубокихъ пресноводныхъ озерахъ, вода, ниже из¬
вестной глубины, имеетъ въ течете лета и вообще всего года постоян¬
ную температуру 4°.
195. Расширеше газовъ. Первые, заслуживавшее внимашя,
опыты надъ расширенieMb газовъ принадлежать Ге-Люссаку. Онъ за-
ключалъ газъ въ стеклянную оболочку съ трубкой, разделенной на ча¬
сти равной емкости и содержащей каплю ртути. Оболочку опускали сна¬
чала въ тающш ледъ и, заметивъ положеше капли ртути, погружали
въ кипящую воду; воздухъ расширялся и заставлялъ ртутный указа¬
тель перемещаться. Измеривъ предварительно емкость оболочки и де-
ленШ трубки, не трудно было вычислить коэффищентъ кубическаго рас-
■ шнрешя газа. ИзътакихънаблюденШ Ге-Люссакъ вывелъ, что есть газы
расширяются одинаково: коэффищентъ ихъ расширены посто-
яненъ для всшъ температурь отъ 0° до 100й и равенъ 0,00375.
Выводъ этотъ только приблизительно веренъ, потому что газы въ опы-
тахъ Ге-Люссака были несколько влажны, а пары воды сильно увеличи-
ваютъ коэффищентъ расширешя. Впоследствии Рудбергъ, Магнусъ и
Реньо произвели более точныяизыскашя; особенно замечательны изсле-
довашя Реньо по ихъ полноте и точности. Изъ нихъ выходитъ: коэф-
фищенты расширетя газовъ хотя и близки между собою, но не равны:
наяменышй коэффищентъ принадлежитъ газамъ, которые переходятъ
въ жидкое состояше при сильномъ сгущенш и весьма низкой темпера¬
туре, каковы водородъ, кислородъ и друше; коэффищентъ темъ бо¬
лее, чемъ газъ ближе къ переходу въ жидкое состояше. При сгущенш
газа, расширяемость его увеличивается; только одинъ водородъ исклю¬
чается изъ этого закона: при всехъ сгущешяхъ, коэффищентъ его рас¬
ширешя остается одинъ и тотъ же.
Назвашя газовъ. Кдаффищеиты
расшпрешя.
„ . Коэффищенты
Назвашя газовъ. расширев1я.
Водородъ 0,008661
Воздухъ 0,008670
Угольный ангидридъ 0,003710
Закись азота . . . 0,003719
Синеродъ 0,003877
Сернист, ангидридъ 0,003903
Метода Реньо заключается въ следующемъ. Берутъ полый стеклянный
шаръ А (фиг. 268), около 3/« литра въ объеме, и припаиваютъ къ нему сте¬
клянную трубку S. Помощш металлической трубки съ краиомъ п, соединяюсь
трубку £съ ртутнымъ манометромъ BCDE, который состоитъ изъ двухъ тру-
бокъ: ВС и открытой сверху DE, утверждснныхъ въ общей оправе съ кра-
о РАСШИРЕН1И ТМЬ ПРИ НАГРЕВАНШ.
213
ноль N. Оба крана п и N имеють три хода, какъ это изображено въ уве-
личенномъ разрезе II
одного изъ крановъ. Ре-
ньо обратилъ особенное
внимаше на осушеше га¬
зовъ. Съ этою целью,
соединяюсь шаръ А, по-
мощно свинцовой или ка¬
учуковой. трубки d, съ
осушительнымъ снаря-
домъ, состоящимъ изъ
ряда стеклянныхъ тру¬
бокъ, наполненныхъ хло-
ристымъ кальщемъ.
Крайняя изъ этихъ тру¬
бокъ сообщается со вса-
оывающимъ воздушнымъ
насосомъ.Оболочку А по¬
мещаюсь въ котелъ ху.
Когда хотятъ произ¬
водить испыташе, то ко¬
телъ ху наполняюсь во¬
дою, которую приводятъ
въ кияЬшс; въ то же вре¬
мя кранъ п такъ повора¬
чиваюсь, чтобы шаръ А
сообщался съ трубкой d,
а манометръ былъ зак¬
рыта. Потомъ, помощш
воздушнаго насоса, вы¬
качиваюсь воздухъ изъ
оболочки А и сновавпус- :
каюта воздухъ чрезъ осу¬
шительный снарядъ; та¬
кое дМеттае повторяютъ Фнг. 268.
отъ 20 до 30 разъ. Тогда пары воды, заключенные въ струе воздуха, движу¬
щагося извне въ оболочку А, задерживаются въ осушительномъ приборе; воз¬
духъ, вытягиваемый изъ оболочки А, уносись съ собою пары, отделяющееся,
по причине высокой температуры, отъ поверхности стекла, которое всегда бо¬
лее или менее влажно- Впустивъ въ последнЩ разъ газъ въ оболочку А, вы¬
ливаюсь горячую воду изъ котла ху и наполняюсь его мелко раздробленнымъ
тающимъ льдомъ. Когда газъ въ оболочке А примета температуру 0°, то
кранъ п ставятъ въ такое положеше, чтобы резервуаръ А сообщался съ мано-
метромъ и былъ разъединенъ съ трубкой d, и,отворивъ кранъ N, выпускаюсь
столько ртути, чтобы въ обеихъ трубкахъ ВС и ED жидкость стояла на
одной высоте; тогда газъ А будетъ находиться подъ атмосфернымъ давлешемъ.
Потомъ ледъ выгребаюсь и въ котелъ наливаютъ воды, которую снова дово¬
дить до кипешя. Упругость испытуемаго газа увеличивается, и ртуть въ трубке
214
ТЕПЛОРОДЪ.
ВС опускается, а въ ЕВ повышается. Ртуть снова выпускаюгь чрезъ кранъ
К до техъ поръ, пока въ обоихъ коленахъ манометра она не будетъ стоять
на одной высота. Чтобы отсюда вывести коэффищентъ расширешя газа, должно
определить предварительно объемы оболочки А и трубокъ: S, п и ВС до за¬
метки, къ которой въ начале опыта приводили высоту ртути; ниже этой за¬
метки, трубка ВС расширяется и разделена на части равной емкости. Объемъ
ртути, вылившейся изъ трубки СВ, показываете расширеше газа при нагре-
ваши отъ 0° до температуры кипящей воды. Сверхъ того, необходимо знать
коэффищентъ расширешя емкости оболочки. Изменеше температуры газа въ
трубкахъ: S, п и проч. не можете оказать большого вшшя на результате,
по причине ихъ малаго объема, но температуру расширенной части трубки ВС
нужно принимать во внимашс; чтобы сделать эту температуру постоянною, ма¬
нометръ помещаюсь въ жестяной ящикъ КЪ, наполняемый водой, и котораго
две противоположный стенки делаются изъ стекла. Температура воды опре¬
деляется особеннымъ ртутнымъ термометромъ.
Указаннымъ пр1емомъ можно определить коэффищентъ расширешя газа
подъ атмосфернымъ давлешемъ. Чтобы найти ту же величину при другихъ
давлеюяхъ, надо приводить ртуть въ трубкахъ ВС и BE" не къ одной, а къ
разнымъ высотамъ. Если наприм. нужно было розыскать коэффищентъ рас¬
ширешя воздуха при 5 атмосферахъ, то воздухъ въ оболочке А надо сгустить
до этого давлешя; тогда ртуть въ трубке BE будете стоять выше на 120дюйм.г
чемъ въ трубке ВС. Когда воздухъ въ оболочке А имеете 0°, то ртуть въ
трубке ВС должно поставить противъ верхней заметки. При возвышенш тем¬
пературы до 100°, ртуть въ трубке ВС опускается, а въ трубке BE поды¬
мается; чрезъ кранъ N выпускаютъ столько ртути, чтобы разность уровней
опять сделалась 120 дюйм.
Метода Реньо даете поводы къ неточности. Газъ, заключенный въ трубке
СВ, имеете иную температуру, чемъ газъ, содсржащШся въ оболочке; кроме
того самое измереше объема не можете быть исполнено такъ точно, какъ взве-
шивагпе. Эти несовершенства вполне устранены проф. Менделеевымъ. Фигура
269 изображаете схематичесый чертежъ прибора, которымъ пользовался этотъ
ученый. Яйцевидный сосудъ А наполняется чистымъ и сухимъ воздухомъ, или
другимъ газомъ *); онъ помещается внутри другого сосуда ху и подвергается
часа Г/, дейсшю паровъ кипящей воды, пока температура не сделается по¬
стоянною. Капилярная трубка с назначается для приливашя и выливашя ртути
изъ сосуда А', приливается ртуть изъ воронки v, выливается—въ сосудъ р-
Когда температура установилась, то кранъ s запираюте, а кранъ г отпираютъ,
и выпускаютъ ртуть чрезъ трубку с, пока она не остановится на заметке т.
Затемъ, помощш другой капилярной трубки Ь, сообщаютъа) сосудъ А съ одною
изъ ветвей нефтяного манометра п 3). Другая ветвь манометра соединяется съ
болыппмъ сосудомъ4), около ведра вместимости, и поддерживасмаго при воз¬
можно постоянной температуре, чтобы упругость заключеннаго въ немъ воз-
особое приспособлеше, которое на фигуре не показано.
) Также чрезъ особое нриспособлеше, которое, равнымъ образомъ, на фигуре
не показано.
3) Манометръ наполняется, вместо ртути, нефтянымъ масломъ, добываемымъ
проф. Мендел*евымъ изъ нефти.—пподуктомъ весьма легкимъ н неиспаряющимся-
*) На фигур* не показанъ. '
О РАСИШРЕНШ ТЪЛЪ ПРИ НАГРЕВАНШ.
215
духа не изменялась. Зам1зчаютъ положеше жидкости въ обоихъ коленахъ ма¬
нометра. Потомъ сосудъ А окружаютъ тающимъ льдомъ- Упругость воздуха въ
этомъ сосуде станетъ уменьшаться. Чтобы поддержать жидкость въ манометре
на прежнихъ уровняхъ, надо вводить въ сосудъ А ртуть. Для этого, кранъ s
отпираютъ, и ртуть, выходя изъ воронки v въ сосудъ А, поддерживаетъ воз¬
духъ при прежней упругости. Часа черезъ 1 '/», температура устанавливается.
Тогда вынускаютъ ртуть изъ сосуда А до замётки т. По весу выпущенной
ртути, можно вычислить ея объемъ. Наконецъ, определивъ изъ предваритель-
иыхъ исныташй объемъ оболочки и ея расширеше при нагреванш, не трудно
вычислить расширеше газа. Изъ 9 опытовъ проф. Менделеевъ нашелъ для
коэффищента расширетя воздуха 0,0036843.
196. ТОПЛЕН1Е. На растиренш воздуха основано топлеше ками-
новъ и пеней.
Фабричная печь состоитъ изъ горна А (фиг..
270), въ которомъ горятъ дрова, каменный уголь,
или какой нибудь другой горючш матер1алъ, и изъ
высокой трубы В. Пусть въ
трубе и горне воздухъ теп¬
лее и, следовательно, лег¬
че наружнаго; посмотримъ,
кашя давлешя испытываетъ
частица А воздуха въ гор-
пе. Для этого вообразимъ
внештй столбъ воздухаМЛг,
котораго высота равна высо¬
те трубы. На вершины обо¬
ихъ столбовъ воздуха, теп-
лагб и холоднаго, производя¬
тся со стороны атмосферы ра¬
вныя давлешя, который по¬
томъ передаются частице А Фпг. 270.
съ противоположныхъ сторонъ и, следовательно, взаимно уничтожа¬
ются. Остаются только давлешя самихъ столбовъ, который не могутъ
уравновешиваться, такъ какъ холодный воздухъ плотнее и, следова¬
тельно, тяжеле теплаго. Поэтому, внешнШ вездухъ течетъ въ горнъ и
трубу и вытесняетъ оттуда нагретые газы; вмёсте съ темъ, онъ при¬
носить кислородъ, необходимый для горешя. Въ горне воздухъ нагре¬
вается и, сделавшись отъ этого легче, подымается потомъ въ трубу;
на место его, притекаетъ свежш наружный воздухъ. При этомъ веще¬
ства, получаемыя при гореши: сажа, углекислый газъ и проч., образую¬
щая то, что мы въ общежитш называемъ дымомъ, уносятся чрезъ трубу
наружу.
Фиг. 269.
216 ‘
'ГЕЦЛОРОДЪ.
Течете воздуха или тяга т'Ьмъ сильнее, и, следовательно, темпе¬
ратура печи темъ выше, чемъ длиннее труба, потому что разность въ
давлешй столбовъ теплаго и холоднаго воздуха возрастаешь съ реличе-
шемъ длины трубы.
Въ печахъ этого рода бЬлыпая часть тепла тратится безполезно,
потому что употребляется на нагреваше воздуха, который потомъ раз-
сеивается въ атмосфере, но зато оне даютъ весьма высокую темпера¬
туру, что нафабрикахъ и заводахъ очень важно. Въ домовыхъ печахъ,
при отапливанш покоевъ, высокая температура не имеетъ почти ника¬
кого значешя; въ этомъ случае преимущественно заботятся дать такое
устройство печи, чтобы она по возможности более задерживала тепла,
освобождаемаго горючимъ матер^аломъ. Для этого надо замедлить тягу
и гореше, а этого можно достигнуть, заставляя разгоряченные въ горнё
газы пройти по многимъ каналамъ, прежде чемъ они выйдутъ чрезъ
трубу наружу. Въ голландской или обыкновенной домовой печи воздухъ
изъ горна подымается сначала по каналу ah (фиг. 271), потомъ опу¬
скается по каналу cde, далёе
опять течетъ вверхъ по fgh и,
наконецъ, чрезъ каналъ Ш и
трубу пт выходитъ наружу.
При такомъ устройстве печи,
тяга замедляется, частш отъ
трети воздуха о стенки ды-
мовыхъ каналовъ, частю отъ
того, что, находясь довольно
долго въ прикосновенш со
стенками трубы и печи, раз¬
горяченный воздухъ отдаешь
имъ большую часть своего теп¬
лорода и въ значительной сте¬
пени охлаждается. Когдадро¬
ва сгорятъ, а раскаленная мас¬
са оставшихся углей съ поверх¬
ности потемнеешь (признакъ,
что гореше прекратилось), то
заслонку запираютъ и посред¬
ствомъ выошки прекращаютъ сообщеше горна съ наружнымъ возду-
хомъ. Вьюшка есть чугунный кружокъ, перегораживающШ каналъ М,
который сообщается съ комнатнымъ воздухомъ посредствомъ особаго
отверсмя, не показапнаго на фигуре и запираемаго дверцей. Когда уг¬
Фиг. 271.
О РАСШИРЕН!!! Т'ВЛЪ ИРИ НАГР'ЬМНШ.
217
ли совершенно потухнуть, то можно открыть заслонку и дверцу въ ка¬
налъ М; тогда комнатный воздухъ входить въ горнъ и, пройдя по ды-
мовымъ каналамъ, выходитъ опять въ комнату, черезъ отверше въ
канале Ы, уже нагретый.
Русская печь не имеетъ дыяовыхъ каналовъ (фиг. 272); труба В нахо¬
дится впереди горна А; комнатный воздухъ частш уходитъ въ трубу, частш
входитъ чрезъ устье О и течетъ въ горне по низу, потомъ возвращается чрезъ
верхнюю часть и подымается вместе съ дымомъ въ трубу В.
Отапливате производятъ еще многими другими способами. Наприм., про¬
водятъ изъ котла, въ которомъ кипитъ вода, систему разветвляющихся метал-
лическихъ трубъ въ разныя части здашя. Водяные пары, переходя въ жидкое
состояте, освобождаютъ большое количество скрытой теплоты, которая чрезъ
стенки трубы сообщается комнатному воздуху.
Иногда въ комнату вводятъ уже нагретый воздухъ; для этого въ подваль-
номъ этаже устраиваютъ большой резервуаръ А (фиг. 273), содержаний си¬
стему железныхъ трубъ Щ дымъ и раскаленный воздухъ изъ горна F, отап-
ливаемаго горючими матер1алами, проходятъ по этой системе и уносятся чрезъ
трубу с наружу. Резервуаръ А сообщается трубою d съ наружнымъ воздухомъ,
а трубами Ъ и ихъ разветвлениями съ отапливаемыми комнатами. Наружный
холодный воздухъ входитъ чрезъ трубу d въ резервуаръ, где онъ въ прикос-
новенш съ накаленными трубами tt нагревается, потомъ течетъ въ трубы Ь
и, наконецъ, входитъ чрезъ отдушины въ комнаты; испорченный же комнат¬
ный воздухъ вытесняется, чрезъ щели въ дверяхъ и окнахъ, наружу.
Отаплпваше нагретымъ воздухомъ требуетъ, сравнительно съ другими спо¬
собами, немного горючаго матер1ала, но доставлястъ слишкомъ сухой воздухъ,
вредный для дыхашя. Чтобы сообщить ему несколько влаги, въ резервуаре А
помещаютъ сосудъ съ водою, или у отдушинъ развешиваютъ полотно, которое
постоянно смачивается. Кроме того, наружный воздухъ всегда содержитъ орга-
ничсшя вещества, который, входя въ нагреваемый резервуаръ А, сгораютъ
въ прпкосновепш съ раскаленными трубами, а продукты горЬшя вносятся по¬
томъ въ комнату. Вредные для дыхашя газы могутъ проникать въ камеру А
даже непосредственно изъ дымовыхъ трубъ чрезъ ихъ стенки, потому что же¬
лезо, подобно чугуну и другимъ металламъ, способно, въ раскаленномъ состоя-
вш, пропускать чрезъ себя газы.
Фиг. 273.
Фиг. 272.
Зимою, въ обитаемыхъ покояхъ скопляется много угольнаго ангид¬
рида и другихъ газовъ, неспособныхъ поддерживать дыхан1е, а потому
въ комнатахъ, отъ времени до времени воздухъ надо переменять. За¬
мена испорченнаго воздуха свежимъ называется вентилироватемъ.
Топлеше обыкновеннымъ способомъ есть довольно хорошее къ тому сред¬
ство: когда въ печи происходить гореше, то наружный воздухъ чрезъ
незаметный скважины върамахъ и дверяхъ входптъ въ комнату и вц-
тесняетъ комнатный воздухъ въ трубу.
При болыномъ скоплеюи людей, напр, въ театрахъ, почтамтахъ, больни-
цахъ и проч., воздухъ портится такъ скоро, что дляочшцешя его, обыкновсн-
наго топлешя недостаточно; тогда приходится употреблять особыя средства
вентилировашя. Иногда это производится посредствомъ вентилаторовъ—
приборовъ, вталкивающихъ свежШ, предварительно нагретый воздухъ, кото¬
рый вытесняетъ испорченный, или наоборотъ, вытягивагощихъ воздухъ худой,
на место котораго атмосферное давлеше вгоняетъ наружный чистый воздухъ.
Въ жилыхъ комнатахъ для очищешя воздуха употребляются камины, которыхъ
устройство отличается отъ обыкновснныхъ печей толькотемъ, что они не имеютъ
дымовыхъ каналовъ, но теплый воздухъ прямо изъ горна уходить чрезъ трубу
наружу, какъ въ печахъ фабричныхъ, а потому камины почти не сообщаютъ
комнатамъ теплоты.
Гореше свечи, или другого тела, при
свободномъ притоке воздуха сопровождается
теми же явлениями, кашя замечаются при
топлеюи печей. Вся разница заключается
только въ томъ, что здесь воздухъ прите-
каетъ не съ одной стороны къ горящему те¬
лу, но со всехъ; такъ какъ разгоряченный
воздухъ и продукты горешя легче холодпаго
воздуха, то они уносятся вверхъ и поддержи-
ваютъ пламя въ вертикальномъ положенш.
Горъше въ лампахъ. Когда хотятъ уси¬
лить светъ лампы (фиг. 274), то надъ трубкой,
содержащей горящую светильню, ставятъ стек¬
лянную трубку &, которая имеетъ то же значе-
Hie, что и труба въ печахъ; она ускоряетъ тече¬
те воздуха и гореше масла, и потому увеличи-
ваетъ силу света. Для той же цели заставляют!»
воздухъ притекать не съ одной, но съ двухъ сто-
ронъ: снаружи чрезъ отверст о и чрезъ внут-
реншй каналъ Щ гореше тогда совершается еще
быстрее. Светильняр, насаженная на цилиндръ
Фпг. 274. д, приподнимается ВИНТОМЪ h; по лере сгорашя,
въ цилиндрическое, кольцеобразное пространство пп масло нрпбываетъ по труб¬
ке s, изъ сосуда Л.
О ТЕГМОМЕТРЛХЪ.
219
197. Связь СЦЪПЛЕШЯ СЪ РАСШИРЕШЕМЪ ЧРЕЗЪ НАГРЪВАН1Е. Яв-
леи!я расширешя телъ отъ теплоты могутъ быть объясняемы помощш ато¬
мистической гипотезы.
Величина расширетя зависитъ отъ взаимнаго притяжешя частицъ и оттал-
кивательной силы теплорода. Чемъ труднее т'Ьло растягивать или сжимать ме¬
ханическими средствами, темъ оно менёв расширяется отъ нагр'Ьваш’я, при од-
нихъ и техъ же обстоятельствахъ. Наибольшее частичное притяжете замечает¬
ся въ т’Ьлахъ твердыхъ, въ жидкостяхъ оно слабо, а газы не им'Ьютъ его во¬
все; соответственно тому, самое большое расширеше принадлежитъ газамъ, на¬
именьшее—теламъ твердымъ- Ила легкоплавмя суть въ то же время и наибо¬
лее сжимаемыя и расширяемый механически, а потому имеютъ и наиболыше
коэффищенты расширетя. Газы, сжимаемые въ бблыпей степени, нежели сле-
дуетъ по закону MapioTTa, имеютъ самые болыте коэффищенты расширешя.—
Сила, потребная для удержатя тела отъ расширетя при нагреванш, равна той,
какую надо употребить, чтобы сжать тело на величину, равную расширетю.
Хотя эти замечатя въ общихъ чертахъ подтверждаются на опыте, одна¬
коже въ некоторыхъ частныхъ случаяхъ не оправдываются. Такое отступле-
Hie можно объяснить темъ, что притяжете не только зависитъ отъ разстояшя
частицъ, но также и отъ ихъ взаимнаго положешя, а что это положеше, съ
изменешемъ температуры, также изменяется, можно доказать многими при¬
мерами. Такъ, цинкъ, металлъ вязгай при обыкновенной температуре, делается
хрупкпмъ выше 200°. Закаленная сталь, будучи тверда и хрупка, можетъ быть
отваривашемъ сделана мягкою и упругою.
При возвышеши температуры разстояше между частицами увеличивается,
а притяжете уменьшается; следовательно, чемъ выше температура, темъ
тела должны расширяться более.
Въ газахъ, по причине ихъ разреженности, сила притяжешя не можетъ
много изменяться съ увеличешемъ разстояшя; поэтому, коэффищенты расши-
решя всехъ газовъ приблизительно равны между собою и остаются такими
при разныхъ температурахъ. Это въ особенности относится къ газамъ, когда
они находятся подъ слабымъ давлешемъ. Водородъ одинъ представляетъ заме¬
чательное исключсше: при всехъ давлешяхъ расширяемость его одна и та же;
это указываегь на чрезвычайную малость силы взаимнаго притяжешя частицъ,
а также на то, что этотъ газъ долженъ расширяться одинаково при всехъ
температурахъ.
О термометрах!.
198. Cpabhehie термометровъ. Измереше температуры основа¬
но преимущественно на свойстве телъ—расширяться при нагреванш;
раземотримъ, какой смыслъ имеетъ этотъ способъ. Законъ, по которо¬
му изменяется коэффшцентъ расширешя съ возвышешемъ температуры,
различенъ для каждаго тела, а потому термометры изъ разныхъ ве¬
ществъ не должны давать согласныхъ показашй. Для доказательства
наполнимъ несколько термометрическихъ приборовъ разными вещества¬
ми: водою, масломъ, ртутью, воздухомъ и проч., и разделимъ про¬
странство между постоянными точками [23] на 100 равныхъ частей;
“220
ТЕПЛОРОДЪ.
температуры, показываемый такимъ образомъ приготовленными, термо¬
метрами, оказываются между собою несогласными: когда наприм., на
ртутномъ термометре читаемъ 25°, то масляный даетъ 24°, 1, а во¬
дяной—только 5°,1, и проч. Чтобы решить, какое изъ веществъ на¬
иболее пригодно для изм4решя температуръ, надо узнать т'Ь требова-
шя, которымъ долженъ удовлетворять нормальный или самый совер¬
шенный термометръ.
Прежде полагали, что наиболее совершенный термометръ былъ бы тотъ,
въ которомъ расширеше совершалось бы пропорщонально количеству сообщае-
маго тепла. Ни одно изъ извёстныхъ намъ твердыхъ и жидкихъ тгЬлъ не удо¬
влетворяете этому требовашю. Такъ какъ водородъ расширяется одинаково
при всёхъ давлсшяхъ, то съ большою вероятностью можно заключить, что
этотъ газъ расширяется пропорщонально количеству сообщаемаго ему тепла;
къ сожаленш мы не им’Ьемъ средствъ убедиться въ этомъ изъ опыта. Впро-
чемъ, хотя бы и существовало вещество, удовлетворяющее упомянутому требо¬
вашю, приготовленный изъ него термометръ не имелъ бы важныхъ преиму-
ществъ; ибо, измеряя количество поглощаемой имъ самимъ теплоты, онъ не по-
казывалъ бы, сколько друпя вещества требуютъ тепла для своего нагреватя-
Въ настоящее время принимаютъ, что термометры должны удовле¬
творять только одному условно,—быть сравнимыми, то есть два тер¬
мометра, приготовленные въ разныхъ местахъ, въ разное время, раз¬
ными наблюдателями, должны показать одну и ту же температуру, если
будутъ погружены въ одну и ту же ванну. Все употребляемые термо¬
метры состоятъ обыкновенно изъ стеклянной оболочки, наполняемой
жидкостью, или газомъ; поэтому, показашя термометра зависятъ отъ
двухъ причинъ: расширешя оболочки и заключеннаго въ ней вещества.
Отсюда ясно, что для сравнимости термометровъ необходимо иметь:
1) оболочки изъ одного и того же стекла, которое расширялось бы при
возвышенш температуры по какому угодно закону, но одинаковому для
всЬхъ оболочекъ, и 2) одно и то же вещество. Последнему требованию
удовлетворяютъ все те жидкости, которыя можно приготовлять хими¬
чески чистыми и, следовательно, всегда одинаковыми; такова наприм.
ртуть. Зато выполнеше перваго требовашя оказывается невозможными
потому что стекла различаются другъ отъ друга и по химическому со¬
ставу, и по приготовленш, а какъ отъ того, такъ и отъ другого зави¬
сите расширяемость стекла; два стеклянные стержня, даже одинаковаго
состава, изготовленные на одномъ и томъ же заводе, нередко имеютъ
разные коэффициенты расширешя. Такимъ образомъ, вполне удовлетво¬
рить сравнимости термометровъ нельзя. Остается только уменьшить
вл!ян1е оболочки, наполняя ее веществомъ, котораго расширяемость
весьма велика. Это имеете место въ воздушныхъ термометрахъ, т. е.
О ТЕРМОМЕТРАХ!.
221
термометрахъ, которых! оболочки наполняются воздухом!, потому что
воздух! и вообще газы расширяются в! 160 раз! сильнее, ч1змъ стекло.
Реньо в! самом! д4л4 убедился из! опыта, что воздушные термометры,
которых! оболочки были приготовлены из! стекол! разнаго рода, дава¬
ли согласныя показашя от! самых! низких! до самых! высоких! тем¬
ператур!. Итак!, термометр! воздушный есть термометр! сравнимый.
Ему дають различное устройство. Прибор!, назначаемый для доказа¬
тельства расширяемости газов! [22], может! служить вместо воздуш¬
наго, или вообще газоваго термометра. Жидкость надо взять малолету¬
чую, напр, ртуть; газ! должен! быть высушен!. Постоянный точки
определяются обыкновенным! способом!, чрез! погружеше в! тающШ
ледъ и потомъ въ пары кипящей воды.
Изъ точныхъ воздушныхъ термометровъ мы опишемъ только одинъ. Къ
резервуару К (фиг- 267) приделывают! изогнутую калибрированную трубку
Gn, которой конецъ опускаютъ въ сосудъ п со ртутью, такъ чтобы онъ только
касался этой жидкости. Потомъ нагр!;ваютъ оболочку К до какой нибудь тем¬
пературы. Газъ расширяется и выходитъ наружу. Когда температура сде¬
лается постоянною, то сосудъ п поднимают!, чтобы трубка Gn несколько по¬
грузилась въ ртуть. При охлаждены до некоторой температуры, упругость
воздуха уменьшится, и наружное давлеше вгонитъ ртуть въ трубку. Зная вы¬
соту поднятаго ртутнаго столбика, коэффищентъ распшрешя воздуха и отно-
шеше емкостей одного дёлсшя трубки и оболочки К,, можно вычислить изгЬ-
неше температуры.
Показашя воздушнаго термометра зависят! отъ давлешя атмосферы:
если оно изменится, то передвижеше жидкости въ трубке укажет! на
изменеше температуры, хотя бы въ действительности этого не было.
Поэтому, при каждом! наблюдения необходимо замечать высоту бароме¬
тра и по ней поправлять температуру. Это обстоятельство делаетъ воз¬
душный термометръ весьма неудобным! при употреблены; но зато онъ
принадлежит! къ числу сравнимых! термометровъ и для высоких! тем¬
ператур! есть единственный надежный.
На показашя ртутныхъ термометровъ довольно большое в.ияше ока¬
зывает! расширеше оболочки, потому что оно составляет! довольнозна¬
чительную часть (около V7) расширешя ртути. Реньо, приготовив! со¬
вершенно одинаковым! образомъ нисколько ртутныхъ термометровъ, ко¬
торыхъ оболочки были сделаны изъ стеколъ разнаго рода, нашелъ, что
показашя ихъ были иногда весьма несогласны при высоких! температу¬
рахъ; такъ одинъ термометръ, съ оболочкой изъ обыкновеннаго стекла,
показывал! 860°,5, между т4мъ какъ другой, сърезервуаромъизъхру-
^ сталя, 854°; въ то же время на воздушном! термометр^ было 350°.
Даже при температурахъ ниже 100 , ртутные термометры не даютъ
222
Т К II л о г о д ъ.
вполнЬ согласныхъ показанШ между собою и съ воздушнымъ, хотя раз-
ностиздЬсь и малы. Поэтимъпричинамъ, термометръ ртутный—месрав-
шт, особенно для измЬрешя высокихъ температуръ, но, впрочемъ, мо¬
жетъ быть употребляемъ, если предварительно былъ вывЬренъ по воз¬
душному термометру.
Для изм’Ьрешя весьма низкихъ температуръ ртутный термометръ не
годится, потому что при—40° ртуть отверд'Ьваетъ. Тогда вмЬсто этой
жидкости употребляюсь алкоголь. ДЬлешя на спиртовомъ термометрЬ
дЬлаютъ по сравнение съ воздушнымъ, погружая оба въ ванну, кото¬
рой температуру постепенно измЬняютъ. Алкоголь можно съ выгодою
заменить сЬроуглеродомъ, такъ какъ эту жидкость легко получить хи¬
мически чистою.
Изъ предыдущаго видимъ, что воздушный термометръ способенъ до¬
ставить сравнимые результаты и, слЬдовательно, есть нормальный, но,
късожалЬнш,неудобенъ. Ртутный и спиртовой подвержены неправиль-
ностямъ, зависящимъ отъ расширешя оболочекъ, но не требу-
ютъ ни труда, ни навыка при наблюденш, а потому въ обще-
9житш исключительно одни употребляются.
199. Приготовлен1е ртутныхъ термометровъ. Для
приготовлены ртутнаго термометра берется стеклянная трубка;
одинъ конецъ ея запаиваютъ и погружаютъ въ пламя лампы;
стекло размягчается; тогда вдуваютъ ртомъ чрезъ другой ко¬
нецъ воздухъ; образуется резервуаръ, которому можно дать
произвольную форму. Трубка выбирается такая, которая имЬ-
ла бы по всей длинЬ одинаковый поперечный разрЬзъ, чтобы
равныя дЬлешя ея имЬли одинаковый объемъ. Въ этомъ убЬж-
даются, втягивая ртомъ въ трубку каплю ртути, которая при¬
нимаете тогда видъ столбика. Потомъ трубку упираютъ од-
нимъ концемъ, въ наклонномъ положенш, въ столъ и сообща¬
юсь ей рукою легше удары; отъ этого, столбикъ ртути пере¬
двигается, и если во всякомъ положенш длина его не измЬ-
няется, то трубка годится.
Къ трубкЬ припаиваютъ воронку Л (фиг. 275), въ кото-
Дк рую наливаютъ ртути. Жидкость войдетъ нЬсколько въ труб¬
ку; чрезъ это воздухъ резервуара А сожмется, но наружу
чрезъ ртуть не выйдете, по причинЬ капиллярности трубки.
Потомъ оболочку А нагрЬваютъ на лампЬ; отъ этого, содер¬
жащийся въ ней воздухъ получите большую упругость, выго-
нитъ ртуть изъ трубки въ воронку и частш выйдете наружу.
Фиг. 275. заг{.щъ лаШу удаляютъ; воздухъ охлаждается; упругость его
и
О ТЕГМОМЕТГЛХЪ.
уменьшается; давлеше атмосферы беретъ перевесь, и ртуть вталки¬
вается въ резервуаръ А. Приборъ опять нагреваютъ и доводить ртуть
въ оболочка А до кипетя. Ртутные пары выт'Ьсняютъ воздухъ и на-
полняютъ собою резервуаръ А и трубку. Когда снова примемъ лампу,
то пары ртути перейдутъ въ капельное состоите; образуется пустота,
которую тотчасъ же займетъ ртуть изъ воронки. Потомъ воронку отла-
мываютъ и приборъ нагреваютъ до такой температуры, выше которой не
предполагаютъ производить наблюдешя. Ртуть расширяется, и часть
ея выливается наружу. Зат1змъ запаиваютъ отверсие трубки, направ¬
ляя на него пламя лампы. Если после того охладить приборъ, то ртуть
опускается, оставляя за собою въ верхней части пустоту. Потомъ остает¬
ся только определить постоянный точки.
Известно, что температура кипящей воды и освобождающагося изъ
нея пара зависитъ отъ вещества сосудаи количестварастворенныхъ солей,
между темъ какъ температура, которую показываетъ помещенный въ
парахъ термометръ, не зависитъ отъ этихъ обстоятельствъ и изменяется
только съ давлешемъ атмосферы [17 8]; она представляетъ истинную точ¬
ку кипетя воды. Поэтому, термометръ погружаютъневъводу, а въ пары
ея. Условились обозначать числомъ 100 температуру кипетя воды прп
определенномъ давленш. У насъ въ Россш нормаль нынъ давлешемъ счи-
таютъ 30 дюйм.; во Францш 760 миллиметровъ, что 2 -мя миллиметрами
менее 30 д. Отъ этого, температура кипетя въ первомъ случае, то есть
1°
при 30 д., выше ч*мъ во второмъ, на ^
Такъкакъ при приготовленш термометра дав-
леше почти всегда бываетъ иное, то нужно
заранее составить таблицу, где бы показано
было изменеше температуры кипетя съ из-
менетемъ давлешя и изъ которой можно
было бы узнать, на сколько надо удлинить .-
или укоротить шкалу, т. е. разстояше между va
точками замерзатя и кипетя.
Точка кипетя определяется особеннымъ
приборомъ.Онъ состоитъ изъ лату ннаго ящи¬
ка С (фиг. 276), въ которомъ кипитъ вода,
нагреваемая спиртовою лампою, или на оча¬
ге; пары подымаются по жестяной трубке
НН, потомъопускаютсяподругой-D-D, окру¬
жающей первую, и выходятъ наружу чрезъ
OTBepciie О. Трубка2)Лпредохраняетъпаръ
въ трубке НИ отъ охлаждешя чрезъ сопри- фИг. 276.
224
ТЕПЛОРОДЪ.
косновен1е съ наружнымъ воздухомъ. Въ трубку 1IE опускаютъ тер¬
мометръ АВ] ртуть термометра, нагреваемая паромъ, расширяется и,
наконецъ, останавливается; на трубк* В, противъ вершины ртутнаго
столбика, д*лаютъ зам*тку; это будетъ точка кип*шя. Упругость
пара, при быстромъ ея освобожденш, можетъ сделаться более упругости
• атмосфернаго воздуха. Поэтому, внутренняя трубка ЯН сообщается съ
водянымъ манометромъ т, состоящимъ изъ согнутой стеклянной трубки
съ водой; тогда малейшая разность въ упругостяхъ обнаруживается
т*мъ, что жидкость въ наружномъ колен* сифона т повышается.
Точка замерзашя определяется чрезъ погружеше термометра вътаю-
шш ледъ, или сн*гъ, при чемъ сл*дуетъ заботиться, чтобы къ сн*гу
не было примешано веществъ, ускоряющихъ таяше [183].
ИзмЪнеше температуры замерзашя отъ изм^нешя атмосфернаго давлешя
[174] такъ ничтожно, что его не принимаютъ во внимаше.
200. Понижен1е нуля. Если давно приготовленный термометръ погру-
женъ въ таюпуй ледъ, то ртуть останавливается выше точки замерзашя. Та¬
кимъ образомъ, спустя несколько времени, нуль шкалы оказывается ниже д*й-
ствительнаго нуля, и термометръ начинаетъ показывать более истиннаго. Это
перем*щеше, достигающее 2°, происходить не мгновенно, но совершается по¬
степенно въ продолжительные сроки, иногда до 5 летъ, после чего прекра¬
щается. Оно объясняется темъ, что оболочка, будучи разъ нагрета, не прини-
маетъ при быстромъ охлажденш надлежащаго объема и возвращается къ нем)
только впоследствш. Справедливость этого объяснешя была подтверждена мно¬
гими опытами. Между прочимъ, Реньо, охлаждая оболочки весьма медленно,
получалъ термометры, въ которыхъ поннжеше нуля было менее 0°,01. Эта не¬
правильность усложняетъ термомстричесгая наблюдешя: не имея возможности
знать, когда произойдетъ изм*неше въ положенш нуля, наблюдатель дол¬
женъ, отъ времени до времени, вновь определять точку замерзашя на своихъ
термометрахъ.
201. Термометръ Брегета. На не одинаковомъ расширенш ме-
талловъ основано устройство термометра Брегета. Главная часть его
состоитъ изъ длинной и узкой полоски А (фиг. 277), спаянной по
длин* изъ трехъ металловъ: серебра, зо¬
лота и платины; пластинка скручивается
въ спираль и прикрепляется однимъ кон-
цемъ къ стойк* В, а на другомъ им*етъ
стр*лку с. При возвышенщ температуры,
вс* три металла расширяются, но неоди¬
наково: платина, находящаяся на внут-
ь ренней поверхности спирали, — мен*е
вс*хъ, золото—несколько бол*е, сере¬
бро, покрывающее наружную поверхность
Фиг. 277. спирали,—еще бол*е; отъ этого спираль
О ТЕРМОМГГРЛХЪ.
225
закручивается, и стрелка с движется по окружности, разделенной на
части. При понижеши температуры, спираль распрямляется, и стрелка
отклоняется въ противную сторону. Значеше делешй окружности можно
заранее определить по сравнешю съ обыкновеннымъ термометромъ.
Ириборъ Брегета отличается весьма большою чувствительностью: онъ
показываетъ малейнпя колебашя температуры и притомъ тотчасъ, какъ
только произойдетъ изагЬнеше, потому что теплота передается непо¬
средственно изъ среды въ металлическую спираль, между темъ какъ
въ обыкновенныхъ термометрахъ она должна пройти предварительно
чрезъ оболочку, сделанную изъ худого проводника.
202. Пирометръ. Для измерения высокихъ температуръ ртутный термо¬
метръ не годится, потому что ртуть уже при 350° кипитъ. Тогда употреб¬
ляются особые инструменты, называемые пирометрами• лучпнй изъ нихъ
есть воздушный термометръ, шарикъ котораго делается изъ тугоплавкаго
стекла, или платины. Но наблюдешя этимъ приборомъ сопряжены съ большими
затруднешями; вотъ почему фабриканты предпочитаютъ пользоваться хотя ме¬
нее точными, но за то более удобными пирометрами. Изъ числа такихъ назовемъ
пирометръ Веджвуда. Есть особый родъ глины, которая при нагреванш высы-
хаетъ и сжимается, а по охлажденш сохраняетъ свой уменьшенный объемъ;
чемъ выше температура, темъ более сжат;е. Цилиндръ, приготовленный изъ
такой глины, бросаютъ въ печь, температуру которой хотятъ определить. Спустя
несколько времени, цилиндръ вынимаютъ, даютъ ему охладиться и нзиеряютъ
величину его особымъ приборомъ, который состоитъ (фиг. 278) изъ трехъ ли-
неекъ АВ, CD и EF, наклоненныхъ одна къ другой подъ весьма малыми
углами и прикрепленныхъ
къ доске; уголъ, образован¬
ный линейками АВ я CD,
равенъ углу, образованному
линейками CDuEF-,FD,
наибольшее разстояше ли-
неекъ CD и EF, равно
АС, наименьшему разстоя-
niio АВ и CD, такъ что Фиг. 278.
каналъ ED можетъ служить продолжешемъ канала ВС. На линейкахъ сде¬
ланы делешя. Охлажденный глиняный цилиндръ вдвигаютъ между линейками
до техъ поръ, пока, по причине суживашя канала, цилиндръ идти далее не
можетъ; по нумеру делешя, противъ котораго онъ тогда остановится, судятъ
о температуре печи.
Сравнеше съ воздушнымъ термометромъ показало, что нуль пирометра
Веджвуда или наименьшая температура, соответствующая наибольшему раз-
стояшю между линейками, равна 580 ; каждое делеше пирометра 72°.
На фарфоровыхъ заводахъ часто употребляется пирометръ Вроньяра. Се¬
ребряный стержень погружается въ печь, где одинъ конецъ его упирается въ
неподвижную точку, а другой—въ фарфоровый стержень, который выходитъ
ч резъ стенку печи наружу и надавливаетъ на конецъ короткаго плеча рычага. По
перемещешю конца длиннаго плеча рычага судятъ о температуре. Удлинешемъ
фарфороваго стержня пренебрегаютъ, по причине слабой его расширяемости-
15
226
ТЕПЛОРОДЪ.
О парахъ.
203. Упругость паровъ. Пары, освобождающееся изъ кипящей
жидкости, пмеютъ, подобно газамъ, упругость. Для доказательства,
берутъ стеклянную изогнутую трубку (фиг. 279), запаянную съ одного
конца, и наполняютъ ее ртутыо; потомъ впускаютъ ка¬
плю ебрнаго эфира въ закрытое колено сифона, а изъ
открытаго нисколько ртути сливаютъ. Эфиръ кипитъ
при 85°, а потому, если погрузимъ закрытый конецъ-
трубки въ сосудъ В съ водой, нагретой выше этой
температуры, то часть эфира обратится въ паръ; ртуть
опустится въ закрытомъ кол4н! трубки и повысится
въ открытомъ колене. Разность высотъ ртути въ обо-
ихъ кол'Ьнахъ сифона опред'Ьляетъ, на сколько упру¬
гость эфирныхъ паровъ более упругости воздуха.
204. Пары им'Ьютъ упругость не только при ки-
пенш жидкости, но и при всякой температуре; чтобы
увериться въ этомъ, необходимо устранить атмосфер¬
ный воздухъ, потому что, действуя совокупно съ па-
ромъ, онъ скрываетъ упругость пара въ большей или
Фи. 279. меньшей степени.
Вообразимъ высокШ сосудъ А (фиг. 280), наполненный ртутью;
потомъ возьмемъ стеклянную барометрическую трубку, нальемъ въ нее
до краевъ очищенной ртути и, закрывъ открытый конецъ пальцемъ, опу-
стимъ въ ртуть сосуда, какъ при опыте Торичелли [119]; заметимъ
высоту ртутнаго столба тс, уравнов'Ьшивающаго давлеше атмосферы.
За’гЬмъ возьмемъ другую трубку, нальемъ въ нее, какъ и въ первую,
очищенной ртути, а сверху прибавимъ немного какой нибудь жидкости,
напр. сЬрнаго эфира; потомъ, закрывъ отверстие пальцемъ, погру¬
зимъ снова во ртуть, заботясь при этомъ, чтобы въ трубку не попалъ
наружный воздухъ. Тотчасъ увидимъ, что серный эфиръ, по своей лег¬
кости, подымается чрезъ ртуть въ барометрическую пустоту, и какъ
только достигнетъ ея, то ртуть въ трубке щ мгновенно опустится до п,
ниже прежняго уровня т. Это могло произойти только отъ того, что
часть эфира обратилась въ паръ, который своею упругостью выгналъ
ртуть изъ трубки. Величина упругости измеряется столбомъ ртути тп,
равнымъ разности высотъ ртутныхъ столбовъ тс и щ.
Если вдвинемъ трубку щ въ сосудъ А, то уровень щ ртутнаго
столба останется на прежней высоте противъ п, а слой жидкаго с4р~
наго эфира заметно увеличится. Следовательно, при уменыпенш про¬
странства, запимаемаго иаромъ, часть его перешла въ жидкое состояте,
о п а г а х ъ. 227
а оставшаяся часть сохранила прежнюю упругость. Обратно, при под-
ниманш трубки, слой cipnaro эфира уменьшается, но величина ртутнаго
столба, а, следовательно, и упругость пара, не изменяются.
Предположимъ теперь, что весь эфиръиспарил¬
ся, и станемъ подымать трубку, чтобы увеличить
пространство, занимаемое парами; тогда высота
ртутнаго столба будетъ увеличиваться. Отсюда вы¬
ходитъ, что, съ увеличешемъ пространства, зани-
ыаемаго паромъ, упругость уменьшается; измеряя
объемы пара при разныхъ повышешяхъ трубки и
соответственный упругости, можно будетъ дока¬
зать, что пары следуютъ приблизительно закону
Mapiom, подобно газамъ.
Совершенно те же явлешяпредставляютъ па¬
ры всехъ другихъ жидкостей: спирта, воды и проч.
Разницазаключаетсятольковъ томъ, что упругость
паровъ разныхъ жидкостей при одной и той же
температуребываетъразлична.Такъ,притемпера-
туре 20° пары сернаго эфира имеютъ упругость
433тю‘, 3, алкоголя— Мтт, 5, воды—17тт, 4.
Пары ртути въторичелл1евой пустоте уменьшаютъ
несколько высоту барометра, но упругость ихъ такъ
мала при обыкновенной температуре, что ею пре-
небрегаютъ.
205. Пары въ состоянш насыщенш.
Если станемъ въ барометрическую пустоту впус¬
кать, капля по капле, какой либо жидкости, то
каждый разъ при входе капли ртуть опускается,
а жидкость мгновенно исчезаетъ, обращаясь въ
пары. Повторивъ ЭТО несколько разъ, МЫ, нако- Фиг. 280.
нецъ, увидимъ, что вновь впускаемая капля остается на поверхности,
и высота ртутнаго столба не изменяется. Чемъ ниже температура сре¬
ды, и чемъ менее пространство, содержащее паръ, темъ скорее мы
этого достигнемъ. Изъ этого выходитъ, что въ известномъ объеме, при
данной температуре, можетъ поместиться только определенное количе¬
ство пара. Такое состояше пара называется насыщетемъ, а простран¬
ство, въ которомъ онъ находится, насыщеиныт.
Пары въ ненасыщенномъ состоянш можно считать, по ихъ свой-
сгвамъ, газами; они прозрачны, почти всегда безцветны и следуютъ
приблизительно законамъ Mapiom [121] и Ге-Люссака [195], съ тою
228
ТЕПЛОРОДЪ.
только разницею, что при сгущешп пара упругость увеличивается до
н'Ькотораго предела, именно до состояшя насыщешя. ЗашЬмъ, при даль-
нМшемъ уплотнеши, одна часть пара переходитъ въ жидкое состояше,
а другая сохраняетъ прежнюю упругость.
206. У ПРУГОСТЬ ПАГиВЪ ВОДЫ ВЪ СОСТОЯНШ НАСЫЩЕШЯ отъ
' 0° до 100°. Дальтонъ опред1злялъ упругость паровъ приразныхътемпе-
ратурахъ въ состоянш насыщешя, измеряя разность высотъ ртути въ
двухъ барометрическихъ трубкахъ А и В (фиг. 281), изъ которыхъ
одна В содержала надъ ртутью слой воды, или какой
либо другой жидкости. 064 трубки погружаютъ во
ртуть, налитую въ чугунную чашку М, и окружаютъ
стеклянною трубою аЪ, которая частно также погру¬
жена во ртуть и наполнена водою. Чашка Жнагр4вает-
ся печью К. Ртуть уступаетъ свою теплоту водЬ, въ
которой отъ этого происходятъ восходяпця и нисхс-
дянця течешя, и температура возвышается. Если есть
еще некоторое количество испытуемой жидкости надъ
ртутью въ трубке В, то высота ртути быстро умень¬
шается, а слой жидкости делается тоньше. Это до¬
казываешь, что съ возвышешемъ температуры какъ
упругость паровъ, такъ и количество ихъ, потребное
для насыщешя, увеличиваются, и притомъ гораздо бы¬
стрее температуры. Температура определяется термо¬
метромъ t. Оба барометра А ж В, вместе со шкалою,
поддерживаются станкомъ п.
Если прекратить дМсттае очага К, то темпера¬
тура воды станетъ понижаться; вм4ст4 съ тЬмь, вы-
Фиг. 28i. с<>та барометра В увеличивается, а слой испытуемой
жидкости надъ ртутью д’Ьлается толще. Отсюда выходитъ, что, при
охлажденш пара въ состоянш насыщешя, часть его переходитъ въ жид¬
кость, а упругость уменьшается.
То чка кипънгя. Для всякой жидкости можно найти такую темпе-
ратуру, при которой разность высотъ ртути въ трубкахъ А и В бу¬
детъ равна высоте барометра. Въ это мгновеше, упругость пара, оче¬
видно, равна упругости воздуха. Опытъ показываешь, что такое явлеше
бываетъ при температуре кипешя испытуемой жидкости: для воды—
при 100°, эфира—при 35° и проч. Следовательно, точка кипешя
отличается отъ другихъ температуръ только темъ, что тогда упругость
паровъ жидкости равняется давлешю атмосферы. Значитъ, чёмъ бол4е
давлеше на поверхность жидкости, темъ более должна быть упругость
О П А Р А X Ъ.
229
пара, освобождающагося изъ кипящей жидкости, и тФмъвыше темпера¬
тура, при которой жидкость кипитъ. Обратно, съ уменыпешсмъ давле¬
шя, температура кшгЬшя должна понизиться. Все это вполне согласно
съ опытомъ [178].
Пользуясь т^мъ же началомъ, можно перегонять жидкости даже при тем¬
пературе ниже нормальной точки кипетя. Пусть два шара А и В (фиг. 282),
изъ которыхъ одинъ А содержитъ какую нибудь жидкость, напр, воду, соеди¬
нены трубкой. Нагревая воду въ inapt
А до кипетя, можно выгнать весь воз- (Г j]
духъ чрезъ отверст1е, сделанное въ inapt [в%
В; отверсие потомъ запаиваютъ. После
того, внутренность всего прибора, за
исключстемъ пространства, занятаго иг’ 282-
водою, будетъ наполнена только парами въ насыщенномъ
состоянш, которые, по удалеши лампы, станутъ, вслед-
CTBie охлаждешя, переходить въ жидкость; но въ каждое
мгновете, если температура во всемъ приборе одна и та же,
упругость паровъ будетъ повсюду одинакова. Чемъ темпе¬
ратура ниже, темъ будетъ MeHte упругость пара. Если же
одинъ изъ шаровъ В холоднее другого А, то сдержапцйся
въ немъ паръ будетъ иметь меньшую упругость, нежели
въ А, потому что часть пара должна обратиться въ жид¬
кость. Тогда паръ изъ шара А перейдетъ въ В, а паръ,
оставпййся въ inapt А, не будетъ насыщать своего про¬
странства; поэтому, жидкость въ А дастъ новое количе¬
ство паровъ, которые также перейдутъ въ В и опять обра¬
тятся въ воду и т. д. Такимъ образомъ, установится на- Фиг. 283.
стоящее дистиллировашс; при этомъ упругость паровъ будетъ соответствовать
TeMnepaTypt шара В, то есть того шара, который холоднее.
207. Упругость водяныхъ паровъниже 0°. Дляизмеретя упругости
паровъ воды около точки замерзатя, Ге-Люссакъ пользовался двумя баромет¬
рами В и А (фиг. 283), опущенными въ одну и ту же чашку h со ртутью.
Въ одну барометрическую трубку В вводятъ воду, а согнутый конецъ ея,
къ которому прилаянъ шарикъ с, погружаютъ въ сосудъ съ охлаждающею
CMtcbio. Вода съ поверхности ртути въ 6apoMeTpt В обращается въ пары, ко¬
торые, по Mtpt образоватя, снова сгущаются въ жидкость въ холодномъ ша-
pnKt с; при этомъ пары будутъ иметь упругость, соответствующую не темпера-
Typt комнаты, а температуре охлаждающей смеси; эта упругость равна разности
высотъ ртути въ барометрахъ; температуру опрсдкпяютъ термометромъ t.
208. Упругость паровъ воды выше 100°. Упругость паровъ
жидкости выше топки кип4шя можно определять помощщ сифона (фиг.
2 7 9), наполненнаго ртутью и содержащаго въ закрытомъ колЪве жид¬
кость. Это колено погружается въ ванну, которой температура постепенно
возвышается. Упругость паровъ во всяый моментъ равна упругости воз¬
духа, сложенной съ разностью высотъ ртути въ обоихъ коленахъ сифона.
Опыты Реньо. Реньо основалъ свой способъ на томъ началу что, при
230
т к п л о г о д 1,
Фиг. 284.
кипМи жидкости, упругость ея паровъ равна наружному давлешю. Поэтому.
изм'Ьривъ давлеше, производимое на поверхность кипящей жидкости, будемъ
знать упругость паровъ при точке кипятя. Воду пли другую жидкость заклю-
чаютъ въ котелъ (фиг- 284), нагреваемый на onart Р. Трубка LD соеди-
няегь верхнюю часть котла съ шаромъ М, который помощш трубки EF можно
сообщить съ пневматической ма¬
шиной, или сгустительнымъ на-
сосомъ. Такимъ образомъ, въ
шаре, а, следовательно, и въ
котле, можно сделать какое
угодно давлеше, весьма большое,
или весьма малое, измеряемое
ртутнымъ манометромъ КН съ
открытымъ коленомъ К. Шаръ
.. Жпогруженъ въ холодную воду,
- чтобы температура его остава¬
лась приблизительно постоян¬
ною. Точка кипешя определяет¬
ся 4-мя термометрами «, изъ ко¬
торыхъ два погружены въ воду, а друпе два находятся надъ ея поверхностью.
Трубка LD окружается муфтой Л, въ которой безпрестанно переменяется хо¬
лодная вода; она входитъ чрезъ воронку В, а вытекаетъ чрезъ трубку 6г.
Когда хотятъ производить опытъ, то, сгустивъ или разредивъ воздухъ въ ре¬
зервуаре М до определенной степени, разводить огонь въ очаге Р. Термо¬
метры а начинаютъ показывать возвышете температуры, пока упругость па¬
ровъ воды не сделается равною давленио воздуха на поверхность жидкости.
После этого, вода приходить въ кшгЬше; пары подымаются по трубке LD,
обращаются отъ охлаждешя опять въ воду, которая стекаетъ назадъ въ ко¬
телъ, такъ что давлеше внутри не увеличивается; вода продолжаетъ кипеть,
и термометры достигаютъ постоянной температуры. Тогда помощйо манометра
измеряютъ давлеше на поверхность жидкости; это давлеше равно упругости
паровъ. Если упругость воздуха въ шаре М менее одной атмосферы, такъ что
ртуть въ коленё Н манометра стоить выше, чемъ въ колене К, то иЗъ вы¬
соты барометра нужно вычесть разность высотъ ртути въ манометре; когда
давлеше болёе атмосфернаго, то упругость паровъ равна высоте барометра,
сложенной съ разностью высотъ ртути въ манометре.
Таблица упругости водяныхъ паровъ въ насыщенномъ состоянш
(въ милдиметрахъ).
Темп.
Упруг.
Темп.
Упруг.
Темп.
Упруг.
Темп.
Упруг.
Темп.
Упруг.
Темп.
Упруг.
—30°
О1» ”,365
—5е
3,00
4°
6,10
12°
10,5
20°
17,4
40
54,9
— 25
0,553
—4
3,27
5
6,53
13
и,*
21
18,5
45
71,4
—20
0,841
—3
3,55
6
7,00
14
11,9
22
19,7
50
92,0
233
—15
1,28
—2
3,88
7
7,49
15
12,7
23
20,9
70
—10
1,96
—1
4,22
8
8,02
16
13,5
24
22,2
100
760
— 9
2,14
—0
4,60
9
8,57
17
14,4
25
23,6
150
3572
— 8
2,33
1
4,94
10
9,17
18
15,4
30
31,5
200
11660
— 7
- 6
2,53
2,76
2
3
5,30
5,69
11
9,79
19
16,3
35
41,8
230
20915
О П А Р А X Ъ.
231
Изъ этой таблицы видимъ, что упругость паровъ возрастаетъ го¬
раздо быстрее температуры; такъ, при изм1шенш температуры на 5°отъ
35° до 40°, упругость паровъ увеличивается на 13mm, 1, между тЬмъ
какъ отъ 45°до 50—на 20тт, 6.
Ниже прилагается таблица упругости паровъ нЬкоторыхъ жид¬
костей для сравнешя съ упругостью водяныхъ паровъ.
Температура.
Ртуть.
Ашогодь.
Серный
афиръ.
Сернистый
ангидридъ.
—20°
»
3mm,3
67mm,4
475”””,5
0
О’””,020
12,8
183,3
1165
20
0,087
44,5
433,3
2462
60
0,164
350
1729
>
100
0,764
1695
4951
»
150
4,27
7259
>
350
663
»
»
V,
520
8264
»
>
>
209. О жиже hie газовъ. Если нагреть пары, насыщаюнце свое
пространство, или увеличить ихъ объемъ, то они перестаютъ насыщать
пространство и въ этомъ состоянш нич’Ьмъ не отличаются отъ газовъ
[205]. Обратно, если охлаждать какой бы то ни было газъ и сокра¬
щать занимаемый имъ объемъ, то газъ можетъ быть доведенъ до состо-
яшя насыщешя, подобно парамъ. При дальнМшемъ охлажденш, или сгу-
щенш, часть газа переходитъ въ жидкое состояше. Получаемый при
этомъ жидкости невозможпы при обыкновенныхъ ум^яхъ, наприм.
комнатной температур^ и нормальномъ давлешй: он4 приходятъ въ
кикЬше и обращаются въ тотъ газъ, изъ котораго были получены.
Такимъ образомъ, между парами и газами кЬтъ существенной разни¬
цы; они отличаются между собою только температурами и давлешя-
ыи, при которыхъ достигаютъ состояшя насыщешя и переходятъ въ
капельное состояше. Такъ, угольный ангидридъпри 36 атмосферахъи
0° переходитъ въ жидкость, закись азота при 30 атмосферахъ и 0°,
сернистый ангидридъ—при—10° и подъ обыкновеннымъ давлешемъ.
хлоръ—при 5 атмосферахъ и обыкновенной температур^, окись азота
при 104 атмосф. и—11°,кислородъпри 252 атмосф. и—140°, водо¬
родъ при 650 атмосф. и—140° и проч.—Такъ какъ съ увеличешемъ
давлешя точи кшгЬшя повышается, то для ожижешя газа требуется
т Ьмъ большее давлеше, ч’Ьмъ температура выше.
Полагаютъ, что каждому газу соотвЬтствуетъ температура, выше которой
никакими давлешями этотъ газъ нельзя обратить въ жидкость; такую темпе¬
282
Т К П Л О Р О Д ъ.
ратуру принято называть критическою. Этотъ терминъ означаете, очевидно,
то же самое, что и абсолютная точка кшгЬтя [185].
210. Наиболышйискусственныйхолодъ. Наибольшее охлаж-
ден!е производится чрезъ испареше летучихъ жидкостей. Такъ, испаре-
шемъ с’Ьрнаго эфира можно заморозить воду. Жидшй угольный ангид¬
ридъ, выпускаемый чрезъ кранъ изъ сосуда, сильно испаряется; при
этомъ такъ много поглощается теплорода, что часть жидкости перехо¬
дитъ въ твердое состояше. Въ этомъ виде угольный ангидридъ пред¬
ставляете. белоснежную массу; термометръ, въ него опущенный, по¬
казываете. около—80°.
Наиболытй искусственный холодъ полученъ Пик-
тё. Фиг. 285 представляете схематическое изобра-
жеше весьма сложнаго снаряда Пиктё. Помощш на-
гнетательнаго насоса р сгущаютъ сернистый ангид¬
ридъ или закись азота въ сосуд^ А; чтобы удалять
освобождающуюся при сгущенш газа теплоту, сосудъ
Л вставляютъ въ другой LL, чрезъ который про¬
бегаете вода. Жидшй сернистый ангидридъ, нахо¬
дясь подъ сильнымъ давлешемъ, переливается по
трубке т въ сосудъ В, где онъ испаряется. Обра¬
зующая газъ въ верхней части сосуда Б выкачи¬
вается насосомъ р назадъ въ сосудъ А. Темпера¬
тура сосуда Б понижается до—65°. Внутри сосуда
Б помещенъ сосудъ С,въ который другимъ насосомъ
q накачиваютъ угольный ангидридъ. Низкая тем-
пература сосуда В даете возможность обратить этотъ
J газъ въ жидкость только при 5 атмосферахъ. От¬
сюда жидкость переходитъ по трубке п въ сосудъ Б,
где она испаряется. Образующейся газъ выкачивает¬
ся назадъ въ сосудъ С насосомъ q. Насосы приводят¬
ся въ движеше паровой машиной. По прошествш не-
сколькихъ часовъ, температура сосуда Б понижает¬
ся до—140°. Только благодаря такой низкой тем¬
пературе, Пикте удалось обратить въ жидкость кис-
лородъ, водородъ и друпе газы, считавппеся посто-
Фиг. 285. явными. Ожвжеше совершалось въ сосуде Е, сое-
диненномъ трубкою s съ ретортой, въ которой выделялся газъ, вследств1е хими¬
ческой реакцш; кислородъ, наприм., получали чрезъ на гревате хлорновато-
кал'швой соли. Освобождаясь въ закрытомъ пространстве, газъ достигаете боль¬
шой упругости, которую не могута дать нагнетательные насосы, и охлаждае¬
мый въ сосуде Е, переходите въ жидкое состояше.
211. Испареше жидкостей въ газахъ. Законъ Дальтона.
Если въ занертомъ со всехъ сторонъ пространстве, наполненномъ iia-
кимъ нибудь газомъ, поместить сосудъ съ водою, то, спустя болышй или
меиышй промежутокъ времени, пары, отделяясь мало помалу изъ жид¬
О П А Г А X Ъ.
кости, достигаютъ, наконецъ, состояшя насыщешя. Дальтонъ нашедъ,
кто, для иасыщенгя какого либо пространства, нужно одно и
то же количество водяныхъ паровъ, будетъ ли это простран¬
ство пустое, или наполнено какимъ нибудъ газомъ; вся разность
заключается только въ томъ, что въ пустоте пары почти мгновенно до¬
стигаютъ состояшя насыщешя, а въ газе — спустя некоторое время,
иногда довольно продолжительное.
Дальтонъ производилъ свои опыты съ следующпмъ приборомъ. Боль¬
шой стеклянный шаръ Гфиг- 286) закрытъ металлической оправой съ тремя
отверстии, въ которыя вделаны: трубка С съ
кранонъ, сообщающая шаръ съ воздушнымъ на-
сосомъ, сифонный барометръ AM и воронка -В,
запираемая краномъ и содержащая испытуемую
жидкость. Если разр^димъ воздухъ въ шаре, то
ртуть изъ барометрической трубки большею ча-
стго вытечетъ въ широкое колено сифона М, а
разность ея высотъ выразить упругость остав-
шагося газа. Тогда запираютъ кранъ С и отпн-
раютъ на короткое время кранъ В, чтобы ни¬
сколько жидкости, содержащейся въ воронке, вы¬
текло въ шаръ. Жидкость скоро обратится въ
пары, которые примешиваются къ воздуху и уве-
личиваютъ его упругость. Общая упругость сме¬
си будетъ равна разности высотъ ртути въ обо-
ихъ коленахъ сифона; вычитая изъ нея упругость
одного воздуха, получимъ упругость пара. . По-
добнымъ же образомъ можно произвести опытъ
при разныхъ давлешяхъ воздуха и при разныхъ
температурахъ, для чего шарь погружаютъ въ воду, которой температуру
постепенно возвышаютъ. Во всякомъ случае, упругость смеси изъ газа и пара
въ насыщенномъ состоянш, по наблюденш Дальтона, равняется сумме ихъ
упругостей. Реньо, поверявппй изследовашя Дальтона более совершенными
npieMaMH, нашелъ, что приведенный выше законъ не вполне точенъ, но что
упругость паровъ воды въ пустоте несколько более, нежели въ газахъ; впро-
чемъ, разности столь малы, что при вычислешяхъ посредственной точности
могуть быть пренебрегаемы. Въ отношенш сероуглерода, бензина и особенно
сернаго эфира, законъ Дальтона не имеетъ места: упругость паровъ этихъ
жидкостей въ пустоте более, нежели въ воздухе. То же самое свойство, ве¬
роятно, принадлежитъ всемъ вообще легко испаряющимся жидкостямъ. За¬
конъ Дальтона еще менее приложимъ къ смешение между собою паровъ раз¬
ныхъ жидкостей: упругость смеси бываетъ даже иногда менее упругости па¬
ровъ наиболее испаряющагося вещества.
212. Плотность паровъ. До сихъ поръ шЬтъ достаточно точнаго npi-
ема для определсшя плотности паровъ въ состоянш насыщешя. По способу,
принадлежащему Дюма, находятъ весъ пара, наполняющаго шаръ, и делятъ
на весъ воздуха, взятаго въ томъ же объеме. Съ этою целью прнготовляютъ
Фиг. 286.
оболочку В (фиг. 287) съ оттянутымъ въ тонкую трубку горломъ; опредг1;ля-
ютъ ея вместимость и весь и вводятъ внутрь вещество, плотпость паровъ ко¬
тораго хотятъ найти. Потомъ оболочку утверждаютъ между кольцами, при¬
крепленными къ стержню С, который передвигается по стойке В, и оиуска-
готъ въ ваппу А, пагреваемую на очаге и состоящую изъ какой либо жидкос¬
ти: воднаго раствора поваренной соли, масла, или металлическаго сплава, смот¬
ря по температуре, которая необходима для обращешя въ пары вещества, вве
деннаго въ оболочку В. Пары, образуюпуеся въ оболочке, вытесняютъ воздухъ
и съ шумомъ выходятъ наружу, являясь у отверст1я горла въ виде облачка. Ког¬
да это облачко исчезнетъ, то оболочка не будетъ более заключать ни воздуха,
ни введеннаго вещества твердаго или жидкаго, а только одни пары. Въ это
мгповеше запаиваютъ отверсие и замечаютъ температуру ванны по термометру
Е. Затемъ оболочку В изъ ванны вынимаютъ, даютъ простыть и взвешива-
ютъ. Зная, кроме того, весъ оболочки В, пустой и съ воздухомъ, можно опре¬
делить плотпость пара.
Изъ такихъ и подобныхъизыскашй оказалось, что плотность водяного пара,
въ состоянш насыщетя, относительно воздуха, при одинаковыхъ давленш и
температуре, равна приблизительно Впрочемъ это отношеше непостоянно,
но съ возвышетемъ температуры увеличивается; такъ, при 13° оно равно
0,616, а при 44°—0,652.
Ниже прилагается таблица плотности паровъ разныхъ жидкостей.
ВЕЩЕСТВА.
плотность.
ВЕЩЕСТВА.
плотность.
Воздухъ
1,000
Сероуглеродъ
2,645
Вода
0,624
Терпентинъ
5,013
Алкоголь
1,614
Ртуть
6,976
Серный эфиръ
2,586
1одъ
8,716
Влажность.
213. Влажность. Воздухъ, кроме кислорода и азота, содержитъ
между прочимъ пары воды, но почти никогда не бываетъ ими насыщенъ.
Отношеше количества находящагося въ воздухе пара къ тому количе¬
ству пара, которое необходимо для насыщетя, называется влажностью.
Если нанрим. въ некоторомъ объеме воздуха содержится 2 фунта воды
въ парообразномъ состоянш, а можетъ быть при данной температуре 3
фунта, то влажность равна %. Опытъ ноказалъ, что при одинаковыхъ
объемахъ количество пара приблизительно пропорщонально его упруго¬
сти, а потому можно сказать, что влажность есть отношеше упругости
пара существующаго къ той упругости, которую долженъ иметь парь
въ состоянш насыщетя. Изъ поняия о влажности следуетъ, что она
не можетъ быть более 1 и, следовательно, естьнравильная дробь; чтобы
не разематривать дробей, влажпость умножаютъ на 100. Пусть нанрим.
15 Л л Ж И О С Т 1>.
235
при температур* 15° упругость парок:, была 8"”", 4; въ таблиц* упру¬
гости паровъ воды [208] иротивъ 15° читаемъ число 12“”, 7; разд*ляя
8,4 на 12,7 иумножая частное наЮО, находивгь 66; это несть влаж¬
ность; она означаетъ, что въ воздух* находится 66% или 66 сотыхъ
того количества пара, которое необходимо для насыщешя.
Влажность при возвышенна температуры уменьшается, потому что
тогда знаменатель дроби, изображающей влажность, увеличивается, меж¬
ду т*мъ какъ числитель остается постояннымъ; действительно, еслибы
въ нредыдущемъ прим*р* температура была напр. 20°, то нашли бы
для влажности число 40. Изъ этого выходитъ, что величина влажности
зависитъ не отъ одного количества паровъ, но и отъ температуры: влаж¬
ность можетъ быть велика, хотя бы паровъ было мало, если только тем¬
пература достаточно низка; обратно, какъ бы ни было много паровъ,
влажность можно сд*лать весьма малою, возвышая температуру.
Въфизик* словомъ влажность обозначаютъ несколько иное ноняте,
ч*мъвъобщежитш. Обыкновенно влажностью или сыростью называюсь
такое состояше атмосферы, когда она легко уступаетъ часть содержа¬
щейся въ ней воды разнымъ предметами тканямъ, дереву, бумаг* и
проч., н вообще т*ламъ гигроскопическими; этимъ именемъ обозна¬
чаются т*ла, который им*ютъ свойство нритяги- ft I
вать изъ воздуха нары и, переводя ихъ въ жид- |г| Ч. |
кое состояте, скоплять въ своихъ скважинахъ. | JLДУ А
Понятно влажность нротивонолагаютъ сухость
или способность атмосферы отнимать отъ гигрос- И
копическихъ т*лъ воду въ большемъ или мень-
шемъ количеств*. Ч*мъ пары ближе къ состоянш
насыщешя, т*мъ мен*е стремлеше воды испарять-
ся, и т*мъ бол*е ея накопляется въ скважинахъ
гигроскопическаго т*ла, которое поэтому стано-
вится влажн*е или сыр*е. Нанротивъ, когда нары
далеки отъ состояшя насыщешя, то гигроскони-
чесюя т*ла легко уступаютъ большую часть сво- г ^
ей влаги воздуху и д*лаются суще. фиг- 287-
Гигроскопичесшя т*ла, напитываясь водою, увеличиваются въ объ¬
ем*, а при высыханш сжимаются. Если смочить сухую веревку, слабо
натянутую между двумя неподвижными точками, то она д*лаетея толще,
укорачивается и натягивается. Дерево при высыхащи растрескивается.
Лодка, находясь вн* воды на берегу, разсыхается, т. е. между досками,
изъ которыхъ она сд*лана, являются щ\ли. и, при спускати на воду,
даетъ течь. То же бываетъ съ кадками и бочками, когда он* долго
стоять безъ воды.
236
ТЕПЛОРОДЪ.
Когда хотятъ высушить влажную вещь, то ее кладутъ въ теплое
место, где, по причин’}; более высокой температуры, влажность бы-
ваетъ меньше; отъ этого, вода быстро испаряется, и вещь высыхаетъ.
Наше т};ло и особенно летая весьма гигроскопичны; по этой при¬
чине, отъ влажности воздуха прямо зависитъ количество отделяющихся ,
отъ насъ паровъ, а это оказываетъ вл1яше на наше здоровье. Найдено,
что л*тшй воздухъ, котораго влажность заключается между 60 и 70,
есть самый блашцяятный для нашего организма.
214. Величина влажности внъшняго и комнатнаго воз¬
духа. Количество паровъ въ продолжеше года и разное время дня бы-
ваетъ весьма различно. Вообще замечено, что въ атмосфере темъ боль¬
ше паровъ, чемъ выше температура; следовательно, наибольшее коли¬
чество паровъ соответствуетъ летнему времени и дню, наименьшее—
зимнему и ночи. Влажность имеетъ обратный порядокъ. Самый сухой
воздухъ бываетъ летомъиднемъ; нанротивъ, зимою, особенно во время
сильныхъ морозовъ, воздухъ почти насыщенъ парами. Причина понят¬
на: хотя въ теплое время много паровъ въ воздухе, но ихъ и требуется
много для насыщетя пространства, а потому влажность бываетъ мала:
напротивъ, при низкой температуре достаточно небольшого количества
паровъ, чтобы произвести наснщеше. ;
Л/Ьтомъ воздухъ нашихъ жилищъ почти одинаковъ съ внешнимъ,
но зимою въкомнатахъ, отапливаемыхъ печами, онъ обыкновенно весь¬
ма сухъ. Это явлеше легко объяснить. Пусть наружный воздухъ имеетъ
температуру—20°, а комнатный 20°. При топленш печи, внутреннш
воздухъ чрезъ трубу выходитъ наружу, а внешшй чрезъ скважины и
отверст въ дверяхъ и рамахъ входитъ въ комнату [196]; здесь онъ
нагревается и, хотя бы былъ прежде насыщенъ парами, делается весьма
сухъ. Чтобы определить его влажность, должно разделить упругость
паровъ, соответствующую—20°, то есть 0mm, 841, на упругость при
20°, то есть 17mm, 4, и увеличить частное въ 100 разъ, отъ чего по-
лучпмъ 5. Мы предположили, что внешшй воздухъ насыщенъ нарами;
очевидно, въ случае ненасыщешя, влажность въ комнате была бы еще
менее. Правда, испареюя отъ разныхъ телъ и дыхаше, а также и то
обстоятельство, что не весь комнатный воздухъ выносится въ трубу, <
увеличивают, несколько влажность, но все таки воздухъ бываетъ до¬
вольно сухъ. Сухостью комнатнаго воздуха объясняется, почему зимою
лопается мебель. Дерево есть тело гигроскопическое, но не въ одинако¬
вой степени во всехъ частяхъ; если напр, одна сторона деревянной до¬
ски высыхаетъ быстрее другой, то она и сжимается более; отъ этого, до¬
ска коробится и нередко трескается.
ВЛАЖНОСТЬ.
237
215. Гигрометры. Влажность им'Ьетъ весьма важное значеше от¬
носительно всехъ органическихъ существъ. Она также имеетъ прямую
связь съ ноявлетемъ водяныхъ метеоровъ: дождя, снега, тумана и
нроч. Вотъ почему приборы, точно измеряющее влажность, столь же не¬
обходимы, какъ термометръ и барометръ; они называются гигромет¬
рами. Есть еще снаряды, ноказываюпце только изм’Ьнеше влажности;
они известны подъ именемъ гигроскоповъ.
Лучнпй гигрометръ изобретешь Реньо; онъ основанъ на определены
той температуры, при которой водяные пары, находяидеся въ воздухе,
были бы въ состоянш насыщешя.
Для объяснешя сказаннаго, вообразимъ стаканъ съ водою, въ ко¬
торую опущены термометръ и кусокъ льду; по мере таяшя льда, тем¬
пература воды понижается, а вместе сътемъ охлаждается, прилегаю¬
щей снаружи къ стенкамъ стакана, тоншй слой воздуха, такъ что, на¬
конецъ, заключающееся въ этомъ слое водяные пары достигаютъ состоя-
н!я насыщешя; тогда часть ихъ переходитъ въ жидкое состояше, и на
внешней поверхности стакана является роса, т. е. вода въ виде мел-
кихъ канель.Термометръ, опущенный въ стаканъ, приблизительно даетъ
точку росы или температуру, при которой находящшся въ воздухе
паръ насыщаетъ пространство. Пусть точка росы 10°; въ таблиц!; упру¬
гости паровъ воды противъ этого числа находимъ 9""", 17; это и есть
упругость существующихъ паровъ. Если въ то же время температура
воздуха была 15°, то, разд'Ьливъ число 9mm, 17 на упругость при 15°
или на 12mm, 7 и умноживъ частное на 100, найдемъ 72,2, что и со¬
ставить искомую влажность.
Такимъ пр1емомъ нельзя точно определить точку росы, потому что
охлаждеше воды не тотчасъ передается ртути термометра и воздуху на
внешнюю поверхность стакана, по причине худой теплопроводности
стекла. Кроме того самая вода не будетъ иметь везде одной и той же
температуры. Эти недостатки значительно ослаблены въ гигрометре
Дашеля и совершенно уничтожены у Реньо.
Гигрометръ Дангеля. Гигрометръ Дашеля состоитъ изъ двухъ стеклян-
ныхъ полыхъ шаровъ А и В (Фиг- 288), соединенныхъ стеклянной труб¬
кой. Чрезъ отверсйе, въ нижней части шара В вводятъ въ шаръ А серный
эфиръ и, чтобы вытеснить воздухъ изъ прибора, приводятъ эфиръ въ кипеше;
тогда на лампе отверсйе запаиваютъ. После этого, приборъ будетъ содержать
только жидшй эфиръ и его пары. Наблюдете ироизводятъ такъ. Переливаютъ
всю жидкость въ шарикъ А, а другой-В покрываютъ кисеею, которую смачи-
ваютъ сернымъ эфиромъ. Отъ испаретя сернаго эфира съ кисеи, шарикъ В
охладится, и жидкость будетъ перегоняться изъ шарика А въ шарикъ В [206].
ПТарикъ А, отъ постояннаго отдёлешя паровъ съ поверхности сернаго эфира,
238
ТЕПЛОРОД Ъ.
охлаждается, и, наконецъ, на внешней его поверхности появляются капли во¬
ды. Этотъ шарикъ покрьшается позолотою, въ которой, отражаются наиболее
освещенные предметы, папр. окно; тогда легко заметить первые признаки осаж-
дешя водяныхъ паровъ изъ воздуха, что обнаруживается мгновеннымъ потемне-
шемъ изображен!?!. Точка росы определяется термеметромъ t, помещеннымъ вну¬
три прибора, и котораго шарикъ на половину погружаютъ въ серный эфиръ,
потому что охлаждете происходить только па поверхности жидкости. Тем¬
пература среды определяется термометромъ D, утвержденнымъ па подставке
прибора. Точка росы не можетъ быть определена въ гигрометре Дателя съ до¬
статочною точностью, потому что, вследетвде худой теплопроводности стекла,
охлаждете, производимое испаретемъ сернаго эфира, передается ртути термо¬
метра и наружному воздуху не тотчасъ, но спустя болышй или мепышй проме-
жутокъ времени, смотря по толщине стенокъ оболочки термометра t и шара А,
такъ что ртуть термометра будетъ иметь другую температуру, нежели приле-
гакящй къ шару воздухъ; обыкновенно термометръ показываетъ температуру
менее надлежащей, потому что его стенки тоньше стенокъ шара А. Наконецъ,
самъ наблюдатель, своимъ дыхатемъ вблизи прибора, значительно изменяетъ
действительную влажность среды.
216. Гиггометгъ Реньо. Главная часть гигрометра Реньо есть
сосудъ D (фиг. 289), котораго нижняя часть сделана изъ тонкаго се-
ребрянаго или меднаго по-
серебренаго листа, а верх¬
няя—изъетекла; сосудъза-
ключаетъ серный эфиръ и
запирается пробкой, чрезъ
которую ироходятъ: тонкая
стеклянная трубка А, пог¬
руженная въ эфиръ почти
до дна, и термометръ Т.
Верхняя часть сосуда сооб¬
щается съ другимъ G, ко¬
торый называется аспира¬
тором,—помощш корот¬
кой трубки т, канала, сде-
ланнаго въ подставке п, и
каучуковой трубки р. Со¬
судъ G наполненъ водою, которую во время паблюденш выпускаютъ
чрезъ кранъ; на место вытекшей жидкости, въ аспираторъ выходитъ
воздухъ изъ сосуда D; отъ этого, давлеше на поверхность эфира умень¬
шается; внешнШ воздухъ беретъ нерсвесъ, входитъ въ сосудъ D чрезъ
трубку А и приводить въ волнеше серный эфиръ; пузырьки воздуха,
проникая чрезъ массу жидкости, ускоряютъ ея испареше и, следова¬
тельно, поглощеше тепла. Наконецъ, приборъ охлаждается до такой
ВЛАЖНОСТЬ.
23»
степени, что на блестящей серебряной поверхности его появляются капли
воды. Точка росы наблюдается на термометре Т, а температура воз¬
духа на термометре s, заключенномъ въ сосудъ JE, подобный D. Упо¬
мянутый выше ошибки [215] здесь устраняются во
первыхъ темъ, что серебро нропусваетъ легко чрезъ
себя теплоту, а потому серный эфиръ будетъ иметь
температуру одинаковую съ воздухомъ; вовторыхъ,
когда появятся первые признаки росы, кранъ аспи¬
ратора немного или совсЬмъ занираютъ, и роса про-
надаетъ; потомъ снова отпираютъ кранъ, и роса
вскоре опять появляется, а термометръ Т показы-
ваетъ уже менее прежняго. Такое д'Ьйств1е повто-
ряютъ нисколько разъ, пока термометръ Т не бу¬
детъ давать при появлеши росы постоянно одну и Фиг- 28а-
туже температуру. Въ это мгновеше ртуть термометра и слой воздуха,
прилегаюнцй въ наружнымъ с'гЬнкамъ серебрянаго сосуда, имеютъ оди¬
наковый температуры. Неточность, происходящая отъ дыхашя наблюда¬
теля, избегается темъ, что за ноявлешемъ росы и ходомъ терыометровъ
следять издали, при помощи зрительной трубы.
217. Гигроскопъ Соссюра. Гигроскопъ Соссюра, показывающШ только
измененie влажности, основанъ на томъ, что человечесшй волосъ, втягивая въ
себя пары воды, удлиняется; вапротивъ, освобождая ихъ, укорачивается. Чтобы
волосъ былъ по возможности более чувствителенъ къ влажности, должно вы¬
делить изъ него жирныя вещества, погружая въ какую нибудь щелочь, или
серный эфиръ, въ которыхъ эти вещества растворяются. Обработанный такимъ
образомъ, волосъ прикрепляютъ однпмъ концемъ въ точке А (фиг. 290) къ
деревянной или металлической рамке ВС, обводятъ около блока m и при¬
крепляютъ къ другому концу его гирьку j>; съ блокомъ со¬
единена неподвижно стрелка п, двигающаяся по дуге. Когда
волосъ удлиняется, то гирька опускается, и стрелка дви¬
гается по дуге сверху внизъ; при укорачиванш волоса,
стрелка двигается въ противоположную сторону. Чтобы обо¬
значить на дуге делешя, приборъ помещаютъ сначала
подъ стеклянный колоколъ, куда кладутъ куски хлористаго
кальщя —вещества, которое имеетъ свойство поглощать
нары воды и, вследсте того, осушаетъ воздухъ. По мере
поглощешя паровъ, волосъ высыхаетъ и укорачивается до
наибольшей степени; въ томъ месте, где стрелка остано¬
вится, пишутъ 0. Потомъ приборъ опять покрываютъ стек-
ляннымъ колоколомъ, стенки котораго обрызгиваютъ внутри
подою; воздухъ постепенно напитывается парами, волосъ
удлиняется, и стрелка двигается по дуге до техъ поръ, пока
пары не насытятъ пространства- Ту точку дуги, на которую
тогда будетъ указывать стрелка, отнечаютъ цифрою 100;®
пространство между двумя найденными точками делятъ на Фиг. 290.
100 равныхъ частей.
240
ТЕПЛОРОДЪ.
Пусть изготовленный такимъ образомъ спарядъ пом*щенъ въ комнатномъ
воздух*, и пусть стрелка п остановилась на д*лепш 40. Если бы расширеше
волоса было пропорщонально влажности, то число 40 означало бы непосред¬
ственно влажность, какъ и думалъ саяъ изобретатель, считая свой приборъ
настоящимъ гигрометромъ. Но на самомъ д*л* это несправедливо: при увели¬
чены влажности волось сначала расширяется очень быстро, а потомъ медлен¬
нее; отъ этого приборъ показываетъ более влажности, нежели это бываетъ въ
действительности.
Ге-Люссакъ и потомъ Реньо пытались составить таблицу поправокъ, по ко¬
торой можно было бы узнавать истинную влажность по наблюденной; но посл*д-
iiifi наблюдатель доказалъ, что такая таблица различна для каждаго волоса и
изменяется съ течешемъ времени, а это очевидно делаетъ приборъ Соссюра,
какъ гигрометръ, совершенно негоднымъ для употреблешя.
Есть еще гигроскопы другого рода; часто пмЬюпце видъ человеческихъ
фнгуръ, покрывающихся капишономъ при увеличены влажности и открываю¬
щихся при уменыпенш ея; они основаны на свойств* кпшечныхъ струнъ рас¬
кручиваться при увеличепш влажности и закручиваться при ея уменьшены.
Этп приборы еще мен*е точны, ч*мъ гигроскопъ Соссюра.
218. Самый надежный способъ пзм*решя влажности, помощпо котораго
поверяется доброкачественность всякихъ гигрометровъ, есть способъ химиче-
сшй. Сущность его заключается въ сл*дующемъ. Аспираторъ, наполненный
водою, соединяютъ съ н*сколькими трубкамп, содержащими осушающее веще¬
ство, наприм. хлористый кальщй. Изъ аспиратора воду выпускаютъ. Воздухъ
проходитъ въ аспираторъ чрезъ рядъ трубокъ, въ которыхъ теряетъ свою влагу.
Трубки съ хлористыяъ кальщемъ надо взв*сить два раза: до пропускагая чрезъ
нихъ воздуха и поел* пропускашя *). Увеличеше ихъ в*са покажетъ в*съ во¬
дяного пара, содержащагося въ объем* воздуха, равномъ объему аспиратора.
Отсюда легко определить плотность пара и, наконецъ, влажность.
Придодввете упругости паровъ.
219. Котелъ Папина. Температура жидкости, кипящей въ от-
* \ крытомъ сверху кот л*, остается вовсе время кин*шя постоянною [177].
Когда же котелъ закрытъ плотно крышкой, то кшгЬшя не будетъ,
какъ бы ни была высока температура, потому что освобождающейся изъ
жидкости паръ скопляется въ верхней части котла и производитъ все
большее и большее давлеше. Такимъ образомъ, температуру жидкости
и упругость ея паровъ можно увеличить до произвольной степени, если
только ст'Ьнки котла достаточно прочны.
Котелъ Папина, названный такъ по имени изобр*тателя, основанъ
на этомъ начал*. Онъ состоитъ изъ металлического, съ толстыми ст*н-
*) Первую трубку, соединенную съ аспираторомъ, для устранешя всякаго со-
мн-Ыя, лучше не взвЬшивать, такъ какъ въ нее ногугь попасть водяные пары
изъ аспиратора.
ПРЛЛОЖШЕ УПРУГОСТИ ПАРОВЪ. 241
ками, котла В (фиг. 291), въ который наливаютъ воды и нотомъ}за-
крывають крышкой. Последнюю прикрепляюте, посредствомъ вин-
товъ Ъ, къ котлу. Потомъ приборъ ставятъ на сильный огонь. Образую-
нцеся при этомъ пары давятъ на поверхность воды и останавливаютъ
кипен1е. Упругость паровъвозрастаетъ
и, наконецъ, можетъ сделаться столь
большою, что котелъ разорвется. Это
предотвращается прсдохранительнымъ
клапаномъ или металлической пробкой
к, которая занираетъ отверсие О, сде¬
ланное въ крышке; на пробку налегаетъ
рычагъ второго рода с/, котораго точ¬
ка опоры въс, анадлинномъ плече при¬
вешена гиря р. Когда упругость пара
возрастете далее известнаго предела,
пробка приподымется, и излишекъпара
выйдете. Температура воды въ каждый
моменте определяется термометромъ,
опущеннымъ въ ртуть, налитую въ ме¬
таллическую трубку t, которую вделы-
ваютъ въ крышку котла. Температура
воды въ папиновомъ котле можетъ сде¬
латься СТОЛЬ ВЫСОКОЮ, ЧТО ВЪ ней МО- Фиг. 291.
жетъ плавиться свинецъ и олово, легко развариваются овощи, извле¬
кается бульонъ изъ костей и проч.
Давлеше наровъ на стенки котла быстро возрастаетъ при возвы-
шенш температуры, какъ это видно изъ таблицы упругости водяныхъ
паровъ [208]. При 200° упругость равна 11660"""; такъ какъ воздухъ
при упругости въ 7 60mm или приблизительно въ 30 дюймовъ давите
на площадь одного квадратнаго дюйма съ силою 16,1 фунт. [120], то
паръ при 200° произведете на ту же площадь давлеше во столько разъ
большее, во сколько 11660 более 760, или 247 фунтовъ. Вообще, да¬
влеше пара на единицу площади равно весу ртутнаго столба, измЬряю-
щаго упругость пара и опирающагося на эту же площадь.
Сила упругости паровъ была известна еще въ глубокой древности;
поэтому, съ давнихъ поръ старались придумать машины, которыя бы
приводились въ движеше парами.
Первый решилъ эту задачу Паиинъ около 200 летъ тому назадъ,
но его паровая машина не имела однакоже практическаго применешя.
Счастливее Панина былъ англШскш работникъ Ньюкоменъ, который,
I
242
ТЕПЛОРОДЪ.
пользуясь идеями перваго, усп*лъ устроить машину, долго употребляв¬
шуюся въ руднпкахъ для выкачивашя воды. Главный ея недостатокъ
есть огромное цотреблеше топлива. Наконецъ, шотландцу Уату, назадъ
тому 100 л*тъ, удалось устранить этотъ недостатокъ и вообще сооб¬
щить машин* бблыпую нрим*нпмость. Съ т*хъ поръ паровыя машины
начали входить во всеобщее употреблеше.
220. Машина Уата. Существенный части машины Уата суть:
паровой цилиндръ, золомникъ и холодильникъ.
А (фиг. 292) представляетъ паровой цилиндръ, въ полости кото¬
раго ходитъ поршень ш, поперем*нно подымаемый и опускаемый силою
паровъ (на фигур*, для ясности, въ ст*нк* парового цилиндра сд*лана
выр*зка, которой въ д*йствительности, конечно, н*тъ); съ поршнемъ
Фиг. 292.
соединено, посредствомъ стержня, коромысла ВС, принимающее отъ
поршня колебательное движете около оси О. Отъ колебашя коромысла
понижается или повышается шатунъ СЕ, вращающШ мотыль или
кривошипъ ED и соединенный съ нимъ: ось gg и маховое колесо Р.
Изъ кипящей воды, нагр*ваемой въ закрьгтомъ котл*, подымается паръ
и идетъ по трубк* h въ паровую коробку В] отсюда онъ можетъ войтп
ПРИЛОЖЕНА УПРУГОСТИ ДАРОВЪ.
243
въ паровой цилиндръ по одному изъ двухъ каналовъ: х и у, когда одинъ
изъ каналовъ, наприм. у, сообщаетъ паровую коробку съ цилиндромъ,
то другой каналъ х запертъ золотником S. Золотникъ есть толстая
пластинка, которая им*егь съ одной стороны углублеше, сообщенное,
носредствомъ одного изъ т*хъ же каналовъ х и у, съ паровымъ цилии-
дромъ и, при помощи трубки ии, съ закрытымъ сосудомъ Q, называе-
мымъ холодильником. Золотникъ можно передвигать по вертикаль¬
ному направленно помогцш прута г. Въ холодильник* находится хо¬
лодная вода, а потому упругость пара зд*сь весьма мала.Предположимъ,
что атмосфернаго воздуха н*тъ ни въ холодильник*, ни въ паровомъ
цилиндр*, ни въ частяхъ, ихъ соединяющихъ, и пусть по об* стороны
поршня находится паръ, а золотникъ стоитъ въ положенш, показан-
номъ на фигур*; тогда паръ изъ верхней части парового цилиндра, не
встречая сопротивлешя къ расширенно, перейдетъ по каналу х, углуб¬
ленно золотника и трубк* ии въ холодильникъ, гд* и сгустится въ во¬
ду. Такимъ образомъ. надъ поршнемъ будетъ пустота, или, точн*е ска¬
зать, паръ чрезвычайно слабой упругости. Между т*мъ паръ Изъ паро¬
вой коробки, по каналу у, потечетъ въ цилиндръ и будетъ давить на
поршень снизу, отъ чего посл*дшй, неудерживаемый сверху давлеш-
емъ, подымется и увлечетъ за собою соединенный съ нимъ части: ко¬
ромысло, шатунъ и проч. Если теперь передвинемъ золотникъ ниже,
такъ чтобы каналъ у сообщался съ холодильникомъ, а каналъ х—съ па¬
ровой коробкой, то паръ изъ-подъ поршня пойдетъ въ холодильникъ,
гд* сгустится въ воду, а паръ изъ паровой коробки устремится по ка¬
налу х въ цилиндръ и опуститъ поршень. Итакъ, прп поперем*нномъ
подыманш и опусканш золотника, совершаются колебательный движенш
поршня то вверхъ, то внизъ. Преобразоваше колебательныхъ движетй
коромысла и шатуна во вращеше оси объясняется инерщею частей ма-
шипы. Когда поршень достигнетъ верхней части парового цилиндра, то
точка Е скр*плешя мотыля съ шатуномъ. опускаясь, доходитъ до низ-
шаго своего положешя, но не останавливается зд*сь, а, увлекаемая инер¬
щею шатуна и другихъ подвижныхъ частей, переходитъ это положеше;
когда потомъ поршень станетъ опускаться, то точка Е будетъ поды¬
маться по другой сторон* оси, и, сл*довательно, ось получптъ враща¬
тельное движете по одному и тому же направленно. Движете золотнпка
управляется эксцентрикомъ. Это есть кругъ t, прикр*пленный непод¬
вижно къ оси уд не въ центр*; около эксцентрика обходитъ кольцо, въ
которомъ онъ свободно вращается; кольцо соединено со стержпемъ kk.
При вращенш оси, вращается и эксцентрикъ, а кольцо со стержнемъ пе-
ремЬщается горизонтально взадъ и впередъ; стержень kk двигаетъ
около оси г ломанный рычагг, къ которому прикр4пленъ прутъ г, при¬
деланный къ золотнику.
Вначале дейс/шя машины, вместилища А и Q бываютъ наполне¬
ны воздухомъ, который легко вытеснить парами, сделавъ ихъ, чрезъ
повышеше температуры, достаточно упругими.
Когда поршень находится на самомъ верху или внизу^парового ци¬
линдра, то на несколько времени останавливается, не сообща# движешя
оси дд', нанротивъ, во время движешя, подымаясь или опускаясь, дМ-
ствуетъ съ наибольшею силою. Отсюда видно, что движеше машины
должно быть прерывистое, что въ практическихъ применешяхъ весьма
неудобно. Чтобы устранить это, къ оси прикрепляютъ маховое колесо Р,
имеющее значительную массу; колесо своею инерщею ослабляетъ удары
поршня и даетъ машине движете въ ту пору, когда поршень, нахо¬
дясь вверху или внизу цилиндра, останавливается.
Холодная вода, необходимая для сгущешя паровъ, накачивается изъ
реки или колодца, по трубке d, всасывающими насосомъ И, приводи¬
мыми въ движете коромысломъ, и переливается въ воронку q, а оттуда,
по трубке е, въ холодильники. Вода, накопляющаяся въ холодильнике,
выкачивается насосомъ ШсЬ и направляется по трубке / въ котелъ.'
Съ осью дд соединяютъ разныя машины, токарные станки, водока-
чальни, лесопильни, скоропечатный машины и проч.
Паровая машина, производя работу, встречаетъ иногда неодинаковый сч-
противлетя; кроме того, количество топлива въ печке можетъ быть разное,
такъ что котелъ не будетъ получать постоянно одного и того же количества
тепла. Отъ этихъ причинъ, машина должна иметь движете неравномерное.
Центробгьжный уравнитель Уата почти устраняетъ этотъ недостатокъ.
Онъ состоите изъ четырехъ стержней ае, bf, дс и dg (фиг. 293), соединен-
ныхъ шарннравш въ точкахъ с и d и образую-
щихъ ромбъ. Стержни ае и ft/" имеютъ на кон-
цахъ массивные шары е и f и прикреплены
шарнирами а и ft къ оси Sr, а стержни сд
и dg соединены также шарнирами съ тяже-
лымъ кольцомъ д, двигающимся по длине той
„ же оси Sr. Безконечпый ремень рр, который
обхватываете кругъ п и ось махового колеса,
приводить ось Sr во вращательное движете.
р Отъ действия центробежной силы, шары раз-
~ двигаются и приподымаютъ кольцо д, которое,
Р помощш рычага Ifcff, имеющаго точку опоры
, въ к, и прута nil, двигаете задвижку т, встав-
293. ленну10 въ паропроводную трубку h. Когда
движете машины почему либо ускорится, то задвижка задержитъ притокъ
паровъ въ паровую трубку; напротивъ, при замедлеиш хода, задвижка повер¬
ПРИЛОЖЕНИЕ УПРУГОСТИ ПАРОВЪ.
245
нется назадъ и дастъ свободный проходъпару. Центробежный уравнитель можно
такъ установить, что движете машины будетъ приблизительно равномерно.
Стержень, соединяющШ поршень т съ коромыс-
ломъ ВС (фиг. 292), нельзя непосредственно при¬
креплять къ коромыслу, потому что точка прикреп-
летя двигалась бы не отвесно, а отъ этого стержень
am, наклоняясь то въ ту, то въ другую сторону, уве-
личивалъ бы чрезъ треше величину отверст, еде- р
ланнаго въ крышке парового цилиндра, и много пара е
выходило бы чрезъ это отверспе наружу безъ всякой
пользы. Уатъ придумалъ особый приводъ для соеди-
нетя коромысла съ поршнемъ, названный, по имени ,
изобретателя, параллелограммомъ Уата. Часть Фиг. 294.
коромысла ВЪ, стержни Ва, Ъс, ас (фиг. 294) и вращаюпцйся около непо¬
движной точки р стержень рс соединены между собою шарнирами; первые че¬
тыре образуютъ параллелограммъ ВЬса. При колебанш коромысла, точка я
описываеть дугу круга, котораго центръ с движется по дуге другого круга,
имеющаго неподвижный центръ р. Пусть точки р, я и с находятся на одной
прямой горизонтальной лиши, и пусть коромысло параллельно этой линш. Если
теперь левое плечо коромысла будетъ опускаться, то точка а, вращаясь около
с, должна бы передвинуться направо отъ отвесной линш; но въ то же время
точка с, вращаясь около у), отойдетъ налево и отодвинетъ въ ту же сторону
точку я; можно взять такое соотиошеше между длинами прутьевъ, что укло-
нешя точки а направо и налево отъ отвесной линш будутъ мало между собою
разнствовать, и, следовательно, эта точка будетъ двигаться почти вертикально.
Когда левое плечо коромысла отъ горизонтальнаго положешя подымается, то
движетя точекъ я и с также будутъ другъ другу противоположны.
221. Паровой котелъ. Необходимая принадлежность всякой паровой
машины есть котелъ. Ему обыкновенно даютъ видъ цилиндра РР (фиг. 295)
съ закругленными концами; стенки должны быть достаточно толсты и делают¬
ся изъ меди, чугуна, железа и, еще лучше, изъ литой стали. Фигура 295 изоб-
ражаетъ его продольный, а фигура 296—поперечный разрезы- Одинаковый
буквы означаюсь одне и те же части. Для увеличетя поверхности соприкос-
новетя съ плаиенемъ къ котлу приделываются два друпе полые цилиндра В
и В, сообщаюпуеся съ котломъ каналами с, с, с и называемые кипятильни¬
ками. Котелъ вмазываютъ въ печь такъ, что пламя, окружая кипятильники,
действуетъ также на нижнюю часть котла. Продукты горейя уносятся чрезъ
трубу К. Чрезъ дверцу F кладутъ въ печь горючШ матер1алъ; въ рр нахо¬
дится решетка, служащая поддуваломъ. Кипятильники и котелъ до а/а его вы¬
соты наполняются водою. Пары собираются въ верхней части котла и прохо-
дятъ потомъ по трубке т въ паровую коробку машины-
По мере выкипашя, воду необходимо вводить въ котелъ, чтобы количество
ея не изменялось. Это делаетъ сама паровая машина посредствомъ насоса М
(фпг. 291), называемаго питательнымъ и толкающаго теплую водувъ ко¬
телъ по питательной трубке f, которой конецъ обозначенъ на фигуре 294
буквой и.
Отъ разныхъ нричинъ, пары прюбретаютъ иногда сильную упругость и
246 теплородъ.
разрываютъ котелъ, что обыкновенно влечетъ за собою болышя несчасш. Bet
npooifl части котла имеютъ целью предупредить подобные случаи.
Одпа изъ такихъ частей есть предохрани¬
тельный клапанъ S; иногда ему даютъ такой же
видъ, какъ въ папиновомъ котле, иногда устран-
ваютъ иначе. Въ сгЬнкахъ котла делается от-
версие, закрываемое пробкой, на которую на¬
кладываются тяжелыя металличесгая пластин¬
ки. Общ№ в4съ этихъ пластинокъ берется та¬
кой, чтобы паръ, при упругости гораздо меньше
той, при которой котелъ можетъ разорваться,
былъ въ состоянш поднять пробку и выйти
наружу.
Отъ разныхъ причинъ, въ котле можетъ
образоваться такое большое количество пара,
— что предохранительный клапанъ оказывается
,пг. 296. недостаточнымъ. ТГъ такимъ причинамъ прп-
радлежитъ низкое стояние воды въ котле. ОгЬпки котла, находящаяся въ
нрикосновети съ водою, им4ютъ температуру этой жидкости, какъ бы ни было
сильно пламя. Если же вода станетъ ниже надлежащей высоты, то т4 части
стенокъ, который касаются пламени и не касаются воды, могутъ сильно нака¬
литься. Когда потомъ вода снова станетъ подыматься въ котлё, то, достигнувъ
накаленныхъ стенокъ, мгновенно дастъ огромное количество паровъ, способное
произвести взрывъ. Существуетъ множество способовъ определять высоту воды
въ котле и поддерживать ее на постоянной высоте. Чрезъ стенки котла (фиг.
295) пропускаются две металличесыя трубки а и Ь, одна въ воду, другая въ
паръ, соединенный вне печи вертикальной стеклянной трубкой d. Уровни жид¬
кости въ котле и трубке, находясь подъ одинаковыми давлетямй, будутъ стоять
на одной высоте. Употребляютъ еще другой пр1емъ. Въ котелъ проводятъ две
трубки х и у съ кранами, опущенный на столько, что конецъ одной стоитъ
ниже того уровня, далее котораго вода не должна опускаться, а конецъ дру¬
гой—выше наибольшей высоты жидкости. Если отпираемъ краны трубокъ, то,
при надлежащей высоте воды, изъ одной должна брызнуть вода, изъ другой—
паръ. Какъ низкое, такъ и высокое стояше воды въ котле невыгодны: пер¬
вое—потому что можетъ сопровождаться взрывомъ, во второмъ случае—оста¬
нется мало места для пара.
Обыкновенная речная вода, особенно ключевая, содержитъ въ растворе
разныя минеральный вещества, который при кипенш все отлагаются на стен-
кахъ котловъ и образуюсь твердый слой, называемый накипью, которая так¬
же можетъ причинить взрывъ. По причине худой ея теплопроводности, стенки
паровика будутъ иметь гораздо выше температуру, нежели вода. Поэтому, если
по какой либо причине слой накипи лопнетъ, то вода чрезъ образовавшуюся
трещину коснется накаленныхъ стенокъ котла и дастъ большое количество
паровъ, отъ чего накипь еще более растрескается въ смежныхъ точкахъ, и
большая накаленная поверхность войдетъвъсоприкосновете съ водою. Первона¬
чально это неудобство устраняли темъ, что, по прошествш болыпаго или мень-
шаго промежутка времени, входили въ котелъ чрезъ большое отверше Г
(фиг. 294), запертое крышкой, и вычищали стенки. Впоследствш случайно
ПРЛЛЧЖЕШЕ УПРУГОСТИ П1Г0ВЪ. 247
открыли, что прибавление къ вод'Ь крахмала, или красильнаго дерева и проч.,
препятствуетъ образованно накипи; минеральныя вещества ложатся тогда на
I дно въ виде грязи, которую легко выпустить чрезъ особый кранъ въ нижней
части котла.
1 /с
Фиг. 295.
Упругость паровъ определяется манометромъ г (фиг. 295); наиболее упо-
требителенъ манометръ Бурдона [142]. Термометръ Z также можетъ служить
для спредЬ-тетя упругости паровъ, потому что отъ давлешя на поверхность
жидкости зависитъ температура ея кипешя.
222. Машины низкаго и высокаго давлешй. Паровыя ма¬
шины бываютъ низкаго и высокаго давлетя. Въ машинахъ перваго
рода, паръ изъ парового цилиндра идетъ въ холодильникъ, такъ что на
одну сторону поршня давитъ паръ, а другая, обращенная къ той стороне
цилиндра, которая сообщена съ холодильникомъ, не претерпеваетъ поч¬
ти никакого давлешя. Такова машина Уата. Машины высокаго давле¬
тя не имеютъ холодильника, и паръ выпускается изъ парового ци¬
линдра прямо на воздухъ; поэтому, одна сторона поршня подвержена да-
влент атмосферы. Следовательно, въ машине высокаго давлетя уп¬
ругость пара должна быть больше на одну атмосферу, нежели въ маши¬
не низкаго давлешя, для произведешя такой же работы, при одинаво-
выхъ прочихъ услоияхъ. По этой причине, машины высокаго давлетя
много расходуютъ топлива для получешя пара, но зато оне занимаютъ
мало места, потому что здесь не нужны запасъ холодной воды, холо¬
дильникъ и насосы. Эти машины употребляются преимущественно въ
техъ случаяхъ, когда оне сами должны перемещаться. Сюда относят¬
ся локомотивы, локомобили, пароходы и друг. Впрочемъ пароходы и
до сихъ поръ нередко снабжаются машинами низкаго давлешя.
248
ТЕПЛОРОДЪ.
223. Машина Уата съ коромысломъ даже безъ холодильника занимаегь
много места, дорого стоитъ и прсдставляетъ п'Ькоторыя
неудобства при установка. Съ давнихъ поръ старались
упростить ея устройство и разрешили эту задачу раз¬
ными способами. Мы разсмотримъ здесь одинъ изъ нихъ,
наиболее употребительный.
Паровой цилиндръ А (фиг. 297) имеетъ верти¬
кальное положеше; стержень В, прикрепленный къ
паровому поршню, можетъ двигаться только вертикаль¬
но, потому что соединенный съ нимъ колеса рр посто¬
янно упираются въ неподвижный стойки сс; это при¬
способление предохраняегь стенки отвертя въ крышке
цилиндра А отъ порчи, вследстЕЙе трен!я о стержень
В, и заменяетъ такимъ образомъ параллелограммъ Уа¬
та. Стержень В парового поршня приводить въ движе¬
те, помощш шатуна Е и мотыля В, ось О и соединен¬
ный съ нею части. Паръ, прибывающш въ паровую ко¬
робку, распределяется золотникомъ, приводимыми въ
движете эксцентрикомъ G и стержнечъ F.
224. Пароходъ. Паровыя машины, употребляе¬
мый для приведетя въ движете судовъ, бываютъ и
высокаго, и низкаго давлетя, и притомъ весьма разно¬
образная» устройства.На фигуре298изображенъодпнъ
изъ видовъ пароходныхъ машинъ. 00' есть ось, уста¬
новленная перпендикулярно къ длине судна; она имеетъ
на обоихъ концахъ по колесу съ лопатками, который ча¬
стш погружены въ воду. Вращете оси производится
помощш мотыля BE и шатуна ЕС С1. Посл'Ьдтй по-
лучаетъ колебательный движетя отъ двухъ коромыслъ
ВС и В'С', вращающихся около оси G. Поршень, по¬
мещенный внутри парового цилиндра А, заставляетъ
Фиг. 297 колебаться, помощш стержней a, ft и с, оба коромысла.
Паръ приб ываетъ изъ парового котла, по трубке ft, въ паровую коробку В.
Эксцентрики t действуетъ на ломаный рычагъ pq, вращаюпцйся около оси гг,
и такимъ образомъ то опускаетъ, то подымаетъ горизонтальный стержень К
и соединенный съ нимъ золотникъ. Холодильнпкъ (если машина низкаго дав¬
летя), насосы и nponifl части машины на фигуре не показаны. Махового коле¬
са па пароходахъ совершенно не бываеть; его заменяетъ инерщя самого суд¬
на. Кроме того, для сообщетя движению большей равномерности, заставляютъ
действовать на ту же ось другую такую же машину, какъ представленная на
фигуре 298, а мотыли устанавливаются другъ къ другу перпендикулярно.
При такомъ расположенш, когда одинъ поршень находится вверху или внизу
парового цилиндра и, следовательно, не производить на ось пикакого действш,
то другой поршень будетъ на средине своего пути. При вращенш оси, лопатки
колеси должны преодолевать пнерцш воды; поэтому, приводя въ движете во¬
ду, оне сообщаютъ въ то асе время движете пароходу-
Въ море, при волненш, колеса съ лопатками представляютъ важныя не¬
удобства; one то выходят ъ изъ воды, то глубоко въ нее поручаются* будучи
РРИЛ0ЖЕН1Й УПРУГОСТИ ПАРОВЪ.
249
открыты, ont подвергаются действ™ непр1ятельскихъ ядеръ; наконецъ, иного
тратится силы пара совершенно безполезво, потому что лопатки по выход!;
О
Фиг. 298.
изъ воды подымаются наклонно, а, двигаясь вне воды, должны преодолевать
сопротивление воздуха. Правда, можно, посредствомъ особой системы эксцен-
триковъ, сделать такъ, что лопатки будутъ постоянно въ
отвесномъ положети, но на это также нужно истратить
некоторую силу. По этимъ причинамъ, предпочитаютъ
употреблять, вместо гребпыхъ колесъ, винтъ. Ось, приво¬
димая въ движете паровой машиной, лежитъ въ нижней
части парохода по направлен™ длины его и выходитъ въ
воду чрезъ отверспе, сделанное въ подводной части кор¬
мы. Здесь на конце ея О (фиг. 299) насаженъ винтъ,
который состоитъ изъ трехъ крыльевъ а, Ь и с, накло- Фиг. 299.
ненныхъ къ оси. Если ось вращается по такому направлен™, какое нужно,
чтобы винтъ вывинчивался, то крылья, отталкивая воду, сообщаютъ судну
поступательное движете. Упомянутая неудобства колесныхъ пароходовъ не
имеютъ места въ винтовыхъ.
225. Локомотивъ. Локояотивъ отличается отъ прочихъ паровыхъ ма-
шинъ котломъ, котораго устройство должно быть таково, чтобы, занимая ма¬
лое пространство, онъмогъ давать большое количество паровъ. Для этого топка
помещается внутри самого котла; кроме того, раскаленные газы, образукнщеся
при горенш, идутъ по трубкамъ, проведеннымъ чрезъ воду. Печь А. (фиг. 300)
есть продолжеше котла Р, вдоль котораго лежптъ множество трубокъ St до
100 и более. Раскаленные газы идутъ изъ печи по этимъ трубкамъ въ дымо¬
вую трубу К. При такомъ устройстве, нагреваемая пламенемъ поверхность
весьма велика, отъ чего образуется огромное количество пара, который соби¬
250
ТЕПЛОРОДЪ.
рается въ особенный резервуаръ И надъ котломъ. Оттуда онъ входить въ
трубку abc, которая идетъ сначала въ самомъ котле, потомъ выходитъ въ ды¬
мовую камеру Н, гд* разделяется на две друпя. Последшя оканчиваются въ
паровыхъ коробкахъ двухъ горизонтальвыхъ паровыхъ цилиндровъ, располо-
женныхъ по обе стороны локомотива, и изъ которыхъ одинъ В показанъ на
фигуре. Паръ распределяется золотниками х, и поэтому действуетъ то на одну,
то на другую сторону поршней ш, заставляя ихъ двигаться взадъ и впередъ.
Стержни И, приделанные къ поршнямъ и управляемые пазами q, двигаютъ
шатуны п, которые вращаютъ, помощш мотылей, ось и соединенныя съ нею
неподвижно два колеса D. Вследств1е большого веса локомотива, эти колеса
испытываютъ сильное трете о рельсы, а потому, вращаясь, въ то же время
катятся и уносятъ съ собою локомотивъ и соединенные съ нимъ вагоны. Если
дорога наклонна, такъ что локомотивъ долженъ подыматься, или когда слиш-
комъ великъ весъ вагоновъ, то сопротивлеше движетю можетъ сделаться
больше третя, и тогда колеса В будутъ только скользить, а поездъ останется
на месте. Подобное обстоятельство наблюдается нередко въ томъ случае, когда
рельсы смочены дождемъ. По той же причине, всегда, вместе съ поступатель-
нымъ движешемъ, колеса несколько скользятъ, отъ чего скорость бываетъ ме¬
нее надлежащей. Кроме этихъ колесъ, есть еще две пары колесъ или более,
на осяхъ которыхъ лежитъ металлическая рама tt, поддерживающая котелъ.
Золотники х, помощш стержней у и г и рычага перваго рода г, приводятся
въ движете эксцентриками, насаженными на ось двигательныхъ колесъ В.
Чтобы сообщить машине равномерность движетя, мотыли одной и той же оси
утверждаются перпендикулярно другъ къ другу; отъ этого, когда въ одномъ
паровомъ цилиндре поршень будетъ находиться на средине, въ другомъ—у
одного изъ краевъ и, следовательно, когда одинъ шатунъ будетъ на криво-
шипъ давить, другой не будетъ производить никакого дейсшя. Кроме того,
инерщя самого поезда ослабляетъ удары поршня, и такимъ образомъ заме-
няетъ до некоторой степени маховое колесо. Паръ, совершивппй свое действ!е
въ паровыхъ цилиндрахъ, выходитъ изъ паровыхъ коробокъ по трубкамъ ff въ
дымовую трубу, где онъ усиливаете тягу, которая, при незначительной высоте
трубы локомотива, была бы безъ этого весьма слаба. Вода, по мере ея выки-
пашя, накачивается вновь по трубкамъ h и о насосомъ д изъ резервуара, по¬
мещенная въ вагопе, называемомъ тендеромъ, который привязывается къ
локомотиву и везете, кроме воды, еще запасъ горючая материала. При котле
всегда бываете предохранительный клапанъ, манометръ, особый приводъ, по¬
мощш котораго можно сообщить локомотиву прямое и обратное движете, и
друпя части, непоказанныя на фигуре—чтобы не усложнить чертежа.
226. Локомобили. Существуютъ паровыя машины подвижный, употреб¬
ляемый при гидравлическихъ работахъ, обработке земли и проч. Оне пмеютъ
видъ локомотивовъ, перевозятся лошадьми съ места на место и называются
локомобилями.
Локомобилями называютъ еще локомотивы, которые собственною сплою
перемещаются по обыкновсннымъ дорогамъ; они еще не имеютъ важнаго прак¬
тическая значеюя.
227. Сила паровыхъ машинъ. Сила, всякой паровой машины
зависитъ отъ величины поршня, отъ упругости пара и отъ рода маши¬
НРИЛ0ЖЕН1Е УПРУГОСТИ ПАРОВЪ.
251
ны, то есть низкаго или высокаго она давлешя. Въ случай машипы
низкаго давлешя, эта сила равна вйсу ртутнаго столба, котораго попе¬
речный разр4зъ равенъ площади поршня, а высота зависитъ отъ тем¬
пературы и, следовательно, упругости пара; такъ, при температуре 150°
эта высота равна 3572fflm, предполагая, конечно, что въ холодильнике
абсолютная пустота. Если машина высокаго давлешя, то изъ высоты
ртутнаго столба, измеряющаго упругость пара, надо вычесть высоту
барометра. Въ машинахъ высокаго давлешя упругость паровъ доводить
иногда до 10 атмосферъ, въ машинахъ низкаго—немного более одной.
Въ практике находятъ удобнымъ выражать силу паровой машины по¬
средствомъ особенной единицы силъ, называемой паровой лошадью.
Этимъ терминомъ обозначает» силу, способную поднять въ одну се¬
кунду грузъ въ 15 пуд. на высоту одного фута; эта сила немного бо¬
лее средней силы обыкновенной лошади. Такпмъ образомъ, если гово¬
рить, что сила некоторой паровой машины равна 20 силамъ, то,
значитъ, машина производитъ такое же д4йств1е, какъ 20 паровыхъ
лошадей, или что она способна поднять въ одну секунду 300 пудъ на
высоту одного фута.
Фиг. 300.
228. Воздушный машины. Въ машинахъ вместо пара нередко употреб-
ляютъ какъ двигатель нагретый воздухъ. Основаше такихъ машинъ следую¬
щее. Въ особый резервуаръ вводятъ холодный воздухъ, который потомъ на¬
греваютъ; отъ этого, упругость его увеличивается. ЗагЬмъ изъ резервуара воз¬
духъ впускаютъ въ цилипдръ по одну сторону поршня, котораго другая сто¬
рона подвержена давленш атмосферы. Поршень станетъ двигаться, и когда
252 теплородъ.
дойдетъ до конца цилиндра, то золотникъ перем'Ьпяетъ направлеше нагрЪтаго
воздуха, заставляя его идти но другую сторону поршня, который отъ этого
отодвигается назадъ. Убыль воздуха въ резервуар^ вознаграждается нагнета-
Вдьнымъ воздушнынъ насосомъ, приводимымъ въ движение самой машиной и
накачивающимъ холодный воздухъ.
Машины этого рода, называемый воздушными и изобретенный Эриксо-
номъ, не могутъ имг1;ть большой силы, по причине малой разницы между упру¬
гостями холоднаго и нагретаго воздуха.
229. Взрывчатыя машины. Съ недавняго времени въ практику стали
входить взрывчатыя машины. По одну сторону поршня вводятъ светильный
газъ и воздухъ и пропускаютъ чрезъ смесь электрическую искру; происходить
взрывъ, и поршень приходить въ движете. Затемъ золотникъ перемещается
и даетъ возможность войти такой же смеси по другую сторону поршня; снова
при пропускали искры происходить взрывъ, и поршень отходить назадъ.—
Эта машина изобретена Ленуаромъ. Она темъ удобна, что занимаегь мало
места, потому что не нуждается въ паровике, печке и проч., но требуетъ по-
стояннаго притока светильнаго газа, что впрочемъ въ болыпихъ городахъ, где
есть проводный газъ, не составляетъ никакого затруднешя.
Источники тепла и холода.
230. Когда два тела неодинаковой температуры находятся въ при¬
косновения, или въ некоторомъ разстояши другъ отъ друга, то коли¬
чество теплорода въодномътел’ЬйРстепенно уменьшается, авъдругомъ
увеличивается; первое тело въ отношенш второго называется источ-
никомъ тепла, а второе относительно перваго—источникомъ холо¬
да. Источниками тепла или холоданазываютътакже некоторый явлешя,
сопровождаемыя нагревашемъ или охлаждешемъ окружающихъ телъ.
Къ источникамъ тепла принадлежатъ: солнце и друия небесныя те¬
ла, внутренняя раскаленная масса земли, трете, сжаме, ударъ, волос¬
ность, хичичешя явлешя, теплота, освобождаемая организмами живот-
ныхъ и растешй, ожижеше и отвердеваше. Источники холода: разреже¬
те, испареше, переходъ телъ изъ твердаго состояшя въ жидкое и друг.
Теплота иебесныхъ тълъ. Вместе съ лучами света, солнце
носылаетъ кънамъ лучи теплорода, которые производить на земле мно-
ия явлешя: разделеше на климатичесше поясы, последовательность
временъ года и проч. Количество тепла, сообщаемаго при этомъ едини¬
це земной поверхности, обратно пропорщонально квадрату разстояшя до
солнца и прямо пропорщонально синусу угла, составляемаго направле-
шемъ лучей съ плоскостью, на которую они падаютъ. Такъ какъ раз-
стояше отъ земли до солнца въ продолжеше года почти не изменяется,
то количество тепла не зависитъ отъ этой причины. Разница въ нагре-
ваши земной поверхности въ разныя времена года происходить един¬
ственно отъ наиравлешя лучей.
ИСТОЧНИКИ ТЕП.ТА И ХОЛОДА.
253
Теплота, получаемая землею отъ другихъ небесныхъ телъ, не ощу¬
тительна. ■'
При углубленш во внутренность земли, температура возрастаетъ,
среднимъ числомъ, чрезъ каждые 92 фута на 1°. Если этотъ законъ
справедливъ для всякой глубины, то слой земли, отстоящш отъ поверх¬
ности на 100 верстъ, долженъ иметь болЬе 3500°,—температура, при
которой все известныя вещества находятся либо въ жидкомъ, либо въ
газообразномъ состояшяхъ. Изъ этого, впрочемъ, не слЬдуетъ заключать,
что внутренность земли находится въ расплавленномъ состоянш, ибо,
не должно забывать, что массы, находяпцяся внутри земного шара, ис-
пытываютъ огромное давлеше, а известно, что отъ увеличешя давлен!» ,
точка плавлешя почти всехъ веществъ повышается. Изъ предыдущаго
только можно вывести, что температура внутреннихъ слоевъ земли весь¬
ма велика.
Теплородъ отъ центра земли постоянно притекаетъ на поверхность,
d потомъ частно разсеиваетсявъ виде лучей въ безконечномъ простран¬
стве вселенной, и земной шаръ постепенно охлаждается. Охлаждеше со¬
провождается уменынешемъ объема, а вместе съ темъ должно умень¬
шиться, какъ это доказывается въ механик!;, время оборота земли на
оси и, следовательно, продолжительность сутокъ. Нокакъсравнешедрев-
ндхъ астрономическихъ наблюдешй съ новейшими убеждаетъ насъ, что
въ шсэгЬдтя 3000 л4тъ не произошло зам4тнаго изменешя сутокъ, то
необходимо допустить, что поверхность земного шара чрезвычайно мало
получаетъ тепла отъ центра; это происходитъ отъ худой теплопровод¬
ности вёрхнихъ слоевъ.
231. Tpehie. Если два т’Ьла будемъ другъ о друга тереть, то освобо¬
ждается теплота, производящая повышеше температуры въ обоихъ тЬ-
лахъ. Это подтверждается многими явлениями. Мы ощущаемъ теплоту,
если потираемъ руки одна о другую. Дише добываюсь огонь чрезъ тре¬
те двухъ кусковъ дерева одинъ о другой. При удар'Ь огнива о кремень,
фарфоръ или вообще о что нибудь твердое, частицы стали отъ трешя от¬
рываются; при этомъ оне столь сильно накаливаются, что горятъ въ
кислород!» воздуха и являются въ видЬ искръ; падая на какое либо вос¬
пламеняющееся тЬло, напр, трутъ, онЬ зажигаютъ его. Точно такъ же
объясняется явлеше искръ изъ-подъ подковъ лошадей на мостовой, или
при вдтачиваши стальныхъ инструментовъ на точильномъ камне и проч.-
Оси въ машинахъ сильно нагреваются, если не были предварительно
смазаны чЬмъ нибудь жирнымъ; то же замечается въ осяхъ экипажей;
деревянный оси даже загораются. Металличесшя вещи, при обработке
ихъ напилкомъ, сильно нагреваются. Некоторыя вещества, какъ напр.
254
ТЕПЛОРОДЪ.
фосфоръ при незначительномъ трети воспламеняются; на этомъ осно¬
вано употреблеше фосфорныхъ спичекъ, который отъ трешя загораются.
Если тереть два куска льда одинъ о другой при температуре ниже 0°,
то ледъ таетъ. Ядро во время полета, при тренш о частицы воздуха,
сильно нагревается; аэролиты, по причине огромной скорости, накали¬
вается даже добела.
Количество тепла, освобождаема™ трешемъ, весьма велико. Бомонъ и
Мейеръ изобрели снарядъ, который помощш третя доставляетъ огромное ко¬
личество тепла. Онъ состоитъ изъ бревна, вложеннаго въ трубу и приводимаго
въ быстрое вращательное движете помощш какого либо двигателя. Отъ тремя
бревна о стенки трубы отделяется теплота. Если труба проходить чрезъ ко¬
телъ съ водою, то образуются пары, упругостью которыхъ можно привести въ
движете паровую машину. Впрочемъ работа, производимая такимъ способомъ,
менее той, какую можно сделать, если къ машине непосредственно приложить
силу, употребленную на приведете въ движете бревна. Но въ тЬхъ случаяхъ,
когда есть естественный двигатель, каковы ветеръ, падете воды, которые ни¬
чего не стоять, то, за недостаткомъ топлива, снарядъ Бомона и Мейера можетъ
быть полезенъ, какъ источникъ тепла для нагреватя комнатъ и проч.—Тин¬
даль далъ следующШ опытъ. На маломъ колесё центробежной машины (фиг.
301) утверждаютъ медную трубку и наполняютъ ее водою. Потомъ, зажавъ
несколькихъ минуть, вода закипаетъ.
232. Сжа'пе. Сжаие тФлъ всегда сопровождается отдЬлешемъ теп¬
ла, и темъ въ болыпемъ количестве, чемъ тело было более сжато. Бъ
твердыхъ и жидкихъ телахъ это мало заметно, потому что они мало
сжимаемы, но газы чрезъ быстрое и сильное сжаие нагреваются до весь¬
ма высокой температуры. На этомъ основано устройство воздугинаго
огнива. Въ стеклянной закрытой съ одного конца трубке а (фиг. 302)
движется поршень; къ нему прикрепляютъ кусокъ трута и поршень бы¬
стро вдвигаютъ въ цилиндръ. Температура при сжатш воздуха такъ
возвышается, что трутъ загорается.
Если сжаие газа можетъ быть источникомъ тепла, то, обратно, раз¬
режете должно производить охлаждете. Если поставимъ подъ колоколъ
воздушнаго насоса термометръ Брегета, то при подпятш поршня стрелка
Фиг. 301.
трубку меж¬
ду двумя дос¬
ками ^соеди¬
ненными шар-
нпромъ, при¬
водить ее въ
быстрое вра¬
щательное
движете. По
прошествш
ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА И ХОЛОДА.
255
двигается въ сторону, соответствующую пониженш темнературы. Если
прекратить на время дМств!е насоса, то воздухъ подъ колоколомъ снова
приметъ температуру среды, но по открытщ крана внешнш воздухъ,
входя подъ колоколъ, сожметъ тамъ находяпцйся газъ и возвысить его
температуру. Иногда въ каменноугольныхъ копяхъ встречаются полос¬
ти, наполненныя газами, весьма сжатыми и влажными; какъ скоро пробь-
ютъ случайно такую полость, то газъ вырывается наружу и, вследсттае
расширешя, столь сильно охлаждается, что покрываетъ ледяною корою
все тела, попадающаяся ему на пути. Когда пары выпускаютъ изъ па¬
ровика чрезъ малое отверсие, то, держа руку на некоторомъ разстояши
отъ отвертя, мы почувствуемъ даже свежесть.
Некоторый тела имеютъ способность поглощать газы и при этомъ всегда
нагреваются. Такова губчатая платина. Если на нее направимъ струю водо¬
рода, то газъ загорается; на этомъ основано устройство водородного огнива,
описываемаго въ курсахъ химш. Сюда относится также уголь, который, чрезъ
поглощеше атмосфернаго воздуха, можетъ воспламениться. При медленномъ по-
глощенш газа, освобождающаяся теплота постепенно разсеивается, н темпе¬
ратура мало или вовсе не возвышается; такимъ образомъ, металлъ палладШ
можетъ погло¬
тить до 900 объ-
емовъ водорода,
ненагреваясь за¬
метно.
Освобождете
тепла при сгуще¬
нии газовъ помо-
щнонагнетатель-
наго насоса есть
одно изъ обстоя- Фиг. 302.
тельствъ, препятствующпхъ сжайямъ свыше 25 атмосферъ, потому что кожа
поршней при высокой температуре скоро портится.
233. Ударъ. Когда движущееся тело встречаетъ на пути препят-
CTBie, то скорость уменьшается, а на место ея освобождается теплота.
Такъ гвоздь, когда его вколачиваютъ въ стену, нагревается. Сильными
и частыми ударами молота по железной полосе можно накалить ее до¬
красна. Этимъ обстоятельствомъ пользуются иногда кузнецы для добы-
вашя огня. Свинецъ отъ ударовъ молота плавится.
234. Химическ1Я явленгя. Привсякомъхимическомъсоедине¬
ны!, а иногда и разложенш, происходить повншеше температуры. Если
смешивать серную кислоту съ водою, то отделяется теплота въ столь
болыиомъ количестве, что сосудъ, въ которомъ производить смЬтеше,
невозможно удержать въ руке. Подобное явлеше представляютъ при
смешеюи съ водою: кали, натръ, известь и проч.
256
ТЕПЛОРОДЪ.
Количество тепла, освобождающаяся при химическихъ соединешяхъ,
бываетъ весьма различно и измеряется особая рода калориметрами. При
взаимкомъ действш кислотъ и металлическихъ окисловъи другихъ твер¬
дых* или жидкихъ телъ, между которыми реакщя происходптъ при
обыкновенной температуре,—можно пользоватьсякалориметромъ Фавра
и Зильбермана. Для этого въ трубку Ж (фиг. 252) вводятъ одно за
другимъ испытуемыя вещества и затемъ замечаютъ перемещеше ртути
въ трубке гг.
Въ следующей таблице даны некоторые результаты, показываю-
пце число единицъ теплорода, освобождаемая соединешемъ металли¬
ческихъ окисловъ съ кислотами, взятыхъ въ такомъ количестве, кото¬
рое нужно для образ овашя средней соли.
Одинъ фунтъ.
Съ сЬрной
квслотой.
Съ азотной
кислотой.
Съ уксусной
кнслотой.
Кали
342
230
297
Натра
520
493
439
Извести
. 670
605
524
Магнезш
724
642
613
Закиси железа
507
268
238
Гореше есть химическое соединеше горящаго тела съ кислородомъ
(также съ хлоромъ, парами ееры) и сопровождается столь сильнымъ
возвышешемъ температуры, что является светъ. Органическая тела—
дерево, сало и проч.—тогда только могутъ гореть, когда одна изъ ча¬
стей ихъ доведена до достаточно высокой температуры. При соединенш
этой части съ кислородомъ воздуха, отделившаяся теплота передается
смежнымъ частицамъ, и если ея сообщено столько, что можетъ снова
произойти химическое соединеше съ кислородомъ, то гореше будетъ про¬
должаться, причемъ опять отделится теплота, и такъ далее. Зажечь
т*Ьло значить привести тело въ такое состояше, чтобы оно стало го¬
реть. Пламяпри горенш дерева, сала и другихъ органическихъ веществъ
есть ничто иное, какъ углеродистоводородный газъ, освобождаемый го-
рящимъ теломъ и доведенный сильнымъ нагреваюемъ до раскаленнаго
состояшя.При соединены этого газа съ кислородомъ воздуха, образуют¬
ся пары воды и угольный ангидридъ.
* _ Теплородъ, освобождавшейся при горенш, имеетъ весьма важное значеше
въ, промышленности. Поэтому, мнопе ученые занимались его измерешемъ. Вотъ
*
ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА И ХОЛОДА.
257
одинъ изъ способовъ. Ящикъ А (фиг. 303), служанцй калориметроиъ, напол-
няютъ водою, чрезъ массу которой проводить
трубку BE С, изгибающуюся нисколько разъ.
На нижнсмъ конце трубка имеетъ воронку В,
подъ которую помФщаютъ горящее тело; про¬
дукты roptma и нагретый воздухъ идутъ по
трубкЬ BE С и уступаютъ свою теплоту вод!;, __
а потомъ выходятъ, чрезъ конецъ С, наружу. С*~;Н
Температура жидкости указывается термомет¬
ромъ В. Если известны количество воды и ея
температура до и после опыта, то не трудно
будетъ вычислить, сколько освободилось еди¬
ницъ тепла. При этихъ опытахъ есть много Фиг. зоз.
обстоятельствъ, препятствующихъ точности наблюдешй. Такъ, много тепла
отнимается отъ воды окружающею средой; газы,. выходяпце чрезъ трубку С,
не совершенно еще охлаждены; горючее Ло зажигается вн!; калориметра
и проч. Bet эти обстоятельства устранены или, по крайней Mtpt, ослаблены
въ калориметрахъ особаго рода, описаше которыхъ помещается въ подробныхъ
курсахъ физики.
Въ нижеследующей таблице приведены некоторые результаты,
означаюнце, сколько единицъ теплорода освобождается при сгоранш
одного фунта вещества.
Водородъ 34162 Алмазъ 7770
Древесный уголь . . . 8080 Самородная сера. . . . 2262
Графитъ 7797
235. Органическая жизнь. При всехъжизненныхъпроцессахъ
освобождается теплота; таковы преимущественно дыхаше и пшцевареше.
При дыхаши грудная полость расширяется; кислородъ вносится въ
легшя, где только влажная и тонкая перепонка отделяетъ его отъ ве¬
нозной крови; здесь кислородъ проникаете въ кровь и превращаете ее,
изъ темной венозной, въ красную артер1альную. Окисленная кровь вхо¬
дите потомъ въ сердце, откуда разносится по всему организму. Погло¬
щенный кровью кислородъ употребляется на изменеше питательныхъ
веществъ, введенныхъ въ кровь пищеварешемъ. При этомъ, между мно¬
гими соединешями, образуется также угольный ангидридъ, который рас¬
творяется въ крови; достигнувъ легкихъ, этотъ газъ освобождается и
выдыхается наружу. При образовали угольнаго ангидрида и другихъ
продуктовъ выделяется теплота.
Ппщевареше естб также одинъ изъ источниковъ тепла въ нашемъ
организме. Известно, что натощакъ легче озябнуть на сильномъ холоде,
нежели принявъ некоторое количество пищи.
При движенш мы ощущаемъ также бЬлыпую теплоту, нежели въ *
спокойномъ состоянш, потому что при этомъ ускоряется дыхаше, вво-
17
дится въ организмъ большее количество кислорода и чрезъ то бЬльшее
количество веществъ подвергается химическому процессу.
Количество тепла, освобождаемаго животными, определяется посредствомъ
особеннаго калориметра. Онъ состоитъ изъ ящика АВ (фиг. 304), въ кото¬
рый помФщаютъ животное; этотъ ящикъ погружаютъ въ другой CD, напол¬
ненный водою, которой количество и температура
•должны быть известны. Воздухъ, необходимый для
дыхатя животнаго, вводится чрезъ трубку F, а
продукты дыхатя выходятъ чрезъ другую трубку
G-. Въ ящикъ АВ кладутъ еще некоторое коли¬
чество пищи. Теплота, освобождаемая животнымъ,
сообщается воде калориметра. Спустя некоторое
время, замечаютъ повышете температуры; отсюда
можно определить количество освободившагося
Фиг. 304. тепла.
Растешя отделяютъ незначительное количество теплоты. Зеленыя
части растешй вбираютъ изъ воздуха углекислый газъ,разлагаютъ его,
углеродъ задерживаютъ, а кислородъ выдыхаютъ назадъ. Почки и цве¬
ты, напротивъ, вдыхаютъ кислородъ и зыд'Ьляютъ углекислый газъ.
въ пористыхъ сосудахъ, пропускающихъ
чрезъ свои ст'Ьнки жидкость, бываетъ хо¬
лоднее окружающей среды?—Можно ли
всасывающимъ насосомъ поднять кипя¬
щую воду?—Отчего после дождя камень
скорее обсыхаетъ, нежели дерево?—Ка-
К1я печи Скорее охлаждаются: кирпич-
ныя или чугунныя?—Катя крыши лучше
предохраняютъ отъ холода: железныя,
деревянный или соломенный?—Имеется
кубическш футъ воздуха при 0°; на сколь¬
ко надо возвысить температуру, чтобы по¬
лучить 2 кубическихъ фута воздуха, пред¬
полагая, что этотъ газъ имеетъ одинъ и
тотъ же коэффищентъ расширешя при
всехь температурахъ?—Отчего въ на-
топлепной комнате воздухъ у потолка
теплее, нежели у пола?—Отчего въ са¬
мые сильные холода соки, содержапйеся
въ сосудахъ деревьевъ, не замерзаютъ?
Определить среднюю температуру при
смешенш а фунт, ртути при t°, Ь фунт,
при s° и с фунт, при г0. —Определить
среднюю температуру смеси: а фунт,
ртути при t° и Oj фунт, масла при t°, если
теплоемкость,ртути с, а масла с,.—а,
фунт, серебра при <° погружены въ Ь
фунт, воды при s°; общая температура
оказалась г°; какъ велика теплоемкость
серебра?—Найти, на сколько удлиняет¬
ся медная телеграфная проволока, дли¬
ною въ 100 верстъ, при измененш тем¬
пературы отъ наиболыпаго зимплго хо-
Отчего въ комнате становится теплее,
когда въ ней много людей? —Можетъ ли
газъ при измененш плотности сохранить
свою упругость?—Отчего въ комнатахъ,
после мытья половъ, делается холод¬
нее?—Стержень длиною 16 футовъ при
нагреванш отъ 0° на 100° расширился
на 0,2 линш; какъ великъ коэффищентъ
расширешя?—Определить среднюю тем¬
пературу следующей смеси: 4 фунта во¬
ды при 20°, 8 фунт, при 70°, 15 ф. при
46° и 3 ф. при 32°.—Определить сред¬
нюю температуру смеси изъ 12 фунт,
воды 30° и 60 фунт, ртути 75°, въ кото¬
рую опустили кусокъ платины весомъ въ
20 ф. при 10°?—Если въ 23 фунта воды
при 56° положить кусокъ льду въ 17 фун.
при—10°, то весь ли ледъ растаетъ?—
Почему стеклянные стаканы съ толстыми
стенками, когда въ нихъ вливаютъ горя¬
чую воду, лопаются чаще, нежели стака¬
ны съ тонкими стенками?—Зачемъ кла¬
дутъ въ стакаиъ серебряную ложечку,
когда въ него наливаютъ горячую жид¬
кость? — Отчего при ветре чувствуется
болышй холодъ, нежели въ тихую погоду,
хотя бы температура осталась та же?—
Почему, обмахиваясь вееромъ, мы чув-
ствуемъ прохладу?—Почему при ветре
тела высыхаютъ скорее?—Почему пла¬
мя подымается вверхъ?—Какую темпе¬
ратуру должна вмёть вода, чтобы ледъ
при 0° могъ въ ней тонуть?—Почему вода
МАГНИТИЗМЪ.
259
лода до наибольший, лвтняго жара.—
Когда должна быть сильпФе тяга въ пе-
чахъ: лФтомъ или зимою?—Какое про¬
изойдетъ измФнеше въ пламени лампы,
если удлинить ея стеклянную трубку?—
Ооъяснить, почему въ прибор-!; Дальтона
(фиг. 281) не выливается вода изъ муфты
аЬ чрезъ нижнее ея отверсие.—Какую
будетъ имФть температуру жидый сФр-
нистый ангидридъ, помещенный въ от¬
крытомъ сосудф, въ обыкновенномъ ком-
натвомъ воздухе?—Питательный насосъ,
накачивающш воду въ котелъ паровой
машины, преодолеваетъ сопротивлеше со
стороны упругости пара, между темъ
какъ тотъ же самый паръ приводить въ
движете машину и все ея части, а, сле¬
довательно, и питательный насосъ; какъ
объяснить это кажущееся противорф-
4ie?—Если бы вода не имела инерцш,
то могъ ли бы пароходъ, помошдю вин¬
та или гребныхъ колесъ, принять посту¬
пательное движете?—Отчего вода ско¬
рее закипаетъ въ кострулф, закрытой
крышкой, нежели въ открытой?—Плати-
цовый шаръ, вФсомъ 1,25 фунта, былъ бро-
шенъ въ раскаленную печь, и когда при-
нялъ ея температуру—былъ извлечешь и
погруженъ въ сосудъ съ водою; какъ ве¬
лика температура печи, если начальная
температура воды была 10°, конечная
20°, и вФсъ ея 4 фунта (не принимая во
ввимав1е, для простоты, лучеиспускашя
вагрФтаго шара,охлаждающаго дФйстшя
воздуха на воду, ея испарешя и проч.)?—
Длина иФкотораго стержня равняется I
при 1°; какъ велика будетъ его длина при
s®, полагал, что коэффищентъ расшире-
щя равенъ fc?—Высота барометра при t°
была h; какъ велика была бы высота при
0°, при томъ же атмосферномъ давленш,
считаякоэф.расширешя ртути равнымъ А;?
МАГНИТИЗМЪ.
236. Естественный и искусственный магниты. Въ природе
встречается железная руда, которая имеетъ свойство притягивать же¬
лезо. Такъ какъ ни одною изъ известныхъ намъ силъ природы нельзя
объяснить это явлеше, то допускаютъ существоваше особой первона-1
чальной причины, которую называютъ магнитизмола; самую же руду, '
притягивающую железо,—естественнымъ магнитола. к
Магнитизмъ можно сообщить искусственнымъ образомъ закаленной
стали, которая тогда называется искусственнымъ магнитола и
имеетъ обыкновенно видъ полоски NS (фиг. 305), или подковы АВ
(фиг. 306).
jr
Фиг. 305.
Магнитная руда темнобураго или чернаг0
цвета и состоитъ изъ окиси и закиси железа;
она встречается въ природе въ болыпомъ ко¬
личестве, образуя иногда целыя горы, како¬
вы: Большая Благодать и Малая Благодать на
Урале. Название свое магнить получилъ въ
глубокой древности отъ города Магнезш, въ
окрестностяхъ котораго онъ былъ въ первый
разъ иайденъ.
Магнить оказываетъ дейсттае не на одно
Vе
Фиг. 306.
260
МАГНИТИЗМЪ.
железо, но еще на чугунъ, сталь, кобальтъ, хромъ, никкель н проч. Съ воз-
вышетемъ температуры, эти тЬла теряютъ постепенно способность притяги¬
ваться магнитомъ: железо, нагретое до краснаго калетя, не притягивается
магнитомъ, а никкель—выше 350°.
237. Полюсы и точка безразличгя. Если будемъ держать ис¬
кусственный магнитъ SN (фиг. 305) въ руке горизонтально и станемъ
прикладывать снизу къ разнымъ точкамъ его кусокъ железа т, то за¬
метать, что притяжеше неодинаково: въ неболыпомъ разстоянш отъ
концовъ Nn S, оно самое сильное; по мере приближешя къ середине—
уменьшается, а въ самой середине вовсе исчезаетъ. Точки наибольшего
притяжешя называются полюсами магнита, а точка, где притяжешя
совсЬмъ н4тъ,—точкою безразличгя. \ \
Если положимъ кусокъ железа на пробку, плавающую на вод*, и
приблизимъ магнитъ, то пробка будетъ двигаться къ магниту; обратно,
железный стержень съ такою же силою притягиваетъ пробку, когда на
ней находится магнитъ, потому что дMcтвie всегда равно противодМ-
ствш. Взаимное притяжеше железа и магнита, съ увеличешемъ раз-
отояшя между ними, быстро уменьшается.
1 у 238. Два рода полюсовъ. Если привесить магнитъ на нитку за
'еш середину, въ горизонтальномъ положенш (фиг. 307), то замйтимъ,
<что,посл,Ьн’Ьсколькихъколебашй, онъ всегда принимаетъ одно и то же
' определенное направлеше. Въ
ЮЖНЫМб.
Магнитъ можно уравновесить также въ горизонтальномъ положенш
на ocTpie (фиг. 308), И въ этомъ случае онъ направляется однимъ по-
фиг. 307.
этомъ положенш одинъ полюсъ
приблизительно указываетъ на
северъ, а другой на югъ. Полюсъ
магнита, обращенный къ северу,
называется стерныт полю-
сомъ, а противоположный ему—
s
Фиг. 308.
люсомъ на северъ, а
другимъ на югъ. Не-
г большой магнитъ, пове-
I шанный на нить, или по¬
ложенный на ocTpie, на¬
зывается махнитн о V)
стргьлкой или лт-
нитнохо иглой; обык¬
новенно ей даютъ видъ
МАГНИТИЗМЪ , 261
растянутаго ромба (фиг. 308). Самое важное приложете магнита—
компасъ; такъ называется приборъ, употребляемый мореплавателями
и путешественниками для прпблизительнаго определена странъ гори¬
зонта. Онъ состоитъ изъ магнитной стрелки, положенной на oeTpie и
помещенной внутри крута, разделеннаго на градусы.
/ 239. Соотношвн1Б полюсовъ. Если приблизимъ северный по¬
люсь магнита (фиг. 308) къ северному же полюсу ^магнитной стрел¬
ки NS, то конецъ N оттолкнется; приближая южный полюсъ магнита
къ северному полюсу стрелки, заметимъ обратное движете: северный
полюсъ стрелки притянется. Подобнымъ образомъ найдемъ, что южный,
полюсъ стрелки отталкивается южнымъ полюсомъ магнита и притяги¬
вается северными. Вообще, одноименные полюсы магнитовъ отталкива¬
ются, а разноименные притягиваются.
Этими свойствомъ магнитовъ можно пользоваться для определешя
полюсовъ даннаго магнита. Полюсъ магнита приближаютъ къ одному
изъ полюсовъ стрелки NS, напр, северному. Если заметимъ отталки-
ваше, то испытуемый полюсъ магнита есть также северный, въ случае
притяжешя—южный.
V. 240. Дъйств1Е магнита на желъзо. Железо аЪ (фиг. 309)не
только притягивается магни-
томъ, но, находясь вблизи его,
само делается магнитомъ, об¬
наруживая на одномъ конце
а полюсъ, разноименный съ ближайшими полюсомъ N магнита, а на
дальнемъ конце Ъ—полюсъ того же имени. Въ этомъ можно убедить¬
ся, приближая магнитную стрелку къ тому или другому концу жел^з-
наго стержня аЪ.
Обнаружеше магнитвзма въ точке о железнаго стержня, ближайшей къ
полюсу N магнита, представляетъ некоторую трудность, потому что на при¬
ближаемый къ а полюсъ магнитной стрелки действуетъ не только конецъ а же¬
лезнаго стержня, но и полюсъ N и при томъ въ большей степени.—Надо по¬
ступить такимъ образомъ. Сильный магнитъ (фиг. 310) располагаютъ горизон¬
тально, на той же высоте ставятъ магнитную стрелку ns, которая подъ вли-
яюемъ магнита принимаетъ некоторое положеше равновейя. Затемъ прибли-
жаемъ кусокъ железа къ тому полюсу s стрелки, который обращемъ къ по¬
люсу N магнита. Въ приближаемой части железа развивается отъ дей-
ств1я ыагнитнаго полюса N южный магнитизмъ, и полюсъ s стрелки отталки¬
вается отъ железа, чемъ и доказывается справедливость вышесказаннаго. Если
обратить магнитъ къ стрелке противоиоложнымъ полюсомъ, то стрелка обра¬
тится къ магниту полюсомъ л. Приближая тогда кусокъ железа, можно дока¬
зать, что въ приближаемой части возбудился северный полюсъ.
Фиг. 309.
262
МАГНИТИЗМЪ.
Кусокъ жел’Ьза А (фиг. 311), приложенный къ магниту NS и по¬
лучивши отъ того магнитизмъ, мо¬
жетъ притянуть другой кусокъ Б,
который обнаружить такое же дгЬй-
CTBie на третш С и т. д. Но, какъ
только оторвемъ магнить отъ пер¬
ваго жел’Ьзнаго куска А, магнитизмъ
во веЬхъ прочихъ уничтожится, и
Фиг 311.
они отпадутъ другъ отъ друга.
Жел’Ьзныя опилки, прикасаясь къ магниту, пристаютъкънему въ
видй кисти (фиг. 312). Это явлеше легко объясняется на основанш
предыдущаго;каждаяопил-
ка, находясь вблизи магнп-
| та, намагничивается и при-
тягиваетъ другую железную
фиг-312- опилку, д’Ьлая ее также ма-
гнитомъ, а эта, въ свою очередь, притягиваетъ третью и т. д. Изъ
этого же опыта видимъ, что сила магнитизма въ разныхъ точкахъ ма¬
гнита различна, потому что больше всего опилокъ пристаетъ на кон-
цахъ магнита, гд'Ь находятся полюсы, между т-Ьмь какъ въ точк’Ь без-
различ1я ихъ почти нЬтъ.
241. ДъЙСТВП! МАГНИТА ЧРЕЗЪ ТЪЛА НЕМАГНИТНЫЯ. Маг-
нитъ дМствуетъ на железо не только чрезъ воздухъ, но и чрезъ дру-
Г1я тЬла: бумагу, дерево, металлы и проч. Если на столъ положить
железную вещь, наприм±ръ вязальную спицу, и проводить полюсомъ
сильнаго магнита по пижней сторонЪ крышки стола, то спица будетъ
двигаться всл'Ьдъ за магнитомъ.
Если магнить покрыть бумагой и сыпать на нее съ некоторой вы¬
соты железный опилки, то он* намагнитятся и, обратясь одна къ дру¬
гой разноименными полюсами, расположатся, всл'Ьдствп1 взаимнаго прн-
тяжетя, по етЬкоторымь кривымъ лишямъ и ясно обозначать положе-
ше магнита NS подъ бумагой (фиг. 313).
242. ДълЕН1Е магнита НА части. Если магнить NS(фиг. 314)
въ точк’Ь безразлич1я разрезать пополамъ, то получимъ два отр'Ьзка
. .л ВДи N2So пзъ которыхъ
fe'.-.гтЯЧ Т*" ваЖдый будетъ магни¬
томъ, им’Ьядва разноимен-
I ные полюса и точку безраз-
фпг. 314 лшпя. То же произойдетъ.
если магнить разделить на три или бол’Ье частей: каждая часть его бт-
детъ настоящш магнить, хотя меньшей силы. Обратно, если два маг-
МАГНИТИЗМЪ. . 263
1шта ад и N.2S., равной силы сложить разнородными полюсами, рас¬
полагая магниты по прямой линш, то мы получимъ одинъ магнитъ NS
съ двумя полюсами и точкой безразлич1я, которая будетъ находиться
Фиг. 313.
въ точке прикосновешя разноименныхъ полюсовъ S} и Л7,. Отсюда объ¬
ясняется то, повидимому, странное явлеше, что два разнородные полюса
NaSl (фиг. 815) двухъ магнитовъ не производить никакого дМств1я
на железо а. ПолюсъЛ’возбуждаетъ въ ближайшихъ 4.
точкахъ а южный магнитизмъ, а полюсъ —сЬ- 54
верный;оказывая такимъ образомъ противополож- йШ И
ныя вл1 яшя, оба полюса вместе действуйте, какъ
точка безразлич1я, т. е. не намагничиваютъ же- gR*:
лЬза и не притягиваютъ его. Можно составить
Фиг. 310. Фиг. 315.
одинъ магнитъ изъ какого угодно числа другихъ магнитовъ, хотя бы
разной силы, приводя въ соприкосновеше полюсы разнаго назвашя.
248. Дъйств1Е магнита на закаленную сталь. Если нри-
близить къ магниту пластинку изъ закаленной стали, то она притя¬
гивается подобно железу, хотя и не столь сильно; зато отнятая потомъ
отъ магнита стальная пластинка сохраняете магнитизмъ и сама делает¬
ся магнитомъ.
Степень возбужденнаго магнитизма въ стали не можетъ быть про¬
извольно велика, но имеете пред4лъ, называемый намаьничивангемъ
до насыщешя. Если магнитъ довольно еиленъ, а стальная пластинка
мала, то однимъ прикосновешемъ къ магниту она намагничивается до на-
сыщешя. Для намагничивашя большихъ полосъ поступаютъ иначе.
264
МАГНИТИЗМЪ.
Стальной стержень АВ (фиг. 316) кладутъ на два разноименные по¬
люса S и N магнитовъ, потомъ ставятъ на средин'! его два друпе маг¬
нита Р и Q, такъ чтобы въ первомъ иижшй конецъ имЬлъ сЬверный
магнитизмъ, а во второмъ—южный, и проводить магнитами по стержню
АВ, отъ его середины до
концовъ. ЗатЬмъ магниты
Р и ф подымаютъ, ставятъ
опять на середину волосы
АВ и двигаютъ по преж-
иимъ направлешямъ. По-
вторивъ это дЬйсше нЬ-
фиг. 316. сколько разъ, найдемъ въ
А южный полюсъ, а въ В сЬверный. Эта метода намагничивашя при-
надлежитъ Дюгамелю.
244. Системы магнитовъ. Для усилешя дЬйшпя, соединяютъ
одноименные полюсы нЬсколышхъ магнитовъ ns, и %,s2 (фиг. 317)
Фиг. 317. Фиг. 318.
иосредствомъ желЬзныхъ оправь N и S, которыя тогда намагничива¬
ются и служатъ какъ-бы продолжешемъ магнитовъ. Если напр, концы
п,п1ж п2 имЬли сЬверный магнитизмъ, то въ желЬзЬ около магнитовъ
обнаружится южный, а на противоположной части—сЬверный N. Маг¬
ниты располагаются въ нЬсколько рядовъ, какъ это видно въ систеыЬ,
изображенной на фигурЬ 318 и состоящей изъ 12 магнитовъ.
Искусственнымъ магнитамъ по большей части даютъ видъ подковы
(фиг. 306); складывая нЬсколько такихъ подковъ, получаютъ сложный
магнитъ, гдЬ обпце полюсы будутъ въ точкахъ Ап В. Кусокъ желЬза
т, притягиваемый полюсами магнита, называется якоремъ; къ нему
можно привЬшивать грузы. Подковообразный магнитъ, при одинаковой
степени магнитизма съ линейнымъ, можетъ поддерживать бблышй грузъ,
потому что у него притягиваютъ якорь два полюса, между тЬмъ какъ
у линейнаго магнита только одинъ.
Общая сила системы магнитовъ далеко не пропорщональна числу ихъ, но
значительно менЬе, потому что магниты, возбуждая одинъ въ другомъ магни¬
тизмъ, ослабляютъ другъ друга. Средше магниты мог)тъ при этомъ потерять
весь свой магнитизмъ и даже персмагнптиться, такъ что, гдЬ былъ южный
полюсъ, появится сЬверный, и обратно.— По этой причпнЬ. прп сохраненш
магнитовъ, чтобы предотвратить уменыпеше ихъ силы, никогда не должно
одноименные полюсы помЬщать близко другъ отъ друга, а напротпвъ склады¬
вать магниты разноименными полюсами. Искусственный магнитъ можетъ вы¬
держивать нЬсколько пудъ.
МАГНИТИЗМЪ.
265
Въ недавнее время Жаменъ убедился непосредственно изъ опыта,
что магниты, состояние изъ толстыхъ стальныхъ полосъ, намагничены
только съ поверхности, на небольшую глубину; внутреншя массы ихъ
остаются въ естественнонъ состоянш. Изъ этого выходитъ, что, соста¬
вляя магниты изъ тонкихъ отдельно намагниченныхъ стальныхъ по¬
лосъ, мы должны получить магниты большей силы, ч'Ьмъ сплошные.
Фигура 319 изображаетъ подково¬
образный магнитъ Жамена. Бук¬
вой р обозначены широыя сталь-
ныя ленты не толще 1'”"’; он* со¬
гнуты и обращены одноименными
полюсами въ одну сторону. Жел’Ьз¬
ныя оправы Ъ служатъ наконечни¬
ками; ошЬ, вм Ьст'Ь съ латунной пла¬
стинкой а, сдерживаютъ стальныя
ленты р и не позволяюсь имъ разо¬
гнуться. Сближеше однородныхъ
полюсовъ вредитъ ихъ сшгЬ; поэто¬
му, концы стальныхъ лентъ раздви¬
нуты. Нагнись Жамена можетъ
поддерживать грузъ въ 10 разъ бо-
.тЬе своего собственйаго в'Ьса, и
более.
Естественные магниты (т. е. маг¬
нитная руда) вообще слабее искус-
ственныхъ; для увели четя ихъ силы и удобнМшаго употреблешя, ку¬
сокъ магнитной руды А (фиг. 320) оправляюсь въ железо. Пусть въ
N находится сЬверный магнитизмъ, а въ S южный. Железная оправа
намагничивается, такъ что въ п и въ т обнаруживаются соответственно
северный и южный полюсы.
245. Задерживательная сила. Неизвест¬
ная причина, противодействующая намагничива-
шю и размагничивамю закаленной стали, назы¬
вается зпдержтательной. Отъ нея зависитъ
количество возбужденнаго магнптизма; ч’Ьмъ она
более, т'Ьмъ бблыдую силу можетъ получить на¬
магничиваемый стальной стержень. Сталь, незака¬
ленная вовсе, не пм’Ьеть задерживательной силы,
какъ и хорошее мягкое железо; скручиваше и сжа-
Tie сообщаюсь этимъ веществамъ небольшую задер-
живательную силу; то же самое производить и прц-
Фиг. 320.
266 МАГНИТИЗМЪ.
!
мЬсь серы, мышьяка и проч. Железный стержень, лежащш вблизи маг¬
нита и подвергаемый ударамъ молота, прюбретаетъ на некоторое время
задерживательную силу и сохраняешь ненадолго следы магнитизма. На-
противъ, удары по магниту уничтожаютъ магнитизмъ. Наибольшую за-
держпвательную силу сталь получаетъ при закаливаю и; чемъ выше тем¬
пература, до которой сталь была нагрета, темъ более задержпватель-
ная сила. Если закаленную сталь подвергнуть отваривашю, то сила эта
уменьшается и при температуре краснаго калешя вовсе уничтожается.
Отсюда объясняется следующее явлете. Если стержень изъ сильно зака¬
ленной стали, намагниченный до насыщешя, подвергать нагреванш, то, вслйд-
CTBie уменыпешя задерживательной силы, часть возбужденнаго магнитизма
уничтожается; чрезъ это, магнитизмъ стержня ослабляется и не получаетъ
прежней силы при охлажденш. При вторичномъ нагрЬванш, хотя сила магнита
уменьшается, но возвращается почти къ прежней величин!; при новомъ охлаж¬
денш. Чтобы задерживательная сила не изменялась при, небольшомъ изм!;не-
нш температуры, магниты приготовляютъ изъ стали, отваренной до большей
или меньшей степени, наприм!;ръ изъ синей; въ этомъ состоянш она представ¬
ляешь еще ту выгоду, что не такъ хрупка. Сильно закаленную сталь намагни¬
чивать довольно трудно.
246. Гипотеза магнитныхъ жидкостей. Не зная съ досто¬
верностью, что такое магнитизмъ, составили следующую гипотезу или
предположеше о его сущности.
1) Существуютъ две невесомыя магнитныя жидкости: северная и
южная.
2) Частицы одной и той же жидкости отталкиваются, а разныхъ
жидкостей—притягиваются.
3) Магнитныя жидкости размещены равномерно по всей массе маг¬
нитныхъ телъ: магнитовъ, железа, стали и проч., и хотя могутъ пере¬
мещаться, но въ весьма ограниченныхъ пределахъ, которые называ¬
ются магнитными элементами.
4) Каждый магнитный элемента содержитъ обе жидкости. Когда те¬
ло не намагничено, то разнородный магнитныя частицы, вследсттае вча-
имнаго притяжешя, соединены. Въ магните оне разложены, и притомъ
такъ, что все северныя жидкости повернуты въ одну сторону, а южныя—
въ противоположную. Если 1, 2. 3 8 (фиг. 321) представдяютъ
у-^-4., -Д_ ^4— r-L. r-^L. г-£_ У *
1 О Я# «г* 'Ь*1^0~Пв «Г4 'Til * 7V * А / W J1 7» / Л*Г г». # С^Г^> S
Фиг. 321.
магнитные элементы весьма тонкаго магнита NS, то къ северному по¬
МАГНИТИЗМЪ.
267
люсу N обращены всЬ сЬверныя ыагнитныя жидкости п, къ южному S—
всЬ южныя s. Части элементовъ, содержания южныя магнитныя жидко¬
сти, сдЬланы на фигурЬ черными, а части, содержания сЬверныя жид¬
кости—белыми.
5) ДЬйсше задерживательной силы въ закаленной стали состоитъ въ
томъ, что она препятствуетъ магнитнымъжидвостямъ двигаться, то есть
соединяться, когда онЬ разложены, и разлагаться, когда онЬ соединены.
Приложить эту гипотезу къ объяснешю главнМншхъ явлешй маг-
нитизма.
Пусть вблизи сЬвернаго полюса Nx магнитной стрелки N^S, (фиг.
821) находится сЬверный полюсъ N магнита NS; магнитъ и стрЬлку
можно представить разложенными на магнитные элементы; первый на-
примЬръ на 8, вторую на 4, при томъ такъ, что сЬверныя жидкости
элемептовъ повернуты къ сЬвернымъ полюсамъ, а южные къ южнымъ.
Жидкости магнита и стрЬлки обнаруживаготъ взаимное дЬйтие: одно¬
родный жидкости отталкиваются, разнородный притягиваются. ВсЬ сЬ¬
верныя частицы п магнита NS отталкиваютъ сЬверныя частицы щ
стрЬлки NxSi и притягиваютъ южныя частицы s,. Преобладающее дЬй-
CTBie будетъ отталкивайе, потому что частицы п ближе къ частицамъ
щ, чЬмъ къ частицамъ sr. Точно такъ же можно убЬдиться, что преоб¬
ладающее дЬйсше частицъ s на частицы щ и st стрЬлки—будетъ при-
тяжеше. Изъ этихъ двухъ дЬйствй—притяжешя и отталкивашя, ко-
торыя обнаруживаютъ частицы п и s на элементы стрЬлки, самое силь¬
ное будетъ отталкиваше, потому что частицы п ближе къ стрЬлкЬ Sj щ
чЬмъ частицы s. Поэтому, сЬверные полюсы магнита и стрЬлки должны
отталкиваться. Подобнымъ образомъ можно объяснить, почему южные
полюсы также взаимно отталкиваются, а сЬверный съ южнымъ притя¬
гиваются.
Приблизимъ къ сЬверному полюсу магнита NS фиг. (822) желЬз-
ный стержень аЪ, и представимъ ихъ, т. е. магнитъ и стержень, разло¬
женными на магнитные элементы: первый на 8, второй—на 4. Жид¬
кости ближайшаго элемента 1 магнита преодолЬютъ взаимное притяже-
н!е разнородныхъ магнитныхъ жидкостей желЬза и разложатъ ихъ. СЬ-
верная жидкость п элемента 1 притянетъ южныя жидкости на ближай-
inie къ себЬ концы элементовъ стержня аЪ и оттолкнетъ сЬверныя. Юж¬
ная жидкость s элемента 1 произведете обратное дЬйсттае: будетъ по¬
ворачивать сЬверныя жидкости къ себЬ, а южныя въ противную сто¬
рону. Но какъ сЬверная жидкость элемента 1 ближе въ каждому эле¬
менту желЬзнаго стержня db, нежели южная, то дЬйсше первой силь-
нЬе второй, а потому на верхнихъ концахъ всЬхъ элементовъ желЬза
268
МАГНИТИЗМЪ.
будетъ жидкость южная. Подобное дМсттае произведутъ и всЬ nponie
элементы магнита NS, то есть притянуть на верхшя части элементовъ
железа аЬ южную жидкость и оттолкнуть внизъ северную. Жидкости
жел'Ьзнаго стержня и магнита обнаружатъ потомъ взаимное притяжеше
и отталкиваше, но преобладающимъ будетъ притяжеше, и железный
стержень притянется къ магниту.
Перем4стимъ стержень аЪ ближе къ точк'Ь безразличия, напр,
поставимъ его между 3-мъ и 4-мъ элементами магнита. ДМств1я
элементовъ 1, 2 и 3 противоположны дМств!ямъ 4, 5 и 6, потому что
первые возбуждаютъ на верху стержня аЬ магнитизмъ северный, а вто¬
рые съ такою же силою—южный. Такимъ образомъ, будутъ действовать
только 7 и 8 элементы магнита; следовательно, количество возбужден-
наго магнитизма въ железе и сила притяжешя къ магниту будутъ сла¬
бее, чемъ прежде. Наконецъ, стержень, находясь противъ точки без-
различ1я, не будетъ содержать никакого свободнаго магнитизма и, сле¬
довательно, вовсе не притянется къ магниту, потому что магнитные эле¬
менты по разныя стороны точки безразлшпя действуютъ противопо¬
ложно и съ одинаковою силою.
Элементы магнита, взаимно действуя другъ на друга, разлагаютъ есте¬
ственный магнитизмъ одинъ въ другомъ, увеличивая чрезъ это количество сво¬
боднаго магнитизма. Такъ, элементы 1, 2 и 3 разлагаютъ въ 4-мъ магнитныя
жидкости, притягивая северную и отталкивая южную; элементы отъ 5-го до
8-го притягиваютъ въ томъ же элементе южную жидкость и отталкиваютъ
северную; следовательно, все элементы действуютъ на 4-ый въ одну сторону,
увеличивая въ немъ количество разложенныхъ жидкостей. Такое же действ1е
испытываетъ каждый элементъ со стороны прочихъ, хотя не въ одинаковой
степени. Сравнимъ для примера 2-й в 4-й элементы и для этого перенесемъ
мысленно элементы 7-й и 8-й по левую сторону магнита, поставивъ ихъ ря-
домъ съ элементомъ 1; тогда, очевидно, 2-й элементъ былъ бы въ такихъ же
обстоятельствахъ, какъ и 4-й, потому что направо отъ каждаго изъ нихъ было
бы 4 элемента и налево—3 элемента. На самомъ же деле, налево отъ элемента
2-го находится только одинъ элементъ 1-й, а направо хотя и 6 элементовъ,
но 7-й и 8-й отстоятъ весьма далеко, и, следовательно, действуютъ на 2-й
слабо, а потому во 2-мъ элементе меньше будетъ свободнаго магнитизма, не¬
жели въ 4-мъ. Такимъ образомъ, наибольшее количество разложенныхъ жид¬
костей должно быть въ средине магнита, наименьшее у краевъ. Когда же¬
лезный стержень двигается отъ конца магнита къ средине, то хотя некоторые
элементы магнита начинаютъ действовать въ противныя стороны съ другими,
но зато стержень приближается къ точке безразлич1я, где элементы содер-
жатъ более свободнаго магнитизма. Отъ этого, можетъ случиться, что при не-
болыцомъ удаленш стержня отъ конца магнита къ средине, притяжение не
только не уменьшится, но увеличится; потомъ, по мере увеличпвашя числа
противодействующихъ элементовъ, действ!е станетъ ослабевать до совершен-
наго уничтожстя. Отсюда понятно, почему наибольшее притяжеше бываетъ
не на концахъ магнпта, а въ некоторомъ отъ нихъ разстоянш.
МАГНИТИЗМЪ.
269
Когда железный стержень приближаютъ къ полюсу магнита, то маг¬
нитныя жидкости перваго разлагаются, и онъсамъ делается настоящимъ
, - - - магнитомъ, ибомагнитъ
п жидкости разложены по одному направленш. Но какъ только
| железо удалимъ отъ магнита, то разнородный магнитныя жидко-
Ести, повинуясь взаимному притяженЬо и неудерживаемыя силою
магнита, соединяются, и железо теряетъ свои магнитныя свой-
П ства, возвращаясь въ естественное состояше.
U Железо и сталь, хотя и содержатъ обе магнитныя жидкости,
но не производить и не должны производить наружнаго дМств1я. Дейст¬
вительно, пусть вблизи железнаго стержня а (фиг. 323)находится другой
такой же Ъ, оба разло¬
женные на магнитные I и
элементы. Северная ма- • <==а '■ 1 1 1 '‘ ' 1
гнитная жидкость стер¬
жня а притянетъ юж- фиг- 323-
ную жидкость стержня Ъ и оттолкнетъ северную; южная жидкость
стержня а съ такою же силою притянетъ северную жидкость стержня
Ь и оттолкнетъ южную, потому что въ каждомъ магнитномъ элемен¬
те стержня а обе жидкости, вследств1е взаимнаго притяжешя, нахо¬
дятся въ одной и той же точке, и потому одинаково удалены отъ каж-
даго магнитнаго элемента стержня Ъ. Отъ этого, ни въ стержне а, Ни
въ стержне Ъ не должно быть свободнаго магнитизма, а, значитъ, и
наружнаго дейсттая.
Въ закаленной стали магнитъ не можетъ разложить такое же количество
жидкостей, какъ въ железе, потому что разлагающая сила его встречаетъ въ
стали сопротивление со стороны задерживательной силы, которая препятствуетъ
всякому движенш магнитныхъ жидкостей, между темъ какъ въ железе она
преодолеваетъ только взаимное притяжеше разнородныхъ жидкостей. Отъ этого,
закаленная сталь притягивается слабее къ магниту, нежели железо.
Разложеше магнитныхъ жидкостей въ стали прекращается въ ту пору,
когда разлагающая сила магнита будетъ равна взаимному притяженш разло-
женныхъ жидкостей, сложенному съ задерживательной силой. Назвавъ эти силы
соответственно чрезъ N, Q и Л, будемъ иметь:
= Q -|-Л.
Какъ скоро отдалимъ сталь отъ магнита, тоостанутсятолько две силы: взаим¬
ное притяжеше разложенныхъ жидкостей Q и задерживательная сила Л, ко¬
торыя станутъ теперь действовать въ протввныя стороны, потому что разно¬
родный частицы стремятся къ соединешю, а задерживательная сила этому пре- -
s только темъ и отли¬
чается отъ железа, что
въ немъ магнитныя
а
1
270
МАГНИТИЗМЪ.
пятствуетъ. ЗдЬсь можетъ быть три случая. Когда Q>R, то жидкости стя¬
нуть соединяться до тЬхъ поръ, пока взаимное притяжете оставшихся жид¬
костей не будетъ равно В. Если Q<B, или Q—B, то никакого измЬнешя
въ магнитизмъ стали не произойдетъ. Этимъ объясняется, почему сталь, по
удаленш отъ магнита, сохраняетъ свой магнитизмъ, и почему степень магни-
тизма не безгранична, но имЬетъ предЬлъ, называемый намагничивашемъ до
насыщешя и зависящШ отъ задерживательной силы: чЬмъ эта сила болЬе, тЬмъ
бблыпее количество разложенныхъ жидкостей можетъ въ стали сохраниться.
Объяснимъ еще, по гипотезЬ магнитныхъ жидкостей, способъ намагничи¬
вания Дюгамеля. Когда ставимъ на серединЬ стальной полосы АВ (фиг. 316)
два магнита, то разноименные полюсы производятъ противоположный дЬйств!я:
сЬверный полюсъ магнита Р возбуждаетъ въ точкЬ касашя южный магни¬
тизмъ, а на концахъ полосы АВ—сЬверный; южный полюсъ другого магнита
Q возбуждаетъ наоборотъ: въ срединЬ стержня АВ магнитизмъ сЬверный, а
на концахъ — южный. Но какъ конецъ А ближе къ магниту Р, нежели къ Q,
то здЬсь будетъ магнитизмъ сЬверный, а на другомъ вонцЬ В—южный, по¬
тому что тамъ дЪйств1е магнита Q сильнЬе магнита Р. При удаленш магни¬
товъ отъ середины полосы АВ, разность въ ихъ дЬйегаяхъ увеличивается;
когда же они придутъ на концы стержня АВ, то возбуждаемые тамъ магни-
тизмы будутъ противоположны прежнимъ: въ В обнаружится сЬверный, въ
А—южный; при томъ послЬднее дЬйеттае будетъ самое сильное, потому что
магниты, находясь въ наиболыпемъ другъ отъ друга разстояши, наименЬе мЬ-
шаютъ одинъ другому разлагать жидкости. Такимъ образомъ, окончательно
будетъ преобладать въ В сЬверный магнитизмъ, а въ А южный. Когда поста-
вимъ потомъ снова магниты на середину стержня АВ, то дЬйств1е ихъ будетъ
противоположно предыдущему, хотя и въ меньшей степени, потому что магниты
будутъ дЬйствовать своею разностью, которая теперь, какъ и вначалЬ, очень
мала. Доведя магниты до краевъ стержня АВ, еще увеличимъ его магнитизмъ.
247. Магнитизмъ и д1амагнитизмъ. Магнитъ обнаруживаете дЬй-
CTBie не только на желЬзо, но и на друпя тЬла, хотя и не столь сильное.
КромЬ того, мнопя вещества представляютъ явлеше обратное магнитизму,
т. е. они магнитомъ не притягиваются, но отталкиваются; таюя тЬла назы¬
ваются диамагнитными,—въ отлнч1е отъ магнитныхъ, которыя магнитомъ
притягиваются. Къ магнитнымъ тЬламъ принадлежать: желЬзо, кобальте, ник-
кель, палладШ, платина, соли магнитныхъ металловъ, кислородъ, окись азота
и проч. Изъ д1амагнитныхъ веществъ назовемъ: висмуте, сурьму, цинкъ, олово,
ртуть, свинецъ, серебро, мЬдь, золото, водородъ и вообще всЬ металлоиды
(кромЬ кислорода) и ихъ соединения, каковы: вода, спирте, сЬроуглеродъ, тЬла
органическаго происхождешя, амм1акъ и проч.
Для испыташя магнитности и д!амагнитности твердыхъ тЬлъ, прибли-
жаютъ шарикъ изъ испытуемаго вещества на шелковинкЬ къ полюсу сильнаго
магнита, или еще лучше электромагнита [301], потому что электромагниты,
какъ это будете показано ниже, обладаютъ огромною магнитною силою. Тогда
замЬчасмъ, что шарикъ притягивается, или отталкивается; въ первомъ слу-
чаЬ вещество магнитно, во второмъ—д1амагнитно. СлЬдуюгщй способъ лучше.
Между разнородными полюсами N и S (фиг. 324) сильнаго электромагнита,
изображеннаго въ горизонтальномъ разрЬзЬ, вЬшаютъ на шелковинкЬ стер¬
жень АВ изъ испытуемаго вещества. При замыкапш гальванической цЬпи,
МАГНИТИЗМЪ.
271
въ электромагнптй возбудится магнитизмъ,—и стержень, если онъ магнитенъ,
принимаетъ направлеше линш NS, соединяющей магнитные полюсы; такое
положение стержня называютъ полярнымъ. Если вещество стержня Д1амаг-
нитно, то онъ принимаетъ экваторгальное положение MR, то есть перпен¬
дикулярное къ лиши, соединяющей полюсы.—Жидкости заключаютъ въ стек-
лянныя трубки и поступа-
ютъ подобнымъ же обра¬
зомъ.— Испытуемые газы
смйшиваютъ съ неболь-
шимъ количествомъ хлори-
стаго водорода и выпуска¬
ютъ чрезъ стеклянную
трубку въ пространство ме¬
жду полюсами электромаг¬
нита; на пути газа дерягатъ Фиг. 324.
стеклянную палочку съ каплей нашатырнаго спирта; освобождающШся изъ него
амм1акъ даетъ съ хлористымъ водородомъ бйлое облачко и дйдаетъ, такпмъ
образомъ, видимымъ испытуемый газъ. Если газъ магнитенъ, то струя его рас¬
тягивается полярно, въ противномъ случай— экватор1ально.
Если между полюсами поместить стеклянный ящикъ съ крйпкимъ раство-
ронъ хлористаго желйза, обладающаго значительнымъ магнитизмомъ, и въ
него погрузить желйзную палочку, то магнитизмъ желйза ослабйваетъ. Взявъ
вмйсто желйза друг!я магнитныя вещества, можно достигнуть того, что магни¬
тизмъ вещества совершенно уничтожится, и тйло изъ магнитнаго можетъ сде¬
латься даже д^амагнитнымъ. Такимъ образомъ, магнитизмъ и д1амагнитизмъ
зависать отъ среды. На этомъ основами некоторые ученые принимаютъ, что
вей тйла природы и пустота магнитны; тйла, находяпйяся въ пустотй, кажутся
магнитными, если ихъ абсолютный магнитизмъ болйе абсолютнаго магнитизма
пустоты, Д1амагнитными—въ противномъ случай, и, наконецъ, безразличными,
если абсолютные магнитизмы вещества и пустоты равны. Абсолютные магни-
тизмы— неизвйстны; можно находить только относительные магнитизмы въ
отношенш среды, напр, пустоты. Если обозначимъ чрезъ 1000000 магнитизмъ
желйза въ отношенш пустоты, т. е. ту силу, съ которою желйзный стержень
удерживается въ полярномъ положенш, то магнитизмъ насыщеннаго воднаго
раствора хлористаго желйза, при равномъ вйей, выразится числомъ 140, кис¬
лорода 377; для щамагнитизма воды получимъ, при тйхъ же услов!яхъ, 10,
ртути 2 и проч. Магнитизмъ тйла, помйщеннаго въ средй магнитной, ослабй-
ваетъ, даже уничтожается и превращается въ щ'амагнитизмъ; если тйло въ
отношенш пустоты д1'амагнитно, то въ средй д]'амагнитной оно сдйлается еще
болйе д!амагнитно. Среда, д1амагнитная въ отношенш пустоты, производить
обратное дййств!е: магвитизмъ тйлъ, въ нее погруженныхъ, увеличивается, а
д1амагнитизмъ уменьшается, можетъ обратиться въ нуль и даже сдйлаться
магнитизмомъ.
г Магнитизмъ аемного шара.
^248. Склонеше и НАКЛ0НЕН1Е. Магнитная стрйлка никогда
почти не направляется точно съ юга на ейверъ, но уклоняется нйсколь-
ко къ востоку, или западу. Вертикальная плоскость, проведенная чрезъ
272
МАГНИТИЗМЪ.
магнитные полюсы стрелки, называется магнитнымъ меридганомъ.
Уголъ, составляемый мерщцанами географическимъ и магнитнымъ, или,
что все равно, уголъ, образованный направлешями магнитной стрелки
и географическаго мерид]’ана, называется магнитнымъ склоненгемъ;
поэтому и магнитная стрелка имеетъ назваше стрелки склонетя, въ
omrcie отъ магнитной стрелки наклонешя ns (фиг. 825). Эта по¬
следняя вращается не на вертикальной оси, а на горизонтальной ab,
проходящей чрезъ центръ тяжести стрелки и
перпендикулярной къ магнитному мерцдоану;
поэтому, магнитная стрелка наклонешя описы-
ваетъ при вращенш магнитный мерид1анъ. Се-
верныйполюсъ ея наклоняется въ нашемъ полу¬
шарш внизъ, а въ южномъ—вверхъ. Уголъ,
составленный стрелкой наклонешя съ горизон¬
тальною плоскостью, называется магнитнымъ
накдонетемъ.
> у Магнитизмъ земного шара. Чтобы объ- »
яснить, почему магнитъ, свободно вращающшся
на оси, принимаетъ определенное положеше въ
пространстве, допускаютъ, что земной шаръ
есть огромный магнитъ, котораго южный по¬
люсъ находится въ северномъ полушарш, а
Фиг 326 т с,ЬвеРный полюсъ—въ южномъ. Это предполо-
жеше оправдывается многими опытами. Если
утвердить вертикально железный стержень, то въ нижней части его
обнаруживается северный полюсъ, въ верхней части—южный, а по сре¬
дине—точка безразлич1я. Такъ бываетъ въ нашемъ полушарш; въ юж¬
номъ наоборотъ: внизу железнаго стержня оказывается южный полюсъ,
а вверху—северный. Для получешя наиболыпаго дМств!я, надо по¬
ставить стержень въ плоскости магнитнаго мерид1ана, параллельно
стрелке наклонешя. Этимъ объясняется, почему железныя массы: крыши,
громоотводы, водосточныя трубы и проч. бываютъ всегда намагничены.
Линш ИЗОГОНИЧЕСК1Я И ИЗОКЛИНИЧЕСК1Я; МАГНИТНЫЕ полюсы
земли. Магнитное склонеые въ разныхъ точкахъ земного шара различно и съ
тсчетемъ времени изменяется. Такъ, въ Петербурге въ 1878 году оно было рав¬
но 1У къ западу, а въ Москве около 1 °также къ западу. Для наилучшаго обо¬
зрения изменетя склонетя, соединяютъ точки земной поверхностн, имеюнря
одинаковое склонете, литямн, которыя называются изогоническими; оне
имеютъ одно направлешесъгеографическими мерщцанамп, хотя н не суть окруж¬
ности, но весьма неправильнаго вида и сходятся въ двухъ точкахъ севернаго
и южнаго полушарш, которыя называются магнитными полюсами земли: ■
МАГНИТИЗМЪ ЗЕМНОГО ШАРА.
273
южный полюсъ лежип, къ северу отъ Гудсонова залива, северный—въ южномъ
полушарш. Лишя съ склонешемъ 0° или литя безъ склонетя проходитъ по
Европейской Рост, въ направленш съ севера на югъ; местности, лежащая отъ
вея къ западу, имеютъ западное магнитное склонеше, къ востоку—восточное.
Стрелка склонетя на магнитныхъ по- ,j>
люсахъ земли не принимаетъ определенна™ ,
положешя. Въ окружающихъ местностяхъ \
одноименные полюсы всЪхъ стрелокъ на- S
правляются къ магнитному полюсу земли; ?
если напр. S (фиг. 326) изображаете юж¬
ный магнитный полюсъ земли, то северные ^
полюсы п, п.... стрелокъ обращены къ S; sr*4Bi^n. . /I ^
такимъ образомъ, северный полюсъ стрелки,
помещенной между южнымъ магнитнымъ
полюсомъ земли 8 и йвернымъ географи-
ческимъ полюсомъ Р, указываете не на е£-
веръ, а на югъ.
Наклонете, подобно склонешю, неодп- ®
наково для разныхъ месте земного шара и фиг- 326-
также изменяется. Такъ, въ Петербурге въ 1878 г. оно было равно 70°41',
а въ Москве около 69°.
Линш, соединяющая места земной поверхности, которыя имеютъ одно и
то же наклонете, называются изоклиническими; оне подобны параллелямъ
широте, хотя уклоняются отъ нихъ более или менее и не суть окружности.
Изоклиническая литя съ наклонетемъ въ 0° называется лишен» безъ накло¬
нетя и проходите вблизи географическаго экватора. Къ югу отъ нея север¬
ный конецъ магнитной стрелки наклонетя направляется вверхъ, а къ северу—
внизъ. На магнитныхъ полюсахъ стрелка наклонетя стоите отвесно.
Склонеше и наклонете, какъ выше сказано, въ одномъ и томъ же месте
изменяются. Такъ, въ Париже въ 1580 году стрелка склонетя отклонялась
на 11°30' къ востоку; потомъ, это уклонеше уменьшалось до 1663 года, когда
стрелка указывала точно на сёверъ, после чего стала отклоняться къ западу;
это отклонеше все увеличивалось до 1814 года, когда оно было 22° 34', за¬
темъ начало уменьшаться и ^продолжаете убывать до сихъ поръ; въ апреле
1880 года оно было 16°55'.
Наклонете было определено въ первый разъ въ 1671 году въ Париже и
равнялось тогда 75°; съ техъ поръ оно постоянно уменьшается и въ настоя¬
щее время имеете только 65°29'.
Кроме того, склонеше и наклонете подвержены безпрестаннымъ измене-
шямъ; если будемъ следить за магнитной стрелкой помощш точныхъ снаря-
довъ, то заметимъ, что она никогда не бываете въ покое, постоянно колеблясь
то въ ту, то въ другую сторону около средняго своего положешя. Такимъ обра¬
зомъ, были открыты правильный пермдичесюя колебатя: годовыяи суточные.
Наблюдаются еще колебашя случайный, не следующая, невидимому, никакому
закону.
Изменете склонетя и наклонетя указываете, что расположеше изогони-
ческихъ и изоклпническихъ лншй и места магнитныхъ полюсовъ земного шара
безпрерывно изменяются.
274
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Электричество отъ трен1я.
249. Электричество. Еслп янтарь, или смолу потереть о шерстя¬
ную матерш, то вещества эти прюбретаютъ особенный свойства: прп-
тягиваютъ легшя тела, какъ напр, кусочки бумаги, бородку пера; если
приблизимъ ихъ къ лицу, то испытываемъ ощ} щеше, похожее на то,
когда на лицо садится паутина; иногда изъ натпраемаго предмета вы-
скакиваетъ искра съ неболыпимъ трескомъ; наконецъ, въ воздухе рас¬
пространяется особенный запахъ. Подобный явлешя представляетъ сте¬
кло, если потереть его кожею, которая покрыта смесью цинковой и оло¬
вянной амальгамъ*), и вообще всякое т'Ьло после трешя о другое.
Первоначальная причина вс’кхъ этихъ явлешй называется электриче-
ствомъ, а самыя тела, находяпцяся въ такомъ особенномъ состоянш,
наэлектризованными.
^ Запахъ, замечаемый около наэлектризованныхъ т4лъ, приписываютъ кис¬
лороду атмосферы, который, будучи наэлектризованъ, получаетъ особенный
свойства. Онъ действуетъ тогда на органъ обоняшя; соединяется прп обыкно¬
венной температуре со многими металлам: серебромъ, медью, ртутью; превра-
щаетъ сернистую кислоту въ серную, а азотноватую окись въ азотную кислоту;
разлагаетъ юдистый калШ, освобождая шдъ, и проч. Въ такомъ состоянш кис¬
лородъ называется озономъ. Если чистый кислородъ заключить въ стеклянную
трубку и пропускать чрезъ него электрическая искры, то некоторая часть его
превращается въ озонъ. Никакой другой газъ не представляетъ подобнаго
явлешя.
250. Проводники и непроводники электричества. Если
наэлектризовать кусокъ смолы, или стекла и касаться последовательно,
разными его точками, металлическаго шара А (фпг. 327), утвержден-
. наго на стеклянной подставке т, то шаръ А также npi-
■ обретаетъ электричесшя свойства, то есть получаетъ спо-
■1 собность притягивать легшя телаипроч. Вместесътемъ,
въ смоле эти свойства обнаруживаются уже съ меньшею
силоюиослабляютсятемъболее, чемъ болёе былъ шаръ А.
Изъ этого опыта выходитъ, что электрпчество мо¬
жетъ переходить изъ одного тела въ другое, на нодобш
жидкости, переливаемой изъ одного сосуда въ другой;
чемъ более ненаэлектризованное тело въ отношенш къ
наэлектризованному, темъ менее остается электричества
въ наэлектризованномъ теле. Переходъ электричества
можетъ произойти не толькЪ при непосредственному сопрпкосповенш
*) Цинковал амальгама состоитъ изъ цинка п ртути, оловянная —. изъ олова
и ртути.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ОТЪ ТРЕН1Я.
275
тйлъ, но даже въ томъ случай, когда два т’Ьла, наэлектризованное и не-
наэлектризованное, соединены металлическимъ прутомъ, пеньковой
питью и другими. Впрочемъ, есть много веществъ, которыя неспособ¬
ны пропускать чрезъ себя электричество; таковы, напр., шежъ, сухое
дерево и проч.
Отсюда видимъ, что тйла можно разделить въ отношеши электриче¬
ства на проводники и непроводники. Подъ первыми разумйютъ т'Ьла,
хорошо проводяпця электричество; сюда принадлежатъ металлы. Не¬
проводники или худые проводники суть т'Ьла, непроводящая вовсе, или
слабо проводящая электричество: сухое дерево, смола, парафинъ, кау-
чукъ, шелкъ, стекло и проч. Есть еще т'Ьла, И5гЬю1ЩЯ среднюю проводи¬
мость и называемыя посредственными проводниками или полупровод¬
никами электричества; наприм. бузинная сердцевина, солома, уголь,
кислоты, вода, человеческое тйло. Газы, подъ обыкновеннымъ атмос-
фернымъ давлешемъ, совершенно не проводятъ электричества, если толь¬
ко въ нихъ нйтъ паровъ воды, которые дйлаютъ ихъ полупроводниками.
Если наэлектризованный проводникъ сообщить съ землею, касаясь
его непосредственно рукою, или металлическимъ прутомъ, который бу¬
демъ держать въ рукй, то все электричество уйдетъ чрезъ наше т'Ьло
въ землю, потому что земной шаръ чрезвычайно великъ въ сравнеши
съ земными предметами. Чтобы удержать электричество, надо отделить
наэлектризованный предметъ отъ земли посредствомъ худыхъ проводни-
ковъ, помещая его на стеклянную подставку, или вешая на шелковую
нить. Въ такомъ положенш тйло называется уединеннымъ или изо¬
лированными. Въ непроводнике электричество уединять излишне, по¬
тому что оно теряетсятолько отъ той части т'Ьла, которая непосредствен¬
но соединена съ землею.
Когда уединенное т'Ьло помещено въ сухомъ воздухе, то электриче¬
ство сохраняется довольно долго; напротивъ, влажный воздухъ скоро
приводить т'Ьло къ естественному состоянш.
251. Взаимное дъйств1е наэлектрпзованныхъ тълъ; два
рода электричества. Наэлектризованный тела обнаруживаюсь другъ
на друга д,Ьйств1я, заключающаяся въ притяженш и отталкиванш. Въ
этомъ можно убедиться посредствомъ прибора, изображеннаго на фпгур’Ь
328. Стеклянная стойка т поддержпваетъ металлическую оправу, къ
которой приделаны два прутика а и Ъ съ крючками на концахъ. Къ
крючкамъ прив'Ьшпваются на шелковинкахъ два шарика уз п q пзъ бу¬
зинной сердцевины. Если потереть о сукно смоляную палку п коснуть¬
ся ею обоихъ шариковъ, то они наэлектризуются, оттолкнутся отъ смо¬
ляной палки и удалятся другъ отъ друга. Если дотронуться рукою обо-
276
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
ихъ шариковъ, то находящееся въ нихъ электричество уйдетъ въ зем¬
лю, шарики потеряютъ свойство отталкиваться и примутъ отвесное по-
ложеше. То же явлеше производитъ стекло, наэлектризованное чрезъ
Tpvflie его объ амальгамированную кожу, и вообще всякое наэлектризо¬
ванное т4ло. Если сначала коснемся одного или обоихъ шариковъ смо¬
ляной палкой и потомъ приблизимъ стеклянную, то они къ последней
притянутся. Равнымъ образомъ шарики притягиваются смолою, если
сначала были наэлектризованы стекломъ. Впрочемъ, повторяя тотъ же
опытъ съ другими наэлектризованными телами, не всегда заметимъ при¬
тяжеше, но иногда и отталкиваше. Если напр, наэлектризовать шарикн
смолой и потомъ приблизить писчую бумагу, потертую о сукно, то ша¬
рики отъ бумаги оттожнутся.
Приборъ, изображенный на фигур!; 329, удобнее для опытовъ того же рода.
гой электричество смолы,—шарики р и q притянутся.
Изъ предыдущего видимъ, что, тгъла, наэлектризованных изъ
одною и тою же источника, отталкиваются, а изъ разныхъ —
либо отталкиваются, либо притягиваются.
Точныя изсл'Ьдовашя показали, что какъ притяжеше, такъ и оттал¬
киваше прямо пропорщональны количеству электричества и обратно про-
порщоналыш квадрату разстояшя между наэлектризованными телами.
Отталкивашемъ наэлектризованныхъ т4лъ объясняется, почему на¬
электризованное тЬло, помещенное даже въ совершенно сухомъ воздухе,
постепенно теряетъ свое электричество, хотя газы непроводники элек¬
тричества. Частицы воздуха, прилегающая въ поверхности наэлектрн-
зованнаго тела, заимствуютъ отъ него электричество и отталкиваются,
уступая место другимъ частицамъ, которыя также отымаютъ некоторое
количество электричества и, въ свою очередь, отталкиваются, и т. д.,
пока тело не потеряетъ все свое электричество.
т
Фиг. 329.
Бузинные шарики р и q привешпваютъ на про-
волокахъ, покрытыхъ лакомь, къ крючкамъ а и
Ь. Две квадратныхъ пластинки изъ роговаго кау¬
чука имеютъ но средине отверсия, которыми оне
насаживаются на горизонтальную часть метал¬
лической стойки т. Тонкая металлическая оправа
облегаегь по периметру каучуковыя пластинки;
къ нимъ то и приделаны крючки ачЪ. Электриче¬
ство, сообщаемое металлическимъ оправамъ, по
причине худой электропроводности каучука, мо¬
жетъ распространяться только по проволокамъ и
бузиннымъ шарикамъ. Если сдвинуть пластинки,
такъ чтобы оправы пришли въ прикосновение, то
электричество передается въ оба шарика р и q,
и они отталкиваются. Раздвинемъ пластинки и со-
общимъ одной оправе электричество стекла, а дру-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ОТЪ ТРЕШЯ.
277
Если возбудимъ въ бумаг*, чрезъ треше ея о сукно, электричество,
•го она притягивается съ стекломъ, которое натирали амальгамирован¬
ной кожей, и отталкивается съ смолою, наэлектризованною чрезъ треше
о сукно. Испытывая подобнымъ образомъ вс* т*ла природы, нашли,
что, возбуждаемое въ нихъ чрезъ треше, электричество притягивается
съ однимъ изъ электричествъ: стекла, или смолы и отталкивается съ
другимъ электричествомъ. Если, напр., оно притягивается съ электри-
чествомъ смолы, то отталкивается съ электричествомъ стекла, и обрат¬
но. Опытъ также показалъ, что электричества, изъ какихъ бы т*лъ
ни были извлечены, если только они обнаруживаютъ отталкиваше съ
электричествомъ смолы, производятъ совершенно одинаковый явлешя
и нич*мъ другъ отъ друга не отличаются; то же самое должно зам*-
тить относительно т*хъ электричествъ, который обнаруживаютъ оттал¬
киваше съ электричествомъ стекла. Отсюда видимъ, что электричество
бываетъ двухъ родовъ: либо одинаковое съ т*мъ, которое извлекается
изъ стекла, чрезъ треше его объ амальгамированную кожу, либо одина¬
ковое съ т*мъ, которое возбуждается въ смол*,
когда ее-трутъ сукномъ. Первое электричество
согласились называть положительнымъ, второе
—отрицателънымъ. Такимъ образомъ, на бу¬
маг*, при трети ея о сукно, является электриче¬
ство отрицательное, потому что оно отталкивает¬
ся съ электричествомъ смолы и притягивается съ
электричествомъ стекла.
При тренш одного т*ла о другое, электри¬
чество обнаруживается на обоихъ, но когда одно
электризуется положительно, то другое отрица- фиг* 328*
тельно. Если стекло натираютъ амальгамированной кожей, тонастекл*
возбуждается электричество положительное, а на кож*—отрицательное.
Смола, при тренш о сукно, электризуется отрицательно, а сукно—по¬
ложительно.
Одно и то же т*ло можетъ наэлектризоваться положительно и отри¬
цательно, смотря по тому, ч*мъ натирается. Стекло, натираемое кожею,
электризуется положительно, ам*хомъ кошки—отрицательно. Зд*сь за-
м* чается сл*дующШ законъ: если т*ло А при тренш о т*ло В электри¬
зуется положительно, а Б отрицательно, и если, кром* того, В при тре¬
ти о С электризуется положительно, а С отрицательно, то, при тре¬
ти А о С, на первомъ получается электричество положительное, а на
С отрицательное. Такъ, м*хъ вошки электроположителенъ еъ деревомъ,
которое въ свою очередь электроположительно съ шелкомъ; сл*дователь-
но, м*хъ кошки долженъ быть также электроположителенъ съ шелкомъ.
278
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Бумага.
Шелкъ.
Смола.
Матовое стекло.
На этомъ основанш все телаприроды можно расположить въ рядъ, въко-
торомъ каждое предыдущее тело, при треши съ каждымъ изъ посл’Ьду-
ющихъ, электризуется положительно. Вотъ несколько телъ, расположен¬
ный. въ такомъ порядке:
+
Мехъ кошки.
Полированное стекло.
Шерстяная матер1я.
Перо.
Дерево. —
Изъ этого ряда видимъ, что на родъ электричества оказываегьвлБ
яше даже поверхность трущихся т'Ьлъ; такъ, полированное стекло въ
отношеши шелка электроположительно^ матовое—электроотрицатель¬
но. Даже температура имеетъ здесь значеше: теплое тЬло при треши
о холодное электризуется отрицательно, а холодное—положительно.
Если уединенному проводнику А (фиг. 328) сообщпмъ положительное
электричество и вслёдъ затЬмъ будемъпостепеяно присоединять отрица¬
тельное, то шаръ А мало по малу потеряетъ положительное электриче¬
ство и, наконецъ, зарядится отрицательно. Отсюда выходитъ, что разно¬
именный электричества, будучи соединены въ некоторой пропорцш, вза-
имноуничтожаютсяитакимъобразомънедаютъ никакого электричества.
Ташя количества разнородныхъ, взаимно уничтожающихся элек-
тричествъ условились считать равными; следовательно, обозначивъ одно
изъ нихъ, напримеръ количество положительнаго электричества чрезъ
-\-Е, надо для другого принять—Е, потому что, по алгебрическому
знакоположенш: (+^+(_^=0>
252. Электроскопъ. На отталкиванш телъ,
наэлектризованпыхъ одноименно, основано устрой¬
ство электроскопа—прибора, служащаго для обна¬
руживала присутшйя электричества. Онъ состоитъ
изъ стекляннаго сосуда А (фиг. 330), чрезъ горло
котораго проходитъ метадличесшй прутъ а съ шари-
комъ Ъ; къ пруту прикреплены две соломенки, или
две весьма тонгая золотыя пластинки т. Если сооб¬
щить шарику электричество, то оно пройдетъ въ пла¬
стинки и отклонитъ ихъ одну отъ другой. Смотря по тому, отклоня¬
ются,или не отклоняются золотыя пластинки, можно судить оприсутствщ
электричества и даже о его количестве, потому что чемъ более электри¬
чества сообщим, электроскопу, темъ пластинки т более разойдутся.
253. Распространена электричества по поверхности.
Фиг. 330.
ЭЛЕКТРЦЧЕСТВО ОТЪ ТРЕШЯ.
279
Представимъ себе металлическШ шаръ А (фиг. 331), уединенны^ на
стеклянной подставка, и два полыя, также металличесия съ стеклян¬
ными ручками полушар1я, которыя можно плотно наложить на шаръ.
Наэлектризовавъ шаръ, накладываюсь на него полушар1я; если потомъ
опять отнять ихъ, сде-
лавъ это быстро и въ од¬
но время, то электриче¬
ство изъ шара исчезнетъ,
между т'Ьмъ какъ полу-
mapifl будутъ наэлект¬
ризованы. Отсюда выхо¬
дитъ, что электричество
распространяется толь¬
ко по поверхности про-
водниковъ, не проникая
во внутрь ихъ, потому - --—-
ЧТО ВЪ противномъ слу- ■ Фиг. 831.
чай, после сюгпя полушарш, мы нашли бы въ шаре А электричество.
Свойствомъ электричества распространяться только по поверхности
те.ть объясняется, почему, при соприкосновенш телъ, электричество
распределяется въ зависимости отъ величины ихъ поверхности. Если
наприм’Ьръ касаться наэлектризованнымъ т4ломъ другого ненаэлектри-
зованнаго, несравненно большей поверхности, то первое потеряетъ почти
все свое электричество, которое перейдетъ во второе тело. По поверхно¬
сти шара электричество распространяется равномерно; на всякой другой
поверхности оно преимущественно накопляется на выдающихся частяхъ
а и Ъ (фиг. 332), и тёмъ въ большей степени, чемъ эти части острее.
^ 254. Напряженге электричества. Напря-
женгемъ электричества называется количество элек¬
тричества на единице поверхности. Изъ этого опре-
делешя выходитъ:
Если на двухъ подобныхъ телахъ, (напр, шарахъ),
находится одно и то же количество электричества, то
напряжете будетъ на томъ изъ нихъ более, котораго
поверхность менее.
Если поверхности телъ равны, то напряжеше на
томъ изъ нихъ более, накоторомъ электричества более.
Если на малой поверхности накопляется много
электричества, то оно прюбретаетъ столь большое на- Фиг. 332.
нряжеше, что преодолеваетъ сопротивлеше воздуха и выходитъ изъ
280
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО*
т'Ьла. На копца.\.п ш.гр1евъ, по причине весьма малой ихъ поверхности,
напряжете можетъ быть весьма сильно, хотя бы въ теле было мало
электричества. Поэтому, когда хотятъ, чтобы электричество сохрани¬
лось въ проводникахъ долее, имъ даютъ видъ шара, или цилиндра съ
закругленными концами; они могутъ быть при томъ полыми, а не сплош¬
ными, потому что электричество распространяется только по поверх¬
ности телъ.
255.ГипотЕзхэлЕктричЕСкихъжидкостЕй.Неим4ясредствъ
узнать съ достоверностью, что такое электричество, допускаютъ сле¬
дующую гипотезу или предположеше о сущности этой первоначальной
причины.
1) Электричество есть жидкость и бываетъ двухъ родовъ: одно на¬
зывается положителънымъ, а другое—отрицателъиымъ. Частицы
однородный отталкиваются, а разнородный притягиваются.
2) Въ каждомъ теле, въ его естественномъ состоянш, находятся
оба электричества; по причине своихъ противоположныхъ свойствъ,
они, подобно разноименнымъ магнитнымъ жидкостямъ, не производятъ
никакого наружнаго действ1я.
3) Треше есть одинъ изъ способовъ разложить электричество, и при-
томъ такъ, что на одномъ изъ трущихся телъ является положительное
электричество, а на другомъ — отрицательное.
Частицы однороднаго электричества, вследств1е взаимнаго оттал-
кивашя, стремятся удалиться одна отъ другой какъ можно более, и по¬
тому распространяются только по поверхности тела, накопляясь пре¬
имущественно на остр1яхъ.
Электричество чрезъ BJiiame,
X1 256. Электричество чрезъ ВЛ1ЯН1Е. Возбуждать электричество
можно не однимъ трешемъ, но и другими способами. Такъ, напримеръ,
на всякомъ проводнике, помещенномъ вблизи наэлектризованнаго тела,
появляется электричество. Чтобы убедиться въ этомъ, употребляютъ
обыкновенно приборъ, изобретенный Риссомъ. Этотъ приборъ состоитъ
изъ металлическаго шара V (фиг. 333) и такого же цилиндра АВ, прп-
крепленныхъ, посредствомъ стеклянныхъ стержней, къ стеклянной под-
I ставке т. На концахъ цилиндра и въ средине его вделаны крючки, на
I которые вешаютъ проволоки а, с и Ь съ шариками на концахъ. Вслед-
I CTBie собственнаго веса, проволоки принимаютъ отвесное положеше. Ес-
I ли сообщить шару V какое нибудь электричество, напримеръ положи-
I тельное, то крайшя проволоки а и Ъ отклонятся отъ отвеснаго положе-
\ шя, а средняя с останется въ покое. Если'потремъ смоляную палку сук-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧРЕЗЪ ВЛ1ЯН1Е.
281
я
\ъ
i
\.
номъ и станемъ приближать къ проволоками а и й,’то заметимъ, что
первая а отталкивается смоляной палкой, а вторая b—притягивается.
Приближая стеклянную палку, которую предварительно натремъ амаль¬
гамированной кожей, найдемъ обратное явлеше: проволока а притянет¬
ся, а Ъ—оттолкнется. Касаясь шарикомъ электроскопа, верхняго и ниж-
няго концовъ цилиндра АВ, заметимъ присутств1е электричества, ме¬
жду темъ какъ въ средин!» никакого электричества не окажется. Если
дотронемся шара V рукою, то электричество уйдетъ изъ него въ землю,
и проволоки а и Ъ примутъ прежнее отвесное положеше. Изъ этихъ
опытовъ сл'Ьдуетъ заключить, что положительное электричество шара
V возбуждаетъ на ближайшей части проводника АВ электричество от¬
рицательное, а на отдаленной—положительное.—
Отрицательное электричество, сообщенное телу V,
произвело бы обратное д4йств1е; на ближайшемъ
конце возбудило бы электричество положительное,
на отдаленномъ—отрицательное.
Сообщимъ снова положительное электричество
шару V; проволоки а и Ъ опять отклонятся. Кос¬
немся рукою верхняго конца В цилиндра; тогда
проволока Ъ опустится, с—нисколько отклонится,
а отклонеше проволоки а увеличится. Изсл'йдуя
проволоки смоляной палкой, натертой сукномъ, лег¬
ко убедиться, что весь цилиндръ АВ наэлектризо¬
вать однимъ отрицательнымъ электричествомъ.
Следовательно, положительное электричество ци¬
линдра ушло въ землю, а отрицательное осталось,
заняло, повидимому, большее противъ прежняго пространство и npio6-
р!>ло большее напряжете. Касаясь рукою шара V, заметимъ, что про¬
волока Ь снова отклонится, проволока с сохранить свое положеше, но
а немного опустится; теперь, следовательно, электричество равномерно
распределено по всему цилиндру АВ.
Если, наконецъ, соединить цилиндръ АВ съ землею, то— Е уй¬
детъ въ землю, и все проволоки станутъ отвесно.
Эти явлешя можно объяснить при помощи гипотезы электрическихъ
жидкостей. Пусть шаръ У заряженъ положительнымъ электричествомъ.
Положительное электричество цилиндра отталкивается положительнымъ
электричествомъ шара У и уходитъ въ землю, какъ скоро коснемся
верхняго конца цилиндра рукою, между темъ какъ отрицательное элек¬
тричество того же цилиндра удерживается нритяжешемъ (-f- Е) шара
п скопляется внизу цилиндра; поэтому говорятъ, что (—Е) цилиндра
Фиг. 333.
282
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
находится въ связанномъ состоянш. Полшпшсшпое и отрицательное
электричества цилиндра дМствуютъ на проволоки въ противополож¬
им стороны; по удаленш+Е въ землю,—-Е заставитъ нижнюю про¬
волоку а еще более отклониться; проволока с, на которую прежде-f-E
и—Е действовали одинаково, но въ противныя стороны, также вый-
детъ изъ своего отвесного положешя. Если коснемся теперь рукою ша¬
ра V, чтобы-f-E его ушло въ землю, то—Е, не будучи связано, рас¬
пространится по всему цилиндру; отъ этого, нижняя проволока а не¬
сколько опустится, Ъ — отклонится, а с останется въ прежнемъ по-
ложенш.
Итакъ, наэлектризованное тело, находясь вблизи проводника, воз¬
буждаетъ два электричества: на отдаленной части проводника одноимен¬
ное,на ближайшей—разноименное, и удерживаетъ последнее въ связан¬
номъ состоянш. Электричество, возбужденное такимъ образомъ, назы¬
вается электричеством* чрезъ влгяте, въ отлич1е отъ электричества,
производимаго трешемъ [249].
На электричестве чрезъ в.шше основано устройство многихъ при-
боровъ, между которыми замечательны: электрофоръ, электрическая
машина, лейденская банка и конденсаторъ. >
257. Электро¬
форъ. Электрофор*
для ясности изображенъ
на фпгурахъ 334 и 335:
на первой въ перспекти¬
ве, на второй—въ раз¬
резе. Онъ состоитъ изъ
смоленого или каучуко-
ваго кругам,наложенна-
фиг. 334. го на деревянную доску
с, и папковаго круга Ъ,
оклееннаго оловяннымъ
листомъ. Если потереть
смолу кошачьимъ ме-
хомъ, пли ударять лись-
пмъ хвостомъ, то она
наэлектризуется отри¬
цательно. Положимъ те-
Фиг. 335. перь на ея поверхность
папковый кругъ6;онъ коснется смолы въ несколькихъ точкахъ (по край¬
ней мере въ трехъ), отъ которыхъ отыметъ электричество; во всехъ про-
ЭЛЕКТГИЧЕСТВО ЧРЕЗЪ ВЛ1ЯН1Е.
283
чпхъ точкахъ смолы электричество сохранится и не перейдетъ въ кругъ,
такъ какъ оно находится въ худомъ проводник*, по которому не мо¬
жетъ двигаться. Смоляная поверхность, наэлектризованная отрицатель¬
но, будучи уединена отъ круга Ь тонкнмъ слоемъ воздуха, возбудить въ
круг* электричество: внизу—положительное, вверху—отрицательное.
Если мы приложимъ палецъ къ кругу, то—Е уйдетъ въ землю, а + Е
останется, потому что находится въ связанномъ состоянш [256]. Но ког¬
да подымемъ кругъ Ъ посредствомъ шелковыхъ снурковъ h, то положи¬
тельное электричество круга сд*лается свободнымъ, а потому, прибли¬
жая къ кругу палеЩ), получимъ искру. Опытъ можно повторить сколь¬
ко угодно разъ почти безъ всякаго уменыпешя силы электричества. Для
этого кругъ Ъ опять кладутъ на смолу и, отведя отрицательное элект¬
ричество въ землю, подымаютъ помощш снурковъ h; приблизивъ руку
къ кругу Ъ, снова получимъ искру.
^258. Электрическая машина. Электрическая машина даетъ
средство получать электричество въ большомъ количеств*. Главная
часть ея—стеклянный кругъ А (фиг. 336), вращаюнцйся на осн и при¬
водимый въ такое двпжеше рукояткою»*; къ нему придавливаются по¬
мощш пружинъ деревянныя пластинки п, покрытия амальгамирован¬
ною кожею и называемый подушками. Бсл*дств1е трешя круга о по¬
душки, стекло электризуется
положительно, кожа — отрп-
цательно.Электричество стек¬
ла дМствуетъ чрезъ в.ияше
на часть а электрической ма¬
шины, называемую гребенкой
и состоящую изъ раздвоеннаго
металлпческаго стержня, уса-
женнаго остр1ями. На ocxpi-
яхъ гребенки является элек¬
тричество отрицательное, ко- фиг- аэо-
торое легко преодол*ваетъ сопротивлеше воздуха [254] и переходитъ
на стекло; зд*сь разнородный электричества гребенки и круга соеди¬
няются^ кругъ теряетъ свое электричество, возвращаясь такимъ обра¬
зомъ къ естественному состоянш. Между т*мъ + Е гребенки перехо¬
дитъ въ м*дный уединенный шаръ В, называемый кондукторомъ, гд*
все бол*е и бол*е накопляется. Въ то же время Е кожи, уединенной
стекляннымъ столбпкомъ, накопляется въ м*дномъ шарик* К, изъ ко¬
тораго отводится въ землю металлическою ц*почкою р.
Какъ бы ни былъ сухъ воздухъ, всегда въ немъ есть пары воды,
284
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
увеличивающее его проводимость, а потому электричество изъ кондук¬
тора постепенно переходитъ въ воздухъ, н тЬжъ въ болыпемъ количе¬
ств*, ч*мъ сильнее напряжете его на кондуктор*. Кром* того, части¬
цы воздуха, прилегающая къ поверхности кондуктора, отнимаютъ у
него электричество, потомъ отталкиваются и заменяются другими части¬
цами, которыя также электризуются, и т. д. [251]. Эта потеря возна¬
граждается дЪймтмъ стекляннаго круга, и если притокъ электриче¬
ства изъ гребенки въ кондукторъ больше потери, то напряжете элек¬
тричества въ кондуктор* увеличивается. Наибольшее накоплеше будетъ
въ то время, когда электричества будетъ столько же прибывать, сколько
и теряться; хотя бы потомъ продолжали вращать съ прежней скоростью
кругъ электрической машины, количество электричества въ кондуктор*
ие увеличится. Отсюда ясно, что заряжеше кондуктора т*мъ сильн*е,
ч*мъ суше воздухъ. Дляуменыпетя потери электричества въ воздух*,
стеклянный кругъ А покрываютъ шелковою матер1ею.
Съ увеличешемъ поверхности кондуктора напряжете электричества умень¬
шается, потому что тогда электричество выходитъ въ воздухъ чрезъ большее
число точекъ; количество же электричества, накопляющагося при этомъ на кон¬
дуктор*, можетъ увеличиться, впрочемъ, до н*котораго пред*ла, такъ какъ при
слишкомъ болыпомъ кондуктор* много электричества теряется въ воздух*. По¬
этому, малый кондукторъ даетъ длинную (напряжете) и тонкую (количество)
искру; съ увеличешемъ кондуктора мскра д*лается короче и толще, впрочемъ
до изв*стнаго пред*ла, за которымъ искра становится короче и тоньше-
259. Электрофогная машина Гольца. Въ 1865 году, Теплеръ и
Гольцъ, почти одновременно и независимо одинъ отъ другого, изобр*ли особен¬
ный родъ электрическихъ машинъ, называемыхъ электрофорными, потому
что он* основаны на томъ же начал*, какъ и электрофоръ: для получешя элек¬
тричества не нужно постоянно производить трете, но достаточно однажды на¬
электризовать н*которую часть электрофорной машины. Существуетъ н*сколько
видовъ ея; мы разсмотримъ одинъ изъ видовъ, предложенныхъ Гольцемъ.
Электрофорныя машины даютъ гораздо бол*е электричества, ч*мъ машины
отъ трешя.
Главныя части электрофорной машины Гольца—два стеклянные круга
аа и ЬЪ (фиг. 337). Кругъ аа утвержденъ неподвижно въ точкахъ: р, q, г
и s; въ средин* его сд*лана круглая выр*зка, чрезъ которую пропущена ось
съ двумя кружками N изъ рогового каучука, для зажимашя подвижного круга
ЬЪ. Помощш рукоятки о и блоковъ A, A, 7t, соединенныхъ безконечными рем¬
нями, кругъ ЪЪ приводится въ быстрое вращательное движете, по направле¬
нно, показанному на фигур* стр*лками. Оба крута аа п ЬЪ и вообще всю ма¬
шину поддержпваютъ четыре стеклянные столба, связанные оправами К и К
изъ рогового каучука, и стеклянными палками, средины которыхъ р, q, г и s
служатъ точками опоры для неподвижного круга аа- Въ неподвижномъ круг*
а а сд*ланы дв* горизонтальным, д1аметрально противоположный выр*зки;
нижшй край одной и верхшй другой выр*зки оклеены снаружи бумажками
d и с, къ которымъ прикр*плены острые бумажные пли фольговые язычки и
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧРЕЗЪ В.ШШЕ.
285
и v, почти касающееся своими оетрями внутренней или обращенной къ нимъ
стороны подвижного круга ЪЪ. Протпвъ бумажекъ й и с, по другую сторону
подвижного круга ЪЪ, вблизи его, устанавливаютъ гребенки д и I, то есть ме-
талличесме прутья, усаженные остр1ями; гребенки соединены металлическими
прутьями съ шариками у и е, которые по желашю можно сдвигать и раздви¬
гать помощш ручекъ t и w,—Чтобы пустить машину въ дМств1е, приводить
во вращательное
движете подвижной
кругъ ЪЪ, въ сторону,
противоположнуюна-
правлешю язычковъ
« и я.иприближаютъ
къ одной изъ бумаж-
ныхъ обкладокъ, на-
прим. къ й, каучуко¬
вую пластинку, на¬
электризованную
чрезъ трете лисьимъ
хвостомъ. Спустя ни¬
сколько времени,ког¬
да начинаютъ слы¬
шать шумъ, происхо-
дящШ отъ истечетя
электричества изъ
гребенокъ д и I, пла¬
стинку принимаютъ и,
не переставая вра¬
щать рукоятку о,
раздвигаютъ посте¬
пенно шарики у и я,
между которыми яв¬
ляется рядъ столь быстро слЬдующихъ одна за другою искръ, что свЬтъ кажет-
i ся непрерывнымъ. Въ сильныхъ машинахъ искры не перестаютъ перескакивать,
когда шарики удалятся другъ отъ друга на 14 дюйм, и болЬе. Въ темной яв-
лете весьма красиво; свЬтъ красноватъ и имЬетъ овальную форму. Въ то же
время замЬчаемъ на остр1яхъ гребенки I свЬтлыя точки; съ остр1евъ другой
гребенки д исходятъ вверхъ, то есть въ сторону противоположную движенпо,
св’Ьтлыя полосы на подвижной кругъ.
Объяснете дЬйствШ электрофорной машины основано на особенностяхъ
электризацш непроводпика, помЬщеннаго между наэлектризованнымъ тЬломъ
и металлическимъ острёемъ- Пусть ab (фиг. 338) непроводникъ, с отрица¬
тельно, наэлектризованное тЬло, d ocTpie проводника de. Подъ влёянёемъ
(—Е) йла с, во всЬхъ частицахъ непроводника оЬ возбудится {Е): на
сторонахъ ихъ, обращенныхъ къ с (-J--E), а на противоположныхъ (—Е~),
на подобёе разложенёя магнитныхъ жидкостей въ магнитныхъ элементахъ же-
-тЬзнаго стержня, пом'Ьщеннаго вблизи магнита, какъ это изображено на фи-
rypt 339, представляющей одинъ рядъ наэлектризованныхъ частицъ не¬
проводника аЪ (фиг. 338). То же произойдетъ въ проводник^ ей; если
Фиг. 337.
286
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
при томъ онъ совершенно хорошо проводить электричество, то разнородный
электричества смежныхъ частицъ тотчасъ же соединятся и дадутъ нуль элек¬
тричества, такъ что наэлектризованы будутъ только концы тела de: па d бу¬
детъ (-\-Е), на е (—Е). ЗагЬмъ, подъ влшшемъ электричества т’Ьла с, въ
частицахъ тёла de снова возбудится электричество, опять произойдетъ соеди¬
неше разнородныхъ электричествъ во вс’Ьхъ точкахъ проводника de, кроме
концовъ d и е, и т. д. Такимъ образомъ, въ проводник!; de электричество
будетъ накопляться преимущественно на концахъ, постепенно ослабевая отъ
концовъ къ середин!;. Въ непроводнике аЬ подобнаго соединешя разложенныхъ
электричествъ смежныхъ частицъ быть не можетъ (совершенно такъ же въ
магнит!;, магнитныя жидкости не переходятъ изъ одного магнитнаго элемента
въ другой)- Такъ какъ не-гъ абсолютныхъ проводниковъ и непроводниковъ—
все вещества въ большей или'меньшей степени проводятъ электричество,—то
въ каждомъ теле электризащя бываетъ двухъ родовъ: накоплеше электриче¬
ства на концахъ и въ частицахъ. Чемъ лучше проводникъ, темъ более является
электричества на концахъ. Такимъ образомъ, на проводник!; de должно полу¬
читься гораздо бол-fee свободнаго электричества на концахъ, нежели на про¬
водник!; аЬ. Положительное электричество оетргя d перейдетъ на сторону а
непроводника аЪ, уничтожить находящееся тамъ (-Е) и наэлектризуетъ а
положительно. Следовательно, въ разематриваемомъ случае, обе стороны а и
Ъ непроводника будутъ иметь свободное (+-Е)- Приложимъ теперь сделан¬
ные выводы къ машине Гольца. Если бумажка d (фиг. 337) заряжена отри¬
цательно, то обе стороны подвижного круга ЪЬ наэлектризуются положительно,
потому что кругъ ЪЬ есть непроводникъ, помещенный между наэлектризован-
нымъ теломъ d и остр!ями д\ на шарике у въ то же время явится (—Е).
При вращенш круга ЪЪ, все части внутренней стороны его, проходя последо¬
вательно мимо бумажки d и остр1евъ у, будутъ электризоваться и, достпгнувъ
бумажки с, зарядятъ ее, при помощи ocTpia v, положительно. Наэлектризо¬
ванная положительно, бумажка с окажетъ подобное же дейсше, что и d: она
зарядить обе стороны подвижного круга отрицательно, а на шарике я-дастъ
свободное (+JS).—Электричества внутренней стороны подвияшого крутя час¬
тш теряются въ воздухъ, частно въ бумажки da с, где такимъ образомъ воз¬
награждается убыль электричествъ. Вначале замечаются только слабые следы
электричества; но, по мерё вращешя круга ЪЬ, внешняя сторона его все силь¬
нее и сильнее электризуется: нижняя часть будетъ содержать свободное положи¬
тельное электричество,которое нейтрализуетсяотрпцательньгаъ электрпчествомъ
гребенки I, а отрицательное электричество верхней части уничтожается поло-
жительнымъ электричествомъ гребенки д. Неподвижный кругъ ам шгЬетъ, ве¬
роятно, то же значеше, что шелковая покрышка въ обыкновенныхъ машинахъ,
то есть онъ предохраняетъ внутреннюю сторону круга ЪЪ отъ сонрпкосноветл
съ большими массами воздуха. Для увеличения электрпзацш круга ЪЪ, на кругъ
оо наклеиваютъ еще двё бумажки с, и сД, соединенный бумажными полосками
f и f съ бумажками end. Противъ с, и dt устанавлпваютъ гребенки I, и ди
ноддержпваемыя каучуковымъ стсржнемъ Е; разнородный электричества ней¬
трализуются чрезъ прутъ тт.—Мы раземотрели машину съ двумя вырезками
въ неподвпжномъ крутЬ; существуютъ машины съ четырьмя или бол-fee вырез¬
ками; соразмерно увеличиваютъ и число гребенокъ.
Съ электрической машиной можно д4лать весьма много онытовъ.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧГЕЗЪ ВЛ1ЯН1Е.
287
260.0пытъсъпламенемъ. ВслЬ дстме отталкивашя частицъ воз¬
духа отъ кондуктора, получается струя наэлектризованнаго воздуха, ко¬
торую можно даже ощущать рукою; но всего лучше убедиться въ этомъ,
приближая къ выдающейся части кондуктора пламя свЬчи, которое тогда
О €D3 .CD
Фиг. 338.
отклоняется и можетъ даже потухнуть при сильномъ напряжоши элек¬
тричества.
261. Теченге электричества чрезъ газы. Газы при обыкно-
венномъ • давленш оказываютъ _ . .
весьма большое сопротивлеше те- - Хх хЗ "О хЗ хЗ хЗ xji
ченш электричества, но, по !мЬрЬ Фиг. ззэ.
ихъ разрЬжешя, проводимость увеличивается. Для доказательства бе-
рутъ стеклянную трубку (фиг. 340) съ металлическими оправами ааЪ
на концахъ; трубку мо¬
жно наполнить какимъ
нибудь газомъ; одну оп¬
раву Ъ держатъ въ ру-
кЬ, а другою касаются
кондуктора электриче¬
ской машины. Приводя
во вращательное дви¬
жете стеклянный кругъ
и дЬлая опытъ въ тем¬
ной, мы не замЬчаемъ
въ трубкЬ никакого яв-
лешя. Но если, помо- Фиг. зло.
щш воздушнаго насоса, разрЬдить содержащая въ трубкЬ газъ, то
электричество свободно пробЬгаетъ чрезъ трубку и руку въ землю и газъ
накаливается; отъ этого, въ трубкЬ является свЬтъ, котораго цвЬтъ за¬
виситъ отъ вещества газа; такъ, въ воздухЬ свЬтъ бЬлый съ синпмъ
оттЬнкомъ, въ азотЬ—пурпуровый, въ углекисдомъ газЬ—зеленый и
проч.
Если электричество течетъ между двумя металлическими стержнями аиЪ
(фиг. 341), вставленными въ стеклянный сосудъ овальной формы, въ которомъ
находится весьма разреженный газъ, то замЬчаемъ непрерывный свЬтъ, имЬю-
щШ форму яйца, почему и самое явлеше называется электрическимъ или
философскимъ яйцомъ.
288
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Возрастав^ проводимости газовъ при разр1женш ихъ имеетъ пре-
делъ, за которымъ дальнейшее разрежеше уменыпаегь ироводимость.
Для водородаэтотъ пределъбываетъ приупругостивъ2""", 5. Наконецъ,
абсолютная пустота есть совершенный непроводнккъ электричества.
Братья Альвернья, механики въ Париже, изготовляютъ пустыя трубки,
которыя не пропускаюсь электричества посредственнаго напряжетя, не смотря
на весьма малое разстояше (около Iй"") между впаянными туда электродамп.
Гассштъ достигалъ пустоты, вводя въ трубку, наполненную углекислымъ
газомъ, едкое кали, которое, при нагреванш, поглощаетъ этотъ газъ безъ
остатка.
Когда кондукторъ сильно наэлевтризованъ положительно, то, чрезъ
выдающуюся часть его, электричество вытекаетъ въ воздухъ въ виде
блестящей кисти. Въ случае отрицательиаго электричества, эта кисть
весьма слаба. Разность въ этсмъ отношенш между электричествами, темъ
значительнее, чемъ шарикъ кондуктора меньше; когда вместо него
возьмемъ острге, то положительное электричество все еще даетъ кисть,
а отрицательное—только блестящую точку.
262. Явлевгеискры. Еслипрнблнжаемъруку (фиг. 342)къкон-
дуктору электрической машины, то въ ру-
^ ^ ке возбуждаются оба электричества:-!-^
уходнтъ въ землю, а—М наконляется на
[jFJ той части руки, которая обращена къ кон¬
дуктору, и, достигнувъ некоторой напря¬
женности, соединяется съ электричествомъ
кондуктора чрезъ воздухъ; тогда являет¬
ся искра и слышенъ трескъ. Искра при
неболыпомъ разстояши тела отъ кондук¬
тора имеетъ видъ блестящей прямой ли¬
ши; когда же разстояше довольно велико,
то вместо прямой лиши получается кри¬
вая, или ломаная.
Искра есть раскаленное состояше ча-
Фпг. 342. стпцъ воздуха или другаго вещества,
чрезъ которое проходптъ электричество; только этгмъ и можно объяс¬
нить, почему светъ ея бываетъ разный въ развыхъ срединахъ, и что
горюч in тела можно искрою'вослламевять.
Трескъ, замечаемый при перескакнваши искры, указываетъ, что воздухъ
прпведснъ въ дрожательное состояше, которое, вероятно, происходить от¬
того, что упругость газа, отъ сильнаго нагревания, на мгновеше быстро уве¬
личивается.
263. Уединяющая ска мейка. Если стать на скамейку, уеди-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧРЕЗЪ ВЛ1ЯВ1Е.
289
Фиг. 341.
неняую отъ земли стекляпными ножками, и положить руку на кондук¬
торъ электрической машины, то электричество распространится но телу
человека и перейдетъ, между прочимъ, въ его во¬
лосы; отъ этого, волосы будутъ отталкиваться, какъ
золотые листки электроскопа, и встанутъ дыбомъ.
Приближая руку къ стоящему на скамейке, полу¬
чимъ искру.
264. Электрическая иллюминацгя. На
стеклянную пластинку (фиг. 343) наклепваютъ
оловянную полоску въ виде зигзага; въ ней д4-
лаютъ вырезки, чтобы образовалась какая нибудь
фигура, пли буква. Если теперь коснуться кондук¬
тора однимъ концомъ т листка, а другой п сооб¬
щить съ землею, то электричество должно будетъ,
прежде ч'Ьмъ уйдетъ въ землю, перескочить въ виде
искры изъ каждой части разр4заннаго листка въ
смежную часть; такъ какъ электричество передает¬
ся почти мгновенно, то все искры явятся въ од¬
но время, и мы увидимъ светящуюся фигуру.
265. Электрическая пляска. Куклу, сделанную изъ бузинной
сердцевины, кладутъ на металлическое блюдо А (фиг. 344), которое
держать въ руке иодъ другимъ блюдомъ В, при-
вешаннымъ къ кондуктору электрической машины.
Положительное электричество круга 2?возбуждаетъ
въ кукле оба электричества: -j- Е отталкиваетъ
чрезъ блюдо А и рукувъ землю,—2?притягиваетъ
на верхнюю часть куклы; отъ этого, кукла поды¬
мается до блюда В, получаетъ
отъ него-1-2? и отталкивает¬
ся. Упавъ на блюдо А, кукла
потеряетъ -{- Е, которое уй¬
детъ въ землю, снова подвер¬
гнется действш положитель-
наго электричества блюда В,
и явлете повторится въ томъ же порядке.
266. Электрическтй звонъ. Къ кондуктору электрической машипы прн-
вИциваютъ металлическую пластинку (фиг. 345), а къ ней два колоколь¬
чика р и t: одинъ на цепочке, другой на шелковинке, и металличесий ша¬
рикъ г, также на шелковинке. Колокольчикъ t, кроме того, соединяютъ це.-
почкой съ землею. Если станемъ вращать кругъ электрической машины, то кон¬
дукторъ сообщить колокольчику Р положительное электричество, которое въ
19
r::z:zz
Фиг. 344.
з:
Фиг. 343.
290
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
шарике г возбудить два электричества: отрицательное на ближайшей стороне
шарика, а положительное—на противоположной. Но какъ первое ближе къ ко¬
локольчику, нежели второе, то. притяжеше будетъ иметь перевесь, и шарикъ
г приблизится къ колокольчику, коснется его, получить избытокъ—Е и оттолк¬
нется; после этого, шарикъ г возбудить въ ближайшихъ точкахъ колокольчика
t отрицательное электричество, а положительное оттолкнетъ въ землю. Придя
въ соприкосновеие съ колокольчикомъ t, шарикъ разрядится и отойдетъвъ от¬
весное положеие, откуда снова притянется колокольчикомъ р, и явлеше вос¬
последуете. въ томъ же порядке. При соприкосновенш съ колокольчиками, ша¬
рикъ ударяется въ нихъ съ некоторою силою и производитъ звуки.
267. Франклиново колесо. На кондукторе утверждаютъ ме-
талличешй заостренный стержень а (фиг. 346), а на ocipie кладутъ
спаянныя между собою проволоки т, п и проч., ко¬
торыхъ острые концы загнуты въ одну сторону. Этотъ
приборъ, по имени изобретателя, называется Фран-
клиновымъ колесомъ. При вращеши круга электриче¬
ской машины, электричество переходитъ на колесо и,
накопляясь преимущественно на остр1яхъ, передается
чрезъ нихъ соседнимъ частицамъ воздуха. Отъ этого
происходить отталкиваше между частицами воздуха
и остр1ями, и колесо начинаетъ вращаться въ сторону
противоположную той, куда загнуты концы.
Фиг.346. х 268. Лейденская банка. Надействщ элек¬
тричества чрезъ вл]яше основанъ способъ накоплять электричество на
проводникахъ. Еслисообщимъ съкондукторомъ электрической машины
уединенную металлическую пластинку, то электричество будетъ на ней
накопляться до техъ поръ, пока потеря его въ воздухе не сделается
равною притоку изъ кондуктора; въэто время будетъ наибольшее заря-
жеше [258]. Сколько бы потомъ мы ни вращали кругъ электрической
машины, мы не увеличимъ количества электричества на этой пластинка.
Другое явлеше произойдетъ, если вблизи металлической пластинки а
(фиг. 347), сообщенной съ кондукторомъ, находится другая металли¬
ческая пластинка Ъ, отделенная отъ первой стеклянной плиткой и уеди¬
ненная стеклянной же подставкой. Такой приборъ называется конден-
саторомъ. Пусть, при наибольшемъ заряженш кружка а, въ немъ на¬
ходится 1000 частицъ положительнаго электричества; эти 1000 ча¬
стицъ разложатъ естественное электричество нижняго кружка Ъ:—JE
притянутъ вверхъ, аЧ~JE оттолкнуть внизъ. Если бы стеклянная плит¬
ка была безконечно тонка, то на верхней поверхности пластинки Ъ по¬
лучилось бы 1000 частицъ отрицательнаго электричества; но на са-
момъ деле она имеетъ некоторую толщину, иногда весьма щачитель-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧРЕЗЪ ВЛ1ЯН1Е.
291
пую; поэтому, на пластиик-Ь Ь будетъ гораздо мен-Ье электричества, на-
црим-йръ 900. Это последнее, будучи связано положительнымъ элек¬
тричествомъ кружка а, не им-Ьетъ стремлешя выйти на воздухъ, между
т'Ьмъ какъ положительное электричество нижней поверхности пластин¬
ки Ь свободно и уйдетъ въ землю, если коснемся этой пластинки рукою,
или соединимъ ее съ землею проволокою к. Хотя 900 частицъ отрица-
тельнаго электричества няжняго кружка связаны положительнымъ элек¬
тричествомъ верхняго, но он4 не будутъ въ состоянш въ свою очередь
связать даже 900 частицъ положительнаго электричества кружка а, а
только напр. 800, которыя поэтому не будутъ им4ть стремлешя выйти
въ воздухъ, между т4мъ какъ остальныя 200 будутъ совершенно сво¬
бодны. Такимъ образомъ, хотя въ кружк'Ь а находит¬
ся 1000 частицъ электричества, но 800 изъ нихъ
связаны, какъ будто бы ихъ вовсе не было, а потому,
при продолжающемся течеши электричества изъ кон¬
дуктора электрической машины, приходъ электриче¬
ства будетъ превышать расходъ. Электричество ста¬
нетъ снова накопляться до т4хъ поръ, пока опять не
наберется 1000 частицъ свободнаго электричества;
но какъ 200 уже есть, то прибавится еще 800. Эти
800 частицъ произведутъ то же дгЬйств1е, что ипреж-
шя 1000: разложатъ естественное электричество нижней пластинки и
чрезъ это чаетго свяжутся, частт останутся свободными. Если остались
свободными 150, то, присоеди-
нивъ сюда прежнихъ 200, най¬
демъ, что вообще свободнаго
электричества на верхней плас-
тишгЬ будетъ 350,и изъ кондук¬
тора можетъ еще притечь 650,
чтобы снова составилось 1000
частицъ свободнаго эле втричест-
ва.Прптекпия 650 частицъ про¬
изведутъ то же д,Ьйств1е, и т. д.
Такимъ образомъ, если уеди¬
ненная пластинка а сообщена съ
кондукторомъ, то на ней, какъ
мы предположили, можетъ на¬
копиться 1000 частицъ электричества. Когда же вблизи ея будетъ еще
Другая Ъ, то къ 1000 прибавится 800, потомъ 650 и т. д., таКъ что
иообще электричества будетъ^гораздо бол!>е.
Фиг. 345.
Фиг. 347.
292
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Справедливость иредыдущихъ разсужденш подтвержается сл*дую-
щимъ образомъ на опыт*. Примемъ проволоку К, чтобы пластинка Ь
была уединена. Если теперь коснемся ея рукою, то не получимъ искры,
такъ какъ все электричество этой пластинки находится въ связанномъ
состоянш; если же прикоснемся къ верхнему кружку, то искра явится,
потому что электричество зд*сь частш свободно. Поел* этого, коли¬
чество электричества въ кружк* а уменьшится и не будетъ въ состоя¬
нш связывать все электричество кружка Ъ, а потому, приближая къ
кружку Ъ руку, получимъ искру. Тогда на верхнемъ кружк* часть элек¬
тричества сд*лается свободной и дастъ искру, если къ этому кружку
приблизимъ руку; касаясь такимъ образомъ поперем*нно то верхняго,
то нижняго кружковъ, мы будемъ каждый разъ получать искру, пока
оба кружка не потеряютъ все свое электричество.Соединение обоихъ элек¬
тричествъ можно произвести мгновенно, посредствомъ разрядника.
Этотъ снарядъ состоитъ изъ стеклянной ручки р (фиг. 348) и при-
кр*пленныхъ къ ней на шарнир* двухъ металли-
ческихъ стержней г и я, оканчивающихся шарика¬
ми. Если взять разрядникъ за стеклянную ручку и,
приложивъ одну его ножку къ верхнему кружку, при¬
близить другую къ нижнему кружку, то свободное
электричество верхняго кружка перейдетъ на нижнш
и уничтожитъ въ немъ часть его связаннаго электри¬
чества. Отъ этого, наверхнемъ кружк* сд*лается сво-
боднымъ некоторое количество электричества и так- \
же перейдетъ на нпжпш и т. д. Эти посл*дователь-
шясоединешя разнородныхъ электричествъ произой-
дутъ почти одновременно, и появится искра. Сила ея
зависитъ отъ накоплешя электричества на кружкахъ; это накоплеше
т*мъ бол*е, ч*мъ суше воздухъ, и ч*мъ бол*е разм*ры кружковъ и
электрической машины. Впрочемъ, увеличивать разм*ръ кружковъ по¬
лезно только въ томъ случа*, когда есть большой притокъ электриче¬
ства; въ противномъ случа*, количество накопившагося электричества
будетъ не только не бол*е, но даже мен*е, потому что, съ увеличегоемъ
поверхности кружковъ, увеличивается и потеря электричества въ воз¬
духъ; напряжете электричества, съ увеличешемъ поверхности круж¬
ковъ, во всякомъ случа* уменьшается.
Ч'Ьмъ бол*е напряжеше электричествъ, т*мъ чрезъ большее разстояше
они могутъ соединиться и т*мъ, значить, искра будетъ длиннее; съ увеличе¬
шемъ количества электричествъ, увеличивается толщина искры.
Разноименныя электричества кружковъ а и Ъ (фиг. 345), всл*д-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧРЕЗЪ ВЛ1ЯН1Е.
293
CTBie взаимнаго притяжешя, лежать не въ металлахъ, а на поверхно-
стяхъ стеклянной пластинки т. Действительно, если снять кружокъ а
за стеклянную рукоятку, потомъ пластинку т, и изследовать электроско-
помъ кружки а и Ъ, то окажутся только слабые следы электричества;
но если сложить все кружки въ прежнемъ порядке, то посредствомъ раз¬
рядника можно получить сильную искру.
Разложенный электричества кружковъ притягиваются иногда столь
сильно, что соединяются чрезъ стекло, которое тогда разбивается. По
этой причине, стекло должно быть довольно толсто; впрочемъ слишкомъ
толстое стекло также имеетъ свои невыгоды, потому что, съ увеличет-
емъ разстоятя между кружками, электричества связываются въ мень-
шемъ количестве, и накоплеше ихъ на проводникахъ будетъ небольшое.
Для увеличения поверхности и сбережешя места, изменяютъ не¬
сколько приборъ, и въ этомъ измененномъвиде онъ называется, по ме¬
сту изобретешя, лейденскою банкою. Вотъ ея устройство. Стеклянная
банка (фиг. 349) оклеивается немного более, чемъ до половины, вну¬
три и снаружи оловяннымъ листомъ и запирается дере¬
вянной пробкой; чрезъ пробку пропускаютъ металли-
чесшй съ шарикомъ стержень Ь, отъ котораго цепочка
спускается до дна склянки. Когда хотятъ зарядить бан¬
ку, то берутъ ее за внешнюю обкладку и приближаютъ
шарикъ къ кондуктору;-|--Е кондуктора переходить
чрезъ стержень и цепочку на внутреннюю обкладку и
разлагаетъ естественное электричество внешней об¬
кладки:—Е притягиваетъ къ себе, а -\-Е отталки¬
ваете чрезъ руку въ землю. Здесь, очевидно, происхо- фиг‘ 349'
дитъ то же самое, что въ приборе, изображенномъ на фиг. 348. При
разряженш должно одною ножкою разрядника коснуться внешней об¬
кладки, а другою—шарика. Вместо внутренней обкладки, можно по¬
ложить въ банку листовато золота, или даже налить воды, а наружную
обкладку заменить рукою. Конечно действ1е будетъ слабее.
Чтобы увеличить количество электричества, соединяютъ особо внут-
репшя и внёштя обкладки многихъ банокъ; для этого, ставятъ ихъ на
общдй металличесшй листе и соединяютъ шарики металлическими же
прутьями (фиг. 350). Такая система действуете какъ одна большая лей¬
денская банка, которой поверхность равна сумме поверхностей всехъ
соединенныхъ вместе банокъ, и называется электрическою батареею.
Съ увеличешемъ поверхности электрической батареи, напряжете
электричества уменьшается, но количество электричества возрастаете,
впрочемъ, до некотораго предела.
294
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
26 9. Если коснемся одной рукой внешней обкладки лейденской бан¬
ки, а другой—шарика, то электричества соединятся чрезъ наше тело;
при этомъ испытываемъ особенное ощущеше, преимущественно въ соч-
ленешяхъ, щлятное при незначительномъ накоплеши электричества и
причиняющее очень сильную боль при большомъ напряжеши и даже
мгновенную смерть; небольшое животное можно убить одной банкой сред¬
ней величины. Эти ощущешя не похожи на всямя друпя; видимое же
д4йств!е заключается въ укорачиванш мускуловъ.
Когда пропускаемъ электричество чрезъ сложный тела, то они раз¬
лагаются на ихъ составныя части; такъ, вода разлагается на кислородъ
и водородъ, изъ м4днаго купороса выделяется м'Ьдь и проч.
При разряженш батареи теломъ большой величины не замечается
вообще возвышешя температуры, но если электричество пробегаетъ по
тонкой проволоке, то последняя нагревается, а въ обстоятельствахъ
благощйятныхъ накаливается, плавится и даже обращается въ пары.
Если пропустить электричество чрезъ колоду картъ, то въ ней по¬
лучается отверспе; то же бываетъ и со стекломъ. Сухое дерево въ этомъ
случае расщепляется.
Если коснуться внешней оболочки одной ножкой разрядника, а ша¬
рикъ другой ножки покрыть хлопчатой бумагой, посыпавъ на нее по¬
рошка смолы, и приблизить къ шарику лейденской банки, то при появ-
ленш искры порошокъ загорится и сообщить пламя хлопчатой бамаге.
Пропуская искру на спиртъ, эфиръ, порохъ и вообще на тела горкгая,
можно ихъ подобнымъ образомъ зажечь. Порохъ при этомъ надо смеши¬
вать съ железными опилками; иначе онъ не загорается, а только раз¬
брасывается.
Во всехъ случахъ при получеши искры происходить трескъ, кото¬
рый при большомъ напряжеши электричества бываетъ сильнее пзсто-
летнаго выстрела.
V- 270. Электроскопъ съкондЕнсдторомъ.Источнвкиэлектри-
чества бываютъ иногда столь слабы, что, будучи сообщены съ электро-
скопомъ, не въ состоянш раздвинуть золотые листки. Съ помощш кон¬
денсатора можно увеличить чувствительность электроскоповъ. Для этого
шарикъ электроскопа заменяютъ металлическимъ кругомъ Ъ (фиг. 351),
соединеннымъ съ стержнемъ а, на которомъ висятъ золотые листки м.
На кругъ Ъ накладывается другой кругъ с, также металлическш, со стек¬
лянной рукояткой; это и естьконденсаторъ. Оба круга уединяются одинъ
отъ другаго тонкимъ слоемъ смоляного лака, которымъ покрываютъ
также и нижнюю часть неподвижнаго круга Ъ. Испытуемое тело сооб-
щаютъ съ шарикомъ п, который прикрепляется металлическимъ пру-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ЧГЕЗЪ ВЛ1ЯШЕ.
295
томъ къ кругу Ъ. Если въ этомъ тйлй есть электричество, напр, по¬
ложительное, то оно перейдетъ чрезъ шарикъ п въ нижшй кругъ, и
естественное электричество верхняго круга разложится: отрицательное
притянется, а положительное оттолкнется наверхъ, откуда прикосно-
вешемъ руки надо отвести его въ землю. Электричество, притекшее въ
нижшй кругъ, не распространится въ золотые листки электроскопа *),
потому что, связывая отрицатель¬
ное электричество верхняго кру¬
га, оно само большею частно пере¬
ходить въ связанное состояше.
Тогда изъ наэлектризованнаго тгЬ-
ла придетъ въ нижнш кругъ еще
электричество и снова будетъ по¬
чти вполн'Ь связано отрицатель-
нымъ электричествомъ верхняго
круга. Это дййсше будетъ про¬
должаться до тйхъ поръ, пока на
нижнемъ кругй свободное электри¬
чество не будетъ имйть такое же
напряжеше, какъ и оставшееся электричество въ испытуемомъ наэлек-
тризованномъ тйлй. Если разобщимъ теперь электроскопъ съ наэлек-
тризованнымъ тйломъ и отнимемъ верхшй кружокъ с, то электричества
нижняго круга, бывшее до сихъ поръ связаннымъ,
устремится въ золотые листки и раздвинетъ ихъ.
Столбики^,или кусочки олова, наклеенные на стек-
•тЬ, служатъ для усиливашя дййсшя: естественное
электричество вънихъ разлагается, одноименное съ
изсл'Ьдуемымъ теряется въ воздух'Ь, или удаляется
въ землю, а разноименное, притягивая электриче¬
ство золотыхъ листковъ, увеличиваетъ ихъ откло-
неше.
Конденсаторъ полезенъ только въ томъ слу¬
чай, когда испытуемое тйло содержитъ въ самомъ
себй постоянный, хотя и слабый источникъ элек¬
тричества или имйетъвесьма большую поверхность; Фиг. 351.
если же поверхность очень мала, напримйръ равна поверхности элек¬
троскопа, то въ первое мгновеше перейдетъ на нижнш кругъ Ь около
половины всего электричества, затймъ изъ оставшейся половины еще
*) КромЯ весьма небольшаго количества.
296
ГАЛЬВАН НЗМЪ.
некоторое количество. Такимъ образомъ, электроскопъ безъ конденса¬
тора отнимаетъ половину электричества у испытуемаго тела,—конден-
саторъ извлекаетъ большую часть оставшейся половины, и, следователь¬
но, не можетъ произвести даже двойного напряжетя электричества въ
золотыхъ листкахъ электроскопа. Когда наэлектризованное т'Ьло имеетъ
большую поверхность, или заключаетъ въ себе постоянный источникъ
электричества, то конденсаторъ можетъ, по причине весьма малой тол¬
щины слоя лака, увеличить напряжете электричества въ электроскопе
въ 100 разъ и даже более.
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
271. Электричество при химическихъ явлешяхъ. Когда
два вещества, способный производить другъ на друга химическое дей-
ств1е, находятся въ соприкосновенш, то одно изъ нихъ заряжается по-
ложительнымъ электричествомъ, а другое—отрицательнымъ. Въ дока¬
зательство приведемъ несколько фактовъ.
1) Къ электроскопу съ конденсаторомъ приделываютъ, вместо ша¬
рика и (фиг. 851), горизонтальную пластинку п (фиг. 352), на кото¬
рую ставятъ цилиндръ d изъ чистаго угля и зажпгаютъ его, а конден¬
саторъ сообщаютъ съ землею. Чтобы усилить гореше, на уголь напра-
вляютъ струю воздуха, или кислорода. Спустя
| CF* немного времени, конденсаторъ снимаютъ, и
I ' тотчасъ же золотыя пластинки электроскопа
раздвигаются. Приближая смоляную палку, по-
тертую сукномъ, или стеклянную палку, после
трешя ея объ амальгамированную кожу, можно
|гЖ||Т|щ доказать, что листки электроскопа содержать
Г ' jjl 11 щШ свободное отрицательное электричество. Затемъ
I ■ повторяютъ опытъ въ иномъ порядке: уголь
\ j нЯ снимаютъ и, сообщивъ его съ землею, держать
LflL подъ пластинкой п, чтобы образующейся при
горенш углекислый газъ приходилъ въ сопрк-
косновете съ этой пластинкой. По снятш кон-
Фги. 352. денсатора, легко убедиться, что золотые ли¬
стки заряжены свободнымъ положительнымъ электричествомъ. Вообще
яри roptHiji, па самихъ горящихъ телахъ возбуждается электричество
отрицательное, а на продуктахъ горешя—положительное.
2) Кладутъ на руку отчищенный цинковый кружокъ, покрываютъ
его бумагой, намоченной въ слабой серной кислоте, и, держа горизон¬
ГАЛЬВАНИЗМ!..
297
тально, прикасаются бумагой къ шарику и (фиг. 351) электроскопа;
вскор'Ь золотые листки заряжаются положительно. •Положпвъ бумагу
на руку, а на бумагу цинковый кружокъ, легко убедиться, что иацинк-Ь
является свободное отрицательное электричество. Испытывая разные
металлы и смачивая бумагу въ разныхъ жидкостяхъ, нашли, что ме-
таллъ заряжается отрицательно, жидкости—положительно. При всЬхъ
этихъ опытахъ необходимо шарикъ электроскопа покрывать позолотою
или вообще такимъ металломъ, который не подвергается химическому
дМствш испытуемыхъ жидкостей.
3) Берутъ дв'Ь металличесшя пластинки, наприм'Ьръ изъ м'Ьди с
(фиг. 353) и цинка z, кладутъ между ними папку cl, смоченную сер¬
ной кислотой; на пуговкахъ Ат К заме¬
чается присутс'дае свободныхъ электри-
чествъ: на А—положительнаго, на К—
•отрицательпаго. Испытывая разныя жид¬
кости и металлы, пришли къ заключе-
нто, что при соирикосновети двухъ ме-
талловъ съ одною и тою же жидкостш, ме-
таллъ, наиболее изменяемый жидкостш,
заряжается отрицательно, а другой—положительно. Такъ, въ слу¬
чае меди, цинка и серной кислоты, медь электризуется положительно,
цинкъ—отрицательно; если цинкъ заменить платиной, то медь де¬
лается электроотрицательною, платина же заряжается электричествомъ
положительнымъ.
Многочисленныя наблюдешя устраняютъ всякое сомн4ше относи¬
тельно упомянутаго закона, но почему при взаимномъ соприкосновеши
веществъ, химически действующихъ другъ на друга, освобождается
электричество, совершенно неизвестно,—наука даже не обладаем, ни
одной сколько нибудь удовлетворительной гипотезой. Неизвестная при¬
чина возбуждешя электричества при химяческихъ явлешяхъ называет¬
ся электровозбудителъною силою. Эта сила въ точкахъ соприкосно-
ветя разнородныхъ веществъ разлагаем, естественное электричество
и накопляем положительное электричество на одномъ изъ веществъ.
отрицательное—-на другомъ. Разложенный электричества стремятся со¬
единиться снова, всл4дств1е взаимного притяжешя; электровозбудитель-
ная сила этому препятствуем». Поэтому, накоплеше электричествъ про¬
должается до т-Ьхъ поръ, пока ихъ взаимное притяжеше не будетъ рав¬
но электровозбудительной сшгЬ- Но такъ какъ электрическое притя¬
жеше прямо пропорщонально количеству электричества, которое, въ
свою очередь, прямо пропорщонально напряжешю электричества, то
298
ГАЛЬВАНИЗМ!).
электровозбудительная сила также прямо пропорщональна напряжен.^
возбужденныхъ ею электричествъ.
Пусть напряжеше электричествъ достигло наибольшей величины;
если химическое действ1е продолжается, то напряжете сохранитъ свою
величину, потому что вновь образуюнуяся разнородныя электричества
не могутъбыть удержаны отъ взаимнаго соединешя электровозбудитель-
ною силою, и тотчасъ же взаимно уничтожатся. Въ случай соприкосно-
вешя Н'Ьсколькихъ разнородныхъ веществъ, какъ наприм. въ приборе,
изображенномъ на фиг. 353, не определено, гд'Ь действуете электро¬
возбудительная сила: въ техъ ли точкахъ, гд'Ь соприкасаются медь и
cipnaa кислота, или серная кислота и цинкъ, или цинкъ и медная
пуговка А, или, наконецъ, во всехъ точкахъ, где соприкасаются раз¬
нородныя вещества. Ыы будемъ считать местомъ пребывашя электро-
возбудительной силы точки соприкосновешя цинка и серной кислоты и,
вообще, те точки, где происходить сильнейшее химическое дейшпе^
у. 272. Гальваническгй токъ. Если кружки с и г (фиг. 354)г
медный и цинковый, разделены пап-.
кой, смоченной въ серной кислоте, то
.а, электровозбудительная сила, въ точ-
,к кахъ соприкосновешя цинка и сер¬
ной кислоты, разлагаете естественной
электричество: положительное гонитъ
чрезъ папку въ медь, а отрицатель¬
ное—па цинкъ и накопляетъ ихъ на меди и цинке до техъ поръ, пока
взаимное притяжете разнородныхъ электричествъ не уравновесится съ
электровозбудительной силой. Если, чрезъ прикосновеше руки къ пу-
говкамъ А и К, отведемъ эти электричества въ землю, то электровоз-
будительная сила возбудитъ на цинке и меди новыя электричества, ко¬
торый быстро достигнуть прежняго нанряжешя. Если къ пуговкамъ А
и К (фиг. 354) прикрепить проволоки Аа и Kk и привести ихъ кон¬
цы а и к въ соприкцсновеше, то разнородныя электричества распро¬
странятся по этимъ проволокамъ навстречу другъ другу, соединятся
и уничтожатся. На место уничтожившихся электричествъ, электрозоз-
будительная сила снова возбудитъ на цинке и меди электричества, ко¬
торый опять уничтожатся въ соединительномъ проводнике. За этимъ
последуютъ новое разложеше электричествъ и ихъ уничтожеше и т. д.
Эти последовательный возбуждеше и соединение электричествъ проис¬
ходить безъ перерыва, такъ что въ проводникахъ Аа и Кк получа¬
ются два непрерывные противоположные тока электричествъ: ноложи-
■гельнаго—отъ А къ К и отрицательнаго—отъ К къ А. Для сокра-
Фиг. 354.
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
299
щешя р’Ьчи, непрерывное течете электричествъ согласились называть
галъваническимъ токомъ или электричествомъ динамическимъ, въ
owmnie отъ статического электричества, накопляющагося иа иро-
водникахъ, какъ наприм., на кондуктор!* электрической машины. На¬
правлеше гальваническаго тока считаютъ совпадающимъ съ яанравле-
шемъ течешя ноложительнаго электричества. Такъ, въ разсматривае-
момъ случай, гальваническш токъ или положительное электричество
течетъ по проводникамъ отъ А къ К; отрицательное электричество
имйетъ обратное направлеше.
Винты А и К, или концы а и ft прикрйпленныхъ къ нимъ провод-
никовъ Аа и Кк, называются электродами', тотъ электродъ А, или
а, изъ котораго токъ выходитъ, называется анодомъ, а тотъ элек¬
тродъ К, или ft, въ который токъ входитъ,—катодомъ; часто анодъ
называютъ положительнымъ полюсот, а катодъ—отрицатель-
нымъ. Гальваничесшй токъ можно пропустить чрезъ какое либо тйлог
соединяя это тйло съ электродами. Совокупность тйлъ, по которымъ
пробйгаетъ токъ, называется замкнутой гальванической цппью; если
же въ проводник^ сдйланъ разрывъ, или токъ долженъ проходить чрезъ
пепроводникъ электричества, то будемъ имйть незамкнутую гальвани¬
ческую цйпь. Если тйло вставлено въ цйпь, такъ что чрезъ него про-
ходитъ токъ, то говорятъ, что тйло введено въ щъпь.
Течете электричествъ можно получить многими способами. При
разряженщ лейденской банки, въ разрядникй получается электрически!
токъ, имйюпрй чрезвычайно малую продолжительность. Если соединить
проволокой кондукторъ В обыкновенной электрической машины съ ша-
рикомъ К (фиг. 386), то въ проводник^ получимъ рядъ быстро слй-
дующихъ одинъ за другимъэлектрическихъ токовъ, весьма малой про¬
должительности. Течете электричествъ можно сдйлать болйе равномйр-
нымъ и, такимъ образомъ, уподобить ихъ гальваническому току, если
для замыкашя цйпи взять мокрую нить, которая представляетъ элек¬
тричеству значительное сопротивлеше.
378. Гальванически элементы. Дляполучешя гальваниче¬
скаго тока были придуманы снаряды, известные подъ общимъ назван1-
емъ гальваническихъ элементовъ или паръ.
1) Элементъ Сми, состоитъ изъ двухъ пластинокъ (фиг. 355)5
платиновой LP и цинковой Z, погруженныхъ въ слабый водный раст-)
воръ сйрной кислоты. Наиболее изменяемый металлъ есть цинкъ; а поД
тому электровозбудительная сила дййствуетъ въ точкахъ соприкосно-j
вещя этого металла съ кислотой: положительное электричество гонит-
€я чрезъ кислоту иа платину, а отрицательное на цинкъ, такъ что пла-
300
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
•тиновая пластинка служить аподомъ, а цинковая катодомъ.—Цинкъ
въ отношенш серной кислоты представляетъ удивительное явлеше.
Если въ смесь пзъ серной кислоты и воды погрузить нечистый цинкъ,
то съ поверхности его начинаютъ быстро отделяться пузырьки водоро¬
да, выт'княемаго металломъ изъ серной кислоты; на этомъ основа¬
но, какъ известно, добываше водорода. Напротивъ, цинкъ, химически
чистый, или амальгамированный, т. е. покрытый ртутью, этого дей-
сшя не производптъ. Если въ элементе Сми цинкъ амальгамированъ,
п цепь не замкнута, то химическихъ явленш не замечается. Но если
концомъ а проволоки Аа, припаянной къ платине, коснуться прово¬
локи К, припаянной къ цинковой пластинке,—тотчасъ же начи¬
нается химическое действ1е: цинкъ вытесняетъ водородъ изъ серной
кислоты, превращаетъ ее въ цинковый купорось, а водородъ освобож¬
дается, но уже не на цинке, а съ платины. При размыканш цепи, хи¬
мическое действ1е прекращается. Если цинкъ не чистъ и не амальгами¬
рованъ, то на немъ постоянно освобождается водородъ, который, при
замыканш цепи, появляется также и на платине.
2) Элемент г Ъулъстена состоитъ изъ цинковаго листа 8 (фиг. 356),
* "обервутаго м’Ьднымъ листомъ с и вместе съ нимъ погру¬
женнаго въ воду, въ которую прибавлено немного серной
кислоты. Оба листа уединены другъ отъ друга посред-
ствомъ кусковъ дерева h. Пластинка А, припаянная къ
меди, служить анодомъ, а пластинка К, соединенная съ
ТЩВкбмъ,—катодомъ. Химнчешй процессъ здесь тотъ же,
чтоТГвъ элементе Тми.
Элементы Сми и Вульстена, кроме того недостатка,
что освобождаютъ водородъ, который, примешиваясь къ
воздуху, дЪлаетъ последшй менее годнымъ для дыхашя,
особенно при употребленш большого числа элементовъ,—
Фиг. 356. еще довольно слабъ. ^
3) Элементъ Дан&лястш'гъ изъ двухъ жидкостей и двухъ ме-
талловъ. Бъ стеклянный сосудъ о (фиг. 357) ставятъ медный листъ с,
свернутый въ виде цилиндра; внутри егопомещатотъ горшокъ I изъ сла¬
бо обожженной глины, чтобы чрезъ стенки его могла просачиваться жид¬
кость; въ этотъ сосудъ опускаютъ плитку 8 амальгамйрованнаго цин¬
ка; въ стеклянный сосудъ, между его стенками и глинянымъ горшкомъ,
наливаютъ насыщенный водный растворъ меднаго купороса, а въ гли¬
няный сосудъ—воды, окисленной серной кислотой; обе жидкости со¬
прикасаются чрезъ поры глинянаго сосуда. Фиг. 858 изображаете эле¬
ментъ Дашеля, собранный и заряженный. Цинкъ служите катодомъ,
А медь анодомъ. Цинкъ, замещая водородъ серной кислоты, даете
ГАЛЬВАНИЗМ!.
301
цинковый купоросъ, а освобождающиеся водородъ не отделяется на воз¬
духъ, какъ въ элемент^ Сми, а разлагаетъ
медный купоросъ, становясь на М'Ьсто ме¬
ди, которая осаждается на медномъ листе.
Такимъ образомъ, газовъ въ этомъ элемен¬
те не отделяется; онъ довольно силенъ и
действуетъ долго. Если заменить окислен¬
ную воду растворомъ поваренной соли, или
даже обыкновенного водою, то хотя гальва-
ничешй токъ будетъ и слабее, но зато мо¬
жетъ действовать съ постоянною силою не¬
сколько месяцевъ, если только отъ времени
до времени прибавлять кристалловъ меднаго
купороса.
4) Элементъ Дашеля, первоначальная идея
котораго принадлежит!. Беккерелю, былъ много
разъ нзм'кшемъ; одно изъ такихъ изменешй есть элементъ Мейдингера (фиг.
359). ПослЪдтй отличается отъ Датслсва главн-Ьйшимъ образомъ только темъ,
что не имеетъ глиняной перегородки. Цинковый листъ Z, свернутый въ труб¬
ку, опирается на стенки стекляннаго, книзу съуживающагося, сосуда dd. мёд-
ный листъ с ном'Ьщенъ въ особый стеклянный сосудъ Ь, поставленный на дно
сосуда dd. Весь сосудъ dd наполняюсь растворомъ одной изъ солей: серно-
цинковой, глауберовой, поваренной н проч. Въ воронку vv, вставленную въ
Фпг. 355.
Фиг. 358.
Фиг. 367.
крышку р, кладутъ кристаллы меднаго купороса, ^ Хй
карте я иъ еостдъ Ь. Электродами слузкатъ проволоки Аъ а, идущяогьмьдн
ппАпушенныя чрезъ крышку*; проволоки надо покрывать гуттапер-
чеГэТемеХ Мейдингера, хотя и довольно слабь, но действуетъ постоянно
штоло«ен?полугодаи более, если только отъ времени доврешш яряливаюи,
въ него мды убшшмцей чрезъ испареше, а въ ворожу «-кристаллы меД-
нага купона Если въ прикосновенш съ цинкомъ находится глауберова соль,
то хншческЩ нроцсссъ заключается въ замещенш цинкомъ натрш, который въ
свою очередь вадтесняеть »едь кзъ меднаго ку пороса. Вообще цнвкъ замлеть
302
ГАЛЬВАНИЗМ!..
металлъ той соли, которая находится въ прикосновеши съ цинкомъ. Во всехъ
техъ случаяхъ, где вместо серной кислоты берутъ растворы солей, цинкъ амаль¬
гамировать излишне; это весьма важно въ практическихъ прим'Ьнешяхъ, потому
что ц-fcna ртути довольно высока.
5. Элеменпгъ Бунзена (фиг. 360), подобно Дателеву, состоитъ
шъ двухъ жидкостей и двухъ твердыхъ 'гЬлъ; М'Ьдный купоросъ зам'Ь-
ненъ азотною кислотою, а
М'Ьдь —углемъ. Вещества
расположены въ обратномъ
порядке.- угольный ци-
лпндръ с пом'Ьщаютъ, вме¬
сте съ азотной кислотой,
въ глиняный горшокъ Ъ, а
цинковый листъ я, сверну¬
тый въ трубку, опускаютъ
въ стеклянный сосудъ, ку¬
да наливаютъ воду съ сЬр-
ной кислотой. Анодомъ
служить медная пластинка
А, прикрепленная къ уг¬
лю, катодомъ пластинка АТ,
припаянная къ цинку, Во¬
дородъ, освобожденный
цинкомъ изъ серной кисло-
Фиг. 360. ты, разлагаетъ азотную ки¬
слоту, отнимая отъ нея
часть кислорода и образуя азотноватую окись, которая сначала раство¬
ряется въ азотной кислоте, а потомъ выделяется изъ жидкости; отде-
лете этого газа можетъ оказать вредное 1шяше на органы дыхатя, а
потому элементъ Бунзена должно помещать такъ, чтобы этотъ газъ
чрезъ особую трубу уносился наружу. Съ большою выгодою азотную
кислоту заменяютъ хромовой; тогда газовъ не отделяется, но зато сила
элемента, если цепь постоянно замкнута, быстро уменьшается.
Химичесюй процессъ состоитъ въ зам’Ьщеши цинкомъ водорода серной
кислоты, который раскисляетъ хромовую кислоту, превращая ее въ хромовую
•окись—твердое т'Ьло зеленаго цвета—осаждающуюся на угле, отъ чего со¬
противление увеличивается. Чтобы устранить этотъ недостатокъ, берутъ, вместо
хромовой кислоты, такъ называемую хромовую жидкость, составляемую йзъ
раствора двухромокалгевой соли въ воде и серной кислоты *). Результатъ хи-
.мическаго процесса—образовате хромовыхъ квасцовъ.
*) 100 частей {по вЬсу) воды, 12 двухромовой юшевой соли п 25 сЬрной кис-
лоты; сначала въ горячей вод'Ь растворяютъ двухромовокал1Сву соль, а потомъ при¬
вивают?» <&рпук> кислоту.
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
BOB
Токъ получается более постоянный въ элементгь Марк- Деви, въ кота
гомъ на место хромовой, или азотной кислоты, берутъ сернортутную соль,—
Элементъ Бунзена весьма силенъ и уступаетъ въ этомъ отношенш только эле¬
менту Грове.
6) Элементъ Грове такъ же устроенъ, какъ
и элемеитъ Бунзена, только въ ненъ уголь зам-Ь-
ненъ платиной, которая помещается въ азотную
кислоту. Этотъ приборъ зам-Ьчателенъ по своей
силе, но высокая цена платины делаетъ его мало
употребительнымъ. Немаловажный недостатокъ
составляетъ также отделен!е азотноватой окиси.
7) Въ последнее время сталъ входить въ боль-
f шое употрсблете элементъ Лекщ н югзъ немъ
| только одна жидкость: не смотря на то, газовъ
| не выделяется, и элементъ действуешь впродол¬
жете года и более. Угольная пластинка поме¬
щается въ глиняный пористый горшокъ, въ ко-
| торый насыпаютъ смесь изъ толченаго кокса и
перекиси марганца, г Глиняный горшокъ ставятъ
въ стеклянный сосудъ съ растворомъ нашатыря
въ воде; въ ту же жидкость погружаютъ цинко¬
вый (неамальгамированный) листъ. Если цепь Фиг. 359.
не замкнута, то химическаго дейсшя нетъ. При замыканш цепи гднкъ. рас-
твордотл а обрадуются хлористый цинкъ и ащошй; последтй отымаешь часть
кислорода отъ перекиси марганца, превращая ее въ окись, и даетъ амм1акъ,
который растворяется въ жидкости. Элементы Лекланшб употребляются въ
электричсскихъ звонкахъ, на телеграфахъ и
вообще въ техъ случаяхъ, где цепь часто
замыкается на короткое время. _
- 8) Элементъ Грене имеетъ видъ бутылки!
' съ широкимъ горломъ (фиг. 361), закрытымъ
пластинкой изъ рогового каучука. Къ крыш- /
ке прикреплены две угольпыя пластинки с-
оне находятся между собою въ металличес-
комъ сообщения и представляютъ анодъ эле¬
мента. Катодомъ служитъ цинковая плас- 1
шинка г,, прикрепленная къ латунному пруту «
й, который проходить чрезъ крышку и при
помощи котораго цинкъ можно поднять изъ г'
жидкости или погрузить. Расширенную ниж¬
нюю часть сосуда наполняютъ хромовою жид¬
костью. Элементъ обладаешь весьма большою
- силою, но действуетъ не долго.
^ 275. Мультипликаторъ. Въ1820году датскшфнзикъЭрштедтъ
открылъ действие гальванпческаго тока на магнитную стрелку, весьма
трудно получаемое съ помощью электрическихъ машинъ. Вообразимъ
Фиг. 361.
304
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
магнитную стрйлку NS (фиг. 302), лежащую на острИ; внутри про-
волочнаго прямоугольника abcde, поставленнах'о въ одной верти¬
кальной плоскости съ стрйлкой.
с На проволоке расположены ча¬
шечки а, Ъ, с, й, е, со ртутью,
въ который погружаютъ концы
проволокъ, идущихъ отъ полю-
л. совъ гальваническаго элемента,
.Фиг. 362. чтобы токъ проходилъ по всей
проволоке abcde, или ея части. Такимъ образомъ, вся проволока, или
ея часть, будутъ введены въ цепь, и тотчасъ же магнитная стрелка
уклоняется отъ своего обыкновеннаго положешя въ ту или другую сто¬
рону. Французшй ученый Амперъ- далъ правило для онред'Ьлешя сто¬
роны, въ которую отклоняется стрелка: должно вообразить наблю¬
дателя совпадающимъ съ проволокой, такъ чтобы токъ прохо¬
дилъ отъ ногъ къ головгъ, и чтобы лицо его было обращено къ маг¬
нитной стрплкть; тогда онъ увидитъ аъверпый полюсъ ея всегда
отклоненнымъ влгьво. Если напр, анодъ гальваническаго элемента
соединимъ съ чашечкой а, а катодъ съ Ъ, то токъ будетъ идти снизу
вверхъ; наблюдатель долженъ стоять на ногахъ, левая рука его будетъ
обращена къ востоку; значитъ, северный конецъ стрелки отклонится
также къ востоку. При обратномъ направленш тока, наблюдатель дол¬
женъ стоять на голове, и северный полюсъ отклонится къ западу. Легко
вид'Ьть, что если чашечку о соединить съ анодомъ, а е съ катодомъ, то
онъ пройдетъ по веЬмъ частямъ ab, be, cd ude проволоки abcde, и вей
онй будутъ действовать въ одну сторону, отклоняя сЬверный полюсъ
магнитной стрелки къ востоку. Перемйстивъ концы соединительныхъ
проволокъ, т. е. соединяя е съ анодомъ и а — съ катодомъ, получимъ
отклонеше западное. Этотъ приборъ называется простымъ шльвано-
скопомъ; онъ можетъ показать присутсше тока и его направлеше.
Правило Ампера удовлетворительно, когда по направленно тока нужно
определить отклонеше магнитной стрелки, но оно неудобно въ обратномъ слу¬
чае, т. е. когда по отклонение стрелки требуется узнать направлеше тока.
Булюбашъ предложилъ другое, более удобное правило: наблюдатель долженъ
поместиться предъ проволочнымъ прямоугольнпкомъ abcde; если токъ имеетъ
направлеше часовой стрелки, то северный полюсъ магнитной стрелки отъ на¬
блюдателя удаляется, въ противномъ случай приближается; наоборотъ, если
северный полюсъ стрелки удаляется отъ наблюдателя, то токъ имеетъ нацрав-
леше стрелки часовъ; когда тотъ же полюсъ приближается къ наблюдателю,
то направление тока противоположно движенш часовой стрелки.
Простой гальваноскоггь годится только для грубыхъ наблюдений.
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
305
Полке чувствительный аппарата есть мультипликаторъ. Главпая
часть его—медная проволока #2 (ФИ1- 363 и 364), намотанная на де-
рсвянну ю рамкуЬЪ,внутри которой, въ d, помЬщаютъ магнитную стрел¬
ку us', проволоку обвиваютъ шелкомъ, чтобы уединить одинъ оборота
отъ другого. Концы т и / нроволокъ, прикр'Ьиленныхъкъвинтамъаи
к, соединяютъ съ гальваническим ь элементомъ. Токъ нроходптъ после¬
довательно по вс'ймъ оборотамъ, такъ что каждый оборота действу етъ
на магнитную стрелку; поэтому, отклонение магнитной стрелки, при той
же силе тока, здесь более, нежели въ нростомъ гальваноскопе. Магнит¬
ную стрелку sn, для уменынешя трешя, не кладутъ на ocrpie, а при-
крепляютъ къ проволоке, которую вешаютъ на шелковинку х; при¬
крепленная къ той же проволоке, пара ллельно стрелке ns, медная стрел¬
ка р движется по кругу и указываетъ градусы.
Чувствительность мультипли¬
катора измеряется угломъ, на ко¬
торый отклоняется магнитная
стрелка отъ магнитнаго мерид1а-
на. Величина этого угла зави¬
ситъ отъ двухъ силъ: силы зем-
у X J Л1П
°УДемъ называть для краткости отклоняющею силою оборотовъ. '
20
торую мы
306
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
Земной магнитизмъ стремится поставить стрелку въ плоскость магнит-
наго мерид!ана. Отклоняющая сила оборотовъ д'Ьйствуетъ по направ¬
ленш перпендикулярному къ плоскости оборотовъ; въ этомъ уб'Ьждаютъ
насъ сл'Ьдуюиуя явлешя: 1) если токъ весьма силенъ, или когда въ муль¬
типликаторе много оборотовъ, то магнитная стрелка становится въ по-
ложеше, перпендикулярное къ оборотамъ; 2) если вращать обороты въ
сторону, противоположную отклонению магнитной стрелки, то отклоне-
Hie уменьшается и, наконецъ, обращается въ нуль, когда обороты ста-
нутъ перпендикулярно къ магнитному мерид1ану. Отсюда ясно, что
мультипликаторъ будетъ т'Ьмъ чувствительнее, ч'Ьмъ меньше Д'Ьйств1е
земного магнитизма въ отношенш отклоняющей сйлы оборотовъ. Откло¬
няющую силу можно увеличить, употребляя большое число оборотовъ:
существуютъ мультипликаторы въ 30000 оборотовъ. Отъ степени на-
магничнвашя стрелки чувствительность мультипликатора не зависитъ,
потому что, хотя, при уменыпенш степени намагничивашя стрелки,
влляте земного магнитизма, уменьшается, но во столько же разъ умень¬
шается и отклоняющая сила. Можно, впрочемъ, уменьшить действ!е
земного магнитизма, употребляя, вместо обыкновенной магпитной стрел¬
ки, астатическую. Она состоитъ изъ двухъ параллельныхъ стрЬлокъ
ns и щвх (фиг. 365), прикрепленныхъ къ одной медной проволоке#.
которая виситъ на нити х. Стрелки
обращены одноименными полюсами
въ противоположный стороны. Если
бы стрелки были одинаково намаг-
ничены, то принимали быбезразлич-
-*■ ное положеше въ пространстве; но
* совершенно астатическую систему
приготовить невозможно, а потому
земной магнитизмъ, хотя съ весьма
слабою силою, у дер жив а етъ обе
стрелки въ плоскости магнитнаго меридлана. Астатическую систему рас-
полагаютъ такъ, чтобы одиа стрелка ns лежала внутри оборотовъ муль¬
типликатора, а другая щвх—вне. Следуя правилу Ампера, не трудно
убедиться, что часть Ъс оборотовъ отклоняетъ обе стрелки въ одну
сторону; части Ъа, cd и da действуютъ противоположно, но слабее,
чемъ Ъс. Такимъ образомъ, чрезъ употреблеше астатической стрелки
уменьшается в.шше земного магнитизма, и, следовательно, увеличивает¬
ся чувствительность мультипликатора. Идея мультипликатора съ аста¬
тической стрелкой принадлежитъ Нобили.
Съ помощш мультипликатора, надлежащимъ образомъустроеннаго,
т и r ~
—
Фиг. 365.
ГАЛЬВ УНИЗИТЬ.
307
можно не только обнаружить присутсше гальваническаго тока, но даже
точно изм-Ьрить силу его, то есть определить, во сколько разъ одинъ
токъ более другого, принимаемаго за единицу меры. Tanie приборы
называются гальванометрами. ~
Гальванометры имеютъ весьма разнообразное устройство; мы разсмотримъ
два: тангенсъ-буссолъ и синусъ-буссолъ, названные такъ потому, что въ
первомъ сила тока пропорщональна тангенсу угла отклонешя стрелки отъ маг-
нитнаго мерщцана, а во второмъ синусу того же угла.
Пусть ns (фиг. 366) представлл^тъ магнитную стрелку, отклоненную дей-
CTBieMT, тока отъ магнитнаго мсрщйаиз JN S; предпо- лг „ _
ложимъ, что обороты проволоки мультипликатора па¬
раллельны NS. Земной магнитизмъ действуетъ на
каждую точку стрелки. Отсюда происходить множе¬
ство силъ, который можно заменить парою силъ р и
pv иараллельныхъ магнитному мерид1ану и стремя¬
щихся поставить стрелку въ эту плоскость. Гальва- iSSF
ничесюй токъ также действуетъ на каждую точку jlSF
стр-елки; отклоняющая сила можетъ быть равнымъ ЯГ j
образомъ приведена къ паре силъ v и vt, перпенди- ;
кулярныхъ къ плоскости оборотовъ проволоки или, \/[ i
что все равно, къ магнитному мерид1ану, и имеющихъд-'--'’ ^
те же точки приложешя, что и силы р и pt. Равно- ^
B'fecie магнитной стрелки возможно только въ такомъ иг' 366,
случае, когда равнодействующая сила р и v равна и прямо противна равно¬
действующей рх и v„ и когда, следовательно, направлетя об-еихъ равнод-ей-
ствующихъ совпадаютъ съ лишею ns, соединяющей полюсы стрелки. Называя
уголъ Ncn отклонешя стрелки отъ магнитнаго мерщцана чрезъ о и замечая,
что /_Fcn = /_pdn, будемъ иметь изъ треугольника рсЫ\
tang <р = —, откуда v—р. tang ср.
Для небольшого промежутка времени, количеством можно считать постоян¬
нымъ. Отклоняющая сила v зависитъ отъ силы тока, числа оборотовъ прово¬
локи, разстояшя ихъ отъ стр-Ьлки, положешя стрелки въ отношенш оборотовъ
и вообще отъ устройства гальванометра. Если допустить, что отклоняющая сила
не зависитъ отъ положешя стрелки въ отношенш оборотовъ, то, для одного
и того же гальванометра, сила v будетъ пропорщональна силе тока, и, зна¬
чить, сила тока, которую мы назовемъ чрезъ F, будетъ пропорщональна силе
V. Но какъ сила v пропорщональна количеству tang <р, то и сила тока F про¬
порщональна tang 9. Иначе сказать: если другой токъ Fx отклонить въ галь¬
ванометре магнитную стрелку на уголъ flt то будемъ иметь пропорцш
F tang ср
F1 tang f>i
Или еще иначе: отношеше между двумя токами равно отношенш тангенсовъ
угловъ отклонешя магнитной стрелки отъ магнитнаго мерщцаиа. Поэтому, при-
нявъ некоторой силы токъ F за единицу, можно всяий другой токъ, при одномъ
и томъ же гальванометре выразить числомъ. Приборъ, подобный изображен¬
ному на фигуре 364, или какого нибудь иного устройства, если только въ
808
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
немъ можно съ точностью измерять уголъ отклонения магнитной стрелки, мо¬
жетъ употребляться, какъ гальваноистръ. Къ сожалею, предыдущую про-
порцвд можно допустить только для весьма малыхъ tp и tp,, потому что откло¬
няющая сила зависитъ отъ положешя стрелки въ отношеши оборотовъ- Въ
гальванометре синусъ-буссоль этотъ недостатокъ устраненъ.
Медная проволока, обвитая шелкомъ, которой концы видны въ а и к Гфиг.
367), д-Ьлаетъ нисколько оборотовъ около деревяннаго кольца АЛ; въ центре
кольца помещена магнитная стрелка ия, движущаяся по кругу, разделенному
на градусы. Кольцо А А можетъ вращаться около вертикальной оси, вместе
съ вершеромъ v, помощш котораго можно отсчитывать углы по горизонталь¬
ному кругу сс. Когда по проволоке о,1с пропущенъ токъ и стрелка отклони¬
лась отъ магнитнаго мерид1ана, то кольцо АА поворачиваюсь всл-Ьдъ за стрел¬
кой до техъ поръ, пока плоскости обоихъ, то есть кольца и стрелки, не совпа-
дутъ. По кругу сс отсчитываютъ уголъ ?, составленный плоскостью кольца
АА, или, что все равно, стрелкою sn (фиг. 368), съ магнитнымъ мерщца-
номъ NS. Отклоняющая сила приводится зд-Ьсь къ паре силъ v и vv перпсн-
пендикулярному; то же сд-елаемъ и съ силоюри разложивъ се на tt и s. Си¬
лы и и s, какъ равныя и прямо противныя, взаимно уничтожатся. Равновейе
стрелки возможно только въ томъ случае, когда v—t. Но какъ t=p sin 9, то
следовательно, отклоняющая сила оборотовъ пропорщональна синусу угла от-
клонешя магнитной стрелки.
Такъ какъ положеше стрелки относительно оборотовъ, при указанномъ
способе наблюдешй, всегда бываетъ одно и то же, то отклоняющая сила, для
одного и того же гальванометра, зависитъ только отъ гальваническаго то'ка и
должна быть пропорщональна последнему; поэтому, обратно, гальваничесшй
токъ долженъ быть прямо пропорщоналенъ синусу угла отклонешя. Назвавъ
дикулярныхъ къ длине стрелки ns.
Разложимъ силу земного магнитизма р
на дв-Ь силы п и t—по направленно
стрелки и по направленш къ ней пер-
3 S
Фпг. 367.
Фпг. 368.
V=p Sin ®;
гллышшзмъ.
809
чрезъ F и -^1 Два тока> а чрезъ ? и ?,—соответствуюире углы отклонешя
магнитной стрелки, получпмъ:
~Ft siu чГ'
Отсюда впдимъ: чтобы узнать во сколько разъ одинъ токъ бо.тЬе другого,
должно вычислить отношеше синусовъ угловъ отклонешя магнитной стрелки,
пронзведенныхъ этими токами. ,
Спнусъ-буссоль можетъ служить, какъ тангенсъ-буссоль; тогда кольцо А
надо поставить въ магнитный меридшнъ.
275. Приложена мультипликатора къ изслъдованш электри¬
чества, освобождаемаго хпмическими ЯВЛЕН1ЯМИ. Определеше силы
и рода электричества, освобождаемаго хпмическими явлешями, гораздо удобнее
производить мультпплпкаторомъ, нежели электроскопомъ. Для этого, къ мстал-
лическимъ стойкамъ а и к (фиг. 309) прикр'Ьпляютъ пластинки Л и К нзъ
испытуемыхъ металловъ, и погружаютъ въ какую либо жидкость, налитую въ
сосудъ dd. Стойки а и к соединяютъ проволоками m и п съ мультиплпкато-
ромъ. По отклонение магнитной стрелки судятъ о сил'Ь и направленш тока.
Когда изс.тЬдуютъ жидкости, то къ стойкамъ а и к (фпг. 370) прикр1шляютъ
Фиг. 369. Ф„г. 370.
пластпнки А и К изъ металловъ, неподвергающихся химическому действие
испытуемыхъ жидкостей, изъ которыхъ одна наливается въ стеклянный со¬
судъ dc, а другая въ глиняный горшокъ pq изъ слабо обожженной глины,
чтобы жидкости, чрезъ поры горшка, могли придти въ соприкосновеше. Стойки
в и к соединяются проволоками т п и съ мультпплпкаторомъ.
Можно поступать еще иначе. Берутъ два стеклянные сосуда; въ каждый
наливаютъ жидкости и погружаютъ по металлической пластинке i и £ (фиг.
371), который сообщены съ мультиплпкагоромъ.
Оба сосуда соединяютъ светильней т, пли асбес-
Тимъ, по которымъ жидкости поднимаются п при-
лодятъ въ conpHKOCHOBeHie.
Нзследовашя съ помощш электроскопа и муль¬
типликатора привели къ сл’Ьдующимъ результа¬
та. Когда кислота приходптъ въ сопрнкоснове-
че съ основашемъ, то кислота заряжается по- Фиг. 371.
310
ГАЛЬВАНИЗМЪ,
ложительно, а основаше — отрицательно. Поэтому, металлическая пластинка,
погруженная въ кислоту, делается анодомъ; другая же, опущенная въ основа¬
ше,—катодомъ. Вода, въ соприкосновенш съ основашемъ, заряжается поло¬
жительно, съ кислотами—отрицательно. Вообще всягая две жидкости, если
только онй способны производить взаимное химическое дййсше, заряжаются
при соприкосновенш: одна—положительно, другая отрицательно.
При соприкосновенш металла съ жидкостью, способною производить на
него химическое дййств^е, металлъ заряжается отрицательно, жидкость—по¬
ложительно.
Въ случай двухъ металловъ, погруженныхъ въ одну и ту же жидкость,
металлъ, наиболее жидкостью изменяемый, заряжается отрицательно, а по¬
ложительное электричество протекаетъ чрезъ жидкость въ металлъ, менйе из¬
меняемый. Для каждой жидкости вей металлы можно расположить въ рядъ,
гдй предыдупцй металлъ въ отношенш последующаго электроположителенъ;
такимъ образомъ, въ случай воднаго раствора кали, этотъ рядъ будетъ: серебро,
медь, сурьма, висмутъ, никкель, желйзо, олово, свинецъ, кадмЫ, цинкъ. Если
напр, взяты мйдь и свинецъ, то на мйди явится свободное положительное элек¬
тричество, а на свинцй—отрицательное. — Чймъ далйе отстоять другъ отъ
друга въ этомъ ряду металлы, тймъ электровозбудительная сила болйе.
276. Открыпе гальваническаго тока. Назваюе своегальваниче-
сгай токъ получилъ отъ имени профессора анатомш въ Болоньи, Гальвапи. Зани¬
маясь въ 1780 году изелйдовашемъ нервной системы животныхъ, этотъ уче¬
ный случайно замйтилъ, что лягушка, недавно убитая, и съ которой снята кожа,
будучи положена настолъ, каждый разъ вздрагиваетъ, когда извлекаюсь искру
изъ кондуктора электрической машины. Желая узнать, произведетъ ли подоб¬
ное явлете разряжете грозового облака, онъ прицйпилъ лягушку за позвоноч¬
ный хребетъ къ мйдной проволоке, которую привязалъ къ желёзнымъ пери-
ламъ балкона, и замйтилъ, что, какъ только лапка лягушки касалась перилъ,
то тйло ея вздрагивало. Такимъ образомъ, наука обладала новымъ фактомъ;
оставалось только его изелйдовать. Очевидно во первыхъ, что для произведешя
явлешя, какая бы ни была его причина, необходимо прикосновете двухъ раз-
нородныхъ металловъ: желйза и мйди, между собою и съ тйломъ лягушки.
Чтобы простййшимъ образомъ удовлетворить этимъ услов1ямъ и получить наи-
сильнййшее дййств^е, поступаюсь такъ. У живой лягушки быстро отрйзаютъ
голову и передшя ноги, оставляя только хребетъ и задшя ноги (фиг. 372);
потомъ сдираюсь кожу и очищаюсь два пучка нервовъ, идущихъ вдоль позво-
ночнаго столба; лодъ нихъ пропускаютъ одинъ изъ концовъ дугообразной
пластинки, состоящей изъ двухъ разнородныхъ металловъ, напримйръ мйди сс
и цинка Z2, а другимъ касаются берцоваго мускула ноги; тйло лягушки сильно
вздрагиваетъ, и нога отбрасывается въ положеше, показанное на фигуре пунк-
тиромъ. Опытъ можно повторить сколько угодно разъ, пока члены лягушки не
прюбрйтутъ отвердйлость, свойственную веймъ трупамъ. Другхя жпвотныя
представляютъ подобное же явлеше; нервы теплокровныхъ животныхъ обла-
даюсь меньшею раздражительностью и скоро ее теряютъ после смерти.
Если металлическая дуга приготовлена изъ одного металла, напр, мйди,
то и тогда получаются сотрясешя, хотя весьма слабыя. То же можно сделать
и безъ металла, приводя въ непосредственное соприкосновеюе нервъ съ мус-
куломъ (фиг. 384).
ГАЛЫ!ЛНИЗМЪ.
311
Гальвани, для объяснешя открытаго имъ явлешя, предположить, что въ
нервахъ существуетъ нервная жидкость, перетекающая изъ нерва по метал¬
лу въ мусвулъ и производящая сотрясете,— уподобляя тЬло животнаго лей¬
денской банке, где мускулы и нервы, заряженные разнородными нервными жид¬
костями, представляютъ ея обкладки.
277. Teopih соприкосновешя. Вольта, профессоръ физики въПавщ,
современникъ Гальвани, уже прославивппйся своими изеледовашями по элек¬
тричеству, старался доказать, что гипотеза нервныхъ жидкостей противоречить
опыту. Главный его доводъ былъ тотъ, что два разнородные металла произво¬
дить гораздо большее действ1е, нежели одинъ металлъ; следовательно, при¬
чина явлешя лежитъ не въ лягушке и ея нервныхъ жидкостяхъ, а въ сопри-
косновенш металловъ.
Въ заменъ этой гипотезы, Вольта далъ свою и произвелъ целый рядъ опы-
товъ, имевшихъ целью доказать, что въ точкахъ соприкосновешя разнород¬
ныхъ веществъ естественное электричество разлагается: на одномъ теле яв¬
ляется избытокъ положительная, на другомъ — отрицательпаго. Вотъ одинъ
изъ этихъ опытовъ. Вольта бралъ два кружка изъ меди и цинка, и, положивъ
цинковый на руку, накладывалъ на него медный; потомъ, приведя въ сопри-
косновеше медный кружокъ съ
шарикомъ п (фиг. 351) весь¬
ма чувствительнаго электрос¬
копа, онъ нашелъ, что золотыя
пластинки электроскопа заря¬
дились отрицатсльнымъ элек¬
тричествомъ. Но такъ какъ при
этомъ опыте электричество
могло произойти отъ трешя
пластинокъ, или отъ ихъ вза¬
имнаго сжаНя, то, для устра-
HeHjn возражешя, Вольта спа-
ялъ медную и цинковую пла¬
стинки и, держа цинковую въ
руке, коснулся медной шарика
электроскопа; резу льтатъ былъ
тотъ же самый. По мненйо
Вольта, его опыты прямо при-
водятъ къ следующей гипо- Фиг. 372.
тезе, названной гипотезой соприкосновешя.
Въ точкахъ соприкосновешя разнородныхъ телъ зарождается особая сила,
которую Вольта назвалъ электровозбг/дителъной: и которая разлагаетъ
естественное электричество телъ: положительное гонитъ въ одну сторону, а
отрицательное въ противную, и препятствуетъ имъ соединиться. Такъ, въ слу¬
чае меди ц цинка, шшрвой получается отрицательное электричество, а на ‘
второмъ—положительное.^ Каждый металлъ можетъ зарядиться положительно
и отрицательно, смотря по тому, съ какпмъ другимъ металломъ приходитъ въ
соприкосновеше. Такъ что все металлы можно расположить въ рядъ, где пре¬
дыдущее тело получаетъ положительное электричество, а последующее—от¬
рицательное: •
312
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
“Ь Цинкъ, олово, железо, латунь, м'Ьдь, серебро, платина —.
Зд’Ьсь видимъ, что серебро при соприкосновенш съ платиной заряжается
электричествомъ положительнымъ, а съ цинкомъ—отрицательными Ч4мъ да¬
лее отстоятъ другъ отъ друга въ этомъ ряду металлы, тЪмъ более элсктро-
возбудительная сила.
Тела металличешя даготъ наибольшую электровозбудительную силу: не-
металличесия—никакой, или весьма малую. Если сложено вместе нисколько
металловъ, наприм. цинкъ, медь и серебро, то общая электровозбудительная
сила равна электровозбудительной силе краинихъ металловъ: цинка и серебра.
На основами гипотезы Вольта, можно объяснить опыты Гальвани. Раз¬
нородный электричества, зародивппяся въ точкахъ сопрнкосновешя цинка и
меди, соединяются чрезъ т'Ьло лягушки и производятъ въ ней сотрясетя. Хотя
въ точкахъ соприкосновешя металловъ къ лягушке также должны произойти
* электровозбудительныя силы, но он-Ь столь малы сравнительно съ электровоз-
будительною силою металловъ, что перевесь остается на стороне последней:
въ случай однородной дуги, ихъ д’Мств1с обнаруживается слабЫмъ вздрагива-
шемъ лягушки.
278. Электрохимическая гипотеза гальваническаго тока.
Опыты надъ ироисхождешемъ электричества отъ химическаго действия т4.тъ
даютъ поводъ съ некоторою вероятностью полагать, что причина гальваниче¬
скаго тока заключается, вопреки гипотезе Вольта, не въ соприкосновенш раз-
нор'одныхъ телъ, но въ химическомъ действш веществъ; отсюда родилась
электрохимическая гипотеза. По этой гипотезе, при соприкосновенш те.ть, хи¬
мически другъ на друга действующихъ, является свободное электричество: на
одномъ теле положительное, а на другомъ — отрицательное. Когда металлъ
растворяется въ жидкости, первый заряжается отрицательно, а вторая—по¬
ложительно; въ случае двухъ металловъ, электричество положительное или
гальваничесгай уокъ течетъ изъ наиболее изменяемаго металла въ жидкость.
Приводимъ сильнейппе доводы въ пользу электрохимической гипотезы и вместе
съ темъ противоречанце гипотезе Вольта.
1) Если бы причина тока лежала въ соприкосновенш металловъ, то на-
правлете его оставалось бы неизменнымъпри замененш одной жидкости другою
что не справедливо.
2) Прокрахмаленный бумажный листокъ смачиваютъ въводномъ растворе
щнетаго кал]я и прикладываютъ его къ цинковому кружку-И фиг. 351) галь¬
ваническаго элемента; койецъ а медной проволоки Аа, соединенной помощш
медной пуговки А съ меднымъ кружкомъ с, приводятъ въ соприкосновете съ
бумажнымъ листкомъ. Въ точке прнкосновешя бумага делается синею. Сигай
цветъ происходить отъ дейетчяя Ьда на крахмаль, юдъ же освободился изъ
шдпетаго калгя- Следовательно, чрезъ бумагу пробежало электричество, подъ
влгямемъ котораго щистый калШ разложился на годъ и калШ. То же явлеше
мояспо произвести помощш электрической машины и всякаго гальванпческаго
элемента. На основанш гипотезы Вольта, въпредыдущемъ опыте не должно быть
освобождешя электричества, потому что нигде нетъ соприкосновен!я металловъ.
а, следовательно, и юдистый калШ не долженъ бы былъ подвергаться раз-
ложенш.
Помощш электрохимической гипотезы, опыты Гальвани и Вольта легко
объясняются. Въ опыте Гальвани причина электричества лежитъ въ действш
у ГАЛЬВЫИЗМЪ. 313
жидкостей лягушки на разнородные металлы. Въ случай однородной дуги, яв-
лешс содрагашя происходить отъ собственная электричества лягушки.
Элементарный опытъ Вольта съ цинковымъ и мйдшлмъ кружками объ¬
ясняется дййсшемъ воздуха, водяныхъ паровъ и влажное ги руки на цинкъ.
Когда наприм. цинковый кружокъ лежитъ на руке, то влажность руки дТ.й-
ствуетъ химически на цинкъ, и положительное электричество передается чрезъ
руку въ землю, а отрицательное входить чрезъ оба кружка—цинковый и мйд-
ный—въ электроскопъ.
279. Сила гальваническаго тока. Въ незамкнутой гальвани¬
ческой ц'Ьнн разнородныя электричества, производимый веществами
уединенного гальваннч. элемента, скопляются на элешцвддхъ и скоро
достигаютъ наибольшая напряжешя, пронорщональнаго Шектровоз-
будительной силгь элемента, пли той силе, которая разлагаетъ разно-,
родныя электричества и потомъ удерживаетъ ихъ отъ взаимнаго со-
едннешя. Если анодъ и катодъ соединены проводникомъ, то оба элек¬
тричества будутъ уничтожаться, а на место ихъ, отъ взаимнаго дей¬
ствия веществъ гальванической пары, явятся новыя электричества; та¬
кими образомъ, получается токъ или непрерывное течете электрическихъ
жидкостей. Всякое тЬло, введенное въ цепь, представляетъ большее или
меньшее сопротивлеше этому теченпо; ч4мъ сопротивлеше более, т'Ьмъ
въ менынемъ количестве электричества будутъ пробегать по провод¬
нику; токъ даже можетъ вовсе прекратиться, если для замыкашя ц'Ьпи,
употребить непроводникъ электричества.
Количество электричества, протекающая въ единицу времени чрезъ
поперечный разрйзъ, сделанный въкакомъ либо месте проводника, на¬
зывается силою гальваническаго тока’, весьма замечательно, что она
зависитъ только отъ двухъ причины отъ электровозбудительной силы
элемента или, что все равно, напряжен]я электричества на электродахъ,
и отъ сопротивлешя Ц'Ьни; она возрастаетъ съ увеличешемъ электро¬
возбудительной силы и съ уменынешемъ сопротивлешя. Такимъ обра¬
зомъ, чтобы судить о силе гальваническаго тока, надо знать только со¬
противлеше всей гальванической цепи и величину электровозбудитель¬
ной силы, которая действуетъ въ этой цени. Мы перейдемъ теперь къ
способамъ измерешя сопротивлешй и электровозбудительныхъ силъ.
280. Сопротивлеше. Сопротивлеше зависитъ отъ вещества тела
и его размЬровъ. Его можно измерить, принимая сопротивление какого
либо проводника за единицу меры. Будемъ считать единицей сопро-
тшшмгя гальваническому току—сопротивлеше медной проволоки тол¬
щиною въ одну лишю и длиною въ футъ; сопротивлеше медной прово¬
локи той же толщины, но длиною въ 2 фута, выразится числомъ 2,
Длиною въ 3 фута—числомъ 3, и т. д. Чтобы определить отношеше
314
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
сопротивлешя какого либо проводника къ единице сопротивленш, со-
ставпмъ гальваническую ц’Ьпь (фиг. 373) изъ элемента^», мультипли¬
катора Ж и этого проводника г.
Пусть магнитная стрелка въ муль¬
типликаторе отклонилась на уголъ
п отъ магнитнаго мерид!ана. Выве-
демъ изъ ц4пи испытуемый провод-
никъ и зам'Ьнимъ его медной про¬
волокой толщиною въ линш. Если
сопротивление ея не равно сопроти-
фиг. 373. вленш проводника г, то сила тока
изменится и уголъ отклонешя магнитной стрелки будетъ более или
меп^е п. Укорачивая, или удлиняя ту часть медной проволоки, кото¬
рая введена въ цепь, можно получить прежнее отклояеше %въ мульти¬
пликаторе. Сопротивлеше этой части проволоки будетъ равно сопро-
тивленш проводника г, который прежде былъ въ цепи; если бы длина
ея равнялась 10 фут., то искомое сопротивлеше выразилось бы числомъ
10. Понятно, н'Ьтъ никакой необходимости употреблять для изм'Ъре-
шя сопротивлешй именно принятую нами единицу; такимъ образомъ,
во Францш принимается за единицу сопротивлеше м'Ъдпой или сереб¬
ряной проволоки, длиною въ метръ и толщиною въ миллиметръ.
|! о Такъ какъ сопротивлеше металла много зависитъ отъ чистоты, то Якоби
приготовилъ множество медныхъ проволокъ, сд'Ьлаппыхъ изъ одной и той же
меди, совершенно одинаковыхъ сопротивлешй, и разослалъ ихъ по вс1;мъ глав-
н!)йшимъ физическимъ кабинетамъ, предлагая сопротивлеше такой проволоки
принять за единицу.
Въ настоящее время, преимущественно употребляется единица Си¬
менса; это есть сопротивлеше ртутнаго столбика, высотою въ метръ,
съ поперечнымъ разрезомъ въ квадратный миллиметръ, при 0°.
Сопротивлеше проводника определяется посредствомъ особепныхъ прибо-
ровъ; мы разсмотримъ здесь только агометръ Якоби. Главнейшая часть его—
проволока, винтообразно намотанная на мраморный цилиндръ ММ (фиг. 374),
и которой большую или меньшую часть можно вводить въ гальваническую
цепь. Мраморный цилиндръ можно вращать на оси помощйо рукоятки S; къ
цилиндру прикрепленъ медный кругъ с, разделенный по окружности па 250
равныхъ частей. Одипъ изъ электродовъ гальваническаго элемента соединяется
съ винтомъ А, другой съ К; винтъ А сообщенъ чрезъ стойку г и медный
кругъ с, съ однимъ концомъ а проволоки агометра, которой другой конецъ Ъ
погруженъ въ мраморъ; винтъ К соединенъ съ мёднымъ прутомъ cpt па кото-
ромъ насажено подвижное колесо h съ углублешемъ по направлен ire окружно¬
сти; углублеше упирается въ проволоку агометра- Если анодъ цепи сообщепъ
съ А, то токъ будетъ проходить, чрезъ стойку г и чрезъ кругъ с, въ ту часть
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
315
проволоки, которая находится между кругомъ с и калесомъ h, оттуда въ стер¬
жень ер и, наконецъ, чрезъ винтъ К, въ гальваническую пару. Если враща-
ютъ цилиндръ, то колесо h катится по оборотамъ проволоки агометра; отъ это¬
го, смотря по направленш вращешя мраморнаго цилиндра, увеличивается, или
уменьшается длина той части проволоки, которая введена въ цепь. Стержень
ер ик-Ьетъ делетя, показываюпця целое число введенныхъ оборотовъ про¬
волоки; дробныя же части оборотовъ отсчитываютъ по металлическому кругу
с, замечая противъ какого делешя стоить черта, сделанная на неподвиж¬
ной стойке г. Когда хотятъ определить сопротивление тела, то агометръ ста-
вятъ па нуль, чтобы токъ прохо-
дилъ только чрезъ постоянныя
части прибора: винты А и К,
стойку г, медный кругъ с, стер¬
жень ер и колесо /г, минуя про¬
волоку агометра, и вводить въ
ту же цепь мультипликаторъ и
испытуемый проводникъ. Заме-
тивъ отклоиете магнитной стрел¬
ки, проводникъ выводятъ изъ цени; тогда, отъ умсньшетя сопротивлетя, сила
тока увеличится, и стрелка мультипликатора отклонится более прежняго. По¬
томъ вращаютъ цилиндръ агометра, вводя постепенно его проволоку въ цепь,
пока не получать прежняго отклонешя стрелки и, следовательно, той же силы
тока. Сопротивлете этой проволоки, очевидно, будетъ равно сопротивленш
испытуемаго проводника. Если бы при первомъ наблюденш, агометръ стоялъ
не па нуле, то пришлось бы сделать два отсчитывашя на агометре и взять
между ними разность. Если при томъ определено отношеше сопротивлетя од¬
ного оборота проволоки агометра къ единице сопротивлешй, то, умножая на¬
блюденное число оборотовъ па это отношеше, получимъ искомое сопротивлете.
Все гальваничесте элементы въ большей или меньшей мере не постоянны;
поэтому, измепеше въ отклонепш магнитной стрелки можетъ произойти не
только отъ замены въ цепи одного проводника другимъ, но также отъ изме¬
нения силы гальваническаго элемента, а тогда сопротивлете будетъ измерено
не точно. Чтобы избежать этой погрешности, употребляется дифференщалъ-
ный способъ, требуюнцй особаго устройства мультипликатора, называемаго
также дифференщальнымъ. Этотъ снарядъ отличается отъ обыкновеннаго муль¬
типликатора темъ, что въ немъ на¬
мотаны вместе две совершенно оди¬
наковый проволоки. Гальванически:
токъ можно пустить по той или дру¬
гой проволокё, причемъ отклонеше
магнитной стрелки будетъ одно и то
же. Для измерешя сопротивлетя лро-
. водника г (фиг. 375), гальваниче-
сюйтокъ заставляютъ выходить изъ
элемента# по двумъ путямъ или вЪт-
вямъ. Въ одной, обозначенной пунк-
тиромъ.помещаютъ испытуемыйпро- фиг> д-5
водиикъ г, въ другой, изображенной
316
ГАЛЬВЛПИЗМЪ.
непрерывной лишей, — агометръ А; въ каждую в4твь, кром-fc того, введена
одна изъ проволокъ дифферешцальнаго мультипликатора, но такъ однакожъ,
что токи въ немъ имеютъ противоположный направлешя. Опытъ показываетъ,
что сила нЬтвлепныхъ токовъ зависитъ отъ сопротивлешя ветвей: большая
часть тока уходптъ въ ту в^твь, которой сопротивлеше меньше. Если сопро¬
тивлешя равны, то и токи равны, и тогда магнитная стрелка остается въ маг-
нитномъ мерпд{аг1'Ь. Вводя и выводя изъ щЬпи мало по малу проволоку аго¬
метра, можно сопротивлеше ветвей привести къ равенству и поставить маг¬
нитную стр’Ьлку па нуль. ЗатЬмъ выводятъ изъ ц1>пи проводпикъ г и смыкаютъ
концы проволокъ, съ которыми онъ былъ въ соприкосновенш. Тогда сопротив¬
леше этой в1>тви (пунктирной) уменьшится, сила тока въ ней увеличится, а
въ другой в4тви уменьшится, и магнитная стрелка выйдетъ изъ магнитнаго
мерид1ана. Чтобы сделать вишенные токи равными, надо мало по малу вы¬
водить изъ щЬпи проволоку агометра, пока магнитная стрелка не станетъ опять
на пуль. Сопротивлеше выведенной проволоки агометра равно сопротивленш
проволоки г. Указанная выше неточность, проистекающая отъ непостоянства
гальваническаго элемента, здЬсь не имеетъ м^ста, потому что, какова бы пи
была сила тока, онъ всегда делится пополаыъ въ в^твяхъ одинаковыхъ со-
противленШ.
Изсл'Ьдуемыя жидкости заключались въ длинные стеклянные ящи¬
ки, или трубки, въ которыя помещались металличесыя пластинки, слу-
живнпя электродами и занимавнпя либо весь поперечный разр'Ьзъ ящи¬
ка, либо часть его.
281. Изъ подобныхъ изысканы найдены были следующее законы
сопротивлешя:
1) Сопротивлеше металлической проволоки прямо пропорщонально
длине и обратно пропорщонально площади поперечнаго разреза или,
что все равно, квадрату ддаметра проволоки; оно увеличивается съ воз-
вышешемъ температуры; такъ, сопротивлеше меди при нагреванш отъ
0° до 200 увеличивается почти вдвое *).
2) Сопротивлеше жидкостей следуетъ тому же закону, если только
площадь электродовъ равна площади поперечнаго разреза ящика, или
трубки, въ которыхъ жидкость заключена, съ тою только разницею,
что съ возвышешемъ температуры сопротивлеше ея уменьшается.
3) Когда поперечный разрезъ ^кидкости весьма великъ относительно
электродовъ, то увеличеше его не производитъ большого вл!яшя на сопротив¬
леше и даже никакого в.пяшя за известнымъ предЬломъ. Это показываетъ,
что электрическШ токъ занимаетъ въ жидкости объемъ, котораго каждый
поперечный разрезъ бол’Ье площади электродовъ, какъ это видно на фигу-
pt 376, гд-Ь Л vi К означаютъ электроды, а строки—гальваничесыйтокъ.
Въ нижесл'Ьдующей таблиц'Ь показано сопротивлеше разныхъ ве¬
ществъ, въ предположены, что сопротивлеше мФди равно 1.
*) Сопротивлеше стекла, селена, угля и, в'Ьроятио, многихъ другихъ иеме-
таллическихъ твердыхъ т-Ьль, съ возвышешемъ температуры, уменьшается.
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
317
Серебро
31'Ьдь .
Золото
Кадмш
Динкъ
Олово.
Железо
Свинецъ
0,95
1,00
1,38
3,63
3,69
6,54
7,35
10,81
Платина 11,08
Ртуть . 49,44
Азотная кислота 10000
Насыщенный растворъ поварен¬
ной соли 28000
Насыщенный растворъ м'Ьднаго
купороса 166000
Дистиллированная вода 6 96 300000000*)
Изъ этой таблицы видимъ, что лучшш проводникъ электричества
есть серебро, потомъ м'Ьдь. Жидкости вообще худо проводятъ элек¬
тричество; кислоты и водные растворы металлическихъ солей —лучше
воды.
282. Сопротивлеше гальвапическихъ элементовъ. Составимъ
гальвапич. ц!шь изъ элемента, мульти¬
пликатора и агометра и зам4тимъ откло¬
неше магнитной стрелки. Введеяъ те¬
перь въ ту асе ц1>пь еще гальваничсшй
элементъ. Сила тока изменится отъ
двухъ причинъ: увеличится сопротивле-
Hie ц'Ьпи и прибавится новая электро¬
возбудительная сила, а потому, приведя помощш агометра магнитную стрелку
въ прежнее положеше, мы не получимъ сопротивлешя элемента.
Чтобы найти эту величину, надо уничтожить дЬШгше электровозбудитель--
ной силы испытуемаго элемента. Представимъ cc6i 2 одинаковые гальва-
ничесюе элемента q (фиг. 377) исоединимъ ихъ аноды проволокой а, а ка¬
тоды проволокой к. Въ проволокахъ а и к тока не будетъ, потому что электро-
возбудительныя силы дМствуютъ въ противоположный стороны, — только
проволока а зарядится положительно, а проволока к—отрицательно- Если
въ щЬпь ввести мультипликаторъ, то
стрелка останется въ поко-Ь. Изъ этого
выходитъ: если въ гальваническую пфпь
вставить два одинаковые гальваничесие
элемента по противоположнымъ направ-
лешямъ, то сила тока изменится только
отъ того, что прибавится новое сопроти-
влеше. Для большей точности, лучше вос¬
пользоваться дифференщальиой методой.
Фигура 378 изображаетъ расположеше
Фиг. 376.
Фиг. 377.
*) Такое сопротивлеше им-Ьетъ вода, особенно тщательпо дистиллироваппая
11 притомъ въ прикосповенш только съ платиной. Находясь въ ирикосновепщ съ
воздухомъ, вода начинаете лучше проводить электричество и чрезъ 4 сутокъ со-
v BPOTnnjenie ея уменьшается въ 20 разъ. Это происходить отъ растворещ'я мине-
ральныхъ частицъ, носящихся въ воздух* въ вид* пыли. Вода, перегпанпая въ стек-
- ящщхт, нриборахъ, представляетъ меньшее сопротивлеше, по причин* паствош-
мости стекла.
318
ГАЛЫШШЗМЪ.
ириборовъ и отличается отъ фигуры 375 только темъ, что на и'Ьсто про¬
водника г вставлены два испытуемые элемента q. Сопротивлете, найден¬
ное помощно агометра, надо разделить на 2, и мы получимъ сопротивлете
одного элемента.
283. Форму л а Ома. ГерманскШ ученый Омъ нашелъ, что сила
гальваническаю тот прямо пропорциональна напряжению элек¬
тричества на электродахъ или электровозбудителъной силгь и
обратно пропорщональна сопроттлетю всшъ тплъ, составля¬
ющихъ гальваническую цгьпь,
то есть батареи, мультиплика¬
тора, соединительныхъ прово-
локъ и проч. Законъ этотъ, спра¬
ведливость котораго была под¬
тверждена впослФдствш на опы-
rfe Ленцомъ, Пулье и другими,
приводить къ следующей весьма
важной формуле. Примемъ за
единицу токовъ такой токъ, ко¬
торый производится единицею
напряжешя электричества, ког¬
да сопротивлете всей ц’Ьпи есть
также единица. Пусть напряже¬
те увеличилось въ К разъ, а
сопротивлете осталось равнымъ единице; сила тока тогда выразит¬
ся числомъ К. Если сопротивлете всей ц4пи увеличится въ И разъ, а
электровозбудительная сила, попрежнему, будетъ К, то сила тока, ко¬
торую назовемъ чрезъ F, будетъ равна Итакъ,
F==i . (1)
За единицу электровозбудителъной силы можно принять электро-
возбудительную силу какого либо постояннаго гальваническаго элемен¬
та, наприм. Дашеля, а за единицу сопротивлепш—сопротивлете м'Ьд-
ной проволоки, длиною въ футъ и толщиною въ лишю. Если К равно 3,
Ц= 10, то сила тока равняется 10единицы токовъ, то есть ^ того то¬
ка, который произойдетъ, если сопротивлете всей цепи есть 1, и элек¬
тровозбудительная сила также 1.
284. Cpabhehie электровозбудительныхъ силъ. Руководствуясь
формулой Ома, можно сравнить между собою электровозбудительныя силы галь-
ваническихъ элементовъ, т. е. можно определить, во сколько разъ электро¬
возбудительная сила одного элемента более электровозбудительной силы дру-
Фиг. 378.
ГАЛЬВАНИЗМ*. 319
того. Пусть К и А электровозбудптельныя силы двухъ элементовъ. Состав¬
ляют* гальваническую ц1;пь изъ элемента А' мультипликатора и агометра.
Назвавъ силу тока чрезъ f, а сопротивлеше всей цепи чрезъ R, будемъ иметь
по формул* (1); f—K
< f Е '
Введемъ въ цепь нисколько оборотовъ проволоки агометра; отъ этого, со-
противлете цепи увеличится, и сила тока уменьшится до ft. Соответственно то¬
му, уменьшится отклонсше магнитной стрелки мультипликатора отъ магнит-
наго мерщцана; пусть при токе f уголъ отклопешя былъ н°, а при /, tit .
Пусть теперь сопротивлеше цепи равно А,; тогда ft— д. Составляем*
новую цепь изъ элемента А, мультипликатора, агометра и вводим* такое ко¬
личество оборотовъ проволоки агометра, чтобы магнитная стрелка отклонилась
опять на п°; тогда сила тока снова будетъ равна f. Назвавъ сопротивлеше
цепи чрезъ Н, получимъ: ^
f= я-
Затем*, вводим* еще столько оборотовъ проволоки агометра, чтобы отклонете
стрелки равнялось п,°, и чтобы сила тока была/",. Тогда
ft—
где Н, —сопротивлеше цепи. *
Изъ сравнешя предыдущих* равенств* находим*:
К_ А К А
откуда Л 11 0 Е, Н,"
AR—KH и ARi=KH1
Вычтя одно равенство изъ другого, получимъ:
A{R~R)=K(H-H)-
отсюда искомая величина, т. е. отношеше электровозбудительныхъ силъ
А. JH,—Ж'
К R—II
Разности AT, Н и Rt R означают* увсличешя сопротивлешй и измеря¬
ются при помощи агометра.
Изъ подобных* из^дёдоватй оказалось:
1) Если принять электровозбудительную силу элемента Дашеля за
единицу, то электровозбудительныя силы прочих* элементовъ выра¬
зятся следующими числами;
Элементы.
Дамеля.
Вульстена.
Мар1е-Деви.| Бунзена.
Грове.
Электровозбуд. сила.
1
0,58
1,43 ! 1,71
1,75
2) Электровозбудительная сила, действующая на границе соприко-
■ сновешя металловъ съ жидкостями, изменяется вместе съ веществами,
составляющими гальванический элементъ, и не зависитъ отъ его устрой¬
320
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
ства, то есть величины, вида, взаимнаго разстояшя металлическихъ
поверхностен и густоты растворовъ.
Вообразимъ 2 элемента (фиг. 379). изъ однлхъ и гйхъ же веществъ,
нанр. 2 элемента Бунзена, но разли-
чаюнуеся другъ отъ друга во всехъ
возможныхъ отнопгешяхъ: величи¬
ною поверхности угля и цинка, по
ихъ взаимному разстояшю, виду и
проч. Электровозбудительныя силы
этихъ элементовъ будутъ равны.
Если соединить проволокой а ихъ
аноды, а проволокой к — катоды,
Фпг. 379. то электровозбудительныя силы бу¬
дутъ гнать одноименныя электричества навстречу другъ другу, и въ
проволокахъ а и к не будетъ токовъ,—только проволока а зарядится
положительнымъ электричествомъ, а проволока к—отрицательными
Законъ этотъ объясняется слйдующимъ образомъ:
Въ каждой точке соприкосновешя какихъ либо двухъ разнородныхъ ча¬
стицъ, нанр. цинка и серной кислоты, электровозбудительная сила разлагаетъ
электричества, пока они не достигнуть некотораго напряжения, и удерживаетъ
ихъ отъ взаимнаго соединешя; если увеличимъ число точекъ соприкосновешя
цинка съ кислотой, взявъ большую поверхность металла, то напряжеше элек¬
тричества отъ этого не изменится, потому что, хотя, по причине большей по¬
верхности электродовъ, электричества па нихъ будетъ больше, по количество
электричества па единице поверхности или, что все равно, напряжете элек¬
тричества, останется то же самое.
Подобпымъ образомъ не трудно понять, что форма электродовъ не должна
иметь в.йяшс на напряжете электричества.
Ш эти обстоятельства, отъ которыхъ не зависитъ электровозбуди-
тельвая сила, оказываютъ однакожъ в.шше на силу гальваническаго
тока. Такъ, при увеличенш поверхности металловъ, входящихъ въ со-
ставъ гальваническаго элемента, или при сближеши ихъ, а также при
сгущенш растворовъ, уменьшается сопротивлеше элемента; отъ этого,
электричества, уннчтожаюпцяся на электродахъ, быстрее возобновля¬
ются электровозбудительной силой, и по проводнику, соединяющему
анодъ съ катодомъ, будетъ пробегать въ каждую единицу времени
электричества больше.
То же видно изъ формулы Ома, знаменатель которой зависитъ отъ
сопротивлешя элемента.
3) Тотъ же законъ применяется въ элементахъ съ двумя жидко¬
стями, но только къ темъ электровозбудительнымъ силамъ, который
ГАЛЬВАНИЗМА
321
действуютъ въ соприкосновенш металловъ и жидкостей. Отъ действ1я
жидкостей другъ на друга, также является токъ, котораго направлете
бываетъ иногда въ сторону главнаго тока, иногда въ противную. Такъ,
въ элементе Грове р-часть всей электровозбудителъной силы произво¬
дится взаимнымъ дейсшемъ азотной и серной кислотъ; въ элементе
Дашеля электровозбудительная сила жидкостей уменыпаетъ на 10- силу
элемента. Электровозбудительная сила, происходящая отъ действ]'я
другъ на друга растворовъ, зависитъ отъ ихъ сгущешя; она составля-
етъ переменную часть всей электровозбудительной силы элемента.
Эти соединения можно производить разными способами.
1) Вводятъ въ цепь элементы последовательно или одинъ за
другимъ (фиг. 380), такъ чтобы анодъ одного элемента касался като-
Фиг. 880.
да второго, анодъ второго катода третьяго, и такъ далее.
Тогда напряжение электричества на крайнихъ электродахъ бываетъ
пропорщонально числу элементовъ, то есть, при увеличети числа эле¬
ментовъ, во столько же разъ увеличивается напряжете электричества.
Гагаотъ, употребивъ 3520 элементовъ изъ меди и цинка и заменивъ
окисленную воду дождевою, получилъ столь сильное напряжете на
электродахъ, что извлекалъ искры, какъ изъ кондуктора электриче¬
ской машины.
Батарея въ 11000 элементовъ, построенная Варренъ-де-ля-Рю, произво¬
дить еще более сильныя д4йств1я; элементы состоять изъ цинка и серебра"
ВДнкъ погруженъ въ растворъ* нашатыря въ воде, серебро — въ хлористое
серебро.
Вольта, исходя изъ своей гипотезы соприкосновешя, приготовилъ множе-
тво кружковъ изъ меди, цинка и фланели, смоченной въ слабой серной ки-
•21
322
ГАЛЬВАПИЗМЪ.
слотЬ и составилъ изъ пихъ столбъ, такимъ образомъ: на медный кружокъ с
(фиг. 381), уединенный отъ земли стеклянной под¬
ставкой, клалъ цинковый, потомъ фланелевый, да¬
лее опять медный, на него цинковый, фланелевый
и т. д., наконецъ, на самомъ верху—цинковый £.
Приближая электроскопъкъ разнымъточкамъ стол¬
ба, онъ нашелъ повсюду электричество, кроме сере¬
дины В столба, где напряжете было 0. Верхняя
половина столба была заряжена положительно,
нижняя — отрицательно. Напряжете электриче¬
ства возрастало къ краямъ, где оно было пропор-
щопально числу м'Ьдно-цинковыхъ паръ.
Опытъ показываетъ, что сопротивлеше
совокупности элементовъ, введенныхъ посл'Ь-
довательво, пропорщонально числу элемен¬
товъ. Поэтому, последовательное сочетап}е п
элементовъ даетъ гальваническш токъ такой
же силы, какой далъ бы одинъ гальваниче¬
ски элементъ, у котораго напряжеше элек¬
тричества на электродахъ и сопротивлеше въ
п разъ бол^е, чемъ у каждаго изъ составля-
ющихъ элементовъ.
Чтобы убедиться въ справедливости этого, надо
определить, по указанпымъ выше пр1емамъ, величину электровозбудительпой
силы всей батареи и ея сопротивлеше.
Называя электровозбудительную силу каждаго элемента чрезъ к,
сопротивлеше—чрезъ г, а сопротивлеше всехъ те.тъ, введенныхъ въ
цепь, за исключешемъ батареи,—чрезъ h, получимъ по (формуле Ома
для силы тока/
л пк
nr-±h
Если некоторые элементы введены по противоположному напра¬
вленно съ другими, то числитель формулы будетъ разность между сум¬
мами силъ, действующихъ въ разный стороны.
Изложенный здесь явлешя объясняются следующимъ образомъ. Пусть
электровозбудительная сила гальваническаго элемента можетъ на одномъ изъ
электродовъ довести напряжете электричества до-f-e, а иа другомъ до—е.
Разпость папряжешй будстъ-j-c—С е) или ^е- Иредположпмъ, что этому
элементу сообщили полозкительное электричество, котораго напряжете есть Е.
Тогда окончательное напряжете на электродахъ будетъ на одномъ Е-±-е, на
другомъ Е — е; разность мбжду ними также равна 2с. Значить, разпость
электрическихъ напряжешй па электродахъ не изменяется, если сообщить галь-
ваничедай элементъ съ источникомъ электричества.
Руководясь этимъ полозкетемъ, разсмотримъ элементы Бунзена, введен-
ГЛЛЬВАНИЗМЪ.
323
НЫС последовательно (фиг. 382); пусть цинкъ Zn крайпяго элемента Zn С„
соединенъ съ землею, уголь С„ того же элемента, пластппкой q, съ цин¬
комъ Zn-1 сл’Ьдующаго элемента Zn-\ Cn-i, уголь C„-j этого элемента съ
цинкомъ Zп_2 элемента ZH-2 ^„-2 и такъ далее до последняго С1, уединен-
наго отъ земли. Назовемъ чрезъ е, напряжете электричества на каждомъ элект¬
роде пезамкнутаго элемента; следовательно, разность напряженШ будетъ 2е.
Такъ какъ цинкъ Zn соединенъ съ землею, то электрическое его напряжете
равно пулю. Разность между напряжешями ZnzC„ должна быть 2е; поэтому,
напряжете электричества на Сп равно-f 2е. Между Сп и Zn-1 н^тъ электро-
возбудительной силы; следовательно, на Zn_x напряжете электричества есть
также-f 2е. Разность напряженШ электричества на Zn_x и Сп-\ равна 2е,
а потому напряжете на C„-i равно f4e. На Zn_2 напряжете также равно
—f—4е; на С„~2 оно увеличится еще на-)-2е и будетъ -f6e. Продолжая раз-
суждать подобнымъ образомъ далее, найдемъ, что на крайнемъ угле С, на-
Фнг. 382.
пряжете будетъ -f-и.2е, то есть пропорщонально числу гальваническихъ эле¬
ментовъ. Если бы крайнШ уголъ Сг былъ соединенъ съ землею, а крайтй
цинкъ Z„ уединенъ, то па первомъ былобы 0 электричества, а на цинке—п.2е.
Опытъ вполне подтверждаетъ эти заключен1я.
Вообразимъ теперь п элементовъ, введенныхъ последовательно, но уеди-
пенныхъ отъ земли. Тогда на крайнихъ электродахъ будутъ накопляться элек¬
тричества: на одномъ положительное, на другомъ отрицательное. Чтобы опре¬
делить напряжете того или другого, представимъ себе весь рядъ элементовъ
разделеннымъ пополамъ. Съ той половины, где находится крайнШ цинковый
полюсъ Z„, притекаетъ къ средине положительное электричество, а съ той
части, где находится крайнШ уголъ Сь приходить такое же количество отри-
цательнаго; поэтому, на среднемъ элементе не будетъ никакого электричества.
Разсуждая подобно предыдущему, найдемъ, что напряжете положигель-
паго электричества па угле Сх будетъ-f ^-2е или -f пе, а па цинке Zn бу¬
детъ—пе. Такимъ образомъ видимъ, что напряженie электричества, при од¬
номъ и томъ же числе элементовъ, вдвое менёе, когда они уединены, чемъ въ
мъ случае, когда одпнъ электродъ соединенъ съ землею. Разность напряже-
324 гальванизм*.
нШ остается та же самая, потому что -\-пе—(—пе)=2пе. Если извлечем*
электричество съ электродовъ, то электровозбудительныя силы снова разло¬
жат* электричество, и на электродах*, спустя более или менее короткШ про¬
межуток* времени, опять получится прежнее напряжеше. Этотъ промежуток*,
при большом* числе элементовъ и при большомъ сопротивленш веществъ эле¬
ментовъ, можетъ быть довольно значителен*.
Суждешя, приложенный къ батарее Бунзена, могут* быть почти безъ из-
менеюя отнесены ко всякой другой, не исключая Вольтова столба. Въ послед¬
нем* случае, электровозбудительныя силы, по гипотезе Вольта, действуют*
въ точкахъ соприкосновения меди и цинка; фланель имеет* значеше неметал-
лическаго проводника, т. е. тела, которое, будучи способно проводить элек¬
тричество, не можетъ, однакожъ, при соприкосновенш съ металлами, дать на¬
чало электровозбудительной силё.
2) Иногда соединяют* однородные полюсы элементовъ въ одинъ,
т. е. между собою вс* аноды и между собою все катоды; фиг. 383 изо¬
бражает* три гальваничесше элемента, расположенные подобным* обра¬
зомъ. Тока въ этомъ случае не будетъ, только пластинка а, соединяю¬
щая аноды, будетъ заряжена положительнымъ электричествомъ, а пла¬
стинка к, соединяющая катоды, — отрицательным*. Если соединить
проводником* д общш анод* а съ общим* катодомъ к, то въ провод¬
нике д получится токъ. Ташя соединешя элементовъ называются па¬
раллельными. Опыт* показываетъ, что п элементовъ, соединенных*
параллельно, действуют* такъ, какъ действовал* бы одинъ элемент*,
который отличается отъ
каждаго изъ данных*
только темъ, что поверх¬
ность твердыхъ телъ, въ
него входящих*, въ п
разъ более. Такъ какъ
напряжеше электричест¬
ва не зависитъ отъ вели¬
чины и устройства элемента, то параллельными соединешями нельзя уве¬
личить напряжеше, но количество электричества на электродах* бу¬
детъ больше, а сопротивлеше всей совокупности элементовъ меньше,
нежели въ каждом* изъ данных* элементовъ.
Что при параллельном* сочетанш гальванических* элементовъ на¬
пряжеше электричества не изменяется, можно убедиться следующим*
образомъ. Соединим* параллельно п элементовъ въ одну батарею. Вве¬
дем* въ одну и ту же цепь эту батарею и противоположно ей одинъ
гальваничесшй элементъ того же рода. Стрелка мультипликатора, вве-
деннаго въ такую гальваническую цепь, останется въ покое, а это слу¬
жит* доказательством*, что электровозбудительная сила батареи равна
электровозбудительной силе одного элемента.
Фиг. 383.
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
325
Чтобы объяснить эти явлешя, представимъ себе прост'Ьйппй гальваниче-
скШ элементъ изъ меди и цинка, погруженныхъ въ слабую серную кислоту.
Если цинковую пластинку А (фиг. 384) заменить другою, разветвленною на
три: Ъ, с, d, которыхъ общая поверхность рав¬
нялась бы первой, и то же самое сд'Ьлаемъ съ [_
медною пластинкою, то электровозбудительная |
сила не переменится, потому что она не зави¬
ситъ отъ вида металлическихъ пластинокъ I г
[284]. Эта сила равнымъ образомъ не изме- ■*'* ■—А
нится, если мы поместимъ каждое изъ развет- пг‘
влешй Ъ, с, d цинка съ однимъ изъ подобныхъ разветвлен^ меди въ особен¬
ный сосудъ съ кислотой,—а тогда, именно и получится гальваническая бата¬
рея изъ трехъ элементовъ, соединенныхъ параллельно. То же самое можно
сказать о всякомъ гальвапическомъ элементе.
Называя чрезъ к электровозбудительную силу каждаго элемента,
чрезъ г—сопротивлеше, а чрезъ h—внешнее сопротивлеше, найдемъ
/» 1с
J т
3) Гальваническая пары распределяют еще въ несколько группъ
изъ равнаго числа элементовъ, производятъ въ каждой группе парал¬
лельный соединешя и потомъ вводятъ ихъ одну за другою, какъ от¬
дельные элементы. Такъ, въ случае 12 элементовъ, можно составить
6 элементовъ, каждый съ двойною поверхностью, или 4 элемента съ
тройною и т. д. Пусть батарея изъ п элементовъ разделена на две
группы; въ каждой группе сделаны параллельный соединешя; затемъ,
обе группы введены одна за другой. Тогда
о 8к
J 4г .
Совокупность паръ, соединенныхъ какимъ бы то ни было образомъ
называется гальваническою батареею.
286.Наивыгодиъйшее дъйствгетока. Возьмемъгальваниче¬
скую батарею изъ п элементовъ, введенныхъ последовательно; пусть
электровозбудительная сила одного элемента равна к, сопротивлеше
его г, внешнее сопротивлеше Ь. Получимъ
г пк
* nr+h'
Если h сопротивлеше тела, введеннаго въ цепь, чрезвычайно ве¬
лико сравнительно съ пг, сопротивлешемъ батареи, то можно прене¬
бречь въ знаменателе последней формулы числомъ пг, и мы будемъ
^ *
к
326
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
Отсюда видимъ, что сила тока возрастаетъ пропорщонально числу эле¬
ментовъ; но она не зависитъ отъ величины ихъ, потому что, съ уве-
личивашемъ поверхности металловъ, возбудительная сила элемента не
изменяется, а уменьшается только сопротивлеше его г, которое въ фор¬
мулу не входитъ.
' Пусть теперь сопротивлеше введеннаго въ цепь тела ничтожно
сравнительно съ сопротивлен1емъ батареи; тогда, пренебрегая h предъ
пг, найдемъ формулу к
или/=—.
тоторая показываетъ, что сила тока при увеличиваши числа элемен-
ковъ не изменяется, но зато возрастаетъ съ поверхностью металличе-
скихъ пластинокъ, отъ которыхъ зависитъ сопротивлеше г пары.
Итакъ, если проводникъ имеетъ весьма большое сопротивлеше, то
элементы должно сочетать последовательно; если же сопротивлеше весь¬
ма мало, то нужно брать параллельныя соединешя.
Если сопротивлешя тела, введеннаго въ цепь, и батареи сравнимы
между собою по величине, то полезно увеличивать поверхность эле¬
ментовъ и число ихъ.
До того же заключешя можно дойти съ помощш иныхъ соображенШ. Пред-
ставимъ себе многопарную батарею изъ элементовъ, введенныхъ последова¬
тельно, и пусть она замкнута проводникомъ, не представляющимъ почти ни¬
какого сопротивлешя, напримеръ короткимъ и толстымъ меднымъ стержнемъ.
Разнородный электричества электродовъ, ио мере упичтожешя ихъ въ провод¬
нике, снова будутъ возобновляться дейетшемъ электровозбудительныхъ силъ,
но весьма медленно, по причине большого сопротивлешя батареи, такъ что на¬
пряжеше электричества на электродахъ будетъ почти равно пулю. Поэтому,
сила тока будетъ гораздо менее, чемъ следовало бы, невидимому, ожидать отъ
большого числа гальваническихъ элементовъ; можетъ даже случиться, когда
сопротивлеше проводника почти нуль, а сопротивление веществъ, составляю¬
щихъ батарею, велико, что сила тока вовсе не изменится при замененш всей
батареи однимъ элементомъ. Если проводникъ представляетъ теченш электри¬
чества более или менее значительное сопротивлеше, то разложенный въ бата¬
реи электричества уничтожаются не столь быстро, и поэтому, прежде вступ-
лешя ихъ въ соединительный проводникъ, пршбретаютъ на электродахъ боль¬
шую напряженность. Чемъ более напряжете электричества па электродахъ и
чемъ, следовательно, более элементовъ введено въ цепь, темъ более электри¬
чества будетъ пробегать по проводнику, и темъ токъ будетъ сильнее.
Вообразимъ теперь гальваничесшй элементъ съ большою поверхностью,
или, что все равно, мпопе гальваничесше элементы, введенные параллельно, и
замкнемъ цепь проводникомъ съ весьма болыпимъ сопротпвлешемъ. Тогда
электричество электродовъ, обладая слабымъ напряжетемъ, пе въ состоянш
будетъ преодолевать сопротивлеше проводника, и токъ будетъ слабый, не силь¬
нее тока, какой можетъ дать элементъ съ малою поверхностью. Если сопро-
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
327
■гивлеше вн^шняго проводника ничтожно, то электричества, возбужденный
на электродахъ, немедленно уничтожаются въ соединительномъ проводнике.
Следовательно, въ этомъ случае токъ темъ сильнее, чемъ скорее электри¬
чества, уничтоженный на электродахъ, возобновляются гальваническимъ эле-
монтомъ, другими словами, чемъ более поверхность элемента, и чемъ мень¬
ше его сопротивлеше, иначе сказать: чемъ больше элементовъ введено па¬
раллельно.
Изъ сказаннаго выходитъ:
Если сопротивлеше проводника весьма мало, то, для получешя паисиль-
нейшаго тока посредством* данпаго числа элементовъ, должно сделать па¬
раллельный соединешя; если сопротивлеше чрезвычайно велико, то надо соеди¬
нить элементы последовательно. Когда проводник* имеетъ среднее сопротив-
леше—не очень большое и не очень малое,—надо элементы распределить въ
параллельный группы, которыхъ число должно быть темъ менее, чемъ менее
сопротивлеше вводимаго въ цепь тела.
287. Пользуясь формулой Ома, всегда можно для данной батареи
найтн наивыгоднейшее соедянеше. Пусть для примераимеется 24 галь-
ваничесше элемента; сопротивлеше каждаго равно 15, а электровозбуди¬
тельная сила 1; сопротивлеше тела, введеннаго въ цепь, 20. Въ 24-хъ-
парной батарее можно сделать 8 соединенШ: ввести все элементы одинъ
за другимъ; составить 12 группъ по два элемента, делая въ каждой
группе параллельныя соединешя; разделить батарею на 8 группъ по
3 пары; на 6 по 4 и т. д.; наконецъ, все 24 элемента соединить парал¬
лельно. Назовемъ токи, соответственные каждому соединенш, чрезъ
Fa, F12, Fs . . . . , то есть чрезъ F съ нумеромъ, означающимъ
число группъ. Тогда получимъ
F = 24 .
24 24.16+20
Въ случае 12 группъ, будетъ 12 элементовъ и 12 электровозбу-
дительныхъ силъ; сопротивлеше каждаго элемента будетъ g5; следова¬
тельно,
тт = 12
12 12.!! + 20
Точно такъ же найдемъ:
F* =
и т. д. Наконецъ,
8-т + 20
Fl 1-2-+»
Выражая эти величины въ десятичныхъ дробяхъ, чтобы легче ихъ
было между собою сравнить, найдемъ, ограничиваясь тысячными долями-
•^24=0,063; -Fi2=0,109; F8=о,133; ,
328
ГАЛЬВАНИаМЪ.
F6 -0,141; F4 -0,133; 2^=0,117;
Ft -0,089; Fx =0,048.
Отсюда видимъ, что выгоднее всего въразсматриваемомъ случай раздро¬
бить батарею на 6 группъ, сд’Ълавъ въ каждой параллельный соединешя.
Можно доказать съ помощш формулы Ома, что для наивыгодиМ-
шаго д1>йств!я тока надо, чтобы сопротивлеше батареи было равно со-
противленш введеннаго въ цепь т’Ьла.
Для ясности возьмемъ простЬйппй элементъ, состояний изъ двухъ метал-
лическихъ, равной величины, пластинокъ, опущенныхъ въ окисленную воду,
и разр4шимъ следующую задачу. Даны некоторой величины медный и равный
ему цинковый листы; требуется определить, на сколько равныхъ частей надо
разрезать каждый для составлешя гальваиическихъ элементовъ, чтобы полу
чить наисильнейшШ токъ. Для решешя вопроса, назовемъ чрезъ г сопротив¬
леше одного элемента, котораго металличесюя поверхности будутъ равны дан-
нымъ, а чрезъ х—искомое число элементовъ; сопротивление каждаго изъ х
элементовъ будетъ ост, а сопротивлете батареи, когда все пары введены одна
за другой, х*г. Назвавъ еще чрезъ к возбудительную силу каждой гальвани¬
ческой пары и чрезъ к сопротивлеше всехъ телъ, введенныхъ въ цепь, полу¬
чимъ для силы тока f выражете:
/. Тех
хгг-\-к
Здесь f изменяется только съ изменешемъ х; посмотримъ, при какомъ значе¬
нии ж, токъ f нолучитъ наибольшую величину. "
Изъ последняго равенства будемъ иметь:
fix'1—kx-\-fh—0,
откуда
k±: - iprh
•w ’
это равенство показываетъ, что какова бы ни была величина f, она необхо¬
димо должна удовлетворить условйо:
к3—4f~rh>0, или к2—4f*rh=0,
ибо, въ противномъ случае, х получило бы мнимое значеше. Следовательно, f
можетъ возрастать съ изменешемъ х только до техъ поръ, пока к2—4f2rh
не сделается равнымъ нулю. Тогда
ft & •*/ 1у
подставивъ на место х его величину въ количестве х2г, найдемъ равенство
x2r=h, которое показываетъ, что для паивыгоднейшаго д’Ьйств1я тока со¬
противлете батареи должно быть равно сопротивлению всехъ телъ, введен¬
ныхъ въ цепь.
Приложимъ эти результаты къ раземотренному выше численному при¬
меру. Такъ какъ г есть сопротивлете всехъ элементовъ, соединенныхъ па¬
раллельно, то
15
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
829
поэтому, х—число элементовъ при наивыгоднМшемъ д'Ьйствщ тока—найдет-
ся из*ъ уравнешя ___ 4
65.
Число 5,65 ближе всего подходитъ къ 6; и въ самомъ д'Ьл'Ь 6-ти-парная ба¬
тарея производитъ наибольшее дМствш.
288. Столбъ Замбони- Къ гальваническимъ батареямъ лринадлежатъ
такъ называемые cyxie столбы; употребителыгёйшШ изъ нихъ—столбъ Зам¬
бони. Чтобы приготовить такой столбъ, наклеиваютъ тонгай оловянный листъ
на бумагу, немного влажную, а другую ея сторону патираютъ перекисью мар¬
ганца. Нар'Ьзавъ изъ такой бумаги нисколько тысячъ кружковъ, складываютъ
BMtot въ вид-Ь столба, обращая олово веЬхъ кружковъ въ одну сторону, что¬
бы этотъ металлъ касался съ перекисью марганца. Потомъ, связавъ столбъ
и»> лешими спурками и приложивъ къ ковцамъ его м'Ьдныя пластинки, сдав-
ливаютъ винтами по направлешю длины и заключаютъ въ стеклянную труб¬
ку, или обливаютъ смолою, чтобы уединить отъ соприкосновешл съ наружпымъ
воздухомъ. Жидкость влажной бумаги дМствуетъ химически на олово; самое
вещество бумаги участвуетъ въ этомъ дФйствш, потому что въ столбахъ, не
дающихъ бол1;е электричества, бумага представляетъ ясные сл’Ьды разложетя;
наконецъ, кислородъ перекиси марганца, вероятно, окисляетъ олово. Отъ этихъ
химическнхъ реакцШ, па одномъ конце столба Замбони обнаруживается поло¬
жительное электричество, на другомъ—отрицательное. Такой приборъ дг1;й-
ствуетъ впродолжете весьма долгаго времени, хотя весьма слабо. Извлечен¬
ное электричество возобновляется довольно медленно, по причине худой про¬
водимости бумаги.
Изобр-Ьтешемъ сухихъ столбовъ наука обязана посл^доватслямъ Вольта. От¬
вергая въ этихъ снарядахъ химическое д'Ьйств!е, опи видели здесь повое под-
тверждеше гипотезы соприкосновешя.
289. Электроскопъ Фехнера. Столбъ Замбони имеетъ приложеше въ
электроскопе Фанера. Этотъ приборъ состоите изъ горизонтальнаго замбо-
н>ева столба АК (фиг. 385), утвержденнаго на стеклянныхъ ножкахъ 1ц по¬
люсы столба оканчиваются металлическими пластинками а и 1с, на которыхъ
скопляются электричества: на первой поло¬
жительное, на второй отрицательное. Между
ними привешена золотая пластинка т. Если
последней сообщить электричество, то она
отклоняется въ ту или другую сторону,
смотря по роду электричества: въ случае
положительнаго — къ h, а отрицательная
—къ а. Такимъ образомъ, электроскопъ
Фехнера можетъ показать родъ электриче¬
ства; кроме того, онъ несравненно чув¬
ствительнее обыкновеннаго электроскопа
[252], потому что золотая пластинка испы-
тываетъ д'Ьйств1е съ двухъ сторонъ: съ од¬
ной —притяжете, съ другой — отталкива-
н*е- Для увеличсшя чувствительности, къ
электроскопу ирпсоедппяютъ конденсаторъ.
330
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
290. KoMMS TU OP'b. При мзсл'Ьдоиаши явленш гальванизма по¬
лезно иметь приборы, посредствомъ которыхъ можно было бы быстро
переменять направление тока. Таые приборы называются коммутато¬
рами. Мы разсмотримъ только комзптаторъ Румкорфа. Цилиндръ М
(фиг. 386) изъ слоновой кости, вращающшся на металлической оси
dc, покрытъ двумя выпуклыми металлическими иластинкамп т и п
(фиг. 386 и 387), не касающимися другъ друга. Ось dc (фиг. 3S6)
состоитъ изъ двухъ не соприкасающихся между собою частей йис;
оне соединены винтами д и А съ пластинками ms. п. Проволоки х
и г, идушд отъ полюсовъ батареи, привинчены винтами а и к къ
стойкамъ, къ которымъ прикреплены две пружины р и q. Наконецъ,
две друия стойки, поддерживания ось dc, соединены проволоками у
и и съ проводникомъ, чрезъ который желаютъ пропустить токъ. Пусть
винтъ а соединенъ съ анодомъ батареи, а к — съ катодомъ. При по-
ложеши прибора, показанномъ на фигуре 386, цепь не замкнута. Ес¬
ли повернемъ ось dc такимъ образомъ, чтобы пластинка т коснулась
пружины р, а п—пружины q, какъ это изображено на фигуре 387,
то цепь замкнется; гальваническш токъ изъ а пойдетъ въ р, пОтомъ
тарею. Если повернемъ цилиндръ М такъ, чтобы п коснулась пружи¬
ны р, а т q, то токъ выйдетъ изъ коммутатора по проволоке и и
Фиг. 386.
Фиг. 387.
въ т, далее, чрезъ винтъ д, въ часть
с оси, проволоку у и испытуемое те¬
ло; оттуда возвратится по проволоке
г “въ другую частьdоси, затемъпоп-
) детъ по винту Тг, пластинке п, пру¬
жине q, винту кs проволоке z въ ба-
ДФЙСТВ1Я ГАЛЬВАНИЧЕСКАГО ТОКА-
831
верпется чрезъ у, и, следовательно, направлеше его въ теле будетъ
противоположно предыдущему.
Д4йств1я гальваническаго тока.
291. ДъЙ€тв1Е тока на организмъ. Действ1егальваническаго
тока нажнвотныхъ было открыто ранее прочихъ дейсшй. Гальвани за-
метплъ его на мертвой лягушке; потомъ, съ усовершенствовашемъ ба¬
тарей, оно было также доказано въ отношенш всехъ другихъ живот-
ныхъ, какъ живыхъ, такъ и недавно умершихъ. При пропустили то¬
ка чрезъ нашъ организмъ, мы ощущаемъ сначала сотрясете, какъ прп
разряженш лейденской банки, потомъ относительно меньшее д'Мс'ше,
состоящее въ постоянномъ щемлеши мускуловъ (fremissement), и, на¬
конецъ, новое сотрясете въ моыентъ размыкашя цепи. Видимое дМ-
CTBie заключается въ укорачиванш мускуловъ.—Верхняя кожица чело-
веческаго тела представляетъ чрезвычайно большое сопротивлеше; для
уменынетя его, берутъ въ руки не самыя проволоки, но приделанные къ
ннмъ медные цилиндры, чтобы было больше точекъ соприкосновешя, и
притомъ смачиваютъ руки слабою серною кислотою. При такихъ усло-
шпяхъ можно заметить дейптае 12-ти-парноЙ батареи Бунзена; 100
элементовъ даютъ ощущешя весьма сильныя, могупця иметь дурныя
последешя; 2000 паръ могутъ убить быка. По причине большого со-
противлешя человеческаго тёла, токи бываютъ весьма слабы, откуда ви¬
димъ, что наши нервы весьма чувствительны къ электричеству; отсюда
же ясно, что для наисильнейшаго действгя должно элементы батареи
вводить одинъ за другимъ.
Чувствительность животныхъ къ гальваническому току сохраняется не¬
которое время после смерти. Замечательнейшие опыты были произведены по
этому поводу въ Гласгове надъ трупомъ повешеннаго преступника, спустя
часъ после казни. Гальваническая батарея состояла изъ 270 элементовъ;
электроды, уединенные стеклянными ручками, чтобы предохранить наблюда¬
теля отъ дейсшя гальваническаго тока, оканчивались остр1ями, которыя по¬
гружались въ тело. При пропускавши тока чрезъ части трупа, руки и ноги
сгибались, грудь подымалась и опускалась, какъ при дыханш. Когда одинъ
полюсъ батареи касался одного нерва въ брови (nervus supraorbitalis), а
другой былъ погруженъ въ надрезъ, сделанный въ пятке, то мускулы лица
сократились и дали лицу столь страшное и нспр1ятпос выражеше, что мнопе
изъ присутствующихъ на опытахъ не были въ состоянш вынести этого ужас-
иаго явлешя и поспешно удалились.
Животныя имеютъ собственное свое электричество, что было доказано,
еще Гальвани; чтобы убедиться въ этомъ, быстро препарпруютъ лягушку по¬
томъ, вырезываютъ среднюю часть станового хребта, такъ чтобы верхняя часть
332
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
была соединепа съ задними ногами только посредствомъ нервовъ (lumbales)
(фиг. 388). Если тогда привести въ соприкосновеше
ногу съ нервомъ, то въ мускулахъ замечаются содро-
гашя.
Этотъ опытъ можно произвести еще иначе- Берутъ
два стеклянные сосуда съ ртутью, сообщенные помо¬
щью проволокъ а и & (фиг. 389) съ гальваноскопомъ;
приготовленную лягушку кладутъ такъ, чтобы ноги ея
были погружены въ одинъ сосудъ, а нервы въ другой;
тотчасъ замечается отклонеше магнитной стрелки. Та-
кихъ сосудовъ можно соединить несколько, отъ чего
отклонеше, какъ и следуетъ ожидать, будетъ больше.
Опыты надъ теплокровными животными привели
къ темъ же результатамъ.
Эти явлешя должны убедить всякаго въ существо-
ванш животнаго электричества, темъ более, что есть электричесшя рыбы, ко¬
торый выпускаемымъ ими электричествомъ убиваютъ болыпихъ животныхъ, и
въ которыхъ даже найденъ особый ор-
ганъ, производящей электричество. На¬
конецъ, то же следуетъ изъ опыта Буф¬
фа. Онъ составилъ цепь изъ 16 чело¬
веку которые держали другъ друга за
руки: крайше касались концовъ прово¬
локи гальванометра. Когда они сокращали мускулы правыхъ рукъ, то стрелка
гальванометра отклонялась отъ магнитнаго мерщцана; при сокращены муску-
ловъ левыхъ рукъ, стрелка также отклонялась, но въ противоположную сторону.
292. Нагръваше. Гальваническй токъ, проходя чрезъ т'Ьла,
возбуждаетъ въ нихъ теплоту; при соблюдешя н'Ькоторыхъ условш про-
водникъ можетъ накалиться, расплавиться и даже обратиться въ пары.
Если вещество, изъ котораго проводникъ сд'Ьланъ, способно при высо¬
кой температуре соединяться съ кислородомъ воздуха, то оно горитъ,
химически соединяясь съ этимъ газомъ и окрашивая пламя особеннымъ
характернымъ цветомъ; такъ золото даетъ желтое пламя, железо—
красное, мЬдь—зеленое, олово — пурпуровое и т. д. Платина не го¬
ритъ, но разсыпается въ блестянце шарики.
Количество теплоты, освобождаемой проволокой, чрезъ кото¬
рую идетъ гальваническш токъ, прямо пропорщонально ея сопро¬
тивлению и квадрату силы тока.
Чтобы доказать этотъ законъ, берутъ стеклянный сосудъ, въ который по-
м’Ьщаютъ проволоку, изогнутую въ виде спирали, и наполняютъ потомъ его
алкоголемъ; такъ какъ алкоголь не проводить электричества, то весь гальва-
ничесшй токъ проходить по проволоке и сообщаетъ ей теплоту, которая отни¬
мается жидкостью. Зная возвышеше температуры алкоголя во время опыта,
весъ его и теплоемкость, можно определить количество освобожденной теплоты.
Фиг. 389.
ДВЙСТВ1Я ГАЛЬВАНПЧЕСКАГО ТОКА-
333
Изъ этихъ законовъ объясняются все явлешя, замечаемый прина-
каливатпи проволокъ. При одной и той же силе тока, толстая прово¬
лока, по причине малаго сопротивлешя, получаетъ меньшее число еди¬
ницъ теплоты, нежели тонкая; кроме того, теплородъ распределяется
въ первой между бблынимъ числомъ частицъ, нежели во второй, а потому
температура толстой проволоки будетъ ниже температуры тонкой. Ме¬
таллы, представляюнце большое сопротивлеше гальваническому току,
наилучше накаливаются. Если спаять две проволоки одинаковаго д!а-
метра—одну изъ серебра и другую изъ платины,—то вторая можетъ
навалиться, между темъ какъ первая будетъ еще темная, потому что се¬
ребро лучше проводить электричество, нежели платина. Две проволоки,
различаюнцяся только длиною, накаливаются до одной и той же темпе¬
ратуры при одинаковой силе тока, потому что хотя въ длинной прово¬
локе сопротивлеше будетъ более, чемъ въ короткой, но зато теплота
должна распространяться по большей во столько же разъ массе. Отсюда
выходитъ, что, при замененш короткой проволоки, въ одной и той же
гальванической цепи, длинною, последняя нагреется не такъ сильно,
какъ первая, потому что, по причине увеличешя сопротивлешя, сила
тока уменьшается. Можно взять столь тонкую и короткую проволоку,
что она будетъ накаливаться отъ одного гальваническаго элемента.
Такъ какъ сопротивлеше батареи, для наивыгоднейшаго дейсшя,
должно быть равно сопротивленш вводимаго въ цепь тела, то, при на-
каливанш толстыхъ проволокъ, полезно увеличивать поверхность галь-
ваническихъпаръ, а не число ихъ, и только въ случае тонкихъ и длин-
ныхъ проволокъ можно усилить дёйств1е чрезъ прибавлеше элементовъ.
Накаливаше проволокъ имеетъ важное приложеше въ хирургичес-
кихъ операщяхъ: накаленная платиновая проволока действуете какъ
ножъ,но имеете ту выгоду, что даетъ менее обильныя истечешя крови.
293. Искра; вольтова дуга. Напряжешя электричествъ на элек¬
тродахъ гальванической батареи, даже состоящей изъ многихъ элемен¬
товъ, весьма малы; поэтому, при замыканш цепи, искра получается сла¬
бая и при томъ, когда концы проводниковъ, идущихъ отъ полюсовъ
батареи, почти другъ друга касаются. Зато при размыканш цепи, со¬
держащей многопарную гальваническую батарею, является рядъ искръ,
столь быстро следующихъ одна за другой, что получается совершенно
непрерывный свете, котораго цвете зависитъ отъ вещества электро¬
довъ и среды. Железо въ воздухе даете искру красную, медь—зеленую,
ртуть — блестящую белую. Свете въ особенности ярокъ, если элект¬
роды оканчиваются двумя стержнями угля; это явлеше называется элек-
Щическимъ свгьтомъ. Когда батарея очень сильна, то угли можно
334
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
удалить другъ отъ друга на 4 дюйма и бол*е, и св*тъ не прекращает¬
ся. Опытъ можно производить въ следующем'!, прибор*. Два угля, вста¬
вленные въ металличесые стержни Ля К (фиг. 390), пропускаются
чрезъ металлическая оправы въ стеклянный, овальной
формы, сосудъ тп, изъ котораго можно вытянуть воз¬
духъ, или наполнить какимъ нибудь газомъ. Стержень
К подвижной, чтобы электроды можно было, по произ¬
волу, сближать или удалять другъ отъ друга. Въ нача-
л* опыта, угли надо привести въ соприкосновеше, но ко¬
гда уже св*тъ явился, то ихъ можно удалить безъ пре-
кращешя тока и св*та; тогда между углями является
овальная масса непрерывнаго св*та, называемая воль¬
товой дугой. Положительный уголь, т. е. уголь, сое¬
диненный съ положительнымъ полюсомъ гальванической
батареи, накаливается сильнее отрицательного и есть
самый сильный источникъ изъ вс*хъ искусственныхъ
|источниковъ св*та и тепла. Вольтова дуга состоитъ изъ
’раскалеппыхъ паровъ углерода и т*хъ веществъ, кото-
Фпг. 390. рЫЯ входятъ въ составъ угольныхъ электродовъ. Газы
л пары, при атмосферномъ давленш и обыкновенной температур*, весь¬
ма худо, или совс*мъ не проводятъ электричества, но, будучи раска¬
лены и разр*жены, становятся посредственными проводниками; поэтому,
вольтова дуга служить соединительнымъ проводникомъ между уголь¬
ными стержнями. Частно всл*дств1е испарешя, частно отъ сгорашя въ
кислород* воздуха, угольные стержни укорачиваются, и разстояше ме¬
жду ними увеличивается; ихъ надо сближать, потому что иначе токъ
прекратится, а съ нимъ и явлеше накаливашя.
Употребляя 600 элементовъ, Депрёдовелъ уголь въ вольтовой ду-
г* до размягченнаго состояшя; угольныя пластинки сгибались, при со-
прикосновеши спаивались и вообще обнаружили состояше, близкое къ
плавлешю [173].
Депрб также нашелъ, что уголь легче обращается въ пары, нежели въ
жидкость, именно изъ сл*дующаго опыта. Анодомъ служилъ цилиндръ изъ
чистаго углерода, а катодомъ—пучекъ платиновыхъ тонкихъ проволокъ. При¬
боръ потомъ былъ подвергнутъ д*йствто индуктивнаго электричества, съ по-
мощш спирали Румкорфа [318], в* продолжеше ц*лаго месяца, поел* чего
на платиновыхъ проволокахъ оказались микроскопически малые октаэдриче-
сше кристаллы алмаза, изъ которыхъ одни были черные и непрозрачные, дру-
rie — прозрачные; сл*довательно, уголь анода, обращенный въ пары, снова
перешелъ въ твердое состояте и въ кристаллическомъ впд* ос*лъ на катод*.
Сильный св*тъ, издаваемый раскаленными углями вольтовой дуги
Д1ШСТВ1Я ГАЛЬВАНИЧЕСКАГО ТОКА.
835
имЬетъ нриложеше при осв*щеяш мостовъ, маяковъ, въ театрахъ,
также въ обгаирныхъ мастерскпхъ и т. п.; но такъ какъ накаленные
угли въ воздух* сгораютъ, то придуманы особенные приборы, называе¬
мые регуляторами электрпческаго св*та, въ которыхъ угли, по м*р*
сгорашя, сближаются д*йст1Йемъ гальваническаго тока, такъ что воль¬
това дуга остается на одной и гой же высот*.
Электрическое осв*щешс производится динамоэлектрпческимп ма¬
шинами [317], а не гальваническими батареями, потому что содержа-
шв посл’Ьднихъ нссравпенно дороже содержа-шя паровыхъ мп-шинъ^
помощш которыхъ динамоэлектричесгая машины приводятся въ д*й-
CTBie. Кром* того, когда н*тъ надобности держать псточникъ св*та
на постоянной высот*,—съ большою выгодою пользуются электри¬
ческой свгъчкой Яблочкова, вм*сто регуляторовъ электрпческаго
св*та,—приборовъ, дорого-стоющихъ, весьма сложныхъ и не вполн*
надежныхъ. Яблочковъ пм*лъ счастливую мысль поставить угольные
стержни с (фиг. 391) рядомъ, разд*ливъ ихъ слосмъ непроводящаго
вещества—фарфоровой глиной, гппсомъ и проч.; только вершины ихъ
соединяются тонкой палочкой угля или массой, составленной пзъ гум¬
миарабика и угольнаго порошка. Основашя углей вставлены въ ме-
талличесюя оправы а и ft, который соединяются съ полюсами индук¬
тивной машины. Прп замыканш ц*пи, соединительная угольная па¬
лочка момептально сгораетъ и на вершин* св*чкп является вольтова
дуга. Угольные стержни сгораютъ, уедпняющШ слой, по причин* вы¬
сокой температуры, испаряется, и св*чка мало по малу сгораетъ сверху
до низу. Такъ какъ угольный стержень, соединенный съ анодомъ,
скор*с сгораетъ, ч*мъ др\гой, то на св*чку Яблочкова нельзя д*й-
ствовать ни гальванической батареей, ни индуктивными токами по-
стояннаго направления; для нея необходимы машины, даюпця токи пере-
м*ннаго нанравлешя.
Накаливаше углей им*етъ еще нриложеше при взрыв* поро-
ховыхъ минъ.
^294. Химическое дъйствге тока. Сложный т*ла, ког¬
да чрезъ нихъ проходитъ электричество, разлагаются, причемъ
одн* изъ составныхъ частей являются на анод*, а проч1я—на
катод*. Для перваго прим*ра возьмемъ окисленную воду. Чи¬
стая вода представляетъ чрезвычайно большое сопротивлеше
гальваническому току; для увеличешя ея проводимости приба-
вляютъ н*сколько с*рной кислоты. Зат*мъ, берутъ стеклянный
воронкообразный сосудъ (фиг. 392), утвержденный на станк*
Ьс; чрезъ дно сосуда проводятъ дв* платиновыя проволоки а Фпг-391.
и ^ съ пластинками т и п изъ того же металла и сообщаютъ ихъ съ
электродами батареи. Въ сосудъ наливаютъ окисленную воду; взявъ по¬
томъ два стеклянные колокола инаполнивъ ихъ тою же жидкостью опро-’
336
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
кидываютъ на пластинкиииви прив*шиваюгь къ стой к* Ъс. При
пропусканш тока, на иластинк* т, служащей анодомъ, является кис¬
лородъ, а на катод* п—водородъ; оба газа собираются въ верхнихъ
частяхъ колоколовъ, вытесняя оттуда воду, причемъ водорода Нпо¬
лучается по объему въ два раза бол*е кислорода О. Если бы платино-
выя пластинки были покрыты общиыъ колоколомъ, то оба газа смеша¬
лись бы и образовали гремучш газъ.
При разложенш вс'Ьхъ двойныхъ соединенш, то есть состоящихъ изъ
двухъ простыхъ т*лъ, одно является на анод*, другое—на катод*. Напр,
кислоты хлористоводородная, бромистоводородная и проч. разлагаются
такъ, что водородъ получается на отрицательномъ полюс*, а вещество,
съ которымъ онъ соединенъ,—на положительному При разложеши ме-
таллическихъ окисловъ, металлъ осаждается на катод*, а кислородъ
появляется на анод*. Дэви, помощш батареи въ 250 элементовъ, до-
казалъ, что щелочи, до т*хъ поръ считавнняся неразложимыми, суть
окислешя неизв*стныхъ еще тогда металловъ: кал1я, HaTpifl и проч.
Главное затруднете было въ томъ, что эти металлы, по причин* большого
• сродства съ кислородомъ воздуха, снова окисляются тотчасъ поел* освобожде-
шя. Легче всего повторить опытъ Дэви сл*дующимъ образомъ. На платиновую
пластинку а (фиг. 393), сообщенную съ положительпымъ
полюсомъ батареи, состоящей только изъ 6 элементовъ Бун¬
зена, кладутъ кусокъ кали т, въ которомъ д*лаютъ у г дуб¬
лете; въ углублете наливаютъ ртуть и соединяютъ ее, по-
мощго проволоки к, съ отрицательнымъ полюсомъ батареи.
Тогда кали разлагается, кислородъ освобождается на плати-
н*, а металлъ кал1й, защищенный ртутью отъ соприкосно-
Фиг. 393. вен;я съ воздухомъ, даетъ амальгаму и потомъ отд*ляется
дистиллироватемъ. Можно также углублете въ куск* кали наполнить нефтью,
нед*йствующею химически на кал№; въ этомъ случа*, металлъ получается въ
вид* блестящихъ зеренъ, но тогда нужны довольно сильные токи (30 эле¬
ментовъ).
Когда гальванически! токъ проходить чрезъ водный растворъ хими¬
ческой соли, то на катод* является металлъ, а на анод*—проч1я со-
ставныя части соли; если металлъ'разлагаетъ воду при обыкновенной
температур* (калш, натрш), то онъ зам*щаетъ часть ея водорода,
образуя щелочь (кали, натръ), а водородъ отд*ляется; въ противномъ
случа*, металлъ отлагается на пластинк*, служащей катодомъ, безъ
освобождешя водорода. Самый опытъ производятъ въ сосуд* аЪс (фиг.
394), им*ющемъ видъ буквы U, чтобы разложивпляся вещества не
см*шивались снова; въ него наливаютъ сгущенный растворъ соли, окра¬
шенный ф1алковымъ настоемъ, и погружаютъ платиновые электроды..
Если бы испытуемое вещество было с*рнонатр1ева или глауберова соль,
ДВЙСТВ1Я ГАЛЬВАНИЧЕСКаГО ТОКА.
337
я томъ шш сифона, куда пом'Ьщенъ положительный полюсъ а,
• идкость, спустя нисколько минуть, покраснеетъ, а въ другомъ коле¬
шь—- позелен'Ьетъ; первое происхо¬
дить отъ дгЬйств1я на ф1алковыи рас¬
творъ кислоты, именно серной, авто-
рое—отъ щелочи, именно натра. При
этомъ отделяется на аноде кислородъ,
а на катоде-водородъ. Если бы, вм -
сто глауберовой соли, употребили м 'Д-
ный купоросъ, то на платиновой пла¬
стинке получился бы слой металли¬
ческой меди, а изъ газовъ освобож¬
дался бы одинъ кислородъ на аноде.
Если въ растворе находятся не¬
сколько разныхъ солей, то разлагает¬
ся только та, которая менее прочна и
лучше прово дитъэ лектричество, а про-
ч1я остаются безъ пзменешя; впро-
чемъ, когда последнихъ очень много
сравнительно съ первою, то и оне раз¬
лагаются. Такъ, при смешенш азотно¬
медной и азотносеребряной солей въ *
равныхъ количествахъ, разлагается
одна серебряная соль, и только при'
достаточномъ увеличенш относителънаго количества медной соли на-
чинаетъ осаждаться на отрицательномъ полю¬
се, вместе съ серебромъ, п медь.
295. Посведственныя (химичесшя)дъй-
с т BI я. Разъединенный дейотаемъ гальваниче- ,
скаго тока, составныя части какого либо тела /
могутъ химически действоватьилинажпдкость, j
въ которой растворены, или на вещество элект-;
родовъ, или другъ на друга п т. д. Отъ этого,:
пропсходятъ посредственны я действ!я или
химичесюя, который не должно смешивать съ фпг- 394'
д,ейств1емъ гальваническаго тока. Приводимъ тому примеры.
При разложенш окпсленной воды (фиг. 392) разлагается не вода,
а серная кислота {H2SO^), какъ вещество, лучше проводящее электри¬
чество, чемъ вода [294]. На катоде является водородъ (Я2), а на i
пИз ст/^ mw -
Фиг. 392.
—м.а.чгггль
пА л , п Г-п- ч -Ий Э/НО"
де тело 80,. тело 80, въ отдельномъ состоянш не известно; допу-
338
ГАЛЬВАНИЗМ'!».
скаютъ, что въ моментъ своего выд’Ьлешя оно действуетъ химически
на воду, соединяется съ ея водородомъ и образуете снова с'Ьрную ки¬
слоту, а кислородъ воды освобождается на аноде. Такимъ образомъ.
окончательно выделяются на электродахъ только кислородъ и водородъ,
въ той нропорцш, которая нужна для образован! я воды; количество же
серной кислоты въ растворе не изменяется.—Въ этомъ примере, дей-
CTBie гальваническаго тока заключается въ разложенш серной кислоты
на во дородъ и S04. ВыдЬлеше же на аноде кислорода есть следствв
химическаго д’Мптая тела SOt на воду.
Когда при разложенш окисленной воды употребляютъ электроды
изъ цинка, то на катоде является водородъ серной кислоты, а тело
(S04), соединяется съ цинкомъ анода и даетъ цинковый купоросъ
{ZnS04). Здесь действ1е гальваническаго тока заключается только
въ разложенш серной кислоты; все остальное есть химическое явлеше.
Въ случае разложешя солей, осаждеше металла на катоде и отде-
леше прочихъ составныхъ частей на аноде производится гальваниче-
скимъ токомъ. Если металлъ способенъ разложить воду (натрш, кал!й),
то окислеше металла и освобождеше водорода есть явлеше химическое.
Когда пластинка, служащая анодомъ, сделана изъ металла легко оки-
сляемаго, напримеръ меди, или цинка, то металлъ растворяется, и кн-
слородъ уже не отделяется. Здесь также явлеше химическое.
i_296. Поляризлцгя электгодовъ. Составныя части какого ли¬
бо тела, разъединенный гальваническимъ токомъ, обнаруживают» стре-
млеше соединиться снова и даютъ начало новому гальваническому то¬
ку, который, имея противоположное направлеше, уменынаетъ силу
главнаго тока. Въ существовали этого второстепеннаго тока убедиться
можно различными способами.
Если погрузить платиновые электроды въ водный растворъ глау¬
беровой соли, пропустить гальванически! токъ и, по нроществш неко-
тораго времени, вывести изъ цепи батарею, а вместо нея ввести галь-
ваноекопъ, то магнитная стрелка отклоняется, указывая, что въ цепи
есть токъ, и что направлеше его противоположно съиервымъ. Это про¬
исходите не только въ томъ случае, когда электроды погружены въ со¬
судъ обыкновенной формы, где разложенный вещества могутъ непо¬
средственно касаться, но даже въ сосуде въ виде буквы U(фиг. 394).
Если въ приборе для разложешя окисленной воды, въ каждомъ пзъ
двухъ газопр1емниковъ Нъ О (фиг. 392), находятся уже водородъ и
кислородъ, и если соединить электроды потомъ съ гальваноскопомъ, то
магнитная стрелка показываетъ прпсутсше тока; въ то же время во¬
дородъ и кислородъ постепенно образуютъ воду, отъ чего количество ихъ
дт.йстви тышплнжш) тока.
339
рньшается. Въ приведенныхъ прийрахъ мы встречает, удивитель¬
на явлешя: разнородный тЬ.та соединяются чрезъ некоторое разстоя-
L при номощи третьяго; въпервомъ кислота и основаше соединяют¬
ся чрезъ средшй растворъ соли, во второмъ кислородъ и водородъ—
чрезъ окисленную воду.
Напряжете электр^ества^осробожд^югоо^ратт^химпческимъ,
егЬйстшемъ, называется поляризащею_электродовъ_
Поляризащя пропеходитъво всЬхъ случаяхъ, когда на электродахъ
находятся хотя въ самомъ незначительномъ количеств^, вещества, об¬
ладания химическимъ сродствомъ другъ къ другу. Если дв'Ь платино-
выя пластинкп погрузить на некоторое время: одну въ кислоту, ДРУ~
гую въ щелочь, и потомъ опустить въ жидкость, проводящую элек¬
тричество, то получается токъ, ндущш чрезъ жидкость отъ щелочи къ
кимот'Ь. Подобное же явлеше замечается, когда платиновыя пластинки
оставались несколько времени одна въ атмосфере водорода, другая—
кислорода.
Чтобы определить величину поляризации электродовъ, составляютъ цепь
изъ гальванической батареи, гальванометра, агометра и того снаряда, въ ко-
торомъ предполагается поляризащя, наприм. прибора для разложетя воды.
Указаннымъ выше способомъ [284] находятъ общую электровозбудительную
силу всей цепи, равную электровозбудительной силе батареи безъ иоляризацш
электродовъ; назовемъ эту разность чрезъ а. Затемъ. изъ цепи выводятъ при¬
боръ съ поляризацией и определяютъ к—электровозбудительную силу одной
батареи. Разность к — а, очевидно, представить иоляризацш электродовъ.
Подобнымъ образомъ были найдены следующее законы:
1) Газы поляризуютъ электроды несравненно сильнее, нежели твердыя и
жидкёя вещества. Отъ этого, гальваническёе элементы, въ которыхъ освобож¬
даются газы, весьма слабы; таковы элементы Вульстена и Сми-
. 2) Разные газы поляризуютъ электроды въ различной степени. Поляриза¬
щя зависитъ также отъ вещества электродовъ и жидкости. Наприм. платина
поляризуется водородомъ сильнее, чемъ все друпе металлы. Кислородъ, осво¬
бождающейся при разложение азотной кислоты съ помощью платпновыхъ элек¬
тродовъ, слабее ноляризуетъ платину, чемъ ешслородъ при разложенш сер¬
ной кислоты.
3) Поляризащя электродовъ увеличивается при увеличсши силы тока и
уменьшенш поверхности электродовъ.
4} Если въ цепи есть несколько поляризащй, то общая сила равна сумм I;
всехъ поляризаеий. Такъ, въ приборе для разложешя серной кислоты, почоецш
илатиновыхъ электродовъ, общая сила равна сумме поляризащй платины кисло-
родомъ и водородомъ. Въ случае медныхъ электродовъ, ешслородъ не освобож¬
дается, и остается только поляризащя меди водородомъ.
чшч?„!СЛИГа30ВЪ не ВЫД'1;ЛЯСТСЯ’ а элсвтР°Аи « жидкость, при прохождении
пЕшчпЬ ЛГНТКаГ° Т0К • ’ ВЪГеМЪ С0СТаВ’Ь не ИЗМ*И!», ТО никакой
лярпзацеи нЬтъ. 1акое явлете наблюдается прп разложение меднаго куше-
340
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
роса посредствомъ м-йдныхъ электродовъ, потому что тогда одинъ пзъ электро-
довъ растворяется въ жидкости, а другой утолщается отъ выделяющейся изъ
раствора меди, самый же растворъ не изменяется. То же самое бываетъ, когда
вообще подвергающееся разложенш вещество заключаетъ въ своемъ составе
тотъ же металлъ, изъ котораго приготовлены электроды.
Поляризащя даетъ возможность объяснить некоторый явлешя.
Если поляризащя электродовъ при разложенш некотораго вещества более
электровозбудителъной силы батареи, то вещество это не разлагается. Элементъ
Дашеля наприм. не разлагаетъ раствора серной кислоты въ воде въ случае
платиновыхъ электродовъ, потому что его сила менее суммы поляризащй пла¬
тины водородомъ и кислородомъ. Но если устранить отделеше одного изъ этихъ
газовъ, то разложеше тотчасъ же начинается. Чтобы прекратить отделеше кис¬
лорода, надо въ жидкости растворить железный купоросъ, обладающШ свой-
ствомъ поглощать кислородъ. Если растворить въ жидкости хлоръ, то, по при¬
чине его химическаго сродства съ водородомъ, последнШ не выделяется. Эле¬
ментъ Дашеля равнымъ образомъ можетъ разлагать слабую серную кислоту
съ помощш цинковыхъ или медныхъ электродовъ, потому что тогда освобож¬
дается только одинъ газъ, именно водородъ.
X 297. Законы химичесеихъ разложенш. При всехъ химиче-
скихъ разложешяхъ, производимыхъ гальваническимъ токомъ, заме¬
чаются следующее законы.
1) Количество веществъ, отложившихся на электродахъ, пропорщ¬
онально количеству электричества, пробежавшаго въ цепи, и не за¬
виситъ отъ прочихъ обстоятельствъ. Для доказательства, въ гальвани¬
ческую цепь вводить гальванометръ и приборъ для разложенья какого
либо вещества, наприм.. меднаго купороса; определяютъ съ одной сто¬
роны силу тока, съ другой—количество м4ди, отложившейся на катоде
въ единицу времени. Такимъ образомъ можно убедиться, что количе¬
ство вещества (наприм. меди), при равныхъ промежуткахъ времени, про¬
порщонально силе тока, а, при равныхъ токахъ, пропорщонально вре¬
мени, иными словами—пропорщонально количеству электричества. Въ
этомъ состоитъ первая часть упомянутаго закона.—Для доказательства
второй части того же закона,—что количество вещества не зависитъ
отъ другихъ условШ, -кроме количества электричества,—вводятъ въ
одну и ту же цепь несколько приборовъ для разложешя воднаго рас¬
твора серной кислоты, или другого вещества, такъ чтобы чрезъ нихъ
прошелъ последовательно одинъ и тотъ же токъ. Оказывается, что,
какъ бы ни было различно устройство этихъ приборовъ, количество со-
браппыхъ отъ разложешя веществъ въ каждомъ изъ нихъ одинаково.
—Отсюда конечно никакъ не следуетъ, что, действуя одной и той же
батареей на каждый снарядъ, мы нолучпмъ въ равные промежутки вре¬
мени одинаковый количества веществъ, потому что, при заменеши од¬
ного прибора другимъ, изменится сопротивлеше гальванической цепи,
а съ нею и сила тока.
дъйствгя гальваническаго тока.
341
Основываясь на разсматриваемомъ закон’!;, можно судить о сил’!; то-
ио количеству веществъ, собранныхъ на электродахъ, наприм. но ко¬
личеству М'Ьди, выделившейся изъ мЬдваго купороса, также по количе¬
ству водорода, или кислорода, полученныхъ при разложенш воднаго ра¬
створа серной кислоты и проч. Чтобы знать количество м*дп, электрода,
взвешиваютъ до опыта и после опыта. Для измерешя количества ки¬
слорода, или водорода, делаются деленш известной емкости на стеклян-
ныхъ колоколахъ (фиг. 392), въ которыхъ собираются эти газы. Зтотъ
способъ изм Ьрешя тока им Ьетъ то важное преимущество предъ способомъ
гальванометрическимъ, что зависитъ только отъ силы тока, между т’Ьмъ
какъ одинъ и тотъ же токъ въ разныхъ гальванометрахъ отклоняетъ
магнитную стрелку на разные углы. Приборы, приспособленные для из¬
мерешя силы тока по химическому его дМствт, называются вольта¬
метрами', устройство ихъ весьма различно.
2) Если одинъ и тотъ же токъ проходить последовательно чрезъ несколь¬
ко веществъ, то количество простого тела, отложившагося на одномъ изъ элект¬
родовъ, прямо пропорщонально либо его химическому паю, либо целому числ\
пасвъ. Возьмемъ для примера воду, медный купорось, ляписъ и азотнокшеву
соль. При пропускали тока чрезъ вс’Ь эти вещества разомъ, на 2 грамма во¬
дорода отделятся; 63,4 меди, 216 серебра и 78 кал!я, т. е. на два пая водо¬
рода—по два пая серебра и ка.ш и одинъ пай меди.
3) Когда токъ производится однимъ гальваническимъ элементомъ (пли
иараллсльнымъ сочеташсмъ несколькихъ элементовъ), то на каждый пай рас-
творсинаго цинка въ элементе (или во всемъ параллельномъ сочетанш элемен¬
товъ) приходится два пая водорода въ приборе для разложешя воды, или це¬
лое число паевъ металла прп разложенш соли. Если наприм. въ элементе рас¬
творится 65 грам. цинка, то въ той же цепи можетъ выделится 2 грам. водо¬
рода, или 216 гр. серебра, или 78 гр. кал1я и проч. По крайпей м’Ьре такъ
будетъ, если въ цепи нетъ химическаго дЬйстшя, когда она не замкнута. Если
употребляется много элементовъ, введенныхъ одинъ за другимъ, то въ каждомъ
растворяется такое же количество цинка, какъ въ одномъ элементе. Значить,
чтобы разлагать вещества съ наименьшею тратою цинка, надлежало бы упо¬
треблять параллельпыя соедпнешя; по тогда слишкомъ слабо напряжеше элек¬
тричества, и, следовательно, действие будетъ очень медленное, особенно, если
вещество представляегь значительное сопротивлеше.
Л 298. Количество электричества, освобождаем агогальва-
лическимъ токомъ. Н*тъ сомн’Ьшя, что электричества, доставляе¬
мый электрической машиной и гальваническимъ элементомъ, совершенно
тожественны, хотя Д’Ьйшйя, ими производимый, не одинаковы. Такъ
электрическая машина способна дать сильную искру, сд’Ьлать сотрясе¬
те въ нашемъ организм*, и вообще ироизводитъ электричесшя Д’Ьиствш
ко веЬхъ т’Ьхъ случаяхъ гд* нужно преодолеть огромное сопротивле¬
ше, но она весьма слабо отклоняетъ магнитную стрелку и едва зам Ьтно
ГАЛЬВАНИЗМ!.
разлагаетъ вещества. Напротивъ, гальваническая батарея—даже изъ
небольшого числа элементовъ—быстро нроизводитъ химическое разло-
жеше, сильно отклоняетъ магнитную стрелку, но, только состоя изъ
многихъ элементовъ, можетъ дать искру и физшогичемия дМс'Шя,
впрочемъ довольно слабыя сравнительно съ электрической машиной. Та-
к1я разности въ дМствш объясняются весьма просто. Такъ какъ коли-
ство разложенныхъ веществъ пропорщонально сшгй тока или количе¬
ству электричества, пробйгающаго по проводнику [2 9 7], то необходимо
допустить, что въ электрической машшгЬ электричество освобождается
въ весьмане значительномъ количеств^; но какъ оно перескакиваетъ изъ
кондуктора въ близтия т'Ьла не непрерывно, а чрезъ некоторые проме¬
жутки времени, то и можетъ достигать сильнаго напряжешя. Напро¬
тивъ, въ замкнутой гальванической ц'Ьпи, по проводнику непрерывно те¬
четъ чрезвычайно много электричества, но которое не можетъ им-Ьть
слишкомъ большого напряжения. Какъ велико это количество электри¬
чества, можно видеть изъ того, что дв'Ь проволоки, цинковая и пла¬
тиновая, толщиною въ 1/7 линш, погруженный на Н/г лиши въ оки¬
сленную воду, даютъ въ продолжеше 3" столько же электричества,
какъ весьма сильная электрическая машина отъ 20 оборотовъ колеса.
299 .^Электрохимическая гипотеза химическагодъйствгя галь¬
ваническаго тока. Для объяснешя разложенШ, производимыхъ гальваниче¬
скимъ токомъ, составили особенную гипотезу, называемую электрохимиче¬
скою. По этой гипотез^, составныя части т-Ьла заряжены противоположными
элсктричествами; такъ, каждая частица воды состоитъ изъ двухъ атомовъ во¬
дорода, заряженныхъ положительнымъ электричествомъ, и одного атома кисло¬
рода, заряженнаго отрицательно. Вообразимъ рядъ такихъ частицъ между
электродами батареи: а анодомъ и Тс катодомъ (фиг. 395); атомы водорода
обозначпмъ черными точками, кисло-
* I % s tv _ Тс рода—б-Ьлыми кружками. При д-Ьй-
+ |о! 01 С-I О. О. |- cTnin гальваническаго тока Bet ато-
i _ мы водорода повернутся къ отрица-
Фиг. 39о. тельпому полюсу, а кислорода — къ
положительному. Кислородъ первой частицы (1) воды притянется къ аноду,
а водородъ соединится съ кислородомъ второй частицы (2) и дастъ воду; водо¬
родъ второй частицы (2) перейдетъ къ кислороду третьей (3) и т. д.; нако¬
нецъ, водородъ крайней частицы п справа освободится на катод-Ь.
Такъ же объясняется разложешс всякаго двойного соедпнешя.
Въ случай соли, предполагаютъ, что каждая частица ея состоитъ изъ двухъ
частей: металла и частицы особеннаго тЬла, образованная изъ прочихъ со-
ставныхъ частей соли, и которое, для сокращешя рйчп, назовемъ радккаломъ
кислоты. Такъ, глауберова соль NaaS04 состоитъ изъ натр1я и радикала ейр-
ной кислоты S 04, а м-Ьдный купоросъ—изъ м'Ьди и радпкала той же кислоты.
Металлъ заряженъ положительно, радпкалъ— отрицательно. Пусть рядъ час-
тпцъ м’Ьднаго купороса паходится между электродами батареи, такъ что ато¬
ДЪЙСТВШ ГАЛЬВАНПЧЕСКАГО ТОК V. 343
«-ьлп обращены къ катоду, а радикалы къ аноду; обозначимъ атоиы Me-
МНД11 * „ rMf'TII.TiiiTT (Г> 14 \ Г ппОпггигю
1 черными квадратами, а радикалы—белыми (фиг. 396). Свободное положи-
электричество анода
к
Фпг. 306.
т
изъ
мы
дп
тельное -
притягиваетъ отъ частицы (1]
„•Ьднаго купороса радикалъ и _ ^ ^ ^ D|
отталкиваетъ медь, которая со¬
единяется съ радикаломъ вто¬
рой частицы (2) меднаго купо¬
роса, а м^дь этой частицы не-
ре ходить къ радикалу третьей частицы (3) купороса и т. д. Наконецъ
последней справа частицы ni меднаго купороса осаждается на катоде м дь.
Радикалъ серной кислоты, освободившая на аноде, разлагаетъ воду; отъ
этого, получается серная кислота и кпелородъ.—Въ воде, окисленной слабою
серною кислотой, иредполагаютъ существоваше тела, состоящаго изъ двухъ
атомовъ водорода и одной частицы радикала. Водородъ имеетъ свободное по¬
ложительное электричество, а радикалъ — отрицательное; поэтому, первый,
при действш гальванпческаго тока, является въ катоде, а второй—на аноде.
^300. Приложешя. Одно изъ замЬчательнейшихъ приложены!
гальванпческаго тока есть гальванопластика, открытая почти въ одно
время Спенсеромъ въ Англш и Якоби въ Россш, въ 1837 году. Она
основана на разложенш гальвапическимъ токомъ нЬкоторыхъ солей, и
премущественно меднаго купороса, синеродистаго серебра и синеродис-
таго золота. АВ (фиг. 397) изображаетъ стеклянный или деревянный
просмоленный ящикъ, наполненный насыщеннымъ растворомъ меднаго
купороса; вдоль его лежатъ две м'Ьдныя палки а и Ь, -сообщенный съ
электродами гальва-
ническаго элемента;
къ палкамъ прище¬
плены медныя пла¬
стинки т и п. При
действш гальвани-
ческаго тока, купо¬
рось разлагается: на Фпг. зот.
катоде т осаждается медь, а пластинка п, служащая анодомъ, раство¬
ряется въ жидкости и замЬщаетъ мЬдь, осевшую изъ раствора на ка-
тодъ; такимъ образомъ, количество меднаго купороса въ растворе не
изменяется. Впродолжете 24 часовъ выделившаяся мЬдь образуетъ
тонкую пластинку, которую можно снять; она представляетъ в*рн*и-
uiiii отнечатокъ вс'Ьхъ неровностей, которыя были на катоде. Если ка¬
тодомъ служила металлическая, или какая ннбудь другая, вогнутая кан-
'гина, то снятая пластинка будетъ вернейшее выпуклое ея изображение.
сн,,ть ие только обратное гальванопластическое изображен^ ст го-
барсльсфа, но и приготовить совершенную Koiiiio какой угодно медали,
344
\
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
картины, политипажа и проч. Сплавляютъ одинъ фунтъ воска съ фунтомъ
стеарина и двумя фунтами хорошаго порошковатаго графита. Положивъ по¬
томъ горизонтально медаль и окружпвъ полоскою картона, наливаютъ на нее
расплавленную массу и оставляютъ на нисколько часовъ, пока масса совер¬
шенно застынстъ. Если медаль была предварительно немного смазана часломъ,
то форма легко отстанетъ и будетъ представлять обратное изображеше меда¬
ли. Гуттаперча есть также весьма xopomift матер1алъ для изготовлетя сним-
ковъ; пластинку изъ гуттаперчи, размягченную въ горячей вод’Ь, наклады-
ваютъ на оригиналъ (напр, политилажъ) и прпдавливаютъ прессомъ. Чтобы
форма отстала отъ оригинала, надо его натереть графитомъ. Края формы по¬
томъ обравниваютъ и оклеиваютъ оловяннымъ листомъ, а самое изображеше
натираютъ графитомъ, чтобы чрезъ форму могъ проходить гальванпческШ токъ.
Къ краю формы прибиваютъ свинцовую полоску, или проволоку, и обмазы-
ваютъ ее и оловянный листъ воскомъ, чтобы на нихъ не осаждалась М'Ьдь. За¬
темъ берутъ стеклянный сосудъ АВ (фиг. 398); на стопки его кладутъ две
спаянныя между собою медныя пластинки ft; въ
сосудъ опускаютъ глиняный горшокъ с, а въ него
ставятъ цинковый стержень d, прикрепленный къ
пластинкамъ ft; въ стеклянный сосудъ паливаютъ
медный купорось, а въ глиняный—весьма сла¬
бой серной кислоты;' наконецъ, къ пластинкамъ
йприкрепляютъ свинцовый проводникъ формы (на
фигурё изображены две формы). Такого рода при¬
боръ, состояний изъ двухъ твердыхъ гЬлъ: цинка
и графита, действуетъ какъ гальванпчесшй эле¬
ментъ и есть вместе съ темъ гальванопластичсс-
Kift приборъ; токъ идетъ отъ формы въ свинцо¬
вый проводникъ, пластинку ft, цинкъ, серную кис¬
лоту, медный купорось и въ форму, на которую
осаждается медь. По прошествш 24 часовъ или
более, пластинку съ формы снимаютъ.
Въ недавнее время съ большою выгодою во многпхъ случаяхъ, стали заме¬
нять медный купорось двойною солью, состоящей изъ двухъ солей: серножелез¬
ной и сёрноашйачной; тогда изъ раствора выделяется чистое железо.
На томъ же начале основано гальваническое серебреше. Наливаютъ
растворъ синеродистаго серебра въ воде въ стеклянную ванну и, очи-
стивъ вещь, которую хотите серебрить, сообщаютъ ее съ катодомъ эле¬
мента Бунзена; анодомъ должна служить серебряная пластинка. При
дМствш гальваническаго тока, изъ раствора выделяется серебро на
вещь, а серебряная пластинка растворяется въ жидкости, такъ что ко¬
личество серебра въ растворе постоянно будетъ одно и то же. Гальва¬
ническое золочеше производится подобнымъ же образомъ.
301. Электромагнитизмъ. Проводникъ, содержащШ гальвани-
ческш токъ7 обладаете магнитными свойствами: притягиваете железо
и сталь, действуете па магниты и проч. Еслп проволоку, но которой
течете электричество, погрузить въ железный опилки, то oirb при-
Д'ЬЙСТВШ ГАЛЬВАНИЧЕСКАГО ТОКА. 34:0
ютЪ проводнику, располагаясь въ ввдгЬ колецъ, по прекратценш
!1ка out отпадаютъ. Магнитная строка, привешенная на нитку,
1М положенная на ocrpie, при Д'Мствш гальваническаго тока откло¬
няется въ ту или другую сторону; на этомъ основано устройство муль¬
типликатора [274]. ^
Если подковообразный стержень 1Q
(фиг. 399) обмотать проволокой въвиде
спирали и пропустить по ней токъ, то
железо намагничивается и притягиваетъ
железный якорь аЬ съ привешенною къ
нему чашкою, на которую можно поло¬
жить гирп; магнитизмъ немедленно про-
падаетъ, какъ скоро прекращаютътокъ.
Приближая магнитную стрелку къ стер¬
жню PQ, заметимъ въ Р npncyxcTBie
севернаго, а въ Q—южнаго магнитиз¬
ма. Вообще, если токъ въ спирали, окру¬
жающей обращенный къ намъ конецъ
стержня, идетъ по направленш часовой
стрелки, то магнитизмъ здесь будетъ
южный, въ противномъ случае—север¬
ный. При перемене направлен! я тока, Фпг. 399.
перемещаются и полюсы. Приборъ такого рода называется электро-
матитомъ. Электромагниты несравненно сильнее магнитовъ, и сила
ихъ можетъ быть произвольно увеличена.
Должно заметить, что одинъ якорь, если онъ не довольно тяжелъ,
не отпадаетъ по прекращенщ тока; но если его оторвать, то, будучи при-
ложенъ снова, онъ уже не притягивается. Объясняется это весьма про¬
сто. Электромагпитъ, когда цепь замкнута, возбуждаетъ въ якоре ма¬
гнитизмъ: въ Ь северный и въ а—южный. По прекращенш тока, раз¬
нородные магнитизмы электромагнита и якоря продолжаютъ притяги¬
ваться и потому не уничтожаются; но когда якорь удаленъ, то его маг¬
нитизмы между собою безпрепятственно соединяются, такъ же какъ и въ
электромагните, и обе железныя массы возвращаются -къ естествен¬
ному состоянш.
Сила электромагнита возрастаетъ съ увеличетемъ тока и числа обоно-
товъ намагничивающей спирали, но до кЬкотораго предела, за которымъ
Дальнейшее увсличивате силы тока и числа оборотовъ не изменястъ силы
стержпя?Ма; °На возрастастъ таКЖС СЪ увеличенЬ,ъ Размеровъ железнаго
Сила электромагнита зависитъ еще отъ формы наконечниковъ или массъ
346
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
железа, прикладываемы» къ полюсамъ магнитовъ, п быстро уменьшается при
увелпчивашн разстояшя между якорсмъ п электромагнптомъ; если иакопечппкц
имеютъ форму, изображенную на фигур!; 324, то притяжете, при удаленш
якоря, уменьшается не столь быстро. Ч4мъ мен'Ье реберъ и заостренш въ на-
конечппкахъ, темъ действ ie электромагнпта сильнее.
Если спиральная проволока, содержащая токъ, обвиваетъ полосу
изъ закаленной стали, то сталь намагничивается и сохраняетъ магни¬
тизмъ по прекращепш тока.
Если внутри магнитной спирали М (фиг. 400) повысить железный стер¬
жень FF на снурк!;, прпвязанномъ къ рычагу сЪ,
къ другому концу котораго прикреплена чашка п
съ противовесом! Q, то, нрп иропусканш тока, же¬
лезный цилиндръ стремится стать въ такое поло-
жеше, чтобы середина его совпадала съ серединою
спирали Ж; чтобы вывести его изъ этого положе-
тя, потребуется положить на чашку п некоторый
грузъ.
-4*302. ДъЙСТВ1Е токовъ на токи. Проводни¬
ки, по которымъ движутся гальваничеше токи,
обнаруживаютъ другъ на друга действ1я, заключа-
кцщяся въ притяженш и отталкиванш. Явлеше это,
открытое Амперомъ, можно подтвердить множест-
вомъ опытбвъ. Для сокращешя речи, вместо выра-
жешя: проводникъ, по которому идете токъ,
будемъ просто говорить: токъ.
Два параллельные между собою тока, идущ1е по одному направ-
летю, притягиваются, а по различнымъ—отталкиваются, или точ¬
нее: две параллельный проволоки, по которымъ идутъ токи по одному на-
правленда, притягиваются; когда же токи имеютъ направлеше противополож¬
ное другъ другу, то проволоки отталкиваются. Для доказательства, навешп-
ваютъ медную проволоку abed (фиг. 401), согпутую въ виде прямоугольника,
Фиг. 101.
на металличссшя стойки р и q. Чтобы проволочный прямоугилышкъ обладалъ
ДЪЙСТВШ ГАЛЬВАНПЧЕСКАГО T01U. 347
ипжно большею подвижностью, его приготовляютъ изъ алюмшпя металла
ви3“ „ 1еГкаго, а на концахъ укрУнляютъ стальныя иглы, которыя опираются
В! чашечки хну, сдУланныя въ стойкахъ и содержания по каплУ ртути. Галь-
мнпчссшй токъ вводить чрезъ одну изъ стоекъ, наприм. р, откуда онъ на¬
бавляется, чрезъ чашечку •*, въ нрямоуголышкъ beda и возвращается чрезъ
чашечку у н стойку q. ЗатУмъ, берутъ другой проволочный прямоугольнику
(х Ъ с (I н, впустивъ въ него токъ, приблпжаютъ къ какой нибудь шетипро
водника'abed; такпмъ образомъ можно убедиться въ справедливости выше-
сказаннаго. Если наприм. прпблпзпяъ Ь,с къ ad, то прямоугольнпкъ abed
начинаетъ вращаться, при чемъ ad отъ 6,с, удаляется; между «,«, и ad за¬
лучается взаимное притяжеше.—Токп, содержащееся въ стойкахъ р и q, ока¬
зываютъ, каждый въ отдУльности, дУйеше на ближайшую вертикальную часть
прямоугольника alcd, но эти дУйствья, какъ противоположный и равныя, вза¬
имно уничтожаются.
(ва непараллельный между собою тока стремятся стать парал¬
лельно другъ другу и чтобы при этомъ направлетя ихъ были одина¬
ковы. Для доказательства, поставимъ прямоугольники atblc<dl горизонтально
подъ abed, такъ чтобы ближайппя стороны dc и а,Ь, были непараллельны
между собою; тогда прямоугольнпкъ abed начнетъ вращаться около вертикаль¬
ной оси до тУхъ поръ, пока токи ajj^ndc не будутъ имУть одно и то жена-
правлеше.
Лослгьдовательныя частицы одного и того же тока отталкгы
ваются. Чтобы убУднться въ этомъ, берутъ стеклянный или деревянный
ящикъ В (фпг. 402), раздУленпый перегородкой изъ тУхъ же веществъ на
два отдУлешя, въ которыя наливаютъ ртути, со- Ь
единясмой проволоками съ полюсами батарея. Въ*
оба вмУстилища на ртуть кладутъ проволоку alkp
изогнутую такимъ образомъ, чтобы она не касалась
перегородки; проволока должна быть вся осмолена, Фиг. 402.
кромУ коицовъ а и к, которые загнуты во ртуть. Токъ идетъ сначала во ртуть
одного отдУлешя, потомъ чрезъ а въ проволоку аЬк и оттуда чрезъ к п ртуть
назадъ въ батарею. При этомъ концы а и к проводника отъ ртути отталки¬
ваются, и онъ принимаешь движете вдоль ящика, къ В.
ломъ помлн^гая явлен*я М017ТЪ Сыть формулированы однимъ общимъ прави-
Когда два тока аЪ и cd (фнг. 403) не параллельны, то тгь части
проводниковъ,по которымъ токи приближаются,или удаляются отъ
ихъ кратчагпшхгоразстояшя тгг, притягиваются-, части тока, изъ
которыхъ одна приближается, а другая удаляется отъ кратчаи-
гиаго разстоятя отталкиваются. Такпмъ образомъ, части am и nd, сп
и то отталкиваются, а am и сп, mb и nd притягиваются. Въ частномъ случаУ
когда токп ab и cd (фиг. 404) параллельны и имУютъ одно и то же иаправ-
леше, за кратчайшее разстояше можно принять всякую пряму ю линмо»;» „L-
^вдаУ-'ярную къ ипмъ и заключенную между ними. Тогда токп am п си а
, вто-
,взаимно
roiV vn "”,ии,ии’ ,штачУ чт0’въ кажА°и 1Ш|’1; ™ковъ> °ДН1|ъ приближается лт-
удалцется отъ кратчайшего разстояшя. Такъ какъ пр„тягпвающ{еся Sn
348
ГАЛЫШШЗМЪ.
ближе другъ къ другуI ч^мъ отталкивающееся, то общее дМствёе будетъ при¬
ляжете.—Еслп параллельные токи ah и cd (фпг. 405) противоположны, то
am и dn, mb и пс притягиваются, am и пс, dn и mb отталкиваются; но какъ
отталкиваюе. более притяжешя, то общее дФИеше будетъ отталкиваше.
303. Все явлешя взаимнаго дМствёя токовъ подходятъ подъ упомянутое
правило. Мы раземотрпмъ некоторый изъ ипхъ.
Пусть гальванически токъ идетъ по неподвижному проводнику аЬ (фиг.
406), а вблизи его, въ подвижпомъ проводнике ей, проходить другой токъ.
%
-? 1
$
*г
а-
Фпг. 405. Фпг- 406.
перпендикулярный къ первому; тогда подвижной проводникъ начпнаетъ дви¬
гаться вдоль неподвижнаго. Предположимъ папримеръ, что токъ въ нодвиж-
номъ проводнике приближается къ неподвижному, какъ это показано на фи¬
гур!;, и пусть md изображаетъ кратчайшее разстоянёе токовъ; тогда вс!; час¬
тицы проводника mb притягиваются къ йс, потому что оба тока приближаются
къ кратчайшему разстоянёю; равнодействующая сила всехъ этпхъ притяжешй
будетъ иметь точку приложешя где нибудь на проводнике въ S, а направ¬
леше ея будетъ Sp. Точно такъ же взаимное отталкиваюе та и dc дастъ
другую равнодействующую, действующую въ направленш отъ точки S къ
fj. Равнодействующая двухъ последнпхъ равнодействующпхъ заставить
двигаться проводнпкъ отъ S къ г, параллельно db. Отсюда впдпмъ, что
подвижной токъ, приблпжающШся къ неподвижному, получаетъ движете въ
сторону, противоположную неподвижному току. Также нетрудно показать, что
подвижной токъ, удадяющёйся отъ неподвижнаго, двигается по направленно
последняго. Чтобы поверить эти выводы на опыте, въ деревянной доске MN
(фиг. 407) делаютъ кольцеобразное углублешс, въ которое наливаютъ ртути:
на острёе о кладутъ медную
стрелку cd, которой одинъ ко¬
нецъ d погруженъ во ртуть, а
на другомъ с находится противо-
весъ. Углублешс окружаютъ не¬
сколькими оборотами проволоки
т, уединенными другъ отъ друга;
концы ея прикрепляются къ вин-
тамъ А и е. Винтъ е находится
А ■„ Фиг. 407
въ металлпческомъ сообщеши
подъ доской съ острёемъ о. ТретШ винтъ -К соединенъ со ртутью. Впнты А и К
сообщены съ батареею. Токъ идетъ изъ А въ еппраль т, потомъ чрезъ винтъ
с въ острёс о, оттуда но стрелке cd во ртуть и винтъ К н, наконецъ, въ ба¬
тарею. Проволока т представляетъ неподвижный токъ. который заставляетъ
стрелку сЛ вращгться на ocrpie.
304. Пусть MN (фпг. 408) представляетъ нснодвижпый токъ, a abed,
ДИЙСТШЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКАГО ТОКА. 849
яЖПой, вращающиеся около осп ZZ. Последшй будетъ въ устойчивомъ
п Hontcin только въ томъ случа'Ь, когда часть его cd, ближайшая къ непо¬
движному току MN, параллельна н имеетъ одинаковое съ нимъ направлеше,
потому что, на основапш предыдущаго [303], токъ ad стремится двигаться
Фпг. 403.
Фиг. 404.
по направлсшю тока MN, Ъс — въ противоположную сторону. Если откло¬
ним! токъ abed отъ этого положешя равновМя въ ту или другую сторону,
то онъ возвратится въ то же самое положеше. Если же ближайнни токъ dc
(фиг. 409) имеетъ противоположное направлеше съ MN, то иавновейе бу-
0>
Jc
Ж-
Фпг. 408.
Фпг. 409.
детъ неустойчивое, потому что токъ ad стремится двигаться отъ М къ N, а
Ьс наоборотъ. —Те же условия равновейя должны сохраниться, если провод¬
ник! имеетъ какой угодно видъ, наприм. окружности ас (фиг. 410): въ бли¬
жайших! точкахъ проводников! токи, въ случае устойчиваго равновейя,
должны иметь одно и то же направлеше.
Все это можно поверить на снаряде, изо¬
браженном! на фигуре 401, располагая
подъ прямоугольником! abed неподвиж¬
ный токъ.
—> 305. Для усилсшя взапмнаго дейстя
токовъ, употребляются соленоиды^ (фпг.
411) аЪ и cd, то есть спирально согну- -М — л*
тыя проволоки. Одинъ изъ нихъ аЪ на- Фиг. 410.
вешпвается на стойки (фпг. 401), другой cd (фиг. 411) можно, держа въ
руке, приближать къ какой нибудь точке перваго.— Соленоиды действуют!
подобно магнитамъ: одни концы пхъ взаимно отталкиваются, друпе притягива¬
ются; первое будетъ, когда токи имеютъ одно и тоже направлеше, второе—
если паправлешя противоположны. ’
306. Между магнитами и токами замечается взаимное действ!е состоя¬
щее въ притяженш, или отталкиванш. Въ этомъ, между прочпмт \'6'Ьспярп
васъ онытъ Эрштедта [274], где магнитная стрелка подъ вшяйемъ тока
уклоняется отъ магнитнаго мерпдьана. Обратно, подъ вляшемъ магнита,
350
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
подвижной токъ принимаетъ определенное положете въ пространстве. Для
доказательства кладутъ магнить горизонтально подъ проволочпый прямоуголь-
никъ abed (фпг. 401), содержаний токъ и навешенный на стойкп. Тогда
токъ abed принимаетъ такое положете, что его плоскость перпендикулярна
къ оси магнпта NS (фиг. 412). Приближая магпитъ къ разнымъ частямъ
подвижного проводника, мы замечаемъ притяжеше, или отталкивате.—Наи¬
большее д-bitcTBie обнаруживается между магнитами п соленоидами. Если токъ
въ обращенномъ къ намъ конце соленоида идетъ по направленш часовой
стрелки, то этотъ конецъ притягивается севернымъ полюсомъ магнита и от¬
талкивается южнымъ, а другой конецъ, где токъ имеетъ движете обратное,
притягивается южнымъ полюсомъ и отталкивается севернымъ. — Подвижной
прямоугольнпкъ abed (фиг. 401),
подъ в.шшемъ земного магнитизма,
располагается такъ, что его плос¬
кость перпендикулярна къ магнит¬
ному мерид1ану.Еслп, вместо прямо¬
угольника, повесить соленоидъ (фиг.
411), то ось его аЬ располагается
параллельно стрелке склоиешя.
307.ТеопямагнитизмаАм¬
пера. Взаимное дейстйе соленои-
довъ и магннтовъ привело Ампера
# къ гипотезе о сущности магнптиз-
ма. Вотъ въ чемъ она заключается.
1) Каждая частица магнита
окружена чрезвычайно малымъ кру-
говымъ токомъ, котораго плоскость
перпендикулярна къ оси магнпта. Все токи имеютъ одно и то же направле-
nie, что и показано на фигуре 413, изображающей сечете магнита, перпенди¬
кулярное къ его длине. Наружное действие этихъ
токовъ можно замеппть действ1смъ только одного
равнодействующаго тока abed, находящагося вну¬
три магнита, на некоторомъ разстояши отъ поверх¬
ности. Въ южномъ полюсе магнпта токи имеютъ на¬
правлеше часовой стрелки, въ севсрночъ—обратное.
2) Амперовы токи находятся также и въ вена-
Фиг. 413. магниченной стали и железе, но тамъ они имеютъ
всевозможное относительное положете, и потому не пропзводятъ никакого на-
ружнаго действ!я.
Помощш этой гипотезы объясняются все явлешя магнитизма и взаимное
vI'.flcTBie токовъ и магнитовъ. Разсмотрпмъ главнейипя.
Если зкелезный стерзкень обмотаемъ спиральпо проволокой и пропустимъ
по ней токъ, то последнШ повернетъ амперовы токп железа въ такое положс-
Hie, что они прилутъ направлеше, параллельное съ тальванпческинъ токомъ
пли перпепдикулярнос къ оси спирали, и железо сделается магнитомъ. По
прекращенш тока, амперовы токи снова возвращаются въ презкпее положете,
и железо теряетъ магнитизмъ. Въ закаленпой стали надо допустить существо-
вате задержпвательиой силы, которая препятствуетъ токамъ поворачиваться;
Ъ о
(ООО ООО)
\OOOJO ОО;
:OOCFGOCH
.poo О OOjg
Фиг. 412.
ДЪЙСТШЯ Г\ ЛЬВЛПИЧКСКАГО ТОКА»
351
этого, сталь труднее намагппчпвастся, чЬмъ желЬзо, по зато сохранястъ
иагпптпзмъ по прекращенш тока.
JltftcTBie магппта на жол'Ьзо, пли сталь также легко объясняется: маг¬
нитъ возбуждаетъ въ нихъ магнитизмъ чрезъ поворачпваше амперовыхъ
ТОКОВЪ-
Фиг. 411.
Для объяснешя д1хПств1я земного шара на токи, допускаютъ въ зсмлЬ
сущсствоваше гальваничсскихъ круговыхъ токовъ, которыхъ равнодЬйствую-
ujifl токъ лежитъ вблизи экватора и пмЬетъ направлеше суточиаго движетя
небеснаго свода, т. е. съ востока на западъ.
Экватор1альный токъ земного piy
шара можно разематрпвать какъ
неподвижный токъ, въ отношс-
иш котораго всяшй подвижной
токъ abed (фпг. 408) долженъ а
принять такое положеше, чтобъ
въ нпжпихъ точкахъ направле-
Hie его было съ востока на за¬
падъ. Поэтому, плоскость под-
вижпого тока п ось подвижного
соленоида, вращающихся па вер¬
тикальной оси, прп равновЬсш.
первая перпендикулярна, вторая
параллельна магнитному псридЬ
ану.
Магнитная стрелка, подъ B.ni-
яшемъ земпого тока, должна расположиться такимъ образомъ, чтобы на ниж¬
ней сторон'Ь ея амперовы токи пмЬли направлеше съ востока па западъ. Это
возможно только въ томъ случай, когда сЬверный конецъ стрЬлки направленъ
къ сЬвсру.
Въ опытЬ Эрштедта магнитная стрЬлка находится подъ вл1яшелъ двухъ
силъ: земного магпитпзма п отклоняющей силы оборотовъ, которая стремится
поставить амперовы токи стрЬлки параллельно направлен™ гальваническаго
тока. Отсюда ясно, почему въ мультпплпкаторЬ, когда обороты совпадают!,
съ магнитнымъ мсрид1аномъ, стрЬлка пе можетъ отклониться при дЬйствш
тока болЬе какъ на 90 , и почему токи, перпендикулярные къ магнитному
мерпд1ану и параллельные амперовымъ токамъ магнитной стрЬлки, не измЬ-
няютъ положешя стрЬлки.
Явлешя взапмодЬйеппл токовъ и магнитовъ весьма разнообразны, но вгЬ
они вполпЬ удовлетворительно объясняются гипотезой Ампера. Для примЬра
разберемъ слЬдуюпцй опытъ. Въ сосудъ В (фпг. 414) со ртутью опускаютъ
магнитъ ab съ платиновою па копцЬ чашечкой а, въ которую палпваютъ тру-
ти; такъ какъ сталь легче ртути, то магпитъ плаваетъ, а прикрЬпленный къ
нему кусокъ платины Ь удерживастъ его въ отвЬспомъ подожепш. Въ чашеч¬
ку а опускается ocTpie штпфта с, прпдЬлапнаго къ стойкЬ Л; ocTpie дпт-
гого штифта, погруженное во ртуть сосуда В, соедппястся, иосредствомъ нру-
ЧрСЗЪ СТ0ЙКП Л П П ТЩТтъ Т0КЪ по направлению,
показанному стрЬлкамп; онъвходитъ въ стойку Л, потомъ въ ocipie с въ ча-
11с,п;у а п магнитъ, далЬе пдетъ по ртути и, наконецъ, чрезъ стойку В, воз¬
352
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
Фиг. 415.
вращается въ батарею. Для ясности вообразимъ горизонтальный разр'Ьзъ со¬
суда съ магнитомъ въ увеличенномъ виде, и пусть северный полюсъ N обра-
щенъ вверхъ (фиг. 415). Гальваничесмй токъ пред-
ставляетъ токъ подвижной [303] въ отношснш ампе-
ровыхъ токовъ магнита, а какъ онъ удаляется отъ
послфднихъ, то долженъ двигаться по ихъ направле-
шю; но онъ имеетъ ностоянное направлеше, а потому
самъ магнитъ начинаетъ вращаться около своей оси
по направленш, противному амперовымъ токамъ, или
по направленно часовой стрелки.
Здесь гальваничесмй токъ заставляетъ двигаться подвижной магнитъ;
обратно, можно построить приборъ, где магнить будетъ неподвиженъ, а
токъ—подвижной. Но всегда между опытомъ и Teopieio замечается полное
соглаое.
(Придоасетя влгвкгромагннтивма.
^ 308. Электрическге телеграфы. Важнейшее приложеше галь-
ваническаго тока есть, безъ сомн'Ьшя, электрический телеграфъ. Пусть на
какой нибудь станщи находится гальваническая батарея А (фиг. 416),
отъ которой идутъ
дв4 проволоки о и
Ъ на другую стан-
щю В, где оне
намотаны на элек-
тромагнитъ ns.
Вблизи электро¬
магнита лежитъ
' ^ на подставкахъ
фиг- 416- якорь т, оттяги¬
ваемый пружиной t отъ электромагнита; при пропускали тока, электро¬
магнита преодолеваетъ сопротивлеше пружины и притягиваетъ якорь
т; по прекращенш тока, пружина снова оторветъ якорь отъ электро¬
магнита. Такимъ образомъ, посредствомъ тока можно сообщать движе¬
те якорю электромагнита, находящагоея на весьма большомъ разстоя-
ши; остается только показать, какъ пользуются этими движешями для
передачи изъ одного места въ другое депешъ. Разсмотримъ сначала
соединительные проводники.
Почти все вещества, составляются земную кору, представляюта
чрезвычайно большое сопротивлеше гальваническому току, но какъ, при
увеличиванш площади поперечнаго разреза проводниковъ, сопротивлеше
уменьшается [281], то земля, по причине громадности своихъ разме-
ровъ, весьма хорошо проводить электричество. Отсюда выходитаресля
проводники а и Ъ, соедпняюице станцш Ли В. закопать въ землю, то
ПРИЛОЖЕНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТИЗМА.
353
электричества, текупця изъ батареи А—положительное наприм. по
проволок* а, отрицательное по Ъ—разеЬются въ земл*, не достигнувъ
станцш В. Для устранения потери электричества, должно проволоки
покрывать, непроводящими электричества, веществами: гуттаперчею,
пенькою, смолою; но это увеличиваетъ ценность телеграфа. Дешевле
проводить проволоку надъ поверхностью земли,
укр'Ьнляя ее на высокихъ деревянныхъ столбахъ
и уединяя посредствомъ стеклянныхъ стаканчи-
ковъ (фиг. 417). Притомъ, им*я въ виду то
обстоятельство, что земля весьма хорошо прово¬
дить электричество, употребляютъ,вм*сто двухъ
проволокъ, только одну а, другую же зам*няетъ
земля, въ которую опускаютъ болыте металли-
чесше листы г и s, соединенные: одинъ г съ ба-.
тареею, другой s—съ электромагнитомъ. Тог¬
да одно изъ электричествъ, напр, положитель¬
ное, идетъ изъ батареи А, по проволок* а, на станцш В, откуда
чрезъ листъ s разс*ивается въ земл*; одновременно отрицательное элек¬
тричество удаляется изъ батареи въ землю чрезъ листъ г.
Фиг. 414.
Фиг. 417.
Изъ множества телеграфэвъ самый простой и употребительный—
телеграфъ Морса.
1) ПшиущШ прибэръ. Главн*йшая часть телеграфа Морса есть
пшпупцй приборъ. Ояъ сосгоить игь двухъ электромагнитовъ а (фиг.
418), намагничиваемыкъ съ другой сганцш; электромагниты притяги-
В-И)гь жел*зную подоску т, которая поворачиваетъ прикр*пленный
*ь ней рычагъ около точки с. По прекращены тока, пружина п от-
Раваегь желЬшый стержень т отъ элекгромагпитовъ. На другомъкон-
23
354
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
цй рычага находится острый винтикъ Ъ; когда якорь т притягивает-
ся къ электромагниту, то винтикъ Ъ ударяется въ валикъ г, котораго
касается другой такой же валикъ е; оба валика вращаются въ против¬
ник стороны и приводятся въ такое движеше часовымъ механизмомъ
М. Между валиками пропущена полоска бумаги, намотанная на ко¬
лесо К. Часовой механизмъ можно, по произволу, остановить, или пу¬
стить въ ходъ. Въ послйднемъ случай, валики, вращаясь въ разныя
стороны, влекутъ полоску бумаги. Когда въ цйпи есть токъ, то вин¬
тикъ налегаетъ на валикъ г и оставляем, на движущейся бумагй длин¬
ную черту; если же, послй замыкатя цйпи, токъ будетъ немедленно
прерванъ, то винтикъ, ударившись въ бумагу, тотчасъ отскочитъ, ос-
тавивъ на ней короткую черту. Такимъ образомъ, при помощи теле¬
графа Морса можно передавать KopoTRiH и длинныя черточки; сочета-
юемъ ихъ изображаютъ буквы и друие знаки.
абвгдеж з
и й к л м н ' о
п рс туфх ц
ч га щ ъ ы
ю я й
1 2 3 4 5
6 7 8 ' 9 О
точка точка съ занятою запятая двоеточ1е
вопросительный знакъ тире
Телеграфъ Морса подвергался многимъ иэмйнетямъ и усовершенствова-
тямъ. Въ настоящее время знаки на бумагй не выдавливаются, но пишутся
краской. Съ этою цйлыо, на концй рычага с (фиг- 419), противоположном!
тому.гд’Ь находится якорь, придйлываютъ, вместо штифта, выдающуюся часть А,
которая, когда якорь притягивается къ электромагпитамъ, ударяется въ ко¬
лесо/, приводимое въ движете часовымъ механизмомъ, подобно валикамъ due,
влекущимъ полоску бумаги. Окружность колеса / постоянно касается другого
колеса д, которое покрыто фланелью съ типографской краской и также
ПРИЛОЖЕШЯ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА.
355
Фиг. 420.
вращается, вслФ;дств!е трешя о колесо/-. Поэтому, колесо f бываетъ постоянно
смазано краской. Когда въ щЬпи есть токъ, ——
то на бумаг* остается черта, длинная или ко¬
роткая, смотря по продолжительности тока.
Когда пишущШ приборъ не находится въ
д-бйствш, то часовой механизмъ останавлива-
ютъ, опуская между зубцами одного изъ его
колесъ подвижную пластинку- При замыканш
ц*пи, якорь ударяется въ электромагнита и
предупреждаетъ сигналиста о начала депеши; <*шг- 419-
тогда часовой механизмъ нускаютъ въ ходъ. Есть приборы, въ которыхъ за¬
держивающая пластинка принимается самимъ гальваническимъ токомъ, безъ
посторонней помощи, и остается поднятою во все время корреспонденции
2) Клавиша. Чтобы удобнее было замыкать и размыкать ц1;пь, употреб¬
ляется особый приборъ, называемый клавишею. Онъ состоять изъ металличе-
скаго стержня а (фиг. 420), вращающегося на оси с, утвержденной на дере¬
вянной доск-Ь Ъ. Въ обыкновенномъ положенш,
рычагъ придавливается пружиною s къ метал¬
лической нуговк* р, сообщенной съ пишущимъ
приборомъ того м'Ьста, гд* находится клавиша;
ось с соединена проволокою съ другою станщ-
ею; наконецъ, пуговка q сообщена съ бата¬
реею. Если надавить рукою на рычагъ, то онъ прндетъ въ соприкосновеше съ
пуговкою q, и ц*пь замкнется; если потомъ отнимемъ руку, то рычагъ будетъ
приведенъ пружиною s въ нормальное состояше, и токъ прекратится.
3) Передача депешъ. По одной и той же проволок1!;, депеши можно пе¬
редавать въоба конца; приборы для этой ц*ли располагаютъ сл*дующимъ об¬
разомъ. MN (фиг. 421) изображаетъ поверхность земли, А и В—батареи
L в 1) — пшпупце
приборы, Е и F—
клавиши, а—прово¬
локу, соединяющую
оси клавишей, иг, р,
п, г, S, t, Ъ и с—СО-
единительныя прово¬
локи^ и Q—мстал-
личесюе листы. Въ
положенш клавишей,
показанномъ на фи¬
гур*, ц*пь не замк-
"ута, и сл’Ьдователь-
н°, тока н*тъ; если
3,:е нажмемъ на кла-
йнщу К, то ц-Ьпь ба- фиг- 418.
Japen А замкнется, и токъ пойдетъ по проволок* m въ nvrnmtv
D■ прок'*чc ■’ ’ркь m e. “ «А ГрГ™;
fe” 2Г ^T-'ZTp*1 шт-
приооръ о, проволоку Ъ и листа 1, 1 ’
356
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
Подобнымъ же образомъ передаются депеши и съ другой станцш.
Кроме телеграфа Морса, есть множество другихъ, болФе или менее год-
ныхъ для практическая употреблешя. Наиболее замечательны: телеграфъ
Юза и телеграфъ Казелли. Въ первомъ депеши отпечатываются на бумаге по-
мощт типографскихъ чернилъ, обыкновенными буквами; второй передаетъ ко¬
ти съ рукописей съ сохранешемъ почерка и даже рисунки.
309. Электромагнитный машины. Весьма большая магнитная
сила, развиваемая гальваническимъ токомъ въ железе,—сила, кото¬
рую притомъ можно почти мгновенно уничтожить, или возбудить,—
дала возможность устроить, такъ называемый, электромагнитный дви¬
гательный машины. ОнФ имеютъ разнообразное устройство и состоятъ
изъ электромагнитовъ, которые приводятъ въ движете желФзныя мас¬
сы, или друпе электромагниты, а те передаютъ движете прочимъ ча-
стямъ машины. Фигура 423 изображаете одну изъ электромагнитныхъ
машинъ простМшаго устрой¬
ства; на фигуре 422 пред¬
ставлены, для ясности, толь¬
ко главнФшшя части той же
машины. ДвФ пары электро¬
магнитовъ А и В действуютъ
на желФзныя пластинки 1,2,
3, 4, прикрФпляемыя къ ко¬
лесу по его окружности. Галь-
ваническШ токъ впускается,
попеременно, то въ одну пару
электромагнитовъ, то въ дру-
гую.Когда середина железной
пластинки станете противъ
Фпг. 422.
середины электромагнита, то
токъ въ этомъ электромагните прекращаютъ и впускаютъ въ другой;
отъ этого, колесо принимаетъ вращательное движете. На фиг. 422
представлено то мгновеше, когда токъ идете въ электромагните В, ко¬
торый тогда притягиваете ближайшую къ нему пластинку, именно 1, и
заставляете вращаться колесо по направлению, показанному стрелкой.
Когда эта пластинка станетъ противъ электромагнита В, то токъ пре¬
кращаютъ. Вследгше прюбрётенной скорости, колесо продолжаете
вращаться, и когда пластинка 3 будетъ ближе къ электромагниту Л,
чФмъ пластинка 2, то токъ направляютъ въ этотъ электромагнита; по¬
следней, получивъ магнитизмъ, притягиваете ближайшую къ себе плас¬
тинку, а именно В, и заставляете вращаться колесо по прежнему направ-
летю. Когда пластинка 3 станетъ противъ электромагнита А, токъ
ПРИЛОЖЕШЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТИЗМА.
357
въ этомъ электромагнит* прекращаютъ. Спустя нисколько времени, ког¬
да пластинка 2 будетъ ближе къ электромагниту В, ч*мъ пластинка
1 то токъ впускаютъ въ этотъ электромагнитъ. Когда пластинка 2
станетъ противъ электромагнита В, то токъ зд*сь прекращаютъ, и т.
д. Распре д*леше тока между электромагнитами производится посред-
Фиг. 421.
ствомъ коммутатора или распределителя. Коммутаторъ состоитъ
изъ деревяннаго кружка р, насаженнаго на ось колеса; по окружно¬
сти его вр*заны м*дныя пластинки (он* сд*ланы на фигур* черными).
Фиг. 423.
Число м*дныхъ пластинокъ равно числу жел*зныхъ пластинокъ. На
кружокъ р налегаютъ съ 2-хъ сторонъ колеса г и s, которыхъ оси ут¬
верждены на пружинахъ тип. При вращенщ оси машины, вращается
акже кружокъ р, а колеса г vis катятся по его окружности Прово-
а о, идущая отъ одного изъ электродовъ батареи, напр, анода со¬
358
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
единяется съ металлическою пластинкой Ъ, которой одинъ конецъ сое-
диненъ, чрезъ проволоку электромагнита В, съ пружиной п, а другой
конецъ—чрезъ проволоку электромагнита А съ пружиной т. Медныя
пластинки, врезанный въ коммутаторъ, соединены металлически съ
осью (съ противоположной стороны коммутатора); металлически! ста-
нокъ, на который опирается ось, соединяетъ ось съ винтомъ к, въ кото¬
рому прикр4пляютъ проволоку, идущую къ электроду батареи. При по-
ложенш распределителя, показанномъ на фигуре, колесо г упирается въ
дерево, и цепь здесь разомкнута; колесо а касается металла; поэтому,
токъ направляется въ электромагнитъ В, а оттуда чрезъ пружину
п, колесо s, ось и винтъ к въ катодъ батареи. Когда пластинка 1 ста¬
нетъ противъ электромагнита В, то колесо s сойдетъ на дерево, а,
спустя несколько времени, колесо г взойдетъ на металлическую часть
коммутатора, и токъ побежитъ въ электромагнитъ А, потомъ въ пру¬
жину ш, колесо г, ось и наконецъ въ батарею. Затемъ, колесо г снова
взойдетъ на дерево, а колесо s—на металлъ, и т. д.—Чтобы токъ не
тотчасъ вступалъ въ одинъ электромагнитъ, когда прекращается въ
другомъ,—металличесшя вставки въ коммутаторе делаются уже про-
межутковъ между ними.
Электромагнитння двигательныя машины могутъ употребляться во
всехъ техъ случаяхъ, где и паровыя, но какъ содержаше ихъ, при
одинаковой силе съ паровыми, требуютъ более издержекъ, то оне име¬
ютъ весьма ограниченное примемте; можно, однакоже, надеяться, что
съ усовершенствовашемъ гальваническихъ батарей эти машины вой-
дутъ въ большее употреблеше. *)
310. Электрически звонокъ. На электромагнитизме основано устрой¬
ство электрического звонка. Главнейшая часть его—электромагнитъ NS
(фиг. 424), который укрепленъ на деревянной доске АВ, повешенной на
стену. Железный якорь h виситъ на гибкой пружине я, привинченной къ ме¬
таллической стойке Ъ; къ другому концу якоря, на проволоке приделанъ ме-
талличесий шарикъ т; пружина г придавливаетъ якорь къ другой пружине
г, прикрепленной къ стойке с. Винты G и Н сообщаются проволоками а и к
съ гальванической батареей. Если G — анодъ, а В— катодъ, то токъ
изъ G пойдетъ по проволоке р въ электромагнитъ, оттуда въ стойку Ъ, якорь
h, пружину и вернется чрезъ винтъ Н и проволоку к въ батарею. Отъ
этого, электромагнитъ притянетъ якорь, соприкосновеше между якоремъ и пру-
жиной г уничтожится, и гальваническая цепь разомкнется; тотчасъ же маг-
нитизиъ въ электромагните пропадетъ, и пружина £ снова приведетъ якорь
въ прикосповете съ пружиной г; чрезъ это, цепь замкнется, и якорь снова при¬
близится къ электромагниту и т. д. Такимъ образомъ, во все время, пока вин-
*) Ниже [317] показано, что электромагнитный машины, вм'ЬстЬ съ динамоэлек-
трическимн, могутъ передавать дЬнстыл силы на бодышя разстоящл.
ИНДУКЦ1Я.
359
. а и Я сообщены съ батареею, якорь будетъ быстро колебаться, сообщая,
nrtMOffliio шарика т, частые удары колокольчику В. Приборъ вводятъ въ
** ко*
Фиг. 425.
торая состоитъ изъ двухъ металлическихъ
пластинокъ х и у, утвержденыхъ на дере-
вянномъ круге и не касающихся другъ дру¬
га; къ одной изъ нихъ х приделана цугов- ^2
ка t изъ слоновой кости. Пластинка х со- ^
общается съ какимъ либо полюсоиъ батареи, х.
напр, съ катодомъ, а пластинка у съ про¬
волокой к (фиг. 424) электрическаго звон¬
ка; проволоку о должно соединить съ анодомъ. При положенш пластинокъ
х и у клавиши (фиг. 425), показанномъ на фигур-fc, тока н’Ьтъ, и, следова¬
тельно, шарикъ ш (фиг. 424) остается въ покоё; но какъ только нажмемъ
на пуговку t, чтобы пластинка х коснулась пластинки у, то цепь замкнется,
и колокольчикъ В, получая удары отъ шарика т, издастъ зауки^Д.
ИндукпДа.
311. Въ1832 году Фарадей открылъ новый способ возбуждешя
электрическихъ токовъ, которые онъ
назвалъ индуктированными или
магнитоэлектрическими (въ отли-
nie отъ токовъ, производимыхъ галь¬
ваническими батареями и называе-
мыхъ гидроэлектрическими), а не¬
известную причину ихъ—индукщ-
ею или магнитоэлектричествомъ.
Индуктированные токи могутъ полу¬
чить начало при различныхъ обсто-
ятельствахъ, изъ которыхъ наиболее
важны следуюнуя:
ВоЗБУЖДЕНГЕ ИНДУКТИРОВАН-
НАГО ТОКА ПОМОЩШ ГАЛЬВАНИ¬
ЧЕСКАГО. Вообразимъ проволоку,
свернутую въ плоскую спираль В
(фиг. 426) и замыкающую батарею
■W. Пусть концы другой спирали А
соединены съ мультипликаторомъ М.
Если станемъ приближать спираль
■4 къ В, или В къ А, то стрелка
въ мультипликаторе отклоняется отъ
своего естественнаго положешя, ука¬
зывая, что въ спирали А есть токъ,
к°тораго направлеше противоположно Фиг. лад.
360
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
току въ В. Возбужденный такимъ образомъ токъ и называется индук¬
тированным!; онъ существуетъ только во время движешя проводниковъ (
А и В и тотчасъ прекращается, когда проводники останавливаются. '
Проводникъ А, въ которомъ токъ возбуждается, называется индук- i
тированнымъ, а проводникъ В, который возбуждаетъ токъ,— ин¬
дуктирующими
Если удалять проводникъ А отъ В, или В отъ А, то въ А также
является индуктированный токъ, котораго направлеше одинаково съ
токомъвъ В; онъ, подобно предыдущему, существуетъ только при дви-
жеши проводниковъ. Индуктированный токъ одинаковаго направлешя
съ индуктирующимъ называется прямымъ, а противуположнаго на-
правлешя—обратнымъ. Следовательно, при удалети проводни¬
ковъ индуктируется прямой токъ, при сближент—обратщлк.
Индуктирующему или индуктируемому проводникамъ можно давать весьма
разнообразный видъ и сообщать имъ движеше, не только заключающееся въ
приближенш, или удаленш, но и какое угодно другое. Отсюда происходить
множество разнообразныхъ явлешй, которыя, къ счастго, сводятся подъ одно
правило, предложенное Э. Ленцомъ.
Вообразимъ два тока А и В (фиг. 427). Если одинъ изъ нихъ А подвиж¬
ной, то онъ, какъ известно, приметъ вообще некоторое движеше. Поставимъ
теперь, вместо гальванической батареи, замыкаемой проводникомъ А, мульти-
пликаторъ и сообщимъ этому проводнику то движеше, которое онъ им1лъ сей-
часъ; тогда въ немъ возбуждается индуктированный токъ по обратному на¬
правленно съ прежнимъ гидроэлектрическимъ токомъ; если же дадимъ про¬
воднику А движете обратное, то возбуждаемый въ немъ индуктированный
токъ будетъ иметь то же направлеше, что и гидроэлектрически. Если бы напр,
токи А и В (фиг. 428) были параллельны и имели одно направлеше, то 1
токъ А сталъ бы приближаться къ В; когда же сообщимъ замкнутому провод¬
нику А, несодержащему тока, то же движете, то въ немъ возбудится индук¬
тированный токъ по противному направленно съ токомъ, который былъ въ А,
или, что все равно, съ тЬмъ токомъ, который существуетъ въ В. Чрезъ уда-
леше А отъ В, въ первомъ возбуждается токъ по направленш тока въ В. I
Пусть теперь токи А и В (фиг. 429) параллельны, но противоположны. Они
А-,- > А ^
Д -- * А<
Фиг. 427. фиг. 428. фиг’ 429.
должны отталкиваться. Если же механически удалять проводникъ А отъ В,
то въ А возбуждается токъ по противному направленш съ темъ токомъ, ка¬
кой былъ сейчасъ въ А, или по направленш тока, существующаго въ В.
Когда будемъ приолижать А къ В, то возбужденный токъ будетъ иметь оди¬
наковое направлеше съ токомъ А, или противное съ В. Удалеше и прибли-
жеше проводника В къ А производитъ те же явлешя, что и удалеше и при*
ближен1е А къ В. Эти выводы, какъ мы видели, вполне оправдываются на
ИНДУКЦ1Я,
861
6opt, изображенноиъ на фигуре 426, потому что плосгая спирали А и В
можно разсматривать какъ параллельные между собою токи.
Возбуждеше и прекращеше тока въ проводнике В (фиг. 426)чрезъ
замыкаше и размыкан1е цепи Действуютъ какъ мгновенное приближе-
Hie и удалеше этого проводника отъ А; следовательно, при замыкаши
цепи, въ А долженъ индуктироваться токъ по направленш, противо-
долежиому съ т. в- обратный, а при размыкянш по тому же самому
направленш, т. е. прямой, что и въ
самомъ деле наблюдается. Этотъ
токъ существуете столько времени,
сколько нужно, чтобы весь провод¬
никъ В зарядился электричествомъ,
а для этого требуется весьма короткш
промежутокъ временя, если сопро¬
тивлеше проводника В не слишкомъ фиг. 426.
велико. Сила индуктированнаго тока въ этомъ случае возрастаете съ
увеличешемъ силы гальваническаго тока и уменынешемъ промежутка
времени, потребнаго д.тя размыкашя и замыкашя цепи, и темъ более,
чемъ менее разстояше между проводниками.
Изменеше силы тока въ В также даетъ начало индуктированнымъ
токамъ въ А.
Индуктированные токи въ А можно произвести посредствомъ лейденской
банки, поставивъ ее на место батареи N (фиг. 426) и касаясь однимъ кон-
цомъ спирали В внешней обкладки, а другимъ—внутренней.
812. Индукцгя чрезъ магнитизмъ. Представимъсебе магнитъ
NS (фиг. 430), или электромагнитъ и железный якорь рд, обмотан¬
ный проволокой, которой
концы соединены съ муль-
типликаторомъ. Если при¬
ближать, или удалять
якорь отъ магнита, то въ
проволоке являются токи,
существуюнце только въ
ту пору, когда двигается
якорь. Такимъ образомъ,
чрезъ намагничиваше и
размагничиваше железа
Можно возбуждать индук- Фиг- 430.
тированные токи. Токи при намагничлванш и размагничштп
Другу противоположны.
и друхъ
362
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
Если обмотать электромагнита другою спиралью, то возбуждеше
и прекращеше тока во внутренней спирали индуктируютъ токи во внеш¬
ней спирали. Одновременно съ темъ, совершается намагничивате и раз-
магничивате жел'Ьзнаго стержня; отъ этого, также индуктируются токи
вэ внешней спирали, по тому же направленш, что и первые. Значитъ,
индуктированный токъ, получаемый при намагничиваши железа, мож¬
но называть обратнымъ, а при уничтоженш магнитизма—прямымъ.
Такимъ образомъ, въ наружной спирали токи происходятъ отъ двухъ
причинъ, действующих! въ одну сторону, и потому имеютъ большую
напряженность.
Возбуждеше индуктированныхъ токовъ чрезъ магнитизмъ можно подвести
подъ общее начало Э. Ленца. Магнитъ, по теорш Ампера, есть совокупность
токовъ, перпендикулярныхъ къ оси магнита, а потому, при перемещении его
вблизи проводника, въ последнемъ долженъ индуктироваться токъ. Если кон¬
цы а и Тс проволочной спирали В (фиг. 431) соединить съ мультипликато-
к ромъ и вдвигать въ нее магнитъ NS,' то
въ спирали является токъ по направле-
направлеше съ амперовыми токами, потомучто при удаленш проводниковъ другъ
отъ друга индуктируется токъ прямой. —При удаленш якоря Р9 (фиг. 430)
отъ полюсовъ подковообразнаго магнита, въ спирали индуктируется токъ по
направленш амперовыхъ токовъ возбужденнаго магнитизма въ якоре; если
якорь приближать къ магниту, то токи индуктируются въ противоположную
сторону. Такъ и следуетъ, потому что при замыканш цепи (возбужденш тока)
индуктируется обратный токъ, а при размыканш (прекращенш тока)—прямой.
313. Токи высшихъ погядковъ. Индуктированные токи, возбуждаясь
и прекращаясь, могутъ въ свою очередь индуктировать въ прилегающихъ про-
водникахъ новые токи, которые также возбудятъ токи и т. д. Эти токи назы¬
ваются токами высшихъ порядковъ. Вообразимъ рядъ спиралей А, ВС,
BE и F (фиг. 432). Первая спираль А содержитъ батарею; замыкаше или
размыкаше цепи А индуктируетъ въ спирали ВС токъ перваго порядка, ко¬
торый возбуждаетъ въ BE токи второго порядка и т. д. Напряжение ихъ
уменьшается съ возвышешемъ порядка; впрочемъ, удалось получить токи за¬
метной силы до 7-го порядка. ч
нш, противоположному амперовыиъ то-
камъ магнита, потому что при сближенщ
проводниковъ, изъ которыхъ одинъ содер¬
житъ токъ,—въ другомъ проводнике ин¬
дуктируется обратный токъ [311]. Если
выдвигать магнитъ изъ спирали, то ин¬
дуктированный токъ имеетъ одинаковое
Фиг. 431.
Фиг. 432.
ИНДУКЦ1Я.
363
Замыкаше цёпи въ А возбуждаетъ мгновенный токъ въ ВС по против¬
ному направленно; этотъ индуктируетъ два тока въ 1)Е, при своемъ возбуж-
пенш и прекращенш; два тока спирали 1)Е индуктируютъ 4 въ . Размыка-
nie ц4пи въ А также даетъ одинъ токъ въ ВС, два въ VE и 4 въ F, но
которые имеютъ противоположная направлешя съ предыдущими.
Возбтждеше и прекращеше тока въ одной части проводника индуктируютъ
токи въ прочихъ частяхъ того же самого проводника: въ первомъ случай но
противному направленш, во второмъ по направленш первоначальнаго тока.
Индуктированный токъ, возбужденный въ самой ц'1>гш при замыкаши ея, ин¬
дуктируетъ токи второго порядка; токи второго порядка возбуждаютъ токи
третьяго порядка и т. д. При размыканш ц1;пи происходить подобное же явле¬
ше; только индуктированные токи будутъ иметь обратное направлеше. Все
эти индуктированные токи даютъ равнодействующ)'й токъ, который, смотря по
своему направленш, ослабляетъ, или усиливаетъ гальванический токъ въ мо-
ментъ замыкашя и размыкашя цепи. Ослаблеше всегда имеетъ место при за-
мыканш цепи, усиливаше—при размыканш. Этимъ объясняется, почему искра
бываетъ сильнее во второмъ случае, Нежели въ первомъ, а также то обстоя¬
тельство, чТо искра бываетъ блестящее, если въ цепь введена длинная про¬
волока, особенно, когда она свернута въ виде спирали, потому что тогда въ
бблыпемъ числе точекъ проводника индуктируется токъ; въ случае же спирали,
эти точки, кроме того, одна къ другой ближе. По той же причине ощущается
энергическое дейетше на нашъ оргапизмъ при размыканш цепи, даже въ слу¬
чае небольшого числа элементовъ, если въ цепи находится сильный электро-
магаитъ.
314. Для произведешя более или менее сильныхъ индуктирован- •
ныхъ токовъ, употребляютъ такъ называемые магнитоэлектр mecnie
приборы; они основаны на намагничиваши и размагничиващи железа
помощш магнитовъ, или гальваническаго тока.
Магнитоэлектрическая машина Штерера. Вообразимъ рядъ под-
ковообразныхъ магнитовъ NS, N(фиг. 433), которыхъ полюсы располо¬
жены иа прямой лиши, и притомъ
такъ, что каждые два рядоиъ столице
полюса разноименны; пусть по лиши
am, параллельной полюсамъ магни¬
товъ, движется железный цилиндръ
аЪ, обмотанный замкнутымъ провод¬
никомъ р. Въ этомъ цилиндре, когда
онъ будетъ расположенъ надъ север-
нымъ полюсомъ N, возбуждается въ
а южный магнитизмъ, а въ Ъ—север¬
ный. По мере того, какъ цилиндръ
подвигается отъ севернаго полюса N
къ южному S, южный магнитизмъ въ
а ослабеваетъ, я, потому въ спирали
УДетъ индуктироваться токъ по на- фиг- 433.
леТю I™ ам"еР°выхъ ™ковг [312J южнаго магнитизма, то-есть по наппав-
«м срыв,. щшщфъ „ради, и,
364
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
между полюсами N и S, то вь немъ магнитизма никакого не будетъ; при даль-
нМшемъ движенш, въ а возбудится северный магнитизмъ и будетъ все воз-
растать, по мере приближешя цилиндра аЬ къ S, а потому въ индуктируемой
спирали р явится токъ по направленш, обратному амперовыиъ токомъ сёвер-
наго магнитизма или по направленно часовой стрелки. Итакъ, при перем^ще-
нш цилиндра отъ N до S, въ индуктируемой спирали токъ имеетъ одно и та
же направлеше.
Когда цилиндръ станетъ удаляться отъ S къ то северный магнитизмъ
въ а начнетъ ослабевать, а потому въ спирали будетъ индуктироваться токъ
по направленш амперовыхъ токовъ сЬвернаго магнитизма или по направленш,
обратному движенш стрелки на часахъ; это направлеше тока сохранится да
техъ поръ, пока цилиндръ не достигнетъ точки т. Подобный суждешя можно упо¬
требить и при дальнейшемъ перемещении цилиндра аЬ, вблизи следующихъ
полюсовъ. Такимъ образомъ, при движенш железнаго цилиндра аЬ вблизи по-
люсовъ магнита, въ спирали р индуктируется токъ, котораго направлеше ме¬
няется каждый разъ, когда цилиндръ проходитъ чрезъ полюсъ магнита. Наи¬
большая сила тока будетъ во время наиболынаго изменешя магнитизма, когда
железный цилиндръ достигаетъ середины между полюсами, какъ напр, въ с;
индуктированный токъ совершенно прекращается, когда цилиндръ проходитъ
надъ полюсами, потому что тогда магнитизмъ въ цилиндре, впродолжеше весь¬
ма короткаго промежутка времени, не изменяется.
После этого предварительнаго разсмотрешя, уже не трудно понять дей-1
CTBie магнитоэлектрической машины Штерера. Она состоитъ изъ трехъ под- Г
ковообразныхъ магнитовъ NS, 1VtSt и B2S2 (фиг. 4344, поставленныхъ!
вертикально, такъ что ихъ полюсы ле-f
жать въ одной горизонтальной плоско
сти, по окружности круга; каждые два|
смежные полюсы разнородны. Между маг-|
нитами помещена вертикальная желез¬
ная ось В, приводимая во вращательно
движеше помощш безконечнаго снурка
обхватывающаго большое колесо L и ма¬
лое 1, насаженное на ось В. Когда боль-1
шое колесо L сделаетъ одинъ оборотъ,
то ось В обернется столько разъ, сколь-'|
ко рад1усъ ко¬
леса I заклю¬
чается въ ра-
д!ус4 колеса
L. На верти¬
кальной оси В
укреплено же¬
лезное кольцо
сс, къ которо¬
му приделаны
Фиг. 434. шесть жел*3'
НЫХЪ ЦИЛИН-
дровъ обмотанныхъ спирально проволоками. При вращеиш оси,эти
ИНДУКЦ1Я.
365
ппияпш проходя вблизи магнитныхъ полюсовъ, намагничиваются; отъ этого,
т. гпираляхъ индуктируются токи, которыхъ направлеше переменяется шесть
1, при одномъ оборой оси. Возбужденные токи проводятся по проводни¬
ка» т иивъ два металличссше кружка pnq, изображенные на фигуре 435
въ увеличенномъ размере; кружки прикреплены къ оси В и уединены отъ нея
посредствомъ непроводника электричества; проволока т также уединена отъ
нижняго кружка. Изъ кружковъ и q токи идутъ въ две упругш пластин¬
ки г и s, укрепленный нанеподвижномъ станке и соединенныясъ винтами аи
Каждый изъ кружковъ р я q можетъ быть анодомъ и катодомъ индуктирован¬
ная тока смотря по его направлен™. Если кружокъ р есть анодъ, то индук¬
тированный токъ идетъ по проволоке п въ кружокъ у?, оттуда въ пластинку г
и винтъ а, а потомъ но проводникамъ С, винту Jc, пластинке s, кружку q и
проволоке т возвращается въ спираль. Когда анодомъ делается кружокъ д,
то токъ имеетъ противоположное шшр&влсшв.
Токамъ можно дать одно направлеше, но тогда къ оси нужно присоеди-
нить коммутаторъ, который бы 6 разъ, при одномъ обороте оси, переменялъ
направлеше тока. Коммутаторъ въ машине Штерера состоитъ изъ четырехъ
пластинокъ: х, у, г и и, изъ которыхъ каждая имеетъ три возвышешя и три
углублешя; онё насажены на ось В, уединены другъ отъ друга и отъ оси, и
сложены попарно такъ, что углублеше на одной приходится противъ возвыше¬
шя другой. Пластинки соединены проволоками тип, идущими отъ индукти-
руемыхъ спиралей; одна проволока т проходить чрезъ первую пластинку х,
отделяясь отъ нея непроводящимъ электричества веществомъ, и соединяется
со второю у и третьего я; другая проволока п соединяется съ первою пластин¬
кою х и четвертою у, не касаясь среднихъ. Действуя двумя изъ четырехъ вин-
товъ t (фиг. 434), отводятъ пластинки си s отъ соприкосновешя сър и q,
чтобы уничтожить сообщен ie по-
следнихъ съ винтами а и Н, и,
вращая друпе два винта t, при-
давливаютъ вилообразный пла¬
стинки Ни у къ каждой изъ паръ
ху и zu. Эти пластинки устано¬
влены такъ, что одно разветвле-
Hie стоитъ надъ углублешемъ,
другое касается возвышешя ком¬
мутатора. Коммутаторъ распола¬
гается такъ, чтобы въ то время,
когда железные цилиндры прохо-
Дятъ надъ полюсами магпитовъ,
т- е. когда переменяется направ-
леше индуктированныхъ токовъ,
вилки д и Н перескакивали съ
одной пластинки на другую: съ х
аа У и съ z на и, или наоборотъ.
Након
сцъ, вилообразныя плас-
твинки с°един„ются съ винтами а Фпг- 435.
п вв1Г^Ъ ntKOTopoe ™еше, индуктированный токъ шелъ попповолоке
еРхъ, придя въ кружки хии, онъ можетъ идти дат)т ппп р
А “ да.и,с, при положенш ком-
366
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
мутатора, показанном* на фигура 435, только чрезъ вилообразную пластинку
h въ проводникъ С, а оттуда въ пластинку д, кружокъ в, и вернется по про¬
волоке т въ спираль. Когда железные цилиндры пройдутъ надъ магнитами, то
направлеше тока переменится. Токъ пойдетъ теперь вверхъ по проволоке щ
въ кружки у и в. Но вилки h и q касаются уже другихъ пластинокъ комму¬
татора, именно у я и, а, потому токъ изъ кружка у попадетъ въ пластинку h,
оттуда въ проводникъ С и возвратится въ спираль чрезъ пластинку д, кру¬
жокъ и и проволоку п- Отсюда видно, что направлеше тока въ проводнике С
остается нсизменнымъ, между темъ какъ въ проволокахъ и, ли индуктиро-
ванныхъ спираляхъ изменяется.
Спирали можно соединить между собою — подобно гальваническимъ эле-
ментамъ — параллельно [285], или ввести въ цепь последовательно. Для
этого, концы спиралей укрепляютъ въ деревянной пластинке NM (фиг.
436) и располагаютъ ихъ въ два ряда: а,....а6 и /г; а, и к,—концы
VЬ
АС
••5
•Ав
•к»
•К,
•Д
•«3
•"г
Тс
JST
a
ft
Я
X
Фиг. 436.
одной спирали,
а2 и &2—концы
другой спирали
и т. д.; fflj, ст2 и
т. д. суть одно¬
именные полю¬
сы, т. е. либо
оне все аноды,
либо катоды; то
же должно ска
гать и о конца
— аноды, a ifc„
,, &2 и проч. Пусть въ некоторое мгновеме а„ о2,
катоды. Чтобы ввести спирали въ цепь, одну за другой, на деревян¬
ную пластинку MN накладывают* другую деревянную PQ, на которой укреп¬
лены медныя пружины #„ #2.... Тогда токъ изъ первой спирали а,/:„ именно
изъ конца о„ входитъ чрезъ пружину t, въ спираль ajc2, затемъ чрезъпру-
жину t2 вступаетъ въ третью спираль аа1с3 и такъ далее, и, наконецъ, чрезъ а6
выходитъ въ проволоку т (фиг. 435 и 434). Чрезъ проволоку п токъ воз¬
вращается въ спираль atkt. Чтобы соединить спирали параллельно по две,
на пластинку MN накладываютъ другую, также деревянную пластинку PS,
съ инымъ расположешемъ соединительныхъ пружипъ. Для получешя тройных*
соединешй приготовляютъ пластинку ТХ. Наконецъ, пластинка ZY соеди¬
няет* все спирали параллельно. Чтобы удобнее было делать все соединешя,
деревяннаяпластинка MNприкрепляется къ железному кольцу сс (фиг. 434),
а соединительный пластинки PQ, BS и т. д.—къ медному кругу ff, который
можно вращать около оси R; вращая кругъ ff, надвигают* одну изъ пласти¬
нок* PQ, PS... на пластинку MN и такимъ образомъ вводят* въ цепь ин¬
дуктируемый спирали темъ или другим* способом*.
^*315. Магнитоэлектрическая
машина Грамма. Пусть между маг¬
нитными полюсами (фиг. 437), север¬
ным* N и южнымъ S, находится же¬
лезный стержень пЬ, обмотанный про-
Фпг. 437. волокой; при этомъ на одном* конце
Ж
ПН 4
S
ИНДУКЦМ.
367
« а окажется свободный южный магнитизмъ, а на другомъ конц* Ъ—
Т2яый При перем*щенш стержня отъ одного полюса N къ другому 8, или
22потъ, степень магнитизма его изменяется: самый большой магнитизмъ бу¬
дете въ ту пору, когда стержень аЬ находится у того или другого изъ полю-
?овъ, а самый малый-когда стержень стоитъ на средин* т между полюсами.
Ппедположимъ, что стержень db находится вблизи полюса N. Станемъ стер¬
жень удалять къ другому полюсу S; въ катушк* явится токъ по направленш
амперовыхъ токовъ жел*за- Когда стержень аЪ перейдетъ средину т между
полюсами N и S, то магнитизмъ его, по м*р* приближешя къ полюсу Ь, уси¬
ливается,и индуктированный токъ переменяете направлеше. Когда стержень ab
дойдетъ до полюса S, повернемъ стержень вм*ст* съ катушкой, такъ чтобы
конецъ его а сталъ на м*сто Ь, а 6—на м*сто о, и станемъ удалять отъ по¬
люса S. Магнитизмъ стержня будетъ ослабевать, но индуктированный токъ
сохранитъсвое направлеше. Когда стержень аЪ перейдетъ середину®, направ¬
леше индуктированнаго тока переменится. Продолжаемъ перемещать стер¬
жень db по другую сторону щ когда онъ достигнетъ полюса N, перевернемъ
его и отодвинемъ назадъ въ т; во все время движешя впередъ (отъ т до N)
и назадъ (отъ N до т), индуктированный токъ сохраняете свое направлеше.
Итакъ, при колсбанш железнаго стержня аЪ, между полюсами магнита, подъ
услов1емъ что онъ перевертывается у полюсовъ,—направлеше тока въ ка-
катушк* переменяется, когда она проходите чрезъ точку т.
Пусть теперь между магнитными полюсами N и 8 (фиг. 438) находится
железное кольцо атЪп, вращаю¬
щееся на оси О. Вместе съ коль-
цомъ вращается также надетая на
него катушка К. Кольцо будетъ на¬
магничено: половина его пат бу¬
дете содержать свободный южный
магнитизмъ, а половина тЬп—се¬
верный; тп представляете безраз¬
личный поясъ. Такъ какъ магни¬
тизмъ каждой частицы жел*за при
вращенш кольца изменяется, то въ
катушке К является токъ. При
движенш катушки отъ п чрезъ а до Фиг. 438.
т, въ ней индуктируется токъ постояннаго направлешя, потому что, проходя
чрезъ а, она какъ-бы перевертывается, подобно катушк* аЬ (фиг. 437): тотъ
конецъ ея, который прежде былъ ближе къ полюсу N (фиг. 438), — теперь,
когда катушка пройдете мимо этого полюса, будетъ дальше отъ того же по¬
люса, ч*^ другой ея конецъ. При переход* катушки чрезъ т направлен!е
ока меняется. При дальн*йшемъ движенш отъ т чрезъ Ъ до п, направлеше
тока сохраняется; въ точк* п снова переменяется- И т. д. Такимъ образомъ
при полномъ оборот* кольца, направлеше индуктированнаго тока переменяется’
-раза,—именно при прохожденш катушкп чрезъ поясъ безразлишя. Еслибы
льцс1 было не магнитное (наприм. изъ дерева), то получились бы индуктипо-
нные токи того же направлешя, но сила ихъ была бы мен*е
ел* этихъ предварительныхъ зам*чашй, не трудно понять и машину
368
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
Грамма. Существенпыя части ея: магнитная подкова NS (фиг. 439) ижел-Ьз-
ное кольцо, вращающееся между полю¬
сами его, на оси, перпендикулярной къ
плоскости магпита. Кольцо по направ- j
лент рад1усовъ обматывается проволо-Т
кой. Обмотка состоитъ изъ отдфльныхъ
катушекъ (числомъ отъ 30 до 40), щ-
саженныхъ на кольцо одна подл4 дру¬
гой. Фигура 440 представляетъ видъ
кольца съ обмоткой, если бы его разре¬
зать по направленно оси и отделить
одну отъ другой несколько катушекъ
Фиг* 439. Внутрення часть его гг не есть сплош¬
ная масса железа, а состоитъ изъ множества железныхъ проволокъ. Концу
проволокъ смежныхъ катушекъ между собою спаяны, такъ что все катушки
составляютъ одинъ непрерывный проводникъ. Каждые два спаянные кон
припаяны къ особому металлическому наугольнику рд; сколько катушекъ, столь
ко же и наугольниковъ. Наугольники другъ отъ друга уединены, а горизон
тальныя ихъ части q располагаютъ на поверхности деревяннаго цилиндра', на-
саженнаго на ось кольца. Концы ихъ на фигуре 439 изображены белы
прямоугольниками. Пространство между кольцомъ и наугольниками заделано
^ деревомъ d (фиг. 440). Фигура 441
представляетъ обпцй видъ колеса
наугольниками. Если колесо привес
въ быстрое вращательное движете ме¬
жду полюсами магнита (фиг. 439), т5
въ отдельныхъ катушкахъразви
ся индуктированные токи. Токи въ п
ловинё пат обмотки имеютъ проти
положиое направлеше съ токами в
другой половине тЬп. Такимъ обра
зомъ, обе половины обмотки предста
вляютъ какъ-бы два гальваническ
элемента, соединенные параллельно вт>
точкахъ т и п. Если соединить эти
точки проводникомъ, то въ немъ полу*
чатся индуктированные токи постояннаго направлетя. Металличеше нау*
гольники служатъ именно для того, чтобы восполь¬
зоваться этими токами. Для этого, достаточно приве¬
сти въ прикосновеше двё неподвижныя проволоки 0
и h сътемъ цилиндромъ, который образуютъ горизоЯ'
тальныя части наугольниковъ, а друйе концы пр°'
волокъ д и Ь соединить проводинкомъ. Наугольни¬
ки, при вращеши колеса, попеременно приходятъ въ
прикосновеше съ электродами д и й, и индуктиро¬
ванные токи устремляются въ проводникъ. Чтоб^
индуктированный токъ не прерывался, электроды со¬
ставляюсь изъ пучка проволокъ, касающихся разом ^
н-Ьсколькихъ наугольниковъ. — Кольцо ambn прЯ^
водится въ быстрое вращательное движете зубя®'
Фиг. 440.
Фиг. 441.
ИУДУКЩЯ- М
369
тыни колесами,
. Такъ какъ для намагничивашя и разини ничивашя железа тре-
точки безразлич1я тип перемещаются въ сторо-
—— «»*ЛпПЛп ЛП? „
Кудтся некоторое время, то . -
ну вращейя; въ ту же сторону надо передвинуть точки прикосновенш элект-
^д0Въ у и h къ наугольникамъ. ФшТРа 442 представляетъ обвдй видъ ма-
ШИНЫ ГрЯНМ8|« и V«
Помощш магнитоэлектрическихъ машине можно производить те же дейст-
В1Я, что и гальваническими батареями.
При размыканш цепи пс-
рескакиваетъ искра. Металли-
чесюя проволокинакаливают-
ся. Проходя чрезъ напгь орга-
низмъ, индуктированный токъ
производить сотрясеше. Хи-
мичесюя вещества разлагают¬
ся. Въ случае воды, на одномъ
электроде получается кисло¬
родъ, а на другомъ — водо¬
родъ. Железо подъ в.штемъ
пндуктированнаго тока на¬
магничивается, а магнитная
стрелка уклоняется отъ своего
инаправлешя.
316. Динамоэлектрн-
ч е с к а я машина. Самый
СИЛЬНЫЙ ИЗЪ всехъ доныне
изобретенныхъ индуктивныхъ
снарядовъ — динамоэлек-
тричсская машина-, она
отличается отъ магнитоэлек¬
трическихъ машинъ темъ, что
не имеетъ магнитовъ, дей-
ствуетъ безъ гальваничес-
кихъ элементовъ и состоитъ
только изъ электромагнитовъ, Ф„г. _ш.
т. е. изъ железа и проволокъ. Мы разсяотрнмъ динамоэлектрическую ua-
съ его «агнитоэлектрической
-апшной [315], фигура 443 представляетъ ея действительный видъ, а 444—
с ему. и (фиг. 44 ) два электромагнита, составляюпце одинъ подково¬
образный магнитъ, съ железными наконечниками Р ж Q.ab~ полый желч¬
ный цилиндръ, на который насажены катушки, представляйся одинъ непре¬
рывный проводникъ; спаянные концы смежныхъ катушекъ скреплены гГЕ
SZT* на^“и, Г°РШЪ СВ0б0ДНЫе кощы «бразуютъ цилгад!
Две металлически кисти у и h налегаютъ на поверхность этого п«Г™
Цилиндрическое железное кольцо ab съ своею обмоткой лежитт „„ ц линдРа-
образованной наконечниками Р и Q. Металличешй столбикъ ПОлости'
й^РЛДева щетка у, соединяютъ проводиикомъ С съ одним, ™ КОТоР°»ъ
локи электромагнита АВ: другой конецъ той же imew, Ц0Въ ПР°'
Sf 1°1САсъ ДРШ*ь столбикомъ, поддерживающимГ^ку^.'Та"™
составляютъ одпнъ непре-
мъ.гобцотки электромагнита АВ и кольца о,Ь
370
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
рывный проводникъ. Въ железе электромагнитовъ всегда есть небольшое ко¬
личество магнитизма, возбужденнаго магнитизмомъ земного шара; если бы его
не было, то достаточно только однажды, для всехъ посл^дующихъ опытовъ, на
короткое время впустить гальваническШ токъ. Пусть железное кольцо oh
съ его обмоткой приведено въ быстрое вращательное движете. Подъ вл1я-
шемъ остаточнаго магнитизма желЬзныхъ массъ электромагнитовъ и наконеч-
никовъ,—въ обмоткiab возбуждаются слабые индуктированные токи; пробе¬
гая по проволоке электромагнитовъ, они усиливаютъ магнитизмъ въ железныхъ
массахъ. Отъ этого, въ обмотке кольца аЬ индуктированные токи усиливают¬
ся н увеличиваютъ магнитизмъ электромагнитовъ. Съ возрасташсмъ магнитиз¬
ма, индуктированные токи еще более усиливаются и въ свою очередь увеличи¬
ваютъ магнитизмъ. И т. д. Такимъ образомъ, индуктированные токи и магнв-
тизмъ, усиливая другъ друга, достигаютъ весьма большой напряженпости.Чтобы
воспользоваться этимъ токомъ, надо разорвать одинъ изъ проводниковъ С
или С\ и вставить въ цепь то тело, чрезъ которое желаемъ пропустить токъ,
напр, регуляторъ электрическаго света.—Не должно думать, что динамоэлек-
тричесюя машины вырабатываютъ электричеше токи изъ ничего, безъ вся-
кихъ затрать; электричество получается чрезъ уничтожеще механической ра¬
боты, употребляемой на приведете въ движете подвижныхъ частей дипамо-1
электрической машины. Въ самомъ деле, если цепь разомкнута, то достаточно
небольшого ycHAifl, чтобы привести цилиндрическое кольцо пЬ въ быстрое вра¬
щательное движете,—потребнаго на преодолеше трешя и сопротивлетя воз¬
духа, но тогда не развивается ни магнитизма, ни токовъ. Тотчасъ после замы
катя цепи, усиливается магнитизмъ и взаимное притяжеше железныхъ мае-
сопротивлете движенш возрастаетъ, такъ что, для сохранешя скорости вр
щешя, надо приложить несравненно ббльшую силу. Въ заменъ утраченной ра>
боты, является индуктивный токъ.
Чтобы усилить действ1е динамоэлектрическихъ мапшнъ, увеличиваютъ дли¬
ну кольца аЬ, такъ что оно принимаетъ видъ длиннаго полаго цилиндра; вмес "
съ темъ, делаютъ шире и электромагниты, которые представляютъ тогда же-
лезныя плиты, обвитыя проволокой. Выгодно увеличить и число электрома
товъ; располагаютъ ихъ въ отношенш кольца аЪ щзлцчнр, и вообще имеют
динамоэлектричесшя машины разнаго устройства. Весьма употребительна ма¬
шина Альтенека-Сименса съ четырьмя электромагнитными полюсами; это-
же машина Грамма и отличается отъ нея только способомъ наматывать пров
локу и еще темъ, что, вместо жслезнаго цилиндра-кольца, ставятъ медное.
317. Помощш динамоэлектрической машины можно передавать дПйств1е
силы на значительныя разстоятя. Для этого, посредствомъ паровой машина |
а также при помощи турбинъ или мельничныхъ колесъ, управляемыхъ паде*
темъ воды, приводятъ во вращете подвижную часть динамоэлектрическор
машины. Возбужденное электричество направляюсь по проволокамъ въ электро¬
магнитную двигательную машину, которая должна производить работу. Въ
местностяхъ, богатыхъ естественными двигателями, такой способъ передачп-
дейетшя силы выгоденъ еще въ томъ отношенш, что работа получается]
даромъ, безъ издержекъ на горючШ матер1алъ, необходимый для паровой
машины, — Динамоэлектрическая машина можетъ служить вместо электро¬
магнитной; для этого, надо разомкнуть проводники^ С или С, ц вставить галь¬
ваническую батарею. Вели две динамоэлектричесия машины соединить прово¬
локами,' такъ чтобы все ихъ обмотки составляли одинъ непрерывный провод*»
ИНД5КД1Я.
371
никъ, то, какъ скоро одна изъ нихъ будетъ приведена въ движеше—и др5~
гая яачинаетъ двигаться.—Электрическое освйщеше Яблочкова [293] полу¬
чается при помощи сочегашя дииамоэлектрической и магнитоэлектрической
иашвнъ особаго устройства. Первая приводится въ движеше паровой маши¬
ной; возбужденные токп постоянного направлешя входятъ въ магнитоэлектри-
Фиг. 443.
ческую машину и возбуждають зд$сь токи переи^ииаго направления, которые
ужб д^йствуютъ на электрическую св'Ьчку.
318. Магнитоэлектриче¬
ская спираль Румкорфа. Уст¬
ройство магнитоэлектрической
спирали Румкорфа основано на
томъ, что прерывание и возбужде-
ше гальвавическаго тока въ спи¬
рали и, вмФсгй съ гЬмъ, намагни-
чиваше и размагничивайie жел’Ьза
индуктируютъ токи въ другой
спирали, окружающей первую.
Пукъ жедЬзныхъ проволокъ L
(фиг. 443), обмотанный мЪдной
изолированной проволокой, кото¬
рой концы m и п видны на фигу-
Р Ь, образуетъ электрона гнитъ; ин¬
дуктируемая спираль J окружает ь
Фиг 443.
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
этотъ электромагнитъ и состоитъ изъ тонкой проволоки, которая имеетъ.
нисколько тысячъ оборотовъ; концы спирали прикреплены къ уеди-
неннымъ меднымъ онравамъ а и Л; здесь скопляется индуктивное элек¬
тричество. Обороты индуктируемой проволоки должны быть хорошо
уединены другъ отъ друга, чтобы возбужденный электричества не уни¬
чтожались внутри самого прибора; спираль съ обеихъ сторонъ защи¬
щена стеклянными или каучуковыми пластинками М. ;
Замыкаше и размыкаше гидроэлектрической цепи производится са-
Фиг. 445.
мимъ приборомъ. Электроды батареи, состоящей изъ небольшого числа
элементовъ Бунзена, соединяются помощш винтовъ х и у съ коаму-
таторомъ Румкорфа N [290]; одинъ конецъ оси коммутатора, посред¬
ствомъ стойки с и винта г, сообщенъ съ проволокой п, а другой, чрезъ
стойку Ь, металлическую пластинку р, столбикъ v, винтъ Z, пла¬
стинку de и столбикъ t—съ проволокой т, Зпругая медная пла¬
стинка de, вместе съ нрнкрепленнымъ къ ней железнымъ цилии-
дромъ 2, составляетъ существенную часть прибора и называется мо-
I
индукцш. * 373
откомъ; она утверждена въ точке О на неподвижяомъ 'Столбике t
и вслФдс'ше своей упругости, надавливаетъ на винтъ Z. Предполо-
жимъ, что гальвани чес кш токъ изъ коммутатора N входитъ въ стой¬
ку & и достигаетъ такимъ образомъ проволоки w, зат^мъ, онъ всту-
паетъ въ намагничивающую спираль и чрезъ проволоку п возвращает¬
ся въ коммутаторъ. Тогда железо L намагнитится и притянетъ моло-
токъ q; отъ этого, пластинка de согнется, отойдетъ отъ винта Z, и
цепь въ точке е разомкнется, железо L тотчасъ же размагнитится,
не будетъ более притягивать молотка q, и пластинка de, по причине
•своей упругости, снова придетъ въ прикосновеше съ винтомъ Z; чрезъ
это, цепь снова замкнется, электромагнитъ опять притянетъ молотокъ,
и токъ снова прекратится. Такимъ образомъ, молотокъ будетъ совер¬
шать быстрый колебашя, то замыкая, то размыкая цепь. Вследстгне
этого, въ спирали J индуктируются токи, которыхъ направлеше без-
престанно меняется. Винтъ Z позволяетъ более или менее согнуть
пластинку, чтобы ускорить, или замедлить движете молотка. Такъ
какъ искры, являющаяся при размыканш Ц’Ьпи, быстро изм’Ьняютъ
легко окисляющееся въ воздухе металлы, то оконечность винта Z де¬
лается изъ платины, а на пластинке de врезывается платиновый
кружокъ е.
Спираль Румкорфа въ томъ виде, какъ она описана, действуетъ не до¬
вольно сильно; кромё того, оконечность винта Z и пластинка е портятся отъ
появляющихся между ними искръ. Причина того—индуктированный токъ, воз¬
буждаемый въ индуктирующей спирали при размыканш цепи. Онъ является въ
виде искры между кружкомъ е и оконечностью винта Z въ моментъ размыка-
гпя цепи и увеличиваетъ продолжительность индуктирующаго тока- Чрезъ это,
продолжительность прямого наведепнаго тока въ индуктируемой спирали J
также увеличивается и, следовательно, напряженность его уменьшается. Что¬
бы ослабить этотъ недостатокъ, къ прибору присоединяютъ конденсаторъ, ко¬
торый состоитъ изъ двухъ длинныхъ оловянныхъ листовъ, свернутыхъ въ не¬
сколько складокъ и положенныхъ въ ящинъ Н подъ спиралью. Листы эти уе¬
динены другъ отъ друга клеенкой, непроводящей электричества; одинъ изъ
нихъ соединенъ съ винтомъ s и помощш пластинки f съ столбикомъ t, а дру¬
гой съ винтомъ, находящимся на противоположной стороне спирали J и не
показанпымъ на фигуре; этотъ винтъ, помощш пластинки г/, сообщенъ съ пла¬
стинкой р. Дейсттае конденсатора заключается въ следующемъ. Разнородный
индуктпвныя электричества, возбужденный въ индуктирующей спирали при
Размыканш цепи, устремляются въ конденсаторъ; при ноказанномъ на фигуре
направленш гидро-электрическаго тока, отрицательное электричество уходитъ
конденсаторъ чрезъ пластинку /, а положительное — чр'езъ проволоку п
етойУтагТОръ N' винтъ х' гальваническую батарею, винтъ у, коммутаторъ’
Ра г И пластпнкУ 9- 0тъ этого> продолжительность прямого тока въ спи-
обра уменьпштся' и искра въ е сделается слабее. Затемъ, прежде, чемъ при
тномъ движеш'и молотка цепь въ точке е будетъ спова замкнута, элек-
374:
ГАЛЬВАНИЗМЪ
тричества, накопленный въ конденсаторе, соединяются чрезъ индуктирующую,
спираль, коммутаторъ и батарею; получается мгновенный токъ, котораго на¬
правлеше противоположно индуктирующему току; онъ ускоряетъ размагничива-
ше железной массы L, такъ что следующШ гидроэлектричесюй токъ застаетъ.
железо въ естественномъ состоянш. Сида индуктированнаго тока отъ этого
увеличивается, потому что намагничивавпе железа изменяется тогда въ боль¬
шей мере.
Если нндуктивныя разноименныя электричества пр1обретутъ слишковъ
большое напряжете, то могутъ соединиться чрезъ изолирующШ слой, и тогда
спираль сделается слабее, потому что часть ея не будетъ более действовать.
Чтобы отвратить такой случай, къ электродамъ а и к приделываютъ прутья h
съ шариками, между которыми является каждый разъ искра, какъ скоро на¬
пряжете электричества превзойдетъ некоторый пределъ.
На электродахъ а и к индуктированной спирали получается силь¬
ное напряжеше электричества; при сближенш концовъ проводниковъ,
идущихъ отъ этихъ электродовъ, перескакиваютъ искры, длиною, при
блашцлятныхъ условгяхъ, до 40 дюймовъ. Приближая руку только)
въ одному изъ электродовъ, мы получаемъ уже рядъ искръ. Направ-
леше электричества безпрестанно переменяется вместе съ движеш-
емъ молотка q.
Физюлогичешя дМетгая необыкновенно сильны, такъ что вво¬
дить себя въ цепь было бы безразсудно.
Количество индуктированнаго электричества, при прямомъ и обратном
индуктированныхъ токахъ, между собою равны; если ввести индуктированный
токъ спирали Румкорфа въ растворъ меднаго купороса, съ помощш медных
электродовъ, то не замечаемъ разложешя, ибо два последовательные индук¬
тированные тока, разъединяя вещества по противнымъ направлешямъ, осво
бождаютъ на каждомъ электроде попеременно то медь, то проч1я составны
части соли, которыя тотчасъ же опять образуютъ медный купоросъ; если, вме¬
сто меднаго купороса, взять воду, то она разлагается, но на обоихъ электро
дахъ получаются не отдельно кислородъ и водородъ, но смещеше ихъ въ той
пропорцш, которая нужна для образовашя воды.
Прямой токъ имёетъ меньшую продолжительность, нежели обратный; по¬
этому, первый напряженнее второго. Въ этотъ убеждаютъ насъ мнопя явлешя.
Индуктированный токъ спирали Румкорфа пропускаютъ чрезъ проволоку,1
намотанную спирально на пластинку изъ закаленной стали. Такъ какъ задер"
живительная сила препятствуетъ возбужденно магнитизма, то стальная плас:
тинка, не смотря на противоположный направлешя токовъ, намагничиваете
именно такъ, какъ еслибы действовали одни прямые токи; значитъ, прямые
токи сильнее обратныхъ.
Если въ индуктированной цепи сделать разрывъ, то разнородный элек
тричества, появивпняся на концахъ проволокъ, должны будутъ для взаимного
соединетя преодолеть сопротивлеше воздуха. При этомъ только части элек-
тричествъ переходить чрезъ разрывъ, а оставпйяся электричества возврата'
ются вазадъ и уничтожаются въ самой индуктированной спирали. Чемъ мене®
ИНДУКЦШ
375
пазрывъ и Ч’Ьмъ болЬе напряжете электричествъ, т’Ьмъ болгбе ихъ проходитъ
чрезъ разрывъ и т*мъ мен*е уничтожается въ спирали. Такъ какъ прямой
индуктированный токъ имеетъ напряжеше большее, ч*мъ обратный, то онъ
съ большею легкостью, ч*мъ обратный, преодол*ваетъ сопротивлеше воздуха,
разд*ляющаго концы проводниковъ. Поэтому, когда въ ц*пи есть разрывъ,
при прямомъ ток* проб*гаетъ больше электричества, ч*мъ при обратномъ.
Химичесшя вещества, введенный въ ц*пь, въ которой есть разрывъ, разлага—
ются, и составныя ихъ части появляются у электродовъ. Вода попрежнему
даетъ см*сь газовъ, но на одномъ электрод* будетъ преобладать водородъ, на
другомъ кислородъ; это преобладаше будетъ т*мъ въ большей степени, ч*мъ
бол*е промежутокъ между концами проводниковъ. Лейденская банка въ этомъ
случа* заряжается. Вм*сто разрыва, въ ц*пь можно ввести проводникъ съ
весьма большимъ сопротивлешемъ; при этомъ прямой токъ также въ большей
или меньшей степени будетъ преобладать надъ обратнымъ. Если разстояше
между электродами, при химическомъ д*йствш индуктированныхъ токовъ, ве¬
лико, то, хотя бы не было разрыва, также зам*чается преобладаше прямыхъ
токовъ.
Слабый гидроэлектричешй токъ вводятъ въ индуктирующую спираль. Въ
жсл*зномъ стержн* L возбудится такъ мало магнитизма, что молоточекъ не
притянется; сл*довательно, токъ не будетъ прерываться, и въ наружной спи¬
рали не будетъ индуктированныхъ токовъ. Если замыкать и размыкать ц*пь
съ помощш коммутатора N, получимъ слабые индуктированные токи, кото¬
рые безопасно можно пропустить чрезъ себя, касаясь руками электродовъ а и &.
При каждомъ замыканш гидроэлектрической ц*пи, мы ощущаемъ толчекъ,
который бываетъ сильн*е при размыканш, ч*мъ при замыканш. Для опы-
товъ этого рода бсзопасн*е употреблять слабыя магнитоэлектричешя спирали.
Если пропускать электричество спирали Румкорфа чрезъ разрежен¬
ный газъ, заключенный въ стеклянномъ сосуд* овальной формы (фиг.
446), то газъ накаливается; цв*тъ зависитъ отъ вещества газа. Въ
продаж* существуютъ трубки, наполненный разными разреженными
газами, называемый гейслеровыми, по имени изготовлявшаго ихъ меха¬
ника-артиста Гейслера въ Бонн*. Эти трубки им*ютъ весьма разнообраз¬
ный видъ; одна изъ нихъ изображена на фигур* 447. Токи вводятся
f “\
,Ф о т
Фиг. 447,
чрезъ платиновыя или алюмшневы проволоки а и к, впаянныя въ стек то
kv зависить от* сте|,ени разрЬжетя газа. Если гейслемву ттб
У. Ще^апаяпную и наполненную какимъ либо газомъ обыкновенной у $у-
376
ГАЛЬВАНИЗМЪ
гости, сообщить съ ртутнымъ насосомъ, то, по мере разрежешя газа, наблю¬
дается следующее. При обыкновенной упругости, если разстояте между элек¬
тродами довольно велико, не получается никакихъ электрическихъ явлешй.
При некоторой разреженности газа, является тонкая светлая лишя, отъ од¬
ного электрода до другого. Цветъ ея зависитъ отъ вещества газа. При даль-
нейшемъ разр'Ьжети, светлая полоса становится шире, и, наконецъ, вся труб-
ко наполняется непрерывнымъ йятемъ. При упругости газа въ 5 — 3
миллим., у одной изъ проволокъ, впаянныхъ въ трубку,
именно служащей отрицательнымъ полюсомъ, т. е. та¬
кимъ, чрезъ который вытекаетъ более отрицательнаго,
чемъ положительнаго электричества,—появляется темное
пространство, а потомъ идутъ до самого положительнаго
нолюса светлые колеблющееся тонше слои, перпендикуляр¬
ные къ направленш тока и перемежаюпцеся съ темными;
слои несколько закривлены, и выпуклость ихъ обращена
частш къ отрицательному, частш къ положительному по¬
люсу; оне заметны на фигуре 447, въ узкихъ частяхъ
трубки, и въ приборе, изображенномъ на фигуре 446. Эти
явлешя можно также получить съ помощью сильной галь¬
ванической батареи; Варренъ-де-ля-Рю достигъ блистатель-
ныхъ результатовъ, употребляя свою батарею изъ 11000
элементовъ [285]. Если продолжить разрежете газа, то
слои света становятся шире и, наконецъ, исчезаютъ; тог¬
да получается одно изъ весьма интересныхъ явлешй, от-
крытыхъ Круксомъ въ разреженвыхъ газахъ: газъ пере-
стаетъ испускать светъ, а стенки самой трубки начинаютъ
светиться (флуоресцировать) [430]. Наконецъ, при крайней
степени разрежешя, которой достигнуть весьма трудно, ая-
Hie стекла и вообще всякое электрическое явлеше прекра¬
щаются, потому что абсолютная пустота не пропускаешь
Фнг. «146. электричества [261].
Термоэлектричество.
319. Опытъ Зеебека. Зеебекъ доказалъ, что въ замкнутомъ проводни¬
ке, составленномъ изъ двухъ разнородныхъ металловъ, является электричешй
токъ, если два спая имеютъ различный температуры. Для доказательства лучше
всего взять висмутъ и сурьму. Две пластинки рдяЬс (фиг. 448), сделанный
изъ этихъ металловъ, спаиваютъ
въ Ър и сд такъ, чтобы оне об¬
разовали замкнутый проводникъ,
внутри котораго помеющаютъ
магнитную стрелку. Пока оба
спая имеютъ одинаковый тем¬
пературы, магнитная стрелкаос¬
тается въ плоскости магнитнаго
меридиана; это показываетъ, что
въ проводнике нетъ гальвани¬
ческаго тока^какъ и следовало
Фиг. 448.
ТЕРМОЭ ЛЕЕТРИ Ч ЕСТВО
377
чть, ибо не видно причины, почему бы токъ долженъ былъ идти по од-
яаправлен1ю преимущественно предъ другимъ. Но если одинъ изъ спаевъ
Я° нагреть, а другой Ьр оставить холоднымъ, то, расположивъ приборъ въ маг-
яптномъ мерши ане, заметимъ, что северный конецъ п стрелки отклоняется на
чапад'ь* При нагреванш спая Ьр, отклопеше будетъ восточное. Это несомн'Ьн-
но доказываетъ, что въ цепи возбужденъ электричесшй токъ; въ какомъ месте
замкнутаго проводника онъ получилъ начало, сказать нельзя, по недостатку
данныхъ; равнымъ образомъ наука, при иастоящемъ ея развили, не въ состоя-
0in разъяснить н причину явлешя# Допускаютъ, что эта неизвестная причина
д'Штвуетъ въ нагр4томъ спае: ее называютъ термоэлектрачествомъ, а
приборъ bcpq—термоэлектрическим* элементомъ. Пользуясь правиломъ
Ампера относительно отклонешя магнитной стрелки гальваническимъ токомъ
[274], можно заключить, что токъ идетъ изъ нагретаго спая cq въ сурьмянную
пластинку сЪ и возвращается, чрезъ холодный спай bq и висмутъ, въ спай
cq. Такимъ образомъ, въ пагретомъ спае естественное электричество разла¬
гается: положительное накопляется на сурьме, отрицательное — на висмуте;
поэтому, сурьму считаютъ электроположительнымъ теломъ въ отношеши вис¬
мута, а висмутъ — электроотрицательнымъ относительно сурьмы. Подобно вис¬
муту в сурьме, все друие металлы представляютъ термоэлектричесшя явлешя.
320. Законы термоэлектрическаго тока. Направление термоэлек-
тричсскаго тока и его сила зависятъ отъ рода соприкасающиеся металловъ
и разности температуръ спаевъ.
Веккерель нашелъ, что, когда одинъ спай имеетъ температуру 0°, а дру¬
гой 20°, то все металлы можно расположить въ рядъ, въ которомъ предыду-
нцй металлъ въ отношеши последующаго электроположителенъ; электровоз-
будительная сила темъ более, чемъ далее тела отстоять другъ отъ друга.
Вотъ этотъ рядъ:
+
£урьма* Латунь. Кобальтъ.
Мышьякъ. Род! ft. ПалладШ.
^ejlt30- Свинецъ. Платина.
Динкъ* Олово. Ннккель
шТ' Sepe6po- Висмутъ-
шъдь. Марганецъ.
житъ ТГ1ВЙДИМЪ’ что наибольшая электровозбудительная сила принадле-
ложгттр! И ВИСМ^ ^ Одинъ и тотъ же металлъ можетъ быть и электропо-
мртяггла ьншъ’ и эмктроотрицательнымъ, смотря по тому, съ какпмъ другимъ
Э7р мъ соприкасаеТ€Я’ такъ* «Рвбро электроположительно съ нлатиной и
электроотрицательно относптельно золота.
Г°МЯНуТЫЙ рядЪ металловъ можно включить тела неметалличесгая
МЕнералы (пиритъ’ свинцовый блескъ) и разные сплавы; мнопя
4tMl> Вй^ес™ пРеДставляютъ бблыную электровозбудительную силу,
ла nSnf Развость температурь не бол-fce 20°. то электровозбудптетыпя ™
тУРы тГ1аг°оШЬНа 9Т°Й ра8Н°СТИ; Н° ПрИ дальйПшемъ возрастай in темпеш-
будительгШ ’ этотъ законъ оказывается несправедливыми электповт
Z? ШЮГДа не только не У“« «о еще умсиьщае
совершенно и даже переменяетъ направлеше. *
378
ГАЛЬВАНИЗМЪ
Фиг. 449.
Фиг. 450.
Термоэлектрический токъ можетъ происходить не только въ соприкосновен
нш разнородныхъ веществъ, но даже въ такомъ случай, когда замкнутый про¬
водникъ состоитъ изъ одного и того же вещества, если есть некоторая разни¬
ца въ его частяхъ. Такъ напримйръ, если согнемъ въ видй спирали проволоку
а (фиг. 449), которой концы прикр*Ьпимъ къ мультипликатору с, и станемъ
нагревать проводникъ вблизи спи¬
рали, то магнитная стрелка откло¬
нится. Направлеше тока бываетъ
разное для разныхъ металловъ: въ
однихъ токъ идетъ отъ нагреваемо
точки къ спирали, въ другихъ—п
g противоположному направленш
Термоэлектричесшя явлешя име¬
ютъ связь съ нагрЬвашемъ помо¬
щш гальваническаго тока. Пусть две пластинки а и Ь (фиг. 450) изъ раз
ныхъ металловъ, напр, изъ сурьмы а и висму
мута Ъ, спаяны между собою и соединены про
локой с, чтобы образовался замкнутый провод¬
никъ. При нагреванш спая является термоэлек
трическШ токъ по направленш, показанному стрел
кой. Если сообщить концы того же стержня аЬ
(фиг. 451), имеющаго по всей своей массе теми
ратуру окружающей среды, съ электродами гальванической батареи р и пр
пустить токъ по направленш обратному съ термоэлектрическимъ, котор
былъ прежде въ стержне аЪ, то наибольшее \
греваше обнаруживается въ месте спая. Не
рененивъ направлеше тока, заметимъ, чя!
спай будетъ иметь температуру ниже, нежеи
самыя пластинки а п Ъ. Когда стержень а
достаточно толстъ, а токъ довольно слабъ, т
заметнаго изменешя въ температуре метал
Фиг. 451. ловъ а в Ь не произойдетъ, а въ спае даже бу
детъ охлаждете, что можно заметить по термометру &, который погружаю
въ углублеше, сделанное въ спае. На этомъ основанъ следующей любопытн
опытъ Э. Ленца. Стержень изъ висмута и сурьмы погружаютъ въ таюнц
снегъ, а въ углублеше спая наливаютъ воды: при пропусками тока вода за
мерзаетъ, не смотря на то, что окружающая среда имеетъ 0°.
321. Термоэлектрически батареи. Для усилешя действия, соеди
няютъ мноие термоэлектричесше элементы и получаютъ такъ называемы
термоэлектричесшя батареи. Приготовивъ большое число пластинок
изъ сурьмы и висмута, спаиваютъ ихъ такимъ образомъ, какъ показано на
фигуре 452. Черныя черты изображаютъ сурьму, а двойныя — висмутъ. В*
точкахъ, обозначенныхъ цифрами: 1, 2, 3, 4, 5, находятся спаи. Крайн
пластинки А и В—сурьмяная и висмутовая — соединены проводникомъ Рш
Спаи 1, 3, 5 — чрезъ одинъ — нагреваютъ, а 2, 4 — охлаждаютъ- Ка$
дая пара разнородныхъ пластинокъ даетъ электричесшй токъ, пробегаюй
по всемъ прочимъ пластинкамъ и проводнику#; поэтому, обицй токъ буДеТ
сильнее, нежели отъ одного элемента. Въ настоящее время существуетъ не ма
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
379
1*
(*
1* -
—К
А
Фиг. 452.
лов количество териоэлектрическихъ батарей, различающихся, какъ веще
отвали, изъ которыхъ ori составлены, такъ и рас- л 1 1
положетемъ частей. Назовемъ батарею Мура и Кла-
лона, состоящую изъ железа и свинцоваго блеска. /
Термоэлектричесшй токъ производить таодя же |Р
д$йст1йя, какъ и гальваническШ, хотя и не столь
сильныя. Онъ разлагаетъ воду и друпя вещества,
отклоняетъ магнитную стрелку отъ ея положешя,
намагничивать железо, даетъ искру, индуктируетъ
новые токи, которые могутъ действовать на организмъ и проч.
X 322. Термомультипликаторъ. Употребляя очень малыя сурьмяный
и имсмутовыя пластинки, Нобили устроилъ многопарную батарею (фиг. 453),
занимающую весьма незначительный объемъ.
Элементы вводятъ одинъ за другимъ. Крайшя
пластинки, сурьмяная касается винта -4, а
висмутовая—винта -8Г* Въ D находятся спаи
чрезъ одинъ, въ С—все проч1е. Если соеди¬
нить электроды А и К съ мультишшкаторомъ
Нобили, то малейшая разность въ температуре
спаевъ, обращеняыхъ въ противныя, стороны,
производить отклонеше магнитной стрелки;
даже npncyrcTBie человеческаго тела въ раз¬
стояши 30 футовъ можетъ быть замечено. Та¬
кая совокупность термоэлектрической батареи
и мультипликатора называется термомулъ- фиг* 453*
типлитторомъ. Съ этнмъ приборомъ были произведены все замечатель¬
ный изеледоватя надъ лучистою теплотою.
Найти отношеше между величинами ряда.—Имеется батарея Бунзена въ'ОО
элементовъ. Требуется составить бата¬
рею того же напряжешя и того же со-
нротивдешя изъ элементовъ Дашедя, по¬
лагая, что электровозбудительная сила
элемента Бунзена въ 1,75 более электро-
возбуднтельной силы элемента Дашеля
а сопротивлеше въ три раза мен'fee.—
Желаютъ действовать токомъ на т£ло
большого сопротивлешя; какую изъ двухъ
батарей одинаковаго напряжения на элек¬
тродахъ, но разныхъ сопротнвденш, сле¬
дуетъ предпочесть?— Определить сопро-
тивдеше платиновой проволоки длиною
въ 4 дюйм, и толщиною въ 0,1 линш, при¬
нимая сопротивлеше меди за единицу
—Вычислить сопротивлеше железной те¬
леграфной проволоки длиною въ 250
верстъ н толщиною въ 2 лиши, пинии-
мая сопротивлеше меди за 1—Найти
сопротивлеше дилиидрическаго столба
“ГГГ° В0АНШ'° Раст*ора поварен-
ной соли, высотою въ 10 (Ьутовъ И то Я-
щиною Сд.аметромъ) м, футъ
лить отношеше гт-тнпй * инредъ
w I Рт>тнои единицы Симен-
еДнои, т. е. къ со против л ешю
двухъ токовъ, если первый отклоняетъ
магнитную стрелку въ гальванометре
тангенсъ-буссоль на 17°25f отъ магнит¬
наго меридаана, а второй,—на 34о50*,
то есть на уголъ вдвое болышй.—Опре¬
делить силу тока, откловяющаго магнит¬
ную стрелку въ гальванометре синусъ-
буссоль на 42,‘28,| принимая токъ, от¬
клоняющей магнитную стрелку на 1°, за
единицу,—Есть мультипликаторы, въ ко¬
торыхъ магнитная стрелка ns (фиг. 454)
стоить вертикаль¬
но и можетъ ка¬
чаться 1олько въ
плоскости, перпен¬
дикулярной къ пло¬
скости магнитнаго
мерид1ана, между
Двумя системами
оборотовъ прово-
*°Ди, параллель-
иыхъ той же пло¬
скости. Разобрать,
Какнхъуслов1й фиг- 454‘
зависитъ чувствительность такого сна-
«Г
380
ГАЛЬВАНИЗМЪ.
медной проволоки, длиною въ футъ и
толщиною въ литю.—Взята гальваниче¬
ская батарея изъ w элементовъ одного
рода, соединеныхъ параллельно; если въ
одну и ту же дйпь ввести эту батарею
и еще одинъ элементъ по противополож¬
ному направлен! ю, то какъ велика бу¬
детъ сила тока?—Даны 12 гальв. элемен¬
товъ; сопротивлете каждаго равно 40.
Какъ надо сочетать элементы, чтобы полу¬
чить наибольшей токъ, полагая, что внеш¬
нее сопротивлеше равно 32?—Сравнить
силы токовъ для сл'Ьдующихъ сочетанш
гальванической батареи, состоящей изъ
тп элементовъ: 1) Батарея разделена на
п группъ, въ каждой по m элементовъ,
въ каждой группе элементы введены по¬
следовательно, а группы соедннены ме¬
жду собою параллельно. 2) Батарея раз¬
делена на»» группъ, въ каждой по « эле¬
ментовъ; элементы каждой группы со¬
единены параллельно, а группы введены
последовательно.—Придумать такое ра¬
сположите приборовъ и ироволокъ (фиг
421), чтобы при телеграфироватн съ
одной станцш (иаприм. Л) приходилъ въ
дейсше только пищущш снарядъ (2));
другой снарядъ (С) оставался бы въ
покое.—Имеется одна гальваническая
батарея и одинъ электрическш звонокъ
(фиг. 424), помещенный въ одной нзъ
комнатъ дома; въ другнхъ комнатахъ
предполагаготъ поставить клавиши, что¬
бы можно было съ разныхъ точекъ дома
действовать на одинъ и тотъ же зво¬
нокъ. Какъ надо соединить между со¬
бою снаряды съ наименьшею тратою
проволокъ?
ОТЛ'БДЪ II
о СВЪТФ.
Пр&холинейное раепространете, скорость и сила свЪта.
323. Светъ. Изъ вс'Ьхъ вашвхъ чувствъ,зр4в1е даетъ намъ са¬
мое левое повяие о природе. Неизвестная причина, восредствомъ кото¬
рой естественные предметы провзводятъ на глазъ впечатлив и чрезъ
то делаются видимыми, называется евптемь.
324. Раздфлен1е телъ въ 0ТВ0В1ЕНШ светА. Отвосвтельно
света тела разделяются на с амосвптящгяся и темный. Первыя из-
даютъ собственный света, и потому могутъ быть виднмы безъ помощи
другихъ телъ; сюда относятся: солнце, звезды, пламя. Темные пред¬
меты можно видеть только въ присутствш самосветящагосятела; сюда
принадлежать: планеты, луваи почти все тела наземной поверхности.
Тела разделяются еще на прозрачный и непрозрачный. Про¬
зрачный вропускаютъ чрезъ себя светъ, какъ напр, стекло, вода, воз¬
духъ. Чрезъ непрозрачный светъ ве проходить; таковы: металлы, де¬
рево. Впрочемъ, надо заметить, что, какъ петь тела совершенно про-
зрачнаго, такъ, вероятно, ве существуете и совершенно вепрозрачнаго:
при увеличиванш толщины прозрачнаго тела, ово можетъ сделаться
непрозрачнымъ; равнымъ образомъ, тонкая пластинка вепрозрачнаго
вещества иногда просвечиваете, какъ это наблюдается въ тонкомъ зо-
лотомъ листке, который пропускаете чрезъ себя зеленый света.
325. Гипотезы о свете. Не пвгЬя возможностщузнать, что такое светъ
неоднократно составляли гипотезы о существе его.
Некоторые древше философы полагали, что причина света находится въ
насъ самихъ, что изъ глазъ истекаете особенное вещество, которыиъ мы ося-
заемъ предметы; это предположеше ничемъ не оправдывается и даже противо¬
речить наблюдешю, потому что въ темноте, безъ присутствия самосветящагося
т*ла, мы ничего не можемъ видеть.
382
о СВ'ЬТЬ.
Долгое время принималась гипотеза истечемя септа, принадлежащая
Ньютону. По мн!;тю этого ученаго, светящееся гЬло выбрасываетъ съ огром¬
ною скоростью невесомое вещество, которое, придя въ нашъ глазъ, произво¬
дитъ ударъ, воспринимаемый нервами зрётя въ виде света; встречая на пути
преграду, оно частш отбрасывается и, попадая въ глазъ, даетъ возможность
видеть внешше предметы. Прозрачный тела суть те, которыя пропускаютъ
чрезъ себя это вещество; непрозрачный—задерживаютъ. Гипотеза Ньютона
была оставлена потому, что некоторый световыя явлешя совершенно ею не
объясняются.
Самая вероятная гипотеза, объясняющая до малейшей подробности все
явлешя света, называется гипотезой волнетя; она принадлежитъ Гюйгенсу
п обработана и изменена Юнгомъ, Френелемъ, Араго, Коши, Малюсомъ и мно¬
гими другими. По этой гипотезе, въ природе нётъ абсолютной пустоты, но
весь м1ръ наполненъ разрезкеннымъ и упругимъ до высшей степени веществомъ,
называемымъ эфиромъ, который находится даже въ телахъ, между атомами.
Светяпреся предметы имеютъ свойство заставлять лежания около нихъ ча¬
стицы эфира приходить въ дрожаше, то есть двигаться взадъ и впередъ съ
чрезвычайною быстротою; эти частицы приводить въ колебаше следующей
слой частицъ, те— следуюпцй и т. д. Такая передача, по причине большой
упругости эфира и незначительной его плотности, совершается съ огромною
скоростью. Светъ есть ощущеше, испытываемое нервами зр4шя, когда до
нихъ достигаетъ дрожаше эфира. Нечто подобное наблюдается въ воздухе:
быстрый колсбашя его частицъ воспринимаются ухомъ въ виде звука [465].
Прозрачный тела пропускаютъ чрезъ себя колебашя эфира, непрозрачный—
задерживаютъ.
у. 326. Распространена свита въ однородной срединъ. Сре¬
диною въ отношенш света называется всякое прозрачное тело.
Бъ однородной средине и пространстве, не наполненномъ весомымъ
веществомъ, светъ распространяется по прямымъ лишямъ. Если на пря¬
мой линш, соединяющей глазъ и светящуюся точку, поместить непро¬
зрачное тело, то мы не увидимъ этой точки. Прямолинейное распро-
странеше света наблюдается также въ темной комнате, когда чрезъ от-
вермче въ ставне проходитъ лучъ, который даетъ видимыя для глаза
прямыя линш, освещая пылинки, пяаваюнуя въ воздухе, и частицы
самого воздуха.
Лучисвъта. Лучи света бываютъ параллельные, расходящееся
и сходящееся. Если светящаяся точка находится въ разстоянш чрез¬
вычайно болыномъ, то, безъ чувствительной погрешности, можно счи¬
тать лучи, падаюпре отъ нея на небольшую плоскость, параллельными;
но, говоря точно, отъ всякой светящейся точки, въ какомъ бы разсто-
яши она ни находилась, лучи расходятся. Сходящееся лучй имеютъ
такое направлеше, что, по достаточномъ продолженщ, должны сойтись
въ одной точке (фиг. 455). Светящаяся точка не можетъ испускать
такихъ лучей, и если мы пайдемъ средство произвести ихъ искусственно,
ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАСПРОСТРАНЕНА, СКОРОСТЬ И СИЛА СВИТА. 383
то глазъ А, находясь подъ ихъ впечатл’Ьшемъ, ничего не увидитъ; на-
противъ, если въ глазъ вступаютъ расходяпуеся лучи, то на общемъ
ихъ пересЬчеши мы видимъ светящуюся точку, хотя бы въ действи¬
тельности ея не было. Такъ напр., если на глазъ падаютълучи am, ап,
ак, d (фиг. 456), товъ А, на взаимномъ пересечеши продолженныхъ
А-*?:-?::
'Л
Фиг. 457,
Фиг. 455, Фиг. 456.
тучей, увидимъ светящуюся точку.
>.327. Тънь и полгтънь. Если лучи свЬтавстречаютънепрозрач¬
ное тело, то полу чается тпнъ, которая бываетъ различна, смотря потому,
исходятъ ли лучи отъ светящейся точки, или отъ светящагося тела.
1) Пусть S—светящаяся точка (фиг. 457), А—непрозрач¬
ное тело. Про-
ведемъ изъ S
прямыя лиши, j
касательный къ
телу А и объ-
еилюиця его со
всехъ сторонъ;
тогда на пре¬
граду PQ, въ
пространство аЬс, ограниченное этими лишями, не упадаетъ ни одного
луча; здесь получается тень М.
2) Светящееся тело можно представить состоящимъ изъ безчислен-
наго множества светящихся точекъ; для простоты, пусть тела, светя¬
щееся и непрозрачное, суть шары SZ и А (фпг. 458). Проведя лиши
Sb и Zc и множество другихъ, касательныхъ къ обеимъ шаровымъ по-
верхностямъ, мы ограничимъ на преграде пространство d, внутри кото¬
раго не упадетъ ни одного луча; здесь явится полная тень. Кроме того,
будутъ точки, лежанця вне тени, на которыя попадутъ лучи только отъ
некоторыхъ частей предмета SZ; чтобы определить этп точки, надо
провести прямыя лиши, касающаяся обоихъ шаровъ по разныя стороны,
^сдобно лишямъ Sn и Zm. Пересечешя такихъ касательныхъ лишй
«ъ преградой обозначить обводъ mqnp. Все точки преграды, лежапця
ОДе лиши mqnp, освещены всеми точками предмета ZS. Всякая точка
находящаяся между тенью d и лишею mqnp, освещена только частью
381
о свътъ.
тЬла SZ,—частш, т'Ьаъ большею, чемъ эта точка лежитъ ближе къ
лиши mqnp. Слабо освещенная часть преграды, лежащая между тенью
d и лишею mqnp, называется полутенью. Такимъ образомъ, при осве-
щеши предмета светящимся теломъ, не получается резко ограничен»
ной тени, но есть постепенный переходъ отъ полной тени къ полному
свету. На практике никогда не бываетъ абсолютной тени, потому что
частицы воздуха и разные предметы, будучи освещены солнцемъ или
другпмъ источникомъ света, отбрасываютъ отъ себя во все стороны лучи
которые, попадая въ пространство, занимаемое тенью, уменыиаютъ ея
напряжете. Чемъ гуще воздухъ и чемъ более освещенныхъ предме-
товъ, темъ тени светлее. Если наир, сторона небеснаго свода, противо¬
положная той, где находится солнце, покрыта блестящими белыми об¬
лаками, то тени весьма слабы; нанротивъ, при безоблачномъ небе, навы-
сокихъ горахъ, где воздухъ редокъ, контрасты между светомъ и тенью
весьма велики.
X 328. ЯВЛЕН1Я ПРИ ПРОХОЖДЕН1И СВЪТА ЧРЕЗЪ МАЛЫЯ ОТВЕР-
с'пя. Пусть пучекъ расходящихся лучей Sabc (фиг. 159), испускае-
мыхъ светящеюся точкой S, проходить чрезъ отверсие аЪс какой угодно
формы, напр, треугольное, сделанное въ стенке темнаго ящика А; тогда
на нротивуположной стенке является изображеше треугольника р. Бел¬
ый предмета самосветящшся, или, хотя и темный, но освещенный ис¬
точникомъ света, можно разематривать, какъ рядъ светящихся точекъ.
Пусть напр, лучи падаютъ отъ
дома (фиг. 460), освещеннаго
солнцемъ, въ треугольное отвер-
C'rie d темнаго ящика А. Разный
точки предмета дадутъ, на зад-
тей стороне ящика, изображешя
треугольниковъ, которыхъ бу-
детъ столько, сколько точекъ въ
предмете; эти треугольники, на¬
легая частш одинъ на другой, расположатся въ обратномъ порядке, чемъ
точки освещеннаго тела, то есть верхняя точка предмета дастъ тре-
угольникъ ВНИЗ),
нижняя—вверху,
правая— налево,
левая— направо.
Такимъ образомъ,
независимо отъ
формы отверсия,
, иол\ чнтся o6pa’i-
ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАСПРОСТРАНЕП1Е, СИЛА И СКОРОСТЬ СВИТА. 38 •>
нос изображеше предмета. Должно впрочемъ зам-Ьтить, что это справед¬
ливо только въ случае большого удалешя осв’Ьщеннаго предмета и ма¬
лой величины отверстая: иначе, изображеше будетъ иметь то же очер¬
тание, какъ и отверстте.—На этомъ свойств^основано объяснение, почем;,
нъ солнечный день светлы я пятна, являнпщяся на полу аллеи, или бе¬
седки, не смотря на различный видъ промежутковъ между листьями де-
ревьевъ, имеютъ видъ кру жковъ, и почему во время частныхъ солнеч-
иыхъ затмЬшй эти пятна—лунообразной формы.
Фиг. 458.
329. Скорость свита. Светъ не передается мгновенно изъ од¬
ного мЬста въ другое, но требуетъ н’Ькотораго времени, впрочемъ весьма
малаго. Датскш астрономъ Рёмеръ въ 1675 г. вывелъ скорость света
изъ паблюденш надъ затмешями юпитеровыхъ спутниковъ. Планета
Юпитеръ I, какъ известно, (фиг. 461) совершаетъ своп оборотъ около
солнца S въ 12 л1.тъ и сопровождается 4-мя лунами или спутниками:
ближайшш пзъ нихъ L обходитъ планету въ 42‘/з часа и каждый разъ
погружается въ гЬнь ея, отъ чего происходить его затмеше. Такъ какъ
время, протекающее отъ одного затмЬшя до другого, или между двумя
последовательны¬
ми выходами спу¬
тника изъ тЬни,
Должно быть одно
и то же, то можно
составить табли¬
цу, въ которой па
Целый годъ'впе-
Редъ будутъ озна-
времена па- Фиг. 4c,i.
25
386
о с в * т ъ.
чала и конца затм'Ьшя. Рёмеръ заметить, что такая таблица не согла¬
суется съ наблюдешями: если ея показашя начинаются съ того мгнове-
н!я, когда земля была въ Т, то затм'Ьшя опаздываютъ все более и бо¬
лее, по мЬрЬ того, какъ земной шаръ отступаетъ изъ Т въ Т', такъ что
при переходе его въ Т', а Юпитера изъ I въ Г, разность достигаетъ
16'36". Но какъ при этомъ разстояше между планетами постоянно воз¬
растаетъ, то слЬдуетъ заключить, что св'Ьтъ переходитъ изъ одного
места въ другое не мгновенного употребляетъ на это тЬмъ болышй про-
межутокъ времени, чемъ больше разстояше, которое онъ долженъ прой¬
ти. Безъ значительной ошибки, можно принять, что въ положенш Т
земля отстоитъ отъ Юпитера далее, чЬмъ въ Т, на поперечникъ своего
пути около солнца; такимъ образомъ, светъ, чтобы пробежать это про¬
странство, требуетъ 16'36" или 996". Такъ какъ поперечникъ земно¬
го пути равенъ 288 мшшонамъ верстъ, то раздЬливъ это число на 996,
найдемъ, что скорость света, или пространство, пробегаемое имъ въ1";
равна приблизительно 288000 верстъ.
ФранцузскШ ученый Физо и потомъ Фуко дали способы определять
скорость света не только въ пустомъ пространстве, какъ это сделалъ
Рёмеръ, но и въ прозрачннхъ телахъ. Изъ этихъ опытовъ оказалось,
что скорость света во всехъ срединахъ менее, нежели въ пустоте. По
новейпшмъ изследовашямъ Корню (Cornu) скорость света въ воздухе
равна 281475 верстъ, а въ пустоте 281600, где ошибка менее 300
верстъ.
Изъ скорости света можно вывести многгя интересный следшпя.
Разстояше земли отъ солнца равно половине поперечника земной ор¬
биты; поэтому, светъ доходитъ до насъ отъ солнца въ 8 мин. и 18 сев.
Это значитъ: еслибы солнце вдругъ померкло, то мы продолжали бы его
видеть еще 8 м. 18 с.; если бы потомъ оно снова стало светить, то мы
узнали бы объ этомъ только по истеченш 8 м. 18 с. Оамыя ближайная
звезды столь удалены отъ насъ, что светъ ихъ достигаетъ земли по
крайней мере въ 3 года, но есть изъ нихъ и ташя, отъ которыхъ св'Ьтъ
доходитъ въ тысячелеия. По этой причине, видимая нами теперь кар¬
тина неба не принадлежитъ къ этой эпохе, но ко временамъ давно мп-
нувшимъ, а какъ расположены звезды теперь, увеличилось или умень¬
шилось ихъ число, и есть ли вообще кашя нибудь отступлешя сравни¬
тельно съ тЬмн, что наблюдается въ настоящую эпоху,—обо всемъ этогь
узнаютъ только будущая отдалении поколешя.
330. Сила свита. Подъ силою септа разумеютъ степень осве-
щешя какой либо поверхности, или, что все равно, количество лучей,
падающихъ на единицу поверхности; найдены следуюпце законы силы
света.
ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ, СИЛА И СКОРОСТЬ СБИТА. 387
1) Сила свтьта расходящихся лучей обратно пропорцго-
налъна квадрату разстояшя.
2) Сила свкъта прямо пропорцгональна синусу угла, образо-
ваннаго направлетемъ лучей съ плоскостью, на которую эти лучи
падаютъ.
Первый законъ можно объяснить такъ. Вообразимъ светящуюся точку S
(фиг. 462) и опишемъ около нея две концентрическая шаровыя поверхности
с и С радиусами, которые соответственно обозначимъ чрезъ г п JR. Если бы
первая шаровая поверхность была непрозрачна, то она
задержала бы все лучи, вышедпне изъ светящейся точ¬
ки. Если бы этой поверхности не существовало, то те
же лучи упали бы на вторую шаровую поверхность.
Такимъ образомъ, на каждую изъ двухъ шаровыхъ по¬
верхностей упало бы одно и то же количество лучей
света, но освещеше ихъ было бы неодинаковое, по¬
тому что на внешней поверхности светъ распростра¬
нился бы по большему пространству, и на каждую еди¬
ницу площади упало бы лучей во столько разъ менее, во
сколько поверхность внешняго шара более поверхности внутренняго. Изъ сте-
реометрш же известно, что поверхности шаровъ относятся какъ квадраты par
д1усовъ; поэтому, обозначивъ соответственно чрезъ f и F силы света для по¬
верхностей внутренней и внешней, получимъ:
f:F=E*:r*.
Въ случае параллельныхъ лучей, освещеше отъ разстояши не зависитъ.
Для оправдашя второго закона, вообразимъ пучекъ параллельныхъ лучей
s (фиг. 463), падающихъ перпендикулярно на плоскость аЪ. Пусть эта плос¬
кость приняла наклонное къ лучамъ положеше ас; тогда ясно, что некоторые
изъ лучей, прежде на нее падавшихъ, теперь уже пройдутъ мимо, и освещеше
будетъ слабее. Чтобы определить отношеше между освещешями въ обоихъ
случаяхъ, допустимъ, что ab есть прямоугольникъ. Продолжимъ стороны пря¬
моугольника ас до пересечешя съ лишями sb я sd въ
точкахъ ш и ti и проведемъ прямую шп. Тогда полу~
чится опять прямоугольникъ (Z7Tij на который упадетъ то
же число лучей, что прежде на ab, но освещеше пер-
ваго am будетъ слабее второго аЪ, и при томъ во столь¬
ко разъ, во сколько площадь ab менее площади am; а
отношеше этихъ площадей, какъ известно изъ планиме-
трш, равно отношешю высотъ ad и am; следовательно,
назвавъ силу света для прямоугольника am чрезъ f, а
для «б—чрезъ F, будемъ иметь:
f:F=ad:an.
Съ другой стороны, изъ треугольника adn выходитъ
ad:aw = sin and: 1;
оравнивъ обе пропорцш, найдемъ:
f:F— sin and; 1,
откуда
f =\F sino«d, Фиг. 463.
S S 8 *
I
• ,1
4 V ^ ! '
. VI />■*
i *
- n
1
388
О с В t Т l.
то есть сила света прямо пропорцюнальпа синусу угла, составлепнаго падаш-
щимъ лучемъ съ освещаемою плоскостью. Когда этотъ уголъ нуль, то есть ко¬
гда лучи скользятъ вдоль плоскости, то синусъ его также нуль, и освещешя ни¬
какого не будетъ. Наибольшее освищете имеетъ место, когда лучи перпенди¬
кулярны къ плоскости, потому что тогда синусъ имеетъ наибольшую величину.
ys Фотометры. Фотометрами называются приборы, служанце для
оправдашя законовъ освещешя и для сравнешя напряженности источ-
никовъ света. Между разными родами ихъ, самый простой состоитъ изъ
двухъ деревянныхъ линеекъ А и В (фиг. 464), вращающихся на шар¬
нире. Къ одной
Фпг. 464.
изъ нихъ приде-
ланъ столби къ с;
па линейкахъ, въ
от и п, ставятъ
зажженння свечи
или каше либо
друпе источники
света. Пусть въ от ,
поставлена свеча
р. а въ п—4 тагЛя же свечи, или равносильный имъ источпикъ света
q. Приложивъ гаарниръ къ стене, получимъ на ней отъ столбика с две
тени; тень q будетъ освещаться свечею р, а тень р—источнпкомъ q.
Предположимъ, что тень р светлее q; приближая тогда къ стене свечу
р, можемъ достигнуть того, что тени будутъ одинаково темны. На линей¬
кахъ сделаны делешя, по которыть можпо отсчитать разстоятя источ-
ликовъ света отъ теней. При этомъ оказывается, что разстояте q огь
р вдвое более разстоятя# отъ q'. Если бы вместо источника q взяли,
9 свечей, то пришлось бы поставить ихъ паразстояши, втрое большем ь
■отъ р, нежели р отстоитъ отъ q. Этимъ доказывается первый законъ.
При сравненш силы двухъ источшгковъ света поступаютъ подоб-
ошмъ образомъ. Источники передвпгатотъ по линейкамъ А и В до техъ
яторъ, пока не получать одинаковыхъ тепей; потомъ определяютъ отпо-
шеше квадратовъ разстоящй р отъ q и q отъ р.
Въ бол4е совершенномъ виде, этотъ фотомотръ пмеетъ следующее устрой¬
ство. Устапавлпваютъ вертикально матовое
стекло, или листъ прозрачной бумаги рг1
(фпг. 465). Ширма с позволяегь падать лу-
: чачъ каждаго пзъ двухъ псточнпковъ свйта р
и q только на одну половину бумаги, а другаД
половина въ то нее время освещается другим ь
источнпкомъ. Источники света неоогйщають
до техъ поръ, пока обе половины бумаги не будутъ одинаково освещены»
и
ОТРАЖЕШЕ СВ liT A. S 3S*J
зат^а1*’ вычисляют. отношеше квадратовъ разстояшя источников-!, отъ эк¬
рана Р Ч. • „
Изъ фотометрическихъ изыскаши найдено, что солнечные лучи освЬ-
щаютъ какую либо поверхность съ такою же сплою, какъ 5563 свечи
въ разстоянш фута отъ той же поверхности, а лучи луны какъ одна
свеча, въ разстояши 7 футовъ.
Отраисеше св-Ьта.
331. Отражеше свита. Если лучъсвета Syl (фиг. 466) встр'Ь-
чаетъ полированную плоскость 3/Л, то онъ
измЪняетъ свое направлеше и удаляется отъ
этой плоскости по лиши АВ. Это явлете
называется отраменгемъ свата, уголъ
SAD, составленный иадающшгь лучемъ и
нернендикуляромъ къ плоскости,—угломъ
паденгя, уголъ 1)АВ — углот отра¬
женья.
Полированная поверхность въ отноше-
niii свЪта называется зеркаломъ. Фиг. 466.
- Законы отражена свътл. При отражеши света замечаются
следующее законы.
1) Уголъ пидетя равенъ углу отражешя.
2) Jучи, падающгй и отраженный, находятся въ оОной пло¬
скости съ перпендикуляромъ, возстановленнъшъ изъ точки паде-
тя луча къ плоскости, на которую падаетъ лучъ.
Для доказательства этихъ законовъ па опыте употребляются раз-
вые npiejiu.
1) По окружности деревянной полукруглой доски АА (фиг. 467)
утверждается
металлпческш
листъсс,сверну-
тый въ полуди-
лнндръ и разде¬
ленный на гра¬
дусы. Около цен¬
тра иол) круга
вращается стер¬
жень h, на кото-
роиъ утвержде-
Но> перпендику-
390
О свете.
лярпо къ нему, зеркало к. Чрезъ отверс/ие с, сделанное въ металли-
ческомъ ласт*, смотрятъ на зеркало, въ которомъ, чрезъ етражеше,.
будетъ видно одно изъ д’ЪленШ. Дуга, заключенная между этимъ Д’Ь-
лешемъ и концомъ t стержня h, изображающего перпендикуляръ къ
зеркалу, при всякомъ положенш зеркала,—равна дуй между т’Ьиъ
же концомъ стержня и отвершемъ с, Ч’Ьмъ и подтверждаются законы
отражешя света.
2) Сл4дующ1й способъ даетъ возможность поверить упомянутые законы съ
такою точности, какую только допускаютъ астрономическая наблюдешя. На
горизонтальной оси с (фиг. 468) утверждаютъ телескопъ LI, описывающШ
при вращенш вертикальную плоскость, въ
которой также находится кругъ, разделенный
на градусы. Въ т ставятъ чашку со ртутью.
Телескопъ устанавливаюсь такимъ образомъ,
чтобы по оси его прошелъ лучъ alL какой ни¬
будь яркой звезды; потомъ, замЬтивъ на кру-
гё положеше LI телескопа, поворачиваютъ его
въ положеше LV, то есть до тЬхъ поръ, пока
другой лучъ и'г, идущШ отъ той же звёзды и
параллельный alL, отразясь отъ зеркальной
Фиг. 468. поверхности ртути, попадетъ въ телескопъ.
Тогда оказывается, что отклонешя телескопа отъ горизонтальной лиши си, или
углы асп и net, равны между собою. Но поверхность ртути въ спокойномъ со¬
стоянш совпадаетъ съ горизонтальной плоскостью ЪЪ'; поэтому, /nci—/_cib',
а /_асп=/_аЧЪ- следовательно /_a'ib—/_cib'. Возставивъ къ поверхно¬
сти ртути перпендикуляръ in, будемъ иметь изъ последняго равенства: /_аЧп
= Упгг,, то есть уголъ падешя равенъ углу отражешя; изъ построешя также
видимъ, что лучи падаюнуй и отраженный лежатъ въ одной плоскости съ пер-
пен дикуляромъ in.
Разные роды зегкалъ. Зеркала бываюгь разныхъ родовъ: пло-
сшя, сферичешя, коничешя, цилиндричесшя и проч. Въ практике
преимущественно употребляются плотя и сферичесшя.
Отраисеше св4та отъ плосвихъ веркадъ.
332. Изображена светящейся точки. Пусть на плоское зер-
[ кало MN (фиг. 469) пада-
ютъ лучи SA и SB отъ свЬ-
| тящейся точки S. Поетавимъ
перпендикуляры АС и BD.
I Лучи отразятся по лпшяяъ
I AJE и BF, такъ что углы
SAC и SB1) будутъ соотвЬт-
I ственно равны угламъ САЕ
_ и DBF. Глазъ, помещенный
Фиг. 469.
0ТРАЖЕН1Е СВЪТА ОТЪ НЛОСКИХЪ ЗЕРКАЛЪ.
391
въ точке О, получптъ впечатлите отъ расходящихся лучей и увидитъ
светящуюся точку S', лежащую на пересечеши лучей АЕ и ВЕ
[326], хотявъ действительности ея тамъ н4тъ. Не трудно доказать,
Что S и S' находятся на одном ь и томъ же перпендикуляре SS, въ
равныхъ разстояшяхъ отъ зеркала, такъ что SK равно S'K.
Треугольники SAB и SAB равны. Сторона АВ у нихъ общая;
уголъ SA С равенъ углу САЕ\ следовательно, /.&42?равенъ / ВАЖ;
уголъ ЕАМ равенъ /В AS , а потому уголъ SAB равенъ /.S' АВ.
Точно такъ же можно показать, что уголъ SB К — /S'BK, откуда
/SBА равенъ /S'В А, какъ дополнешя равныхъ угловъ до двухъ
лрямыхъ. Итакъ, треугольники SB А и S'В А имеютъ общую сторону
и два соответственно равныхъ угла. Изъ равенства ихъ выходитъ ра¬
венство сторонъ SB и SB. Треугольники SBK и S'BK также равны,
потому что две стороны одного треугольника равны порознь двумъ сто-
ронамъ другого {ВК общая и SB=SВ), и углы, заключенные между
этими сторонами, равны (/SBK=/S'BK). Отсюда уже следуетъ,
что лишя SK равна S'K и что лишя S'S перпендикулярна къ МК.
Не трудно также видеть, что не только лучи SA и SB после от-
ражешя будутъ казаться выходящими изъ точки S', но и все nponie
лучи, вышеднпе изъ точки S и отраженные отъ зеркала.
Если пернендикуляръ SKпадаетъ на продолжете зеркала, а не на
самое зеркало, то разсуждешя и выводъ останутся те же самые,—если
только светящаяся точка находится впереди полированной поверхно¬
сти, потому что, въ противномъ случае, отражешя вовсе не будетъ.
' 333. HOCTPOEHIE И30БРАЖЕН1Я ПРЕДМЕТА ВЪ ПЛОСКОМЪ ЗЕР¬
КАЛЪ . Если намъ извЬстенъ способъ находить изображеше точки въ
плоскомъ зеркале, то легко построить изображеше и тела. Пусть МК
(фиг. 470)—зеркало и АВ—нредметъ.
Чтобы найти изображеше точки А, долж¬
но изъ иея опустить пернендикуляръ АС
на зеркало MN и отложить на немъ ли-
Hiio С А1, равную С А; тогда А' будет ъ
изображешемъ точки А. Постуиивъ по-
добнымъ образомъ съ точкою В, найдемъ
«я изображеше въ В. Между А о. В' бу-
ДУтъ лежать изображешя прочихъ точекъ
йР<‘дмета. Величина изображешя и самого
предмета очевидно между собою равны.
334. ОтраЖЕШЕ ВЪ ПАРАЛЛЕЛЬ- фиг. 470.
выхъ зеркалахъ. Если светящаяся точка или иредметъ находятся
392
о с в ъ т и.
между двумя параллельными зеркалами, то иолучается безчисленное
множество изображенШ. '
Пусть MN и PQ (фиг. 471) представляютъ два таюя зеркала, a S—
светящуюся точку. Лучи могутъ достигнуть глаза после несколькихъ отраже¬
но!; ходъ лучей для ясности представленъ на двухъ фигурахъ 471 и 472; пер¬
вая показываетъ образоваше изображен^ въ зеркале MN, а вторая—въ
PQ. Пучокъ лучей т приходить въ глазъ после одного отражешя отъ зеркала
Л[N и даетъ изображеше въ Ь. Лучи п падаютъ сначала на зеркало PQ,
потомъ отражаются отъ зеркала MN и, после второго отражешя, даютъ изо¬
бражеше въ 6,. Лучи I достигаютъ глаза после трехъ отражешй: отъ зеркала
JIN, далее отъ PQ и, наконецъ, опять отъ MX отъ этого, получается изо-
браасеше въ Ь±. Будутъ еще лучи, которые не показаны на фигуре и которые
нридутъ въ глазъ после четырехъ, пяти и т. д. отражешй. Подобнымъ обра¬
зомъ зеркало PQ (фиг. 472) даетъ изображешя с, сь с2 и т. д., произве-
денныя соответственно лучами: ц> после одного отражешя, q после двухъ, г
после трехъ и т. д.
Изложенное построеше моа;но заменить другимъ.
Фиг. 471. фиг» 472.
Пусть MN \IJQ (фиг. 473) два зеркала, и между ними светя¬
щаяся точка S; онустимъ перпендикуляръ Sd на зеркало MN; продол-
живъ его но другую сторону и отложивъ db равное dS, получимъ въ
ОТРАЖЕН!!'/ CB'JiTA ОТЪ ШЮСКИХЪ ЗЕРКАТЪ.
точк’Ь Ъ изображеше точки S. Подобпымъ образомъ находимъ изобра-
жеН1е с светящейся точки S въ зеркале PQ; для этого, нужно, чтобы
дс было равно gS. Изображеше с отразится потомъ зеркаломъ MN и
дастъ новое изображеше въ точке Ьх; dc должно быть равно dbx. Откла¬
дывая потомъ дсг и дс.2, равныя соответственно дЬ и gbu получимъ въ
d и с., изображешя точекъ Ь и Ьх въ зеркале PQ; и т. д. Изображены
после многихъ отражен^! весьма слабы, потому что при каждомъ отра¬
жены часть света теряется, и, наконецъ, делаются незаметными.
385. Отражены св-ьта отъ амальгамированныхъ зеркалъ. Зер¬
кало металлическое, им-Ья одну полированную поверхность, даетъ только одно
изображеше; въ стеклянномъ зеркале, котораго задняя сторона покрыта ме-
талломъ, замечается множество пзображетй, особенно если отражающая
предметъ испускаетъ довольно много света, какъ напримЬръ свеча. Первое
ближайшее изображеше бываетъ весьма слабое, второе сильное, третье не¬
сколько слабее, четвертое еще слабее и т. д., до совершенного уничтожешя.
Это объясняется cj щсствовашемъ въ стеклянномъ зеркале двухъ отражающих-!,
поверхностей, изъ которыхъ одна MN (фиг. 474) стеклянная, другая PQ
металлическая. Пучскъ лучей т, выходящихъ изъ светящейся точки S, частш
отражается отъ поверхности MN, частш проходитъ во внутренность стекла и
падаетъ на заднюю сто¬
рону PQ зеркала. Пер¬
вая часть даетъ изобра-
жешс а, весьма слабое,
потому что стекло само
по себе отражаетъ весь¬
ма мало лучей. Вторая
часть отразится отъ по¬
верхности металла PQ и
упадетъ на MN, где
снова разложится на две части: одна выйдетъ изъ стекла и дастъ нгображс-
Hie въ Ъ, другая опять отразится и упадетъ на зеркальную поверхность PQ.
Здесь снова лучи отразятся и, достигнувъ MN, частш выйдутъ и дадутъ
изображеше въ с, частно отразятся и т. д.
336. От РАЖЕН1Е ОТЪ ДВУХЪ, НАКЛОНЕНННХЪ ДРУГ Ъ КЪ ДРУГУ,
зеркалъ. Лучи, выходящее изъ светящей точки А (фиг. 475), поме¬
щенной между двумя зеркалами NM и NS, наклопенными другъ къ
другу подъ угломъ, могутъ дать несколько изображены.
Это происходить отъ того, что лучи, прежде ихъ вступлешн въ глазъ О,
• претерпеваютъ одно, или id-сколько отражешй; такъ, лучъ п достигаетъ глгза
после одного отражен!Я п даетъ изображеше пъА„ лучъ т испытываетъ два
отражеыя и т. д.—Моашо разеуждать иначе.
Опустивъ изъ светящейся точки А перпендикуляры АаЛ1 и AatA,
на зеркала NS и NM и сделавъ Ала равнымъ Аа, а А2а1 равнымъ
получимъ въ каждомъ зеркале по одному изображенйо Ах и А>
0 CBiTl.
[332]; потомъ А2, находясь нредъ зеркаломъ NS, отразится въ А4;
въ свою очередь А4 и Ak дадутъ изображения въ А3 и As; эти посл4д-
шя лежатъ позади зеркадъ MN и NS, или, лучше сказать, за ихъ про-
должешями, а потому более отразиться не могутъ.
Изъ фигуры видно, что число изображешй увеличивается съумень-
шешемъ угла наклонешя зеркалъ. Когда зеркала достигнуть парал¬
лельности, то число изображешй сделается безконечно болынимъ.
К а лейдоскопъ. На отразивши отъ двухъ зеркалъ основано устрой¬
ство игрушки, называемой калейдоскопомъ. Три плосгая зеркала а, Ь
и с (фиг. 476) равной величины складываютъ такъ, чтобы они обра¬
зовали трехгранную равностороннюю призму, изаключаютъ въ трубку#
основаше призмы покрываютъ круглымъ стек-
ломъ, на которое насыпаютъ разноцв'Ьтныхъ ка-
мешковъ, изакрываютъ другимъ стекломъ. Если
смотреть съ противоположнаго конца въ трубку,
обративъ ее къ свету, то увидимъ въ углахъ
Фиг. 476. призмы разноцветный группы, которыхъ очер-
таше и составъ, при вращенш трубки, безпрестанно изменяются.
337. Свътъ разсъянный и свътъ отраженный. Неполиро¬
ванную плоскость можно разсматривать какъ кривую полированную по¬
верхность MN (фиг. 477), неровности которой однакоже такъ малы,
что не могутъ быть наблюдаемы. Вообра¬
зимъ чрезвычайно тонкш пучекъ S парал¬
лельныхъ лучей; падая на поверхность
MN, подъ всевозможными углами, они,
после отражешя, пойдутъ по разнымъ на-
правлешямъ а, Ъ, с. Лучи, исходянуе изъ
I какой либо светящейся точки и падаюнуе
1 на небольшую часть кривой поверхности,
Фиг. 477. можно разсматривать какъ параллельные,
подобные пучку лучей S; они, после отражешя, разсеются во все сто¬
роны. Такимъ образомъ, неполированная (матовая) поверхносгь разбра-
сываетъ падаюнуе на нее лучи въ разныя стороны; эти лучи составля-
гетъ, такъ называемый, разсгъянный свгыпъ.
Всякое зеркало, какъ бы оно хорошо ни было отполировано, имеетъ
неровности, и поэтому разоьиваетъ часть падающаго на него свЬта.
Вообще светъ, иадающш на какое либо тело, разлагается на не¬
сколько частей: одна отражается, какъ будто бы поверхность MN
была совершенное зеркало, безъ всякихъ неровностей, другая разсгьи-
вается, третья поглощается теломъ, если оно непрозрачно, или, если
ОТРАЖЕШЕ ЬЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ ЗЕРКАЛАХЪ.
т'Ьло прозрачно, разделяется на две части, изъ которыхъ одна прохо¬
дить чрезъ средину, другая поглощается. Величина этихъ частей раз¬
лична для разныхъ телъ,—даже для одного итого же тела она изме¬
няется съ изменешемъ его качеств®, какъ нанр. поверхности, толщины:
хорошо полированная серебряная пластинка отражаетъ правильно 3/4
надающихъ лучей, белая шероховатая поверхность почти весь светъраз-
с'Ьиваетъ, черная поглощаетъ. Количество отраженныхъ лучей увели¬
чивается съ возрасташемъ угла падешя; напряжете разсеяннаго света
въ этомъ случае уменьшается.
Мы можемъ видеть темное тело только посредствомъ разсеивае-
маго имъ света. Днемъ, въ комнате, куда не проникаютъ лучи прямо
отъ солнца, предметы освещаются
облаками, частицами воздуха и дру¬
гими внешними предметами. Помо-
щго отраженныхъ лучей, нельзя ви¬
деть зеркала, а только те предметы,
которые въ немъ отражаются. Если
пропустить лучи солнца въ темную
комнату на зеркало, то большая часть
ихъ отразится, самое же зеркало по¬
чти не будетъ видно; но если покрыть
его слегка пылью, чтобы количество
ограженпаго света уменьшилось, а
разсеяннаго увеличилось, то мы уви-
димъ и зеркало.
Отражение въ сферичесвихъ зеркадахъ.
338. Сферическгя зеркала. Сферическими зеркалами называ-
ютъ ташя, которыхъ полированная поверхность есть шаровая; они бы-
ваютъ двухъ родовъ: вогнутыя и выпуклый. У вогнутыхъ зеркалъ
полированная поверхность вогнута, а у выпуклыхъ выпукла. Сфериче-
cuifl зеркала составляютъ самую незначительную часть всей шаровой по¬
верхности, или, что все равно, размеры зеркала всегда бываютъ весьма
малы въ сравнении съ рад!усомъ, которымъ оно описано.
Фокгсъ лучей въ вогнгтомъ зеркал®. Пусть АВ (фиг. 478)
изображает® вогнутое зеркало. С — центръ его. Лишя, проходящая
чрезъ центръ и середину Е зеркала называется главною оптиче¬
скою осью, всякая же другая, проведенная чрезъ центръ и какую
ни есть точку зеркала,—побочною оптическою осью; такимъ обра¬
зомъ, JES есть главная оптическая ось, a ZP—побочная. Пусть изъ
«Чтящейся точки S (фиг. 479), лежащей на главной оптической оси,
падаютъ на зеркало лучи: Sa, Sb, Sc. Для определешя ихъ направ¬
лешя, заметимъ, что ша¬
ровую поверхность можно
представить себ* состо¬
ящею изъ безчлсленнаго
множества весьма малыхъ
плоскостей; рад1усъ, про¬
веденный на такую пло¬
щадку, будетъ къ ней
перпендикуляренъ. Те-
Фнг. 470. перь легко видеть, что
углы падешя будутъ: SaC,SbC, и Sc С; они должны быть соответ¬
ственно равны угламъ отражешя: Са/, СЪ/и Сс/. Опытъ и Teopifl по-
казываютъ, что лучи, падаюнце на зеркало около его середины, пере-
с’Ькаютъ главную оптическую ось въ одной и той же точке/, называе¬
мой фокусомъ; nponie лучи встречает, ту же линш ближе къ зер¬
калу,—и темъ ближе, чемъ более уголъ, между лучемъ и главною оп¬
тическою осью. Лучи, падаюнце на середину зеркала, называются цен¬
тральными.
Для доказательства возьмемъ только одинъ лучь Sa (фиг. 480) и
определимъ фокусное разстояше Ej\ или разстояше отъ середины
зеркала до точки /, пересечешя отраженнаго луча а/ съ главною опти¬
ческою осью; эта величина очевидно будетъ зависеть отъ разстояшя
светящейся точки до зеркала,
отъраддуса зеркала и угла aSE,
образованнаго падающимъ лу¬
чемъ съ главною оптическою
осью. Въ треугольнике a/S ли-
шя аС делитъ уголъ /aS по-
поламъ, а потому, на основанш
известной теоремы гсомстрш, будемъ иметь, что противоположная этому
углу сторона делится на части, прямо нропорцюнальныя прилежащимъ
сторонамъ, то есть:
/С: (JS — а/: aS.
Полагая для краткости, что ES= d, ЕС — г и Е/=/, будемъ иметь:
г—/: d— г=а/: aS (1)
Величины а/ и aS вообще выражаются очень сложно посредствомъ ко-
личествъ (I, г и угла aSE. Въ частномъ случае, когда лучи, падаюнце
на зеркало, очень близки къ главной оптической оси или, что все равно,
61
i
отражены; въ гфкрншукгль зеркалах:..
397
когда аЕ очень мало, зави ;имость между этими величинами упрощает¬
ся- Такъ какъ въ практике только этотъ случаи имеетъ место, то мы
однимъ имъ и займемся. Тогда безъ ощутительной погрешности можно
допустить, что af =Ef =f, и aS —ES=d; чрезъ это предыдущая
лропорщя приметъ видъ;
изъ которой можно вычислить фокусное разстояше, зная г и d.
Употребляя подобпыя еуждешя для какого нибудь другаго луча
Sb, мы получили бы ту же величину /, потому что / зависитъ только
отъ d и г, который для вс^хъ лучей постояпнн. Следовательно, все
лучи, упавнпе на зеркало не далеко отъ его середины, перссекаютъ
главную оптическую ось на одномъ и томъ же разстояши отъ зеркала,
и, значитъ, должны пересекаться после отражешя, въ одной точке.
Выводъ этотъ можно было предвидеть ранее, именно въ ту пору, когда,
говоря о величинатъ «/’и aS, входящихъ въ пропорцш (1), мы допустили,
что первая равна f, а вторая d, и, следовательно, для всехъ лучей посто¬
янны; а это — то же самое, что предположить независимость этихъ всличинъ
отъ угла aSE или, что оне зависятъ только отъ г и й. Обратись потомъ къ
той же пропорцш, мы увидели бы, что и / выражается только чрезъ г и d и
что, следовательно, все отраженные лучи пересекаются въ одной точке.
Что касается лучей, падающихъ на края зеркала, то направлеше
ихъ можно определить, выразивъ точно количества а/ и aS посред-
ствомъ г, d и Z. aSE; тогда мы нашли бы, что эти лучи после отра¬
жешя пересекаютъ оптическую ось блпже къ зеркалу, нежели те лучи,
которые падаютъ на середину зеркала.
Еелпбы мы могли поместиться въ О (фиг. 479), между зеркаломъ
и фокусомъ, не заслоняя собою лучей, идущпхъ отъ светящейся точкп
S, и обратились къ зеркалу, то, находясь подъ впечатлешемъ сходя¬
щихся лучей, ничего бы не увидели. Напротивъ, если глазъ будетъ въ
О', но другую сторону фокуса, то мы получимъ впечатлеше расходя¬
щихся лучей, и намъ покажется въ/, на пересечеши лучей, светящаяся
точка, хотя па самомъ деле ее тамъ нетъ.
Фермула (2) можетъ быть представлена въ более простомъ виде, Изъ гея
(r—f)d=(d—r)f.
Изъ этого равенства
выходитъ формула
Фиг. 478.
пм-Ьемъ:
dr-\-fr=2fd;
39S
о с в ъ т ъ.
отсюда, по раздЬленш на rdf получимъ:
7~+пг=="Г- * ' ' ; (3)
339. Перемъщеше фокуса. Съ изменешемъ положешя светя¬
щейся точки на главной оптической оси, перемещается и фокусъ лучей.
Пусть на зеркало падаютъ лучи, параллельные главной оптической
оси (фиг. 481), или, что все равно, пусть светящаяся точка на-
ходится на безконечно болыпомъ
разстоянш; для определешя въ
этомъ случае фокуснаго разсто-
янгя, которое назовемъ чрезъ F,
надо поставить въ формуле (2)
на место d безконечно большую
величину; тогда получимъ не¬
определенное выражеш'е:
. оо .
Фиг. 481.
F=
со
Чтобы избежать неопределенности, разделимъ на d числителя и зна¬
менателя формулы (2), которая отъ этого представится подъ видомъ:
F=—.-
2_ а
Если теперь положимъ й!=ао, то найдемъ:
F—F
— 2
Итакъ, лучи, параллельные главной оптической оси, пересекаются,
после отражешя, въ точке F, лежащей на середине раддуса; эта точка
называется главнымъ фокусомъ, а разстояше ея отъ зеркала— глав-
нымъ фокусным»разстоянгемъ. Следовательно, главное фокусное
разстояше вогнутаго сферического зеркала равно половишь ра-
diyca.
Въ томъ же самомъ можноГубедитыя помопую весьма простыхъ сообра-
жешй. Пусть Еа (фиг. 482) есть одивъ изъ лучей, параллельныхъ главной
оптической оси. После отражешя, онъ пойдетъ по aF, такъ что уголъ паде¬
шя SaC, составлеввый этимъ лучоиъ съ рад1усомъ Са, будетъ равенъ углу
отражешя CaF. Но такъ какъ /_SaС= / aCF, то /aCF= / CaF;
отсюда выходитъ, что ai=E С, какъ стороны одного и того же треуголь¬
ника, противолежапуя равнымъ угламъ.
Если лучъ Sa падаетъ весьма близко
отъ главной оптической оси, то безъ
ощутительной погрешности можно при¬
нять, что FF~aF, и, следователь¬
но, EF=F С. то есть главное фо¬
кусное разстояше равно половине ра-
д1уса зеркала.
Фпг. 482.
ОТРАЖЕШЕ ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ ЗЕРКАЛАХЪ.
399
Изъ равенствъ: (3) п F=-£- находимы
-т+^=~т
Если рад1усъ зеркала неизв’Ьстенъ, то для определения главнаго фо-
куснаго разстояшя обращаютъ зеркало къ солнцу, котораго разстояше
отъ насъ можно считать безконечно великимъ, и, направивъ отражен¬
ные лучи на бумагу, получаютъ на ней светлый кружокъ; посл'Ьдшй,
при нёкоторомъ разстояши бумаги отъ зеркала, будетъ им’Ьть наимень¬
шую величину; зд’Ьсь находится главный фокусъ; изм’Ьривъ тогда раз¬
стояше бумаги отъ зеркала, найдемъ главное фокусное разстояше.
Если светящаяся точка приближается изъ безконечно большого раз¬
стояшя къ зеркалу, то углы падешя SaC, SbCи ScC (фиг. 479) умень¬
шаются, такъ же какъ и равные имъ углы отражешя Caf, Cbf, Ccf,
и точка / удаляется отъ зеркала.
Когда светящаяся точка находится въ центре зеркала, то лучи
идутъ по-направленно рад1усовъ и, следовательно, падаютъ на зеркало
перпендикулярно къ его поверхности; они отражаются назадъ по тому
же самому направленш и снова пересекаются въ центре. Такимъ обра¬
зомъ, если светящаяся точка совпадаетъ съ центромъ, то здесь же на¬
ходится и фокусъ лучей.
Если точку S переместить
въ /, то углы падешя сдела¬
ются углами отражешя, и на-
оборотъ, а потому фокусъ лу¬
чей будетъ въ S, то есть, когда
светящаяся точка станетъ на ^И1
место фокуса, то фокусъ лучей переместится туда, где прежде была
светящаяся точка. На этомъ основанш, светящуюся точку и фокусъ
ея называюгь сопряженными фокусами. Следовательно, когда све¬
тящаяся точка S (фиг. 483) находится между главнымъ фокусомъ F
и центромъ С, то фокусъ лучей/ помещается за центромъ.
При движенш светящейся точки S отъ центра зеркала до главнаго.
фокуса, углы падешя и равные имъ углы отражешя увеличиваются, ц
фокусъ лучей / удаляется отъ зеркала.
Когда светящаяся точка придетъ въ главный фокусъ (фиг. 484),
то углы падешя и отражешя сделаются еще более. Отраженные лучи бу¬
дутъ тогда параллельны главной оптической оси, потому что если све¬
тящаяся точка изъ безконечно большого разстояшя (фиг. 481) перей¬
детъ въ главный фокусъ, то фокусъ лучей долженъ перейлти на место
светящейся точки.
400
О С В ® т ъ.
Когда светящаяся точка еще подвинется къ зеркалу, то есть
станетъ между главнымъ фокусомъ и зеркаломъ, то углы падешя SaC,
SbC и Sc С (фиг. 485) и углы отражешя ZaC, ZbC и ZcC сделаются
такъ велики, что отра¬
женные лучи aZ, bZ
и cZ будутъ расходя-
пцеся. Глазу, испыты¬
вающему впечатлеше
такихъ лучей, пока¬
жется, что онъ видитъ
Фи. 485. въ /, на пересечеши
продолжешй ихъ, светящуюся точку. Точка / называется мпимымъ
фокусомъ, потому что здесь нетъ дёйствительнаго пересечешя лучей,
и, следовательно, нетъ точки, изъ которой бы лучи въ самомъ д4ле
выходили.
•р' Что продолжешя лучей aZ, bZ, cZ пересекаются къ одной точке f, можно
убедиться либо построешемъ, либо суждетями, подобными предыдущимъ
[338].
Соображая все сказанное, приходимъ въ такому заключенью:
Когда светящаяся точка приближается изъ безконечно боль-
шого разстояшя къ главному фокусу, то фокусъ лучей переме¬
щается отъ главного фокуса до безконечно большого разстояшя,
встречаясь съ светящейся точкой въ центре зеркала', когда све¬
тящаяся точка станетъ между главнымъ фокусомъ и зерка¬
ломъ, то лучи, после отражешя, будутъ расооодящгеся.
Приложешя . Вогнутыя зеркала употребляются для передачи
освещешя на весьма большое разстояше. Для этого, въ главяомъ фокусе
помещаютъ источникъ света; отраженные лучи, какъ взаимно парал¬
лельные, не будутъ ослабляться на разстояши, если только средина со¬
вершенно прозрачна. Такъ поступаютъ при освещеши длинпыхъ кор-
ридоровъ, лестницъ; также въ общественныхъ экипажахъ, парохо-
дахъ, маякахъ, въ которыхъ светъ лампы, передаваемый на огромныя
разстояшя, предупреждаете столкяовешя.
340. Фокусъ лучей въ выпукломъ зеркалъ. Пусть ЛВ (фиг.
486) изображаетъ выпуклое зеркало, С его центръ, S—светящуюся
точку, лежащую на главной оптической оси SC. Проведемъ раддусы
С а, СЪ и Сс и продолжимъ ихъ за зеркало; лучи Sa, Sb и Sc, падая
подъ углами San, Sbe и Scm, отражаются потомъ по литямъ aZ, bZ
и cZ, такъ что углы падешя /Scm, /_San и /_Sbe равны угламъ
ОТРАЖЕН!» ВЪ СФЕГИЧМКИХЪ ЗЕРКАЛАХЪ.
401
Фиг. 486.
«отраженin /_Zcm, £Zan и Z_Zbe. Въ какомъбы'разстояши отъ зеркала
точка Sun находи- ——
лась, всегда отра¬
женные лучи бу¬
дутъ расходяице-
.ся; центральные
лучи кажутся вы¬
ходящими изъ од¬
ной и той же точ¬
ки/, лежащей за
аеркаломъ; лучи, падаюпце на края зеркала, перееЬкаюгь оптическую
ось ближе къ зеркалу.
Для доказательства во-
образимъ только одинъ лучъ
Sa (фиг. 487), и пусть онъ!
отразится по aZ. Продолжимъ j
его до пересечения въ f съ
главной оптической осью и!
проведемъ изъ f линш {К,
параллельную Со; тогда по- Фиг> 48-
лучимъ:
CS: Cf=aS: аК.
Положичъ, что
'.SE—d, СЕ—г п fE=f, найдемъ:
t r—f=aS : aTC (о)
£Разсмотринъ только лучи, падаюпуе очень близко отъ середины зеркала;
тогда безъ ощутительной погрешности можно положить aS равнымъ d. Кроме
того, / fKa= / Кап— / пaZ— / afK. откуда сл4дуетъ, что лиши аЖ
и af равны между собою, какъ стороны одного и того же треугольника, протп-
волежапуя равнымъ угламъ. Точка а лежитъ, по условно, близко отъ зеркала,
и потому можпо допустить, что yf—fE—f. ВслЬдств'ш этихъ зам4чашй,
пропорЩя (5) принимаетъ видъ:
r-\-d: г—f=d; /.
Отсюда
(r+d)Mr-t)d
п паконецъ,
г—
'~;2 d+r * * * *
Какой бы лучъ, выходяпуй изъ
$ мы ни разсматривали, колпче-
ство/ сохранить свою величину, по- г‘
т°яу чТ0 зависитъ только отъ f и d величинъ постоянныхъ для всехъ лу¬
чей. Итакъ, лучи, после отражешя, кажутся выходящими изъ одной я той же
точки, лежащей за зеркаломъ на главной оптической осн. "Кроме того, такъ
26
402 ' о с в * т ъ.
какъ г и d суть величины положительный, то и f сохраняетъ одинъ и тотъ же
знакъ, а потому лучи, после отражен!я, всегда остаются расходящимися.
Глазу будетъ казаться, что онъ ввдвтъ въ / (фиг. 487) светя¬
щуюся точку. Точка / называется мнимым* фокусомг, потому что
здесь нетъ действительная) пересечешя лучей.
Если светящаяся точка (фиг. 488)/находится въ безконечно большомъ
разстояши, то, разделивъ числителя и знаменателя формулы (6) на d и по-
ложивъ потомъ d=со, найдемъ, что f=-ji то есть ЛУЧИ> параллельные
главной оптической осп,
отражаются такъ, какъ
будто бы они выходили
изъ точки F, лежащей
за зеркаломъ на середи¬
не рад1уса; эта точка
называется главнымъ
фокусомъ, а разстояше
ея отъ зеркала—глап-
нымъ фокуснымъ раз-
стояшемъ.
Фиг. 468. _
При движенш точ¬
ки изъ безконечно большого разстояшя до зеркала, углы падешя уве¬
личиваются (фиг. 486), а вместе съ ними и углы отражешя, какъ имъ
равные, и фокусъ приближаетвя къ зеркалу.
341. Отраженье свъта относительно побочной оптиче¬
ской оси. Законы, относянцеся до отражен in света отъ еферическаго
зеркала, когда светящаяся точка находится на главной оптической осп,
справедливы также и въ томъ случае, когда эта точка лежитъ въ Z
(фиг. 489) на побочной оси ZD, потому что побочная оптическая ось
нпчемъ отъ главной оси SE не отличается: она такъ же, какъ и глав¬
ная ось, проходитъ чрезъ све¬
тящуюся точку и центръ С зер¬
кала и такъ же перпендику¬
лярна къ поверхности зеркала
въ точке D. Поэтому, упо¬
требляйте же суждегая, кашя
были сделаны,когдасветяща;;-
ся точка находилась на глав
ной оси, найдемъ, что все лучн,
Фиг. 489 выходянуе изъ точки Z, лежа¬
щей на побочной оси, пересекутъ эту ось, после отражешя, въ некото¬
рой точке /, на одномъ и томъ же разстояши отъ зеркала.
0ТРАЖЕН1Е ВЪ СФЕРИЧЕСКИХ* ЗЕРКАЛАХ*.
403
342. Построена изображен^ въ вогнутом* зеркал*.
Ум'Ья находить фокусъ точки, лежащей вне главной оптической оси,
не трудно показать, какъ отражается целый предметъ въ сферическом*
зеркале: стоитъ только определить фокусъ каждой точки тела.
Разсмотримъ предметъ въ трехъ положешяхъ передъ вогнутымъ
зеркаломъ.
1) Пусть тело MN (фиг. 490) находится предъ зеркаломъ АВ
въ разстояши больше раддуса. Чтобы найти фокусъ какой нибудь
точки этого предмета, напр, точки М, надо найти точку взаимнаго пере-
сечешя двухъ лучей, вышедших* изъ точки М и отраженных* потомъ
зеркаломъ. Возьмем* таые лучи, которыхъ направлешя, после отра¬
жешя, известны: лучъ, идущш по побочной оптической оси и парал¬
лельный главной оптической оси. Лучъ Mq, идуицй по направленш
побочной оптической оси,
отразится назадъ по тому
же направленш, какъпер-
пендикулярный къ зер¬
калу; лучъ Мр, парал¬
лельный главной оптиче¬
ской оси ЕЕ, отразится
чрезъ главный фокусъ и
пересечет* отраженный лучъ mq въ т. Въэтой точке должны собрать¬
ся все лучи, падаюнуе изъ М на зеркало [388]. Если будемъ смотреть
на т со стороны предмета, то глаз* будетъ находиться подъ впечатле-
шемъ расходящихся лучей, и намъ покажется, что въ т мы видим* точ¬
ку М. Подобным* образомъ можно построить изображеше и точки N;
nponifl точки изображешя предмета MN будутъ находиться между п и
т. Въ пт будемъ видеть изображеше предмета, если поместить глаз*
на той же стороне, на которой находится самый предметъ, чтобы лучи
были расходянуеся. Если въ томъ месте, где получилось изображен ie,
поставим* бумагу, то все лучи, исходящее изъ какой либо точки М
предмета и упавнпе на зеркало, отразятся въ одну и ту же точку т бу¬
маги; точка т будетъ разбрасывать сосредоточенные на ней лучи во все
стороны, а потому глазъ, при всяком* его положенш, долженъ видеть
въ т светящуюся точку, такъ же освещенную и окрашенную, какъ и
точка М. То же самое относится ко всякой другой точке предмета
MN. Такимъ образомъ, въ шп является изображеше въ виде карти¬
ны, нарисованной на бумаге, со всеми оттенками и цветами, свой¬
ственными предмету ME.
Легко видеть изъ чертежа, чго изображеше въ томъ случае на¬
404
О С В ® Т ®е
ходится между главнымъ фокусомъ и центромъ; оно обратное и умень¬
шенное.
2) Поместим® предмета MN (фиг. 491) между главнымъ фоку¬
сомъ и центромъ и проведемъ изъ точки Ж два луча: одинъ по направ-
ленш рад1уса Mq, другой Мр параллельно главной оптической оси;
первый отразится назадъ по тому же направленш, второй пройдета
чрезъ главный фокусъ F; оба пересекутся въ точке т, куда отра¬
зятся и npo4ie лучи, падаю-
нце изъ точки М на зерка¬
ло. Подобнымъ образомъ по¬
строятся изображешя точки N
и всехъ прочпхъ точекъ, ле-
жащихъ между N и М. Оче¬
видно и здесь изображеше мо¬
жетъ быть принято на бумагу.
Изъ фигуры можно заключить,
что изображеше находится за центромъ; оно обратное и увеличенное.
3) Наконецъ, поставимъ предмета МГ'/между главным ъфокусомъ
и зеркаломъ (фпг. 492). Проведемъ, какъ и прежде, изъ точки М два
луча, по направленш радоуса и параллельно главной оптической оси;
первый отразится назадъ по рад1усу, а другой пройдета чрезъ главный
фокусъ. Глазъ бдеть находиться подъ впечатлешеиъ расходящихся
лучей, и ему покажется въ точке т, на пересЬчегаи лучей за зеркаломъ,
изображеше точки М. Подобнымъ образомъ найдемъ, что и весь пред¬
мета отразится за зер¬
каломъ въ положенш
тп. Изображеше въ
атомъ случае отли¬
чается отъ двухъ пре-
дыдущихъ тёмъ, что
оно не можетъ быть
н рпнято на бумагу, по¬
тому что здесь нетъ
действительнаго пе¬
ресечешя лучей, — и
называются поэтому
мнимымъ; оно прямое и увеличенное.
343. ПОСТРОЕНГЕ ИЗОБРАЖЕН1Й ВЪ ВЫПУКЛОМЪ ЗЕРКАЛ®.
При построена! изображешй въ выпукломъ зеркале можетъ предста¬
виться только одинъ случай. Пусть, въ самомъ деле, предмета MN
Ц'
&
tr
а\
М
Г
JV
0ТГАЖЕВ1Е ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ ЗЕРКАЛЛХЪ.
405
(фиг. 493) находится предъ зеркаломъ. Проведемъ изъ М два луча:
одинъ Mq по направленш радиуса, другой Мр параллельно главной
оптической оси; первый отразится назадъпотому же направленш, вто¬
рой будетъ отклоненъ отъ главной оптической оси и пойдетъ по pZ.
Глазъ, находясь подъ впечатле-
шемъ расходящихся лучей, уви-
дитъ въ т изображеше М и во¬
обще въ тп изображеше всего
предмета MN.1 Легко видеть,
что, въ какомъ бы разстоянш
отъ зеркала предметъ ни нахо¬
дился, изображеше всегда будетъ
за зеркаломъ; следователь)*), оно
мнимое. Кроме того, оно прямое
и уменьшенное, и т4мъ меньше,
чемъ предметъ далее отъ зеркала.
344. Аберращя. Если .тучи Sa aSb (фиг. 494), выходящле изъ
светящейся точки S, падаютъ на зеркало чрезвычайно близко отъ его
середины Е, то собираются въ одной точке [338] /; все же npo4ie лучи
пересекаются темъ ближе къ зеркалу, чемъ они более отклонены отъ
главной оптической осп; такимъ образомъ, лучи SA и SB, падаюице
на края зеркала, пересекутъ главную оптическую ось ближе всехъ нро-
чихъ лучей къ зеркалу, напр, въ точке у. Вследсттае этого, отражен¬
ные лучи не собираются въ какой либо одной точке, но наполняютъ
собою более или менее значительное пространство, котораго напмень-
шШ поперечный разрезъ будетъ между у и /. Если въ этомъ месте дер¬
жать бумагу, то на ней получится кружокъ—темъ болышй, чемъ бо¬
лее размеры зеркала въ сравненш съ его рад1усомъ. Если вместо точки S
передъ зеркаломъ будетъ предметъ, то на бумаге, помещенной въ фо¬
кусе, явится столько
кружковъ, сколькс
въ предмете точекъ;
одинъ кружокъ бу¬
детъ захватывать
другой, и следова¬
тельно, изображеше
предмета будетъ не
ясно. Это явлеше
неясности изображе- Фиг. 494.
н5й, производимыхъ
сферическими зеркалами, называется сферическою аберрахщею.
406
0 с В Ъ Т Ъ.
Можно приготовить зеркало, ограниченное такою поверхностью,
что оно не будетъ давать никакой пберрацш, т. е. лучи после отраже¬
шя будутъ все собираться въ одной точке. Для этого нужно только ра¬
зогнуть нисколько края зеркала. Тогда, въ случай параллельныхъ лу¬
чей, получится, вместо сферической поверхности, другая, известная
подъ назвашемъ параболоида врагцемя; для расходящихся лучей
нужно зеркалу дать видъ эллипсоида вращенгя. Во всехъ приборахъ,
где требуются отчетливыя изображен)я, употребляются только ташя
зеркала. Приготовлен’^ ихъ сопряжено съ большими затруднетями.
345. Отраженге въ цилиндрическихъ н коническнхъ зеркалахъ.
Выпуклое цилиндрическое зеркало можно разсматривать какъ согнутое пло¬
ское, а потому но направленш высоты цилиндра оно дЬйствуетъ какъ плоское
зеркало, а по направленш перпендикулярному—какъ сферическое выпуклое-
Но этой причин!;, предметъ по направленш, параллельному высот!; цилиндра,
кажется естественной величины [333], а по перпендикулярному—везде оди¬
наково сжать [343]. Подобное дМств1е замечается и въ выпукломъ зеркале,
ошлифованномъ въ виде прямого конуса. По направленш производящей линш
конуса оно действуетъ какъ плоское зеркало, а по направленш перпендику¬
лярному—какъ сферическое выпуклое. Но поверхность конуса изогнута болёе
у вершины, нежели у основашя; следовательно, но направленш производя¬
щей линш изображеше равно предмету, а по направленш перпендикулярном)
сжато, и темъ сильнее, чемъ оно ближе къ вершине конуса.
Можно нарисовать картину, представляющую какой либо предметъ въ
Оезобразномъ вид!;, и при томъ такъ, что будучи поставлена предъ однимъ
изъ зеркалъ: цилиндрическимъ, или конпческимъ, она дастъ натуральную
(|игуру предмета. Ташя картины называются анаморфическими.
Преломлеше света.
~'s<^ 846. Преломлеше свита. Въ однородной средине лучи света
распространяются по прямымълишямъ[326], но при переходе изъ од¬
ной средины въ другую уклоняются отъ своего направлешя; это явлеше
называется преломлетемъ свита.
Пусть напр, лучъ света SA (фиг. 495) падаетъ изъ средины Р
на средину Q, отделенную отъ пер¬
вой плоскостью MN; поетавнвъ къ
MN перпендикуляръ АВ, получимъ
уголъ SAB, называемый уыомъ па-
детя луча. Достигнувъ средины Q,
лучъ SA частно отражается, частш
встунаетъ въ средину, где продолжаетъ
(вой путь по прямой линш AZ; уголъ
ZAC, образованный лучеыъ AZr АС,
иродолжея1емъ перпендикуляра А В,
Фиг 405.
ПРЕЛОМЛЕНШ СВИТА.
107
называется уыомъ преломлены. Явлете преломлешя заключается
вь томъ, что углы SAB и ZAG не равны, или, что все равно, лишя
SAZ есть не прямая, а ломаная.
При переход! луча изъ пустоты въ средину, уголъ падешя бол!е
угла преломлешя; въ обратномъ случа!, то есть, когда лучъ идетъ изъ
средины въ пустоту, уголъ падешя мен!е угла преломлешя. Лучъ не
преломляется, если падаетъ на поверхность перпендикулярно.
Законы преломлена свита. Декартъ нашелъ сл!дуюпце за¬
коны преломлешя св!та:
1) Лучъ падающгй и преломленный находятся въ одной плос¬
кости съ перпендикуляромъ, поставленнымъ въ точюь падешя
луча, къ плоскости, на которую этотъ лучъ падаетъ.
2) Стусъ угла падешя съ синусомъ угла преломлешя нахо¬
дятся въ постоянномъ отношеши для одной и той же средины.
Вотъ какъ должно понимать этотъ посл!днШ законъ. Пусть (фиг. 196)
на средину Q изъ пустоты Р падаетъ лучъ войдя въ средину, онъ
приблизится къ перпендикуляру и пойдетъ по AZ-, пусть еще на туже
точку А падаютъ лучи св!та SXA, S2A,.., они пойдутъ въ средин!
соответственно по направлешямъ AZU
AZ*... Если положпмъ для краткости
углы: BAS=a, BASi=al} BAS, =
CAZ=b, CAZL=bt CAZ2—b2...,
то разсматриваемын законъ выразится ря-
домъ равныхъ отношенiit:
Sing Sing, Sing,
Sinb Sinb, Smb., ....
Назвавъ постояннаго знаменателя отно-
шешя чрезъ т, получимъ:
Sina
.W=m-
Величина т называется показателемъ фиг- 496-
преломлешя', она бол!е единицы, потому что, при переход! луча изъ.
пустоты въ средину, уголъ падешя бол!е угла преломлешя, и им!етъ
разную величину для разныхъ срединъ. Для воды приближенная вели¬
чина показателя преломлешя есть 4/з, стекла—3/г, алмаза—&/2; хро¬
мовосвинцовая соль имЬетъ самого большого показателя преломлешя
именно 3. ’
Указанные законы преломлешя св!та можно нов!рить на сл!дую-
Щемъ прибор!. Въ центр! вертикальнаго круга МК (фИг. 497), раз-
д!леннаго на градусы, утверждаютъполуцилиндричешй сосудъ В, въ
который наливаютъ воды, такъ что ось цилиндра и центръ круга ле-
108 о с в ъ т ъ.
Фиг. 497.
жатъ на уровне жидкостн. Помощш
зеркала т, направляютъ лучъ S чрезъ-
отверспе, сделанное въ пластинке пТ
на поверхность воды въ центръ круга
MX. Войдя въ жидкость, лучъ при¬
ближается къ отвесной линш AD, но*
при выхода изъ воды не преломляется,,
потому что яадаетъ перпендикулярно'
къ цилиндрической стенке сосуда; по¬
томъ, онъ даетъ на пластинке^ изобра¬
жеше отверст1я п. Пластинка п, вме¬
сте съ зеркаломъ т, прикреплена къ
линейке h вращающейся около центра
круга: равнымъ образомъ пластинка р»,
можетъ двигаться, вместе съ линейкой
ff, около той же точки. Устанавливая
произвольно линейку 1ь и помещая пластинку^ такъ, чтобы на ней по¬
лучалось изображеше отверст ?i, найдемъ каждый разъ, что синусъ
угла падешя АВп съ синусомъ угла преломления ВВр имеютъ постоян¬
ное отношеше, равное показателю преломлешя воды.
3) Если лучъ идетъ изъ средпны въ пустоту, то предыдущее законы
также имеютъ место, съ тою только разницею, что отношеше синуса
угла падешя къ синусу угла преломлешя менее 1 и равно дроби, у ко¬
торой чпслптель есть 1, а знаменатель ра¬
венъ показателю преломлешя средины. Пусть
лучъ SA (фиг. 498) идетъ изъ средины В
въ пустоту Q; войдя въ последнюю, онъ уда¬
лится отъ перпендикуляра ВС; назвавъ
уголъ падешя ВА§ чрезъ а, а уголъ пре¬
ломлешя CAZ чрезъ Ъ, получимъ:
Sin а 1
Sin Ь т
Фиг. 498.
4) Лучъ света, при переходе пзъ одной средпны въ другую, также
преломляется: онъ приближается къ перпендикуляру, если идетъ изъ-
средины менее преломляющей въ более преломляющую, и наоборотъ.
Отношеше синуса угла падешя къ синусу угла преломлешя есть вели¬
чина постоянная; она называется относителънымг показателемъ пре¬
ломлешя, въ отлнч1'е отъ того показателя, который имеетъ место при
переходе луча изъ пустоты въ средину и называется абсолюшнымъ~
ПРЕЛОМЛЕШЕ СВИТА.
409
Относительный показатель преломлетя равенъ показателю преломде-
П1Я средины, въ которую лучъ вступаетъ, разделенному на показателя
преломлетя средины, изъ которой онъ выходитъ. Такъ, относительный
показатель преломлетя, при переходе луча изъ воды въ стекло, равенъ
%, а при обратномъ направленш 8/9. Въ большей части случаевъ при¬
ходится наблюдать относительное преломлеше, потому что лучъ, чтобы
достигнуть какой либо средины, долженъ пройти сначала чрезъ воздухъ;
для получешя абсолютнаго показателя надо относительный показатель
средины умножить на абсолютнаго показателя воздуха.
Приложешя. Преломлешемъ света объясняются мнопя явлешя.
Пусть въ сосудъ А (фиг. 499) налита вода; изъ точки М, лежащей
на дне его, будутъ выходить, между прочими, лучи Ма и Mb, кото¬
рые при выходе изъ жидкости отклонятся отъ перпендикуляра и сде¬
лаются еще более расходящимися; все nponie, смежные съ этими, лучи
будутъ, повидимому, выходить изъ одной и той же точки т; глазъ, по¬
мещенный въ О, увидитъ въ т точку М, то есть выше ея действи¬
тельная положешя. Если глазъ изъ О, перейдетъ въ
другую точку, то изображеше М также переместится,
потому что кажущееся пересечете лучей, которые то¬
гда попадутъ на глазъ, будетъ не въ т, а въ другомъ
месте. Подобное явлеше замечается, если смотреть
на дно реки, или какого нибудь другого водоема; тогда
кажется, что наибольшая глубина находится непосред¬
ственно подъ нами.—Если опустить въ воду одинъ ко¬
нецъ палки, то каждая точка погруженной части бу¬
детъ представляться выше своего действительная по¬
ложешя, и палка покажется сломанною (фиг. 500).
347. Полное внутреннее отражеше. Пусть
■'лучъ SA (фиг. 498) идетъ изъ средины Рвъ пустоту Q; назвавъ уголъ
падешя SAB чрезъ а, }ялъ преломлетя CAZ—чрезъ Ь ц показателя
преломлетя средины—чрезъ т, найдемъ:
Sino 1
Sinb т ’
откуда
Sm5=wtSina (1)
Если увеличивается уголъ падешя а, то вместе
сь тймъ возрастаетъ уголъ преломлетя Ъ, и притомъ
быстрее, потому что прпращеше Sin Ь равно прпра-
1Цещю Sin а, умноженному на величину т, ббльшую
единицы. Равенство (1) можетъ служить для вычисле-
410
о с в ъ т %.
ilia угла Ъ, если данъ уголъ а; однакожъ не для всякой величины а
можно найти Ъ; такъ напримеръ, еслибы а равно было 90°, то Sin Ь
■сделался бы равнымъ т, чего быть не можетъ, потому что т более 1.
Самое большое значеше, какое только а можетъ получить, определяется
изъ равенства:
т Sino=l, откуда Sin а =-^ (2)
Пока уголъ а не перешелъ этой величины, уравнеше (1) выражаетъ
законъ преломлешя света, а что будетъ после того, можетъ решить
только опытъ; опытъ же показываетъ, что тогда лучъ SA не выхо¬
дитъ изъ средины и отражается отъ поверхности MN (фиг. 50‘1)
какъ отъ зеркала, такъ что уголъ падешя
SAB равенъ углу отражешя BAZ. Это
явлеше называется полнымъ внутрен¬
ними отраженгемъ—полныт потому,
что здесь почти весь светъ отражается.
Наименышй изъ угловъ, при которыхъ
оно возможно, называется предгълънымъ
уыомъ полнаго внутренняго отра¬
женья.
Величина предельнаго угла вычисляется по уравненда (2); она
темъ более, чемъ показатель преломлешя менее. Такъ, для хромово-
свинцовой соли эта величина 19°2S', алмаза — 23°55', сероуглеро¬
да—36°35', стекла—41°48', воды 48°35’, воздуха—88°38'.
Чтобы убедиться изъ опыта въ существованш полнаго внутренняго
отражешя, возьмемъ кусокъ стекла, отшлифованный въ виде треуголь¬
ной призмы (фиг. 502), и расположимъ его передъ глазомъ, какъ по¬
казано на фигуре. S пред-
ставляетъ светящуюся точ¬
ку, аЪс—призму, О—глазъ.
Если случится что лучъ SB,
вступивъ въ призму, упадетъ
на грань сЪ подъ угломъ
SDE, большемъ 41°48'—
предельнаго угла полнаго
внутренняго отражешя стек¬
ла, то лучъ отразится отъ
Фиг. 502. грани ей по направленш BF,
какъ отъ плоскаго зеркала, и глазъ увидитъ мнимое изображеше
точки S.
ПРЕЛОМЛЕНЫ: СВИТА.
411
Фпг. 503.
Наливаютъ въ стаканъ (фиг. 503)
воды А, а на нее—сЬрнаго эфира, и
ставятъ въ а какой нибудь предметъ
между уровнями пъп' обеихъ жидко¬
стей. Если глазъ находится въ о, по
другую сторону стакана, то увидитъ
чрезъ отражеше отъ двухъ поверхно¬
стей два изображешя г и
348. Камера люцида. На полномъ внутренневгь отражеши основано
устройство камеры клары или камеры люциды—снаряда, полезпаго при
срисовыванш предметовъ съ натуры. Главная часть ея—четырехгранная сте¬
клянная призма В (фиг. 504), которая располагается такъ, чтобы ребра ея
были горизонтальны. Одинъ изъ ея угловъ А—прямой, другой С заключаешь
135°, проч1е два /_Еи ZI) делаются равными, и потому каждый содержишь
07‘/2°. Пусть лучъ S, идупцй отъ ггЬкотораго предмета, падаетъ перпендику¬
лярно на грань АЕ\ онъ войдетъ въ призму безъ преломлешя и, достигнувъ
грани ЕС, образуетъ уголъ падешя, равный /_Е, и,следовательно,
Такъ какъ предельный уголъ полнаго внутрен-
няго отражешя для стекла равенъ 41° 48', то
лучъ отразится и упадетъ на вторую грань CD,
подъ угломъ также равнымъ 67’/г°. После вто¬
рого отражешя, лучъ упадетъ на грань AD пер¬
пендикулярной выйдешь изъ призмы безъ всякаго
преломлешя. Наблюдатель, получивпнй впеча¬
таете этого луча, увидитъ предметъ въ напра¬
влен^ т. Глазъ надо поместить очень близко
отъ края призмы, такъ чтобы половина зрачка
смотрела въ призму, а другая видела руку съ
карандашемъ, лежащую на белой бумаге въ т; Л—],
тогда можно будетъ обвести контуры предмета, р
Чтобы задержать посторонше лучи, призму об-
кладываютъ иеталлнческимъ листомъ, оставляя
незакрытыми те части ея, чрезъ которыя должны Фиг- 504‘
проходить лучи. Употреблеше камеры люциды требуетъ нЬкотораго навыка.
329. ПГЕЛ0МЛЕН1Е СВЪТА ВЪ СРЕДИНАХЪ, ОГРАНИЧЕННЫХЪ
ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПЛОСКОСТЯМИ. Луч-;.
света, по выходе изъ средины, ограни¬
ченной параллельными плоскостями и по¬
мещенной въ другой однородной среде
(наприм. воздухе), параллеленъ тому
направленш, которое онъ имелъ до
вступлешя въ средину. Пусть на среди¬
ну q (фиг. .505), ограниченную парал¬
лельными плоскостями, падаетъ лучъ
SA. Назвавъ уголъ падешя чрезъ а,
Фиг. 505.
412
о с в $ т $.
уголъ преломлетя — чрезъ Ъ, показатель преломлетя — чрезъ т,
найдемъ:
Sina
~&Ы = т-
По выход* изъ средины, лучъ удалится отъ перпендикуляра. Означивъ
чрезъ «! и Ъх углы падешя и преломлетя, получимъ:
Sinff1 1
Sinb, т
Чрезъ перемножеше между собою первыхъ частей двухъ послед¬
них ъ равенствъ, а также ихъ вторы\ъ частей, будемъ пм*ть:
SinaSinfl! 1
й\пЪЫпЬ, ’
или, принявъво внпмаше, что щ=Ъ, найдемъ:
Sina ='Sm6!,
откуда
«=Ь,.
Сл*довательно, направлеше BZ параллельно SA.
Подобное же явлев1е замечается въ случа* многихъ срединъ.
Пусть даны только дв* средины, и
I пусть лучъ SA (фиг. 506) падаетъ сна¬
чала на пластинку q, которой абсолют-
j ный показатель есть т, Лучъ прибли¬
зятся къ перпендикуляру и, достигнувъ
второй средины р, снова изменить свое
направлеше; приблизится ли онъ теперь,
или удалится отъ перпендикуляра—за-
I висптъ отъ относительнаго показателя
преломлетя этихъ срединъ, который на-
зовемъ чрезъ s; обозначимъ еще чрезъ т,
абсолютный показатель второй средины р.
Выйдя изъ средины, лучъ удалится отъ
перпендикуляра. Назвавъ углы падешя
и преломлетя чрезъ а, Ъ, аи bt, а2, Ъг,
получимъ равенства:
£ /■
Фиг. 506.
Sina
SinO
=m
Sinai
Sinb,
—•s,
Sicdj
_ 1
Sink*
Перевноживъ между собою эти равенства и замечая, что Ъ—а1У Ь%—аг,
ГП\ _
s— m 1346], вайдемъ:
откуда
Si по
Sinb,
= 1,
а = б2.
ПРЕЛОМ.ТЕШВ СВЪТА. 41В
\ з50. Преломлеше луча въ трехгранной призм®. РазсЬ-
чемъ плоскостью трехгранную призму перпендикуляр¬
но къ одному изъ ея реберъ тп (фиг. 507), мы полу-
чнмъ въ разрезе треугольникъ (фиг. 508), который
называется главнымъ сгъчетемъ призмы, точка а, пе -
ресЬчеше ребра тп (фиг. 507) съ этою плоскостью,—
вершиною, лишя тп—преломляющимиребромъ, а
Ъс (фиг. 508)—основатемъ. Пусть изъ светящейся фИг. 507.
точки S, лежащей въ плоскости главнаго сечешя приз¬
мы, падаетъ на грань призмы лучъ онъ приблизится къ перпенди¬
куляру тп и пойдетъ по АВ] при выходе изъ призмы, онъ удалится
отъ перпендикуляра кп и пойдетъ по BZ. Отсюда видимъ, что призма
поворачиваетъ проходяпце
чрезъ нее лучи отъ верши¬
ны къ основашю. Уголъ,
составленный первоначаль-
яымъ направлешемъ SP
луча и новымъ BZ, или
ZJBoZ, называется угломъ
отклонены. Величина его
зависитъ отъ вещества
призмы, преломляющаго уг¬
ла а и угла падешя SAm. Съ возрасташемъ показателя преломлешя
вещества призмы и ея преломляющаго угла, уголъ отклонешя увели¬
чивается. По мере умепыпешя угла падешя SAm, уголъ отклонешя
уменьшается и достпгаетъ наименьшей величины, когда Z_SAm—
/.ZBk. При дальнейшемхРнзменеши угла SAm, отклонеше воз¬
растаетъ.
Другой какой нибудь, лучъ SAi пойдетъ, после преломлешя, по
BjZu такъ что оба луча BZnBiZu будутъ расходянцеся; глазъ, на¬
ходясь подъ ихъ впечатлешемъ, увндитъ точку Sb%S1. Итакъ, пред¬
меты разсматриваемые чрезъ призму, обращенную преломляющимъ реб¬
ромъ вверхъ, кажутся намъ выше своего естественнаго положешя. По-
вернувъ призму преломляющимъ ребромъ внизъ, получимъ явлеше об¬
ратное предметы представятся ниже ихъ положешя.
Если трехугольный флаконъ наполнить жидкостью, то получимъ
Жидкую призму; стенки флакона должны быть ограничены парал¬
лельными плоскостями.
■и I-
О С IS Ф Т Ъ.
Фиг. 509.
Преломлена» ев*та еъ сферннескихъ етеклахъ.
35] . Разные роды сферичес'кихъ стеколъ. Сферическими
стеклами или оптическими че-
чевицами называются прозрач¬
ный средины, ограниченный сфе¬
рическими поверхностями. Они
бываютъ 6 родовъ: двояковыпук¬
лое {Л) (фиг. 509), плосковы-
|Фиг. 5Ю. Пухлое (В), вогнутовыпуклое
(С), двояковогнутое(В) (фиг. 510),плосковогнутое (Ж) и выпукло-
вогнгутое (.27). Мы разсмотримъ преломление свФта только въ етеклахъ:
днояковыпукломъ и двояковогнутому
Величина онтичеекпхъ чечевпцъ, употребляемыхъ въ практик^
весьма мала сравнительно съ рад]усамп шаровыхъ поверхностей, кото¬
рыми ont ограничены; татя стекла бываютъ вм’Ьот'Ь съ т!шъ весьма
тонки.
352. Преломлеше въ двояковыпуклой чечевицу Пусть
А В (фпг. 511) двояковыпуклая чечевица а С и С'— центры шаровыхъ
поверхностей, которыми
она ограничена. Лишя
SC, проходящая чрезъ
центры, называется гла¬
вною оптического осыо
стекла. Пусть изъ точ¬
ки S, лежащей на глав¬
ной оптической оси, выходятъ лучи Sa, Sb, Sc, Sd. Двояковыпук¬
лое стекло можно разематривать какъ бы состоящимъ
изъ безчисленнаго множества кольцеобразныхъ прнзмъ
р, q, г (фиг. 512), обращеняыхъ вершинами къ краямъ
стекла, и которыхъ преломляющш уголъ увеличивается
отъ середины къ окружности; такъ, уголъ призмы р бо-
л'Ье угла усеченной призмы q. Отъ этого, края стекла
преломляютъ сильнее середины. Лучи Sa, Sb, Sc, Sd
(фиг. 511), при прохожденш чрезъ стекло, поворачи¬
ваются къ главной оптической оси. Хотя лучъ Sa, бо-
.nte отклоненъ отъ оси, нежели лучи Sb и Sc, но, падая
на часть стекла, бол’Ье иретомляющую, сильнее повора¬
чиваются, такъ что вс4 лучи, пройдя чрезъ двояковыпу¬
клое стекло, собираются приблизительно въ одной точк'Ь
Фиг. 512:— £ которая называется фокусомъ.
Фиг. 511.
\ л ПРЕЛОМЛЕШЕ CB'BTl ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ СТЕКЛАХЪ. 415
Для доказательства, вообразимъ двояковыпуклое стекло (фпг. 513\ па
которое падаетъ лучъ S'Л изъ светящейся точкп S, лежащей на главпой опти¬
ческой оси стекла. Проведя рад1усъ С,А пзъ С„ центра шаровой поверхно¬
сти АВ, получимъ уголъ падешя 8 Ас, или, короче, а. Войдя въ средпну,
лучъ приблизится къ перпендикуляру, образуя уголъ преломлешя ВАС, пли
Ь. Исли С есть центръ второй шаровой поверхности, то, прп выходе изъ сте¬
кла, лучъ образуетъ уголъ падешя ЛВС, который пазовемъ чрезъ я„ и уголъ
преломлетя cBf или Ьг, прп этомъ уголъ Ъ, более а„ потому что лучъ, пе¬
реходя изъ средины въ пустоту, удаляется отъ перпендикуляра. Допустимъ,
что лучъ, после двухъ преломлешй, пересекъ главную оптическую ось въ точке
f. Опредёлнмъ f 'E, разстояше этой точки до стекла; тогда уже само собою
обнаружится справедливость сказаннаго, то есть, что лучи, после преломле-
шя, собираются въ одной и той же точке. Искомая величина будетъ зависеть
только отъ следующихъ колпчествъ: разстояшя светящейся точки S до сте¬
кла, угла A8I), составленнаго лучомъ и оптическою осью, отъ рад1усовъ ша¬
ровых!, поверхностей, отъ разстояшя С С, между центрами и, наконецъ, отъ
показателя преломлетя стекла. Зависимость между всеми эти величинами
необходимо должна истекать изъ закоеовъ преломлетя света, которые выра¬
жаются въ разсматриваемомъ случае двумя уравнешями:
где т означаетъ показателя преломлетя чечевицы. Углы а, Ъ, а„ Ъ, над¬
лежало бы выразить теперь посредствомъ упомянутыхъ выше величинъ п
подставить въ последтя уравнетя, чрезъ что мы получили бы искомую зави¬
симость; но решете этихъ уравнешй въ общемъ виде было бы весьма затруд¬
нительно и, по причине сложности результатовъ, никакихъ'полезныхъ слёд-
CTBifl не могло бы дать. Кроме того, указанное свойство сферн^скпхъ стеколъ—
собирать лучи после преломлетя въ одну точку—справедливо только для лу¬
чей центральныхъ, то есть такихъ, которые падаютъ на стекло весьма близко
отъ главпой оптической оси. Поэтому, мы займемся только последнимъ част-
нымъ случаемъ. Но тогда углы а, Ь, а, и Ъ, чрезвычайно малы. Изъ тригопо-
метрш же известно, что прп очень малыхъ углахъ синусъ весьма мало отли¬
чается отъ дуги, такъ что, принявъ вместо синуса его дугу, мы ошибемся ме¬
нее, чемъ на кубъ числа, выражающаго отношеше дуги къ рад!усу; если на-
примеръ дуга равняется 0,01, то погрешность будетъ менее 0,000001. Та¬
кимъ образомъ, въ уравнешяхъ (1) отношеше синусовъ можно заменить съ
весьма малой погрешностью отвошетемъ ихъ угловъ. Сделавъ это на самомъ
деле, получимъ:
= то и 1 = —,.
о о, т
откуда находимъ уравнешя:
Остается выразить углы я, ai> » посредствомъ рад^усовъ шаровыхъ по¬
верхностей и прочихъ данныхъ велпчппъ. Назвавъ углы BCClt АС,С, обра¬
зованные рад1усами съ главною оптическою осью, чрезъ h и £, найдемъ, что
внешшй уголъ ciCt треугольника CiC, равенъ сумм-Ь h ц 1; тотъ же уголъ
есть также внешшй для треугольника АгВ и потому равенъ i-j-a,; следова¬
тельно,
b-\-at~h-\-l (3)
Обозначивъ углы ASС и BfCi чрезъ д и к, не трудно убедиться еще въ
следующихъ равенствахъ:
it=k+h (4)
Сложивъ равенства (2), получимъ:
а-\-Ъ^=(Ъ-\-а^т.
Подставивъ сюда вместо Ъ-\-аи а и ht равныя имъ величины изъ равенствъ
(3) и (4), найдемъ:
д-\- Л—)—А—I——|—? )fW;
перенеся во вторую часть равенства количество к-\-I и взявъ его за общаго
множителя, будемъ иметь:
д-\-к=(т—1) (/i.4-Z).
Съ весьма малою погрешностью можно допустить, подобно предыдущему, что
синусы равны своимъ дугамъ, а потому
Sin <?-f-Sin к=(т—1) (Sin h 4-Sin 1) . . . • (5)
Опустивъ изъ точекъ А и В на главную оптическую ось перпендикуляры,
длину которыхъ обозначимъ чрезъ у? и pt, найдемъ:
Sin Sin к —pj, Sin Sin Z =
Для простоты положимъ, что iSD=d, ВС—r, ACi—r1. Если, кроме
того, лучъ падаетъ на стекло близко отъ главной оптической оси, то можно
допустить, почти безъ всякой ошибки, AS = DS = d, Bf=Ef= f, где
f означаетъ разстояше точки f до стекла; такимъ образомъ, получимъ:
Sin g=~s, Sin к ~ -у, Sin к = ~, Sin I = ~.
а / т rt
Подставивъ въ равенство (5) найденныя выражешя, будемъ иметь:
*+?=(„-!> (fHft)
Такъ какъ въ практике употребляются стекла весьма TOHKia, то безъ ощу¬
тительной погрешности можно принять p—pv Сокративъ обе части послед¬
ний» уравнешя на р, найдемъ окончательно:
1^7 = (т — !) (т+>“) ^
Отсюда легко получить формулу:
(т-1) (-£-+£) —г (?)
которая можетъ служить для вычислешя Д если известны т, г, г, и d. Эти
величины одинаковы для всЬхъ лучей, выходящихъ изъ светящейся точки S,
ибо не зависать отъ угла ASD; следовательно, центральные лучи, после
преломлешя, пересекаютъ главную оптическую ось на одномъ и томъ же раз¬
стояши отъ стекла.
Не должно забывать, что формула ч6), а потому и следств!я изъ нея, от-
ПГЕЛОМЛЕШЕ СВЪТА ВЪ СФЕРИЧЕС’КИХЪ СТЕКЛАХЪ. 417
юсятся только до лучей центральный. и что она т4мъ точнее, ч-Ьмъ ближе
къ главной оптической оси падаютъ эти лучи на стекло.
с*' - - / Ч’ ij £
Л. ' V-
Iг ■*
f
Фиг. 513.
353. Перем-ыцеше фокуса. Разсмотримъ, какъ перемещается
фокусъ съ изменешемъ разстоятя светящейся точки отъ стекла.
Если светящаяся точка находится на безконечно болыиомъ раз-
стояши, то лучи, после преломлешя въ двояковыпуклой чечевице, пе¬
ресекаются въ одной точке F (фиг. 514), которая называется глав¬
ными фокусомъ [339]; разстояше этой точки до чечевицы называет-
, ся главнымъ фокуснымъраз-
стоятемъ. Величина глав-
наго фокуснаго разстояшя для
разныхъ чечевицъ различна;
«она т4мъ менее, чемъ чечеви¬
ца сильнее преломляетъ лучи,
а способность чечевицы нре- фиг- 514-
ломлять лучи- темъ сильнее, чемъ менее рад1усы шаровыхъ поверх¬
ностей, которыми она ограничена, и чемъ более показатель преломде-
шя вещества, изъ котораго приготовлена чечевица.
. Полагая d въ формуле (6) равнымъ числу неизмеримо большому и обозна¬
чая главное фокусное разстояше чрезъ F, будемъ иметь выражете:
>’ = ^-D(-T + v) W
- . 1
JF ’v ^ *
или
/’ =
<-«(4-+-к-)
О)
игъ котораго можно вычислить величину F, когда даны: т, г и г,.
3
Для стекла показатель преломлешя приблизительно равенъ допустимъ
.еще, что г=,-ь Тогда найдемъ изъ формулы (9):
/<’ = 1
(4--.0(4-+4)'
27
418
о С В i т *.
откуда
следовательно, въ разсматриваемомъ случае, главный фокусъ совпадаетъ "съ
центромъ шаровой поверхности, ограничивающей стекло.
Для определешя главнаго фокуснаго разстояшя въ случае плосковыпу к-
лой чечевицы, одну изъ двухъ величинъ: г и ги наприм. rlt входящихъ въ
формулу (9), надо предположить равною безконечно большому числу, отъ че го
найдемъ:
(т—1) -i-
з
гакъ какъ показатель преломлетя стекла равенъ^-, то
F—2r.
Въ случае стекла вогнутовыпуклаго, должно большШ изъ рад1усовъ: г и
г\, наприм. г\, сделать величиной отрицательной; тогда получимъ:
F — 1
(т-1) ~ ~)
По мере приближешя светящейся точка къ оптической чечевица
(фиг. 511), лучи становятся более расходящимися; тогда стекло не
будетъ ужё въ состоянш повернуть лучи настолько, чтобы они пере¬
секлись въ/; лучи пересекутся тогда где нибудь далее, т. е. фокусъ
лучей отъ чечевицы удалится.
То же самое видно изъ формулы (7), въ которой съ уменыпешемъ d
дробь -j- увеличивается, а величина (т—1) (^—7- -)— ^-умень¬
шается, и следовательно, f увеличивается.
Когда светящаяся точка придвинется къ стеклу на разстояше,ко¬
торое будетъ вдвое белее главнаго фокуснаго разстояшя, то фокусъ
будетъ по другую сторону стекла на такомъ же разстояши какъ и све¬
тящаяся точка.
Въ этомъ же легко удостовериться, положивъ въ формуле (7)
Пусть S (фиг. 515) све¬
тящаяся точка, а /— фокуеь
ея лучей; если светящаяся
точка переместится въ /, то
углы преломлешя сделаются
углами падешя и наоборотъ:
Фиг- 515- следовательно, фокусъ лучей
будетъ въ 8, въ томъ самомъ Mtcrfc, где прежде была светящаяся точка*
ПРЕЛОМЛЕНА СВИТА ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ СТЕКЛАХЪ.
419
()гсюда выходитъ: когда светящаяся точка перейдетъ изъ 8 въ Su на
такое разстояше, на какомъ прежде былъ фокусъ, то есть такъ, что
S^O^fO, то фокусъ лучей будетъ въ точке /1? которая удалена отъ
стекла на разстояше /О, равное SO.
Къ тому же заключенно можно придти чрезъ разсмотреше формулы (6),
въ которой й и f входятъ совершенно одинаково; поэтому, если на место d
подставить величину равную то f будетъ’равно'прежвему значент А.
Отсюда следуетъ: если светящаяся точка будетъ между главнымъ
фокуснымъ разстояшемъ и двойнымъ главнымъ фокуснымъ разстояш-
емъ, то фокусъ лучей будетъ по другую сторону стекла за двойнымъ
главнымъ фокуснымъ разстояшемъ.
Когда светящаяся точка придетъ въ главный фокусъ (фиг. 516),
то лучи, после преломлешя, будутъ между собою параллельны, или, что
все равно, фокусъ ихъ будетъ
набезконечно болыпомъ разсто¬
яши, потому что лучи, выходя¬
щее изъ точки, безконечно уда¬
ленной, собираются, после пре¬
ломлетя, въ главномъ фокусе,
а при переходе светящейся
точки на место фокуса, фокусъ
перемещается на место светящейся точки.
Формула (7) приводитъ къ тому же результату. Полагая въ ней, по фор¬
муле (9),
d=F= 3L
(m-i)
найдемъ, что J безконечно велико.
Наконецъ, когда светящаяся точка, будетъ отстоять отъ стекла
ближе, чемъ на главное фокусное разстояше, то лучи, хотя и будутъ по¬
вернуты чрезъ пре¬
ломлеше къ глав¬
ной оптической оси,
но все еще оста¬
нутся расходящи¬
мися (фиг. 517).
Тогда глазу будетъ
казаться, что онъ Фш- ~
нидитъ въ/светящуюся точку. Точка /называется мнимымг, фоку-
' потому что здесь нетъ действительная» пересечешя лучей.
Фиг. 516.
420
о с в и т -в.
Въ разсматриваемомъ случай, въ формул* (7) надо допустить, что
<?< А ГГ’
^-1) (-тг+тг)
откуда выйдстъ, что f есть величина отрицательная, которую должно откла¬
дывать отъ стекла направо, потому что положительнымъ значетямъ фокуснаго
разстояшя мы давали обратное направление.
Сводя 1Ш*ет* все сказанное о перем*щенш фокуса, находииъ:
Когда светящаяся точка приближается къ стеклу изъ без¬
конечно большого разстоятя до двойного главного фокуснаго раз¬
стоятя, то фокусъ лучей удаляегпся отъ стекла по другую сто¬
рону огпъ главного фокуса до двойного. Когда свгьгпящаяся точка
удалена отъ стекла болгъе, чгьмъ на главное фокусное разстояше.
и менгъе, чгьмъ на двойное, то фокусъ ея лучей отстоишь отъ че¬
чевицы болгъе, чгьмъ гш двойное фокусное разстояше. Когда свгь-
тягцажя точка находится въ главномъ фокусгь, то лучи, поели,
преломлешя, параллельны главной оптической оси. Если светя¬
щаяся точка помещается между главнымъ фокусомъ истекломъ,
то лучи, поелгь преломлешя, остаются расходящимися.
Оптичесюя чечевицы: плосковыиуклая и вогнутовыпуклая д*й-
етвуютъ подобно двояковыпуклой, хотя нисколько слабее, при оди¬
наковыхъ прочихъ услов!яхъ; иначе сказать: ихъ главныя фокусный
разстоятя мен*е, ч*мъ у двояковыпуклой чечевицы. Плосковыпуклое
стекло сильнее преломляетъ, нежели вогнутовыпуклое.
Суждешями, почти одинаковыми съ предыдущими [352], можно доказать,
что центральные лучи, поел* преломлешя въ этихъ етеклахъ, нерейжаются
въ одной точк*.
Эти чечевицы называются собирательными, потому что повора-
чиваютъ лучи къ главной оптической оси; он*, следовательно, д*й-
ствуютъ какъ сферическое вогнутое зеркало.
354. Преломлена въ двояковогнутой чечевицъ. Пусть С
и С' (фиг. 518) центры шаровыхъ поверхностей, ограничивающих!,
двояковогнутую оптическую чечевицу. Прямая лишя С С' называется
равною оптическою осью. Стекло этого рода можно разематривать какъ
совокупность безчисленнаго множества трехгранныхъ призмъ (фиг.
519),обращенныхъ преломляющими ребрами къ середин* стекла, и ко¬
торыхъ углы уменьшаются отъ краевъ стекла къ середин*. Пусть изъ
свётящейся точки S (фиг. 518), лежащей на главной оптической оси.
падаютъ лучи; призмы, составляюнуя двояковогнутое стекло, отклонят],
лучи къ своимъ основашямъ, следовательно, удалятъ лучи отъ главной
оптической оси. Такъ какъ края стекла им*ютъ ббльшую преломляю-
11РЕЛ0МЛЕН1Е СВЪТА ВЪ СФЕГИЧЕСКИХЪ СТЕКЛА.ХЪ.
421
щую способность, нежели середина, то лучи, пос
лаются более расходящимися, чемъ до преломле-
[ЯЮТС'Л Uv.i x»v рсьилид/нцллисл, uj^caiunwic
шя. Они кажутся выходящими изъ одной и той же
upwiuHuieniM, ДВ-
Фиг. 518.
Фиг. 519.
точки /, лежащей на той же стороне стекла, где находится и светя¬
щаяся точка S.
Въ этомъ можно убедиться способомъ, подобнымъ тому, какой былъ упо-
требленъ при разсмотрФнш преломлешя света въ двояковыпукломъ стекле
[352].
Чемъ точка ближе къ стеклу, темъ паданнще и преломленные лучи
сильнее расходятся, и темъ ближе къ стеклу лежитъ фокусъ.
Если на стекло падаютъ параллельные лучи, то, после преломлешя, они
кажутся выходящими изъ точки F(фиг. 520), называемой главнымъ фокусомъ.
Обратно лучи (фиг. 521), сходяпцеся къ главному фокусу F, идутъ, после пре¬
ломлешя, параллельно главной оптической оси.
Преломлете света въ плосковогнутомъ и выпукловогнутомъ стек-
лахъ совершается подобнымъ образомъ, какъ и въ двояковогнутом ь,
хотя эти стекла действуют!,
и не такъ сильно. Слабейшее
дейсгае принадлежитъ сте¬
клу выпукловогнутому. Три
рода оптическпхъ чечевицъ:
двояковогнутая, плосковогну¬
тая и выпукловогнутая—стре¬
мятся всегда разсеять лучи, и1 фиг- 52°-
потому называются разсгъивательными; оне действуютъ какъ выпук¬
лый зеркала.
Изъ сравнетя формулъ (6) и (8) получается формула:
-4--= 1
а ^ /
F '
Эго выражеше весьма удобно для запомпнашя и совершенно одинаково съ
формулой, данной для отражен!я Cbtra отъ сферическнхъ зеркалъ [339]; она
422
о с в ъ т ъ.
также относится и до всехъ сферическим, стеколъ. Въ вогнутомъ зеркале
7* "*• Н! р . if
F— -g-} а въ выпукломъ F= ——; въ собирательныхъ стеклахъ количество
^I положительное, въ разсЬвва-
тельныхъ —
определяется по формуле
Для
надо предъ
и выпукловогнутой —
только предъ изъ этихъ ве-
личинъ, для плосковогнутой одинъ
Фиг. 621. рад1усъ надо принять безконечно
больпгамъ.
" 355. Оптичкскф! центръ; побочная ось. Лучъ, идущш по
главной оптической оси, не изагЬняетъ своего направлешя въ сфериче-
скомъ стекле. Но главная оптическая ось не есть единственная лишя.
по направленш которой лучъ не преломляется: во всякомъ сфериче-
скомъ стекле, каково бы
оно ни было—если только
оно достаточно тонко —
есть точка О (фиг. 522).
чрезъ которую лучъ идетъ
почти безъ преломлетя. Эта
точка называется оптиче-
Фиг. 522.
скимъ центром стекла,
а всякая лишя SK, чрезъ него проведенная, — побочною оптиче¬
скою осью.
Пусть светящаяся точка S лежитъ на побочной оптической оси SK.
Бъ отношенш побочной оптической оси, лучи преломляются такъ же,
какъ и въ отношенш главной оптической оси MN, то есть они пере¬
секаются въ одной точке К, по другую сторону стекла и лежащей на
той же побочной оптической оси, или кажутся выходящими изъ общаго
пересечешя продолженныхъ лучей, какъ это имеетъ место для мни-
мыхъ фокусовъ. Въ этомъ можно убедиться изъ следующего опыта.
Пусть светящаяся точка S (фиг. 515) находится на главной оптиче¬
ской оси сферического стекла; /—ея фокусъ. Если немного повертывать
стекло около его оптического центра, то /не перемещается, оставаясь
на одной и той же прямой, проведенной чрезъ светящуюся точку S и
оптическШ центръ О.
Свойства оптическаго центра и побочной оптической оси объясняются
вполне удовлетворительно. Вообразимъ двояковыпуклую чечевицу (фиг. 523).
Проведемъ въ точке а, лежащей на одной изъ выпуклыхъ поверхностей, пло-
ПРЕЛОМЛЕШЕ СВЭТА ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ СТЕКЛАХЪ- • 423
•кость касательную къ этой поверхности. Возьмемъ на другой выпуклой
поверхности такую точку Ъ, чтобы проведенная чрезъ нее касательная пло¬
скость PQ къ этой поверхности, была параллельна плоскости тп. Предста¬
вит. себе пучокъ лучей, падающихъ со всехъ сторонъ на точку а; между
ними непременно найдется такой лучъ, который, вступивъ въ чечевицу, пой¬
детъ по направление ab, и, следовательно, выйдетъ изъ чечевицы по напра¬
вленш bZ, параллельному Sa, потому что часть сферическаго стекла, между
а ий, можно разсматривать какъ средину, ограниченную параллельными пло¬
скостями.—Пусть лишя аЪ перееЬкаетъ оптическую ось ССХ въ точке О;
определимъ разстояше этой точки отъ точки h, пересечешя главной оптиче¬
ской оси съ одной изъ выпуклыхъ поверхностей. Соединивъ центры шаровыхъ
поверхностей съ точками а и Ъ, получцмъ' подобные треугольники, аОС и
iOC„ изъ которыхъ будемъ иметь:
CJ> __С,0
Са СО
Полагая hO=x, обозначая толщину hq стекла чрезъ с, а рад1усы СХЬ и Са
шаровыхъ поверхностей—чрезъ и г, найдемъ:
г, г,—с-\-х
г—х
откуда
*=«■7+^ (*>
Величина х не зависитъ отъ направлешя луча, а только отъ величинъ с, г и
и значитъ, постоянна для каждой чечевицы. Иначе сказать: для каждой
точки a, a,, as (фиг. 524) на поверх¬
ности стекла, есть такое направлеше,
%
I
Фиг. 523.
Фиг. 524.
что лучи Sa, Sax, $ааа,идущ1е по этнмъ направлешямъ, выходятъ изъ чече-
вицы по лишямъ bZ, bxZx, b%Z„, соответственно параллельнымъ'/Sa, Sxax,
S2a3, и пересекаютъ главную оптическую ось въ одной и той же точке О; эта
точка называется оптическимъ центромъ. Если оптическая чечевица имеетъ
малую толщину, то можно допустить, что направлешя Sa и bZ, иди S tat и
\%х и т. д. совпадаютъ, т. е. лучъ проходитъ чрезъ оптичеейй центръ безъ
“реломлешя. . ' " Д4 - jjjg gg
Положеше оптическаго центра въ чечевицахъ разнаго рода”различно. Въ
ш
О С В Ф т ъ.
двояковыпуклоиъ стекле оптичесгай центръ лежитъ внутри стекла, ближе къ
той поверхности, которой рад!усъ кривизны меньше, что легко видеть изъ
формулы (х). Для плосковыиуклаго стекла одну изъ величинъ: гиг, надо
положить равною безконечности; тогда окажется, что оптичесгай центръ нахо¬
дится на выпуклой поверхности. Для вогнутовыпуклой чечевицы болышй изъ
радоусовъ есть величина отрицательная; оптичесгай центръ лежитъ вне стекла
за выпуклой поверхностью. Подобнымъ образомъ можно определить положете
онтическаго центра для разсЬивательныхъ стеколъ.
Разсмотримъ преломлеше относительно побочной оптической оси. Пусть
светящаяся точка S (фиг. 525) лежитъ вне главной оптической оси MN
оптической чечевицы. Проведемъ побочную оптическую ось SOE. Предполо-
жпмъ, что какой ни есть лучъ SE, после преломлешя, пересекаетъ главную
оптическую ось въ точке N и побочную въ Е. Продолжимъ лучъ S D въ про¬
тивоположную сторону до пересечешя ъъ*М съ главной оптической осью.
Фпг* 525.
Если стекло очень тонко, то фигуру MDN можно считать треугольникомъ, а
ломаную липт SОЕ—прямою. Въ геометрш доказывается, что произведете
трехъ несмежныхъ отрезковъ на сторонахъ треугольника, произведенныхъ
прямою лишею, равно произведена трехъ другихъ отрезковъ:
MS ! ЕЕ . NO=SE .NE .ОМ (s)
Пусть MO=d, ON=f, SO=zdu OE=fx. Для центральныхъ лучей можно
принять безъ ощутительной погрешности: -
МS—ME—SE—d—du EE—fi, NO=f,
SE=dh NE=EE—EN=fl—f, OM=d.
Подстановпвъ въ равенство (s) на место величинъ, туда входящихъ, имъ
равныя, получимъ:
dfif—dif1f=d\fid—difd;
разделивъ обе части равенства на dd\ffu найдемъ:
_1 1 __ J L
d, d / /•
откуда
_i I 1 — _L -ь
^-Г/, а ' /
ПРЕЛОМЛЕШЕ СВЯТА ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ СТЕКЛАХЪ.
425
Но вторая часть этого равенства есть величина постоянная, равная ~F [354];
поэтому,
_L 4-4-
(I, ^ U
1
F'
Следовательно, относительно побочной оси, лучи преломляются такъ же, какъ
относительно главной.
356. Построена изображешй въ собирательномъстеклъ.
Умея находить фокусъ светящейся точки, легко найти фокусы всехъ
точекъ предмета; мы разсмотримъ это только для двояковыпуклаго и
двояковогнутаго стеколъ, распространяя то же правило и на друг!я че¬
чевицы. Здесь надо различать три случая.
1) Предметъ MN (фиг. 526) находится предъ собирательным!,
стекломъ далее двойнаго фокуснаго разстояшя OF». Изъ точки М
проведемъ два луча; чрезъ оп¬
тически! центръ О и парал¬
лельно главной оптической оси
PQ. Первый не уклонится отъ
своего направлешя [355], вто¬
рой преломится, и, пройдя
чрезъ главный фокусъ F, пе- фиг- Б26-.
ресечетъ первый лучъ въ точке т\ всякш другой лучъ, вышедшш изъ
точки М, придетъ въ ту же точку»»; здесьбудетъ фокусъ лучей выходя-
щихъ изъ точки М. По-
добнымъ образомъ по¬
строятся фокусъ точки
N и фокусы промежу-
точныхъ точекъ.между
М и N. Глазъ, поме¬
щенный въ Р, будетъ
тогда испытывать дей-
CTBie расходящихся лу¬
чей и потому увидитъ въ пт обратное изображеше 31 N.
Изъ чертежа легко убедиться, что если предметъ находится за
двойнымъ фокуснымъ разстояшемъ, то изображеше будетъ по другую
сторону стекла между фокуснымъ и двойнымъ фокуснымъ разстояшя-
ми; оно будетъ обратное и въ уменьшенномъ виде. Изъ сравнешя фи-
гуръ 526и527 нетрудно понять, что при замененщ одного стекла
Другимъ съ болыпимъ фокуснымъ разстояшемъ, изображеше удалится
отъ стекла и будетъ больше.
Фпг. 527.
426
О С BIT'I-
2) Если предметъ MN(фиг, 52S) стотъ между Fr Fb тоесть
фокуснымъ и двой¬
нымъ фокуснымъ раз-
стояшями, то, произ¬
ведя то же самое по-
строеше, легко пока¬
зать, что изображеше
явится за двойнымъ
фокуснымъ разстояш¬
емъ; оно будетъ обрат¬
ное и увеличенное.
3) Наконецъ, помйстимъ предметъ между главнымъ фокусомъ и
стекломъ (фиг. 529). Проведя попрежнему два луча изъ М: чрезъ
оптически1: центръ и параллельно главной оптической оси, найдемъ, что
эти лучи, послй прелом-
лешя, будутъ расходить¬
ся, и глазу покажется,
въ точкЗ) т взаимнаго
пересЬчешя лучей, изо¬
бражеше точки М. По-
добнымъ образомъ по¬
строятся фокусы и дру¬
гихъ точекъ предмета.
Изображеше въ этомъ случай находится на той же сторонй, гдй и пред¬
метъ;—оно прямое, увеличенное и мнимое, а потому на бумагй не мо¬
жетъ быть принято, между тймъ какъ въ первыхъ двухъ случаяхъ
изображеше предмета, со всймп его оттйнками, можно получить на бу-
магй, поставленной въ фокусй.
; 357. Построена изображены въ разсъивательноыъ
ст'еклъ. Пусть предъ какимъ нибудь разсйивательнымъ стекломъ, на-
примйръ двояковогнутымъ, находится предметъ MN(фиг. 530); про-
ведемъ два луча изъ М\ чрезъ оптическш центръ стекла и парал¬
лельно главной оптической оси; пер¬
вый не измйнитъ своего направлешя,
второй, послй преломлетя, будетъ
отклоненъ отъ главной оптической
оси. Глазу, находящемуся по другую
сторону стекла, покажутся оба луча
выходящими изъ ш, гдй глазъ уви-
Фиг. 5зо. дитъ точку М предмета MN\ точно
„.да
(\
К
Д
F
'П
ПРЕЛОМЛЕШЕ СВЕТА ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ СТЕКЛАХЪ. 427
такъ же можно построить фокусы лучей, испускаемыхъ прочими точка¬
ми предмета. Изъ построешя видно, что изображеше менее предмета,
въ прямомъ вид'Ь и мнимое; при томъ понятно, что, въ какомъ бы
разстоянш отъ стекла предмегь MN ни находился, изображеше имЬ-
етъ т4 же свойства, съ тою только разницею, что будетъ т'Ьмъ мене?
и 1"Ьмъ далее отъ стекла, ч'Ьмъ самый предметъ дальше.
358. Сферическая аберрац1я. Если на стекло падаютъ лучи
изъ светящейся точки, то, после преломлешя, они пересекаются также
въ одной точке [352]. Впрочемъ, это справедливо только для лучей Sa
и Sb (фиг. 531), чрезвычайно близкихъ къ главной оптической оси:
лучи же, значительно удаленные отъ середины стекла, пересе-
каютъ главную оптическую ось темъ ближе къ стеклу, чемъ они па¬
даютъ далее отъ середины, такъ что крайше лучи SA и SB пересе¬
каются, напр, въ точке fi» Отъ этого происходитъ, что изображеше
точки не есть точка, но
небольшой кружокъ, ко¬
торый увеличивается съ
увеличешемъ размеровъ
стекла и съ уменыпеш-
емърад1усовъ шаровыхъ
поверхностей. Такихъ
кружковъ будетъ столь¬
ко, сколько точекъ въ
предмете; налегая одинъ
на другой, они произведутъ неясность изображешя. Это явлеше, вслед -
CTBie котораго происходитъ неясность изображешй, доставляемыхъ сфе¬
рическими стеклами, называется сферическою аберрацгею стеколъ.
Заставляя лучи проходить последовательно чрезъ две оптичесюя
чечевицы и изменяя надлежащимъ образомъ кривизну поверхностей,
ограничивающихъ чечевицы, можно почти совершенно уничтожить сфе¬
рическую аберрацш, такъ что она становится для глаза неощутитель¬
ною; иначе сказать: лучи, после преломлешя, будутъ пересекать глав¬
ную оптическую ось, общую обеимъ чечевицамъ, почти въ одной и тон
же точке. Заметимъ при этомъ, что можно устроить безчисленное мно¬
жество паръ оптическихъ чечевицъ одинаковой преломляющей силы
(т. е. съ однимъ и темъ же главнымъ фокуснымъ разстояшемъ), и не
вмеющихъ сферической аберрацш. Совокупность двухъ стеколъ безъ
сферической аберрацш называется атанатическимъ стеклом.
Приложенгя. На преломлен in и отражешй света основано устрой -
сгво некоторыхъ полезныхъ снарядовъ. Мы разсмотримъ: камеру об¬
о с в t т t.
скуру, волшебный фонарь, солнечный микроскопъ и приборъ Физо
для опред*лешя скорости св*та.
359. Камера обскура. Камерою обскурою называется оптиче-
скШ приборъ, посредствомъ котораго получаются изображешя вн*ш-
нихъ предметовъ. Ей даютъ разныя устройства.
1) Обыкновенный видъ камеры обскуры изображенъ на фиг. 532;
фигура 533 представляетъ ходъ лучей. А есть м*дная оправа, под¬
держиваемая тремя ножками Р, внутри ея пом*щено плоское зеркало
и собирательное стекло. Лучи, исходящее изъ предмета MN (фиг.
533) и упавппе на зеркало аЬ, отразятся, потомъ преломятся въ сте-
кл* О и дадутъ изображеше тп. Чтобы построить это изображеше,
надо сначала построить для предмета MN мнимое изображеше MrNx
въ плоскомъ зеркал* аЬ [333]. Лучи точки М отразятся отъ зер¬
кала аЬ по такимъ направлешямъ,
какъ будто бы исходили изъ точки
Ми которая удалена отъ этого зер¬
кала одинаково съ точкой М и ле¬
житъ на одномъ и томъ же перпенди¬
куляр* къ зеркалу; преломясь въ оп¬
тической чечевиц*, лучи перегнут¬
ся въ точк* т, лежащей на побочной
оптической оси М-рп, которая про¬
ходитъ чрезъ точку Мг и оптичешй
центръ О собирательнаго стекла. Со¬
вершенно такъ же можно построить
фокусъ точки N и прочихъ точекъ
предмета МЖ Изображеше тп при-
нимаютъ на бумагу, положенную на
столик* S (фиг. 532). Оно будетъ
уменьшенное и сохранить т* же от-
т*нки цв*товъ иочерташя, каше им*етъвн*шшй предметъ. Каранда-
гаемъ легко нанести на бумагу контуры. Чтобы устранить постороншй
св*тъ, къ оправ* А прив*пшваютъ сукно С. Когда хотятъ приборъ
перенести на другое м*сто, то доску S снимаютъ и ножки Р склады-
ваютъ.
2) Въ деревянный ящикъ А (фиг. 534) вставляюсь м*дную
трубку С съ собирательнымъ стекломъ. Внутри ящика А движется
другой В, задняя ст*нка котораго Ъ есть матовое стекло и можетъ
выниматься; на немъ получается обратное изображеше вн*шняго пред¬
мета. Весь приборъ устанавливается на станк* X, который устрой-
Фиг. 532.
ПРЕЛОМЛЕШЕ СВИТА ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ СТЕКЛАХЪ.
429
вается такъ, чтобы камеру обскуру можно было направить на нсякш
предметъ. Эта камера обскура употребляется при
фотографии.
3) ТретШ видъ камеры обскуры мало отличается
0хъ второго; онъ состоитъ изъ деревяннаго ящика А
Л
/ Х\ I
Фиг. 534.
(фиг- 535), въ который вделана металлическая трубка
а съ собирательнымъ стекломъ; внутри ящика поставлено
плоское зеркало Р. Лучи отъ внФшняго предмета, нре-
Фиг. 583.
ломясь въ стекле, отражаются отъ зеркала Р и даютъ
изображеше предмета на прозрачной бумаге, или мато-
вомъ стекле д, заменяющемъ часть крышки. Для устра-
нешя постороиняго света ящикъ имеетъ вторую крышку г.
360.СОЛНЕЧНЫЙ микроскопъ. Солнечный
микроскопъ даетъ возможность получать на бе¬
лой стене, или экране, увеличенный изображен) я
весьма малыхъ предметовъ. Устройство этого прибо¬
ра можно понять изъ следующаго. Посредствомъ зеркала А; (фиг. 536),
въ темную комнату, чрезъ отверспе о въ ставне пропускают^ лучи
солнца, которые собирательнымъ стекломъ р сосредоточиваются на
предмете MN. Предметъ помещается между главнымъ фокуснымъ и
Двойнычъ фокуснымъ разстояшями собирательнаго стекла а; изобра-
480
О С В Ъ т %
жеше предмета получается въ тп, за двойнымъ фокуснымъ разстоя¬
шемъ [356]; оно будетъ увеличенное, обратное и принимается на б’Ьлую
плоскость. Такъ какъ солнечный свФтъ не всегда можно им!;ть, тощего
Фиг. 536.
замФняютъ друммондовымъ, или, лучше, электрическимъ [293]; въ
этомъ посл’Ьднемъ случай, приборъ называется фотоэлектрическимъ
микроскопомъ.
361. Волшеб¬
ный фонарь. Вол¬
шебный фонарь им*-
етъ большое сходство
съ солнечнымъ ми-
кроскопомъ. Въ же-
стяномъ ящик!; (фиг.
537), въ центр!; во-
гнутаго сферическа-
го зеркала а располагаютъ какой нибудь источникъ свйта, напр, св'];-
чу, или лампу; лучи, отраженные отъ зеркала, вм^ст* съ лучами вы¬
шедшими непосредственно изъ св^чи, сосредоточиваются собиратель-
нымъ стекломъ и освФщаютъ прозрачную картину MN, нарисованную
на стекл* и поставленную между фокуснымъ и двойнымъ фокуснымъ раз-
стояшями стекла q; отъ этого, изображеше предмета будетъ за двойнымъ
фокуснымъ разстояшемъ [356], увеличенное и въ обратномъ вид!*; оно
принимается на бФлый экранъ. Чрезъ трубку К уносятся продукты
гор!;шя, а св4жШ воздухъ притекаетъ чрезъ отвертя въ нижней ча¬
сти ящика.
Туманных картины получаютъ помощш двухъ волшебныхъ фонарей,
располагая ихъ такимъ образомъ, чтобы производимый ими изображешя явля¬
лись на одномъ и томъ же м*ст* экрана. Оба фонаря содержатъ раз¬
ный картины. Если одинъ фонарь былъ открытъ, а другой закрытъ, и мы
будемъ мало по малу первый закрывать, а второй открывать, то изображеше,
получившееся на экран!;, станетъ постепенно исчезать, а на м*сто его будетъ
появляться повое.
362. Опред®лен1е скорости свъта по способу Физо. Физоосновалъ
свой способъ опред-Ьлешя скорости св*та на сл*дующемъ начал*. Лучи, исходя-
ПРЕЛОМЛЕШБ СВИТА ВЪ СФЕРИЧЕСКИХЪ СТЕКЛАХЪ.
131
wie изъ какого либо источника света s (фиг. 538), напримеръ, лампы, и па-
даюпце на собирательную чечевицу «, делаются этою чечевицею параллель¬
ными. Въ такомъ вид*; лучи доходятъ до второй собирательной чечевицы I,
* Фиг. 538.
становятся, после преломлешя, сходящимися и падаютъ на стеклянную плас¬
тинку т, ограниченную параллельными плоскостями, чрезъ которую они частш
проходятъ, частш отражаются и собираются въ точкё г. Отсюда лучи расхо¬
дятся и, преломясь въ собирательной чечевице с, становятся параллельными.
Въ такомъ вид-t они достигаютъ
собирательной чечевицы й и со¬
бираются въ ея главномъ фоку-
ci, который располагается какъ
разъ на поверхности плоскаго
зеркала А. После отражешя,
лучи принимаютъ обратное на-
правлеше и собираются снова въ
точке г. Отсюда они расходятся,
достигаютъ пластинки т, частш
отражаются, частш проходятъ
чрезъ нее и, преломясь въ соби¬
рательной чечевиц-Ь, вступаютъ
въ глазъ. Наблюдателю представ¬
ляется тогда въ г светящаяся
точка. Самую важную часть при¬
бора Физо составляетъ зубча¬
тое колесо п вращающееся около оси о; ширина зубцовъ равна промежуткамъ
между зубцами. Колесо такъ располагается, чтобы зубцы его проходили чрезъ
точку z. Если колесо медленно вращать, то светящаяся точка попеременно
открывается и закрывается зубцами. На отдельной фигуре въ -Л7 изображено,
какъ представляется наблюдателю светящаяся точка между промежутками
зубцовъ колеса. Если светящаяся точка появляется более 7 разъ въ секунду,
то кажется непрерывной [389]. — Можетъ произойти следующее явлеше.
Пусть пучокъ лучей, вышедшихъ изъ точки s, достигъ, посл-t преломлешя въ
чечевицахъ а и Ь и отражешя отъ пластинки т, колеса п и попалъ въ проме-
ясутокъ между зубцами. Продолжая свой путь, онъ преломится въ чечевп-
Цахъ end, отразится отъ зеркала т и вернется въ точку г. Если колесо
вращалось быстро, то можетъ случиться, не смотря на огромную скорость
света, что возвращающШся пучокъ лучей ветрЬтить зубецъ колеса и будетъ
Фиг. 535.
482
О С В I Т 1
ииъ задержанъ; тогда наблюдатель не увидитъ светящейся точки въ г. Для
этого нужно, чтобы колесо успело повернуться на промежутокъ иежду зубцами,
иока светъ пробежнтъ двойное разстояше отъ г до А. Въ опытахъ Физо, раз-
стояше между е и А было 8633 метра, а въ опытахъ Корню 23910 м. Све¬
тящаяся точка г померкаетъ постепенно и, наконецъ, исчезаетъ, по мере
того какъ ускорлютъ вращеше колеса. При увеличены скорости колеса вдвое,
светъ опять появляется. Въ эту пору, лучи проходятъ впередъ (отъ г къ А)
чрезъ одинъ промежутокъ между зубцами, а возвращаются чрезъ следуюпцй.
При тройной скорости вращешя колеса, светящаяся точка снова исчезаетъ.
И т. д. Въ опытахъ Физо, первое исчезате света происходило, когда колесо
делало 12,6 оборотовъ въ секунду. Такъ какъ колесо имело 720 зубцовъ п
столько же равныхъ имъ промежутковъ, то на одинъ промежутокъ оно повер¬
тывалось въ течеше 1/i2,e.n4o секунды. Въ это время св4тъ пробегалъ 8633.2;
следовательно, скорость света, по опытамъ Физо, равна 8633.2.12,6.1440.
Результаты Корню должно считать более точными [329]. Въ заключеше при-
бавимъ, что приборъ Физо представляетъ 2 трубы Кеплера [397], которыхъ
оптичесшя оси должны совпадать. Затемъ, въ одной изъ нихъ окуляръ заме¬
няется зеркаломъ А; въ другой делается разрезъ, чрезъ который вводится
зубчатое колесо.
Разложение св4та ва дв^та.
363. Разложенге свътл нл цвъта. Солнечный лучъ Sa (фиг.
539), проникающш въ темную комнату чрезъ малое отверспе, даетъ
на стене, или на полу, круглое пятно с-[328]; но если предварительно
пропустимъ этотъ лучъ чрезъ призму тп, обращенную преломляющимъ
ребромъ внизъ, то, вместо пятна, получимъ прямоугольникъ bh, кото¬
рый будетъ окрашенъ разными цветами; семь изъ нихъ имеютъ въ обще-
житш назвашя: верхняя часть прямоугольника будетъ окрашена фше-
товымъ цветомъ; затемъ, ниже лежать будутъ полосы: синяя, голубая,
зеленая, желтая, оранжевая и красная, а между ними — постепенные
переходы отъ одного цвета къ другому.
Изъ этого опыта мы
видимъ, что безцвет-
ный лучъ состоять изъ
безчисленнаго множе¬
ства цветныхъ лу¬
чей,обладающихъ раз¬
личными показателями
преломлешя: фюлето-
вый лучъ имеетъ са¬
мый большой показа¬
тель преломлешя, а
красный лучъ, — са-
Фвг, 639.
РАЗЛОЖЕНШ СВЪТА НА ЦВЪТА.
483
иый малый. Всё цветные лучи, до вступлешя въ призму, имёли одно и то
же направлеше и не ощущались въ отдельности. Пройдя же чрезъ приз¬
му, они разделились, и каждый лучъ принялъ особенное направлеше.
Свойство св’Ьта разлагаться на цвета называется хроматизмот,
а цветной прямоугольникъ 1гЪ (фиг. 5 39), получаемый на преграде,—
призматтескимъ спектромъ. Такимъ образомъ, мы виднмъ въ луч’Ь
два качества: цвётъ и преломляемость. Эти качества не случайны, а
напротивъ вполне зависятъ другъ отъ друга: каждой преломляемости
соответствуете особенный цвете; иначе сказать: если бы красный лучъ
нолучилъ большую преломляемость, наприм. такую какъ у синяго луча,
то красный лучъ пересталъ бы быть краснымъ и произвелъбынаглазъ
впечатлеше синяго цвета; равнымъ образомъ, если бы показатель пре-
ломлешя синихъ лучей уменьшился, такъ что лучи эти пошли бы по
одному направленш съ красными, то сише лучи превратились бы въ
красные.
Большая часть источниковъ света: планеты, звезды, раскаленный
тела и проч. даютъ спектръ, вообще менее блестящий, нежели спектръ
солнца, но цвета бываютъ всегда расположены въ томъ же порядке;
при этомъ, однакоже, некоторыхъ цветовъ можетъ недоставать, и тогда
на ихъ месте являются темныя полосы.
Растворъ какого либо вещества въ жидкости можетъ дать два спектра,
наложенные одинъ на другой; если они значительно различаются, то полу¬
чается спектръ съ ненормальнымъ распредЁлешемъ цветовъ.
Цветные лучи, по выходе изъ призмы, расходятся, а потому, при
удаленш экрана отъ призмы, длина спектра увеличивается.
Съ возрасташемъ преломляющего угла призмы, увеличиваете*
уголъ отклонешя луча [350]; но какъ показатель преломлешя фше-
товаго луча более показателя прелом.тайя краснаго, то уголъ отклоне¬
шя перваго луча долженъ увеличиваться быстрее угла отклонешя вто¬
рого. Следовательно, длина спектра при увеличиваши преломляющаго
угла призмы возрастаете. Чтобы сделать спектръ еще длиннее, лучи
заставляютъ проходить последовательно чрезъ несколько призмъ, об-
ращенныхъ преломляющими углами въ одну сторону.
Хотя въ спектрахъ отъ одного и того же источника све-га заме¬
чается тотъ же порядокъ цветовъ, но пространство, занимаемое каж-
дымъ цветомъ,’и длина всего спектра изменяются съ веществомъ приз¬
мы. Такъ, въ солнечпомъ спектре отъ кронгласовой призмы красный
цвете занимаете большее пространство относительно длины всего
спектра, нежели отъ призмы флинтглаеовой, а фшетовыц цвете на-
обороте.
2&
434
о с в t т t.
364. Cmbihehie цвътныхъ лучей. Если смешать вс* цв*та
спектра, to получается безцв*тный лучъ. Это можно доказать много¬
различными способами.
1) На пути лучей, по выход* изъ призмы, ставятъ собирательную
чечевицу. Тогда вс* лучи перес*каются въ неболыпомъ пространств*
около фокуса и см*шиваются; если пом*стить зд*сь б*лую бумагу, то
на ней получается б*лое пятно.
2) Второй способъ основанъ на томъ свойств* глаза, что всякое
впечатл*ше, пмъ испытываемое, прекращается не тотчасъ, но продол¬
жается около V7 секунды и, сл*довательно, повторяясь бол*е семи
разъ въ секунду, должно казаться намъ непрерывнымъ. По этой при¬
чин*, спицы быстро движущаго колеса сливаются въ одну плоскость;
если на проволоку иривязать раскаленный уголь и быстро вращать
ее около руки, то будемъ вид*ть огненную линш. Если картонный
кругъ А (фиг. 540) разд*лить рад1усами на секторы, окрасить каж-
налегая другъ на друга, дадутъ б*лый или, точн*е сказать, почти б*-
лый кругъ,—потому что н*тъ въ природ* красокъ совершенно тоже-
ственныхъ съ цв*тами спектра, и хотя бы существовали ташя краски,
было бы весьма трудно см*шать ихъ въ надлежащей соразм*рности.
Чрезъ см*шиваше призматическихъ цв*товъ по два, по три и бо-
л*е получаются составные цв*та. Наприм*ръ, красный цв*тъ и сине¬
вато-зеленый даютъ желтый; красный и желтый — оранжевый; оран¬
жевый и зеленый—желтый и проч. Шкоторые цв*та спектра, взятые '
по два, по три и бол*е, даютъ б*лый цв*тъ; таковы: зеленовато-жел¬
тый и фюлетовый, желтый и сити, оранжевый и голубой и проч. Два
цв*та, даюпце поел* см*шешя б*лый, называются дополнительными-,
таие цв*та могутъ быть простые, какъ это было сейчасъ сказано, а
также сложные, образованные изъ другихъ, какъ наприм*ръ: св*тло-
зеленый и розовый.
365. Видъ ТЪЛЪ, РАЗОМ АТРИВАЕМЫХЪ ЧРЕЗЪ ПРИЗМУ. Пусть на призму
(фиг. 541), обращенную преломляющимъ ребромъ внизъ, падаютъ два луча
Ьт и Sn отъ светящейся точки S; они отклонятся и разложатся на цв*та.
Если бы эти лу.га были красные ВВ, то глазъ, находясь подъ пхъ впечатл* -
дый секторъ соотв*тственно
цв*тамъ спектра, и привести
j б*жной машин*, то каждый
цв*тной секторъ представится
ц*лымъ кругомъ. Эти круги,
кругъ А въ быстрое враща¬
тельное движеше на центро-
Фиг. 540.
РАЗЛ0ЖЕН1Е CBliTA НА ЦВЪТА.
435
шемъ, увяд'Ьлъ бы въ Ъ, на кажущемся пересеченш лучей, красную точку;
точно такъ же, если бы на глазъ
падали только фюлетовые лучи
ЯН, то мы увидали бы фюлето-
вую точку h ниже красной. Подоб-
нымъ образомъ лучи каждаго цв'Ь-
та дадутъ цветную точку, и вооб¬
ще глазъ увидитъ, вместо белой
точки S, целый рядъ точекъ или
цветную лишю, которая вверху бу¬
детъ окрашена въ красный цвЬтъ,
внизу — въ фшлетовый, а между
ними явятся всё nponie цвета спектра.
Если станемъ смотреть чрезъ призму на однородную и неограниченную
белую плоскость, то каждая точка последней дастъ цветную лишю; эти линш
будутъ налегать одна на другую и притомъ разными цветами, которые поэтом}
перемешаются, и б’Ьлая плоскость чрезъ призму попрежнему покажется б'Ь-
лою. Явлеше будетъ иное, если 6'Ьлая плоскость ограничена, напримеръ
вверху, чернымъ пространствомъ. Пусть призма обращена преломляющимъ
ребромъ внизъ; тогда красные концы лишй, полученныхъ отъ точекъ, которыя
лежать на границе белой плоскости, не будутъ покрываться прочими цветами
спектра отъ другихъ точекъ, и потому граница б’Ьлой плоскости покая:ется
красной. Хотя, кромЬ краснаго цвЬта, бываютъ видны и иные цвета, напри¬
меръ оранжевый, желтый и nponie, но они не чисты, потому что смешиваются
съ другими цвЬтамп.—Разсуждая подобнымъ образомъ, не трудно показать,
что нижняя граница белой плоскости, разсматриваемой чрезъ призму, обра¬
щенную преломляющимъ ребромъ внизъ, должна быть окрашена фшлетовымъ
цв’Ьтомъ.
366. Приложена. Хроматизмомъ объясняются всЬ тЬ явлешя, въ ко¬
торыхъ замечается, такъ называемая, игра септа. Если въ прозрачное гЬло
нроникаетъ безцвЬтный лучъ, то можетъ произойти полное внутренне отражеше
[347]; но какъ показатель преломлешя для разныхъ лучей не одинаковъ, то
и предельные углы полнаго внутренняго отражешя не равны: наименышй
принадлежитъ фюлетовому лучу, наиболышй—красному. Такъ напримеръ, въ
случае флинтгласа, предельный уголъ фшлетоваго луча равенъ 36° 45' 20",
а краснаго 37° 54' 10". Отсюда понятно, что полное внутреннее отражеше
можетъ иногда случиться только съ некоторыми цветными лучами, между
темъ какъ друпе будутъ преломляться; такъ напр., фшлетовый можетъ отра¬
зиться, a nponie выйдутъ изъ средины. Такое явлеше замечается въ гране-
ныхъ хрустальныхъ украшешяхъ, прозрачныхъ камнахъ, въ снежинкахъ,
росе и преимущественно въ алмазе; они посылаютъ въ глазъ те или друпе
цветные лучи, въ зависимости отъ положешя свегящагося тЬла и глаза наб¬
людателя.
Заметимъ еще следуюпця явлешя, объясняемый хроматизмомъ.
Верутъ полоску бумаги, которой одна половина а (фиг. 542) окрашена
синей краской, а другая Ъ—красной, и укрепляютъ на вертикатьной черной
поверхности Потомъ, смотрятъ чрезъ стеклянную призму, обращенную пре¬
ломляющимъ ребромъ внизъ и расположенную тръ, что ребра ея параллель-
436
о с в $ т ъ.
ны лиши, отделяющей другъ отъ друга части бумаги, окрашенныя разными
цветами: пусть красная часть b выше синей а. Обе половины бумаги пока¬
жутся глазу ниже своего положешя, но какъ сише лучи преломляются более
красныхъ, то синяя половина понизится более красной, такъ что между ними
появится темное пространство.
СлТдующШ опыгь объясняется, подобно предыдущему. Помощш призмы,
обращенной преломляющнмъ ребромъ внизъ, получаютъ на экране спектръ и
на него смотрятъ чрезъ другую такую же призму, расположенную подобно
первой; тогда, вместо спектра, глазъ видитъ белое пятно. Этотъ опытъ, вместе
съ темъ. показываетъ, что лучи спектра, будучи смешаны, даютъ безцветный
лучъ.
367. Причина цвътовъ тълъ природы. Разлюпе въ цветахъ
телъ природы можно объяснить неодинаковой способностью телъ раз-
сеивать цветные лучи. Если наприм. тело разсеиваетъ равныя части
всехъ цветныхъ лучей, входящихъ въ составь безцветнаго луча, то со¬
держание ихъ, после разееяшя, останется такое же, какое нужно для
получешя безцветнаго луча; такое тело имеетъ, более или менее яр-
кш, белый цветъ. Но, обыкновенно, разсеиваются неодинаковыя части
цветныхъ лучей, и тело окрашивается въ тотъ цветъ, который въ раз-
сеянныхъ лучахъ будетъ преобладать.
Тела природы разсеиваютъ все цветные лучи, хотя въ разной сте¬
пени; изъ этого исключается краска индиго, которая разсеиваетъ по¬
чти одинъ сишй цветъ; карминъ даетъ также довольно чистый крас¬
ный цветъ.
Справедливость этого объяснешя цветовъ телъ подтверждается'
многими опытами. Всякое цветное тело, помещаемое въ разныхъ ме-
стахъ спектра, окрашивается темъ цветомъ, въ какомъ находится, од¬
накоже будетъ ярче въ техъ лучахъ, которые оно способно разсеиватк
вънаибольшемъ количестве. Синяя краска индиго кажется во всехъ цве-
тахъ спектра почти черною, новъеинихъ лучахъ—ярко-синяго цвета.
Пламя спирта, содержащаго въ растворе поваренную соль, имеетъ жел¬
тый цветъ, безъ всякой почти примеси постороннихъ лучей, а потому,
если осветить имъ какой нибудь предметъ, не разсеивающш желтыхъ
лучей, то онъ долженъ казаться чернымъ; таково наше лицо, и дей¬
ствительно, будучи освещаемо въ темной комнате желтымъ пламенемъ
спирта, оно кажется темнымъ, какъ у мертвеца.
Если разсматривать чрезъ призму какую либо краску, положенную
на черномъ фоне, то увидимъ все призматичесме цвета, въ которыхъ
цветъ краски будетъ преобладающимъ, по его яркости и занимаемому
имъ пространству.
Некоторый краски могутъ быть составлены изъ другихъ; такъ, зе¬
леная красна есть смесь желтой и синей; оранжевая желтой и крас¬
РД.ЗЛ0ЖЕН1Е СВЪТА НА ЦВЪТА.
487
ной' и проч.; черный цвйтъ есть отсутств(е всякаго цвйта; сйрый —
слабый бйлый цвйтъ.
368. Окрашенный средины. Bci прозрачный средины прозрач¬
ны не вполнй, то есть пропускаютъ только часть свйта, падающаго па
ихъ поверхность, другую же часть задерживаютъ. Иногда вей цветные
лучи, составлянлгце безцвйтный лучъ, проходятъ чрезъ средину одина¬
ково хорошо, такъ что задерживаются равныя части ихъ. Тогда выхо-
дящШ лучъ будетъ безцвйтный. Но бблыпая часть прозрачныхъ тйлъ
пропускаетъ цветные лучи въ различномъ количествй; поэтому, въ
выходящихъ лучахъ некоторые преобладаютъ и тймъ въ большей сте¬
пени, чймъ толще средина. Средина, пропускающая лучи только одного
рода, называется окрашенною: красною, оранжевою, желтою и т. д.
Впрочемъ, должно заметить, что до сихъ поръ не найдено совершенпо
окрашенной средины. Довольно чистые красные лучи пропускаетъ
стекло, въ составь котораго входить закись мйди. Стекло лазуреваго
цвйта, при достаточной толщинй, даетъ смйшете красныхъ и фюле-
товыхъ лучей.
Справедливость изложеннаго взгляда на
дййств1е окрашенныхъ срединъ подтверж¬
дается многими опытами. Если лучи про¬
ходятъ послйдовательно чрезъ нисколько
окрашенныхъ пластинокъ разнаго цвйта,
то свйтъ несравненно болйе ослабйваетъ,
нежели въ томъ случай, когда эти пла¬
стинки приготовлены изъ одной какой либо окрашенной средины.
Возьмемъ напр, только двй средины: желтую и красную. Желтая про¬
пустить преимущественно желтые лучи, которые потомъ красною боль¬
шею частто задержатся, такъ какъ послйдняя пропускаетъ почти только
одни красные лучи. Отсюда выходитъ, что двй совершенно окрашенныя
средины разнаго цвйта, вмйстй сложенный, не должны пропускать чрезъ
себя никакого свйта. — Если смотрйть на солнечный спектръ чрезъ
окрашенную средину, которая пропускаетъ простые лучи, напримйръ
красные, то видимъ только красную часть спектра; nponie же цвйта
исчезаютъ. Если средина пропускаетъ лучи двухъ или болйе родовъ, то
вчйсто полнаго спектра видны цвйтныя полосы, раздйленныя темными
пространствами.
369. Полихроизмъ. Полихроизмомъ называется свойство нйкоторыхъ
прозрачныхъ тйлъ окрашивать лучи свйта въ цвйта, измйняюпцеся съ тол¬
щиною средины. Такъ напр., водный растворъ хлористаго золота при малой
толщинй пропускаетъ преимущественно желтые лучи; при утолщенш слоя жид-
Фиг. 542.
438
О С В t т 1.
кости, начинаютъ преобладать краевые лучи. Растворъ двухромовокал1евой
соли, въ тонкомъ слое, пропускаетъ лучи зеленовато-желтые, въ толстомъ—
красные. Хромовые квасцы въ первовъ случай даютъ зеленые лучи, во вто-
ромъ—темно-красные и проч.
Это свойство т-Ьлъ можно объяснить сл'Ьдующимъ образомъ. Пусть сре¬
дина пропускаетъ чрезъ себя лучи двухъ какихъ нибудь родовъ, папр. кра¬
сные и желтые, почти въ одинаковой степени, a nponie поглощаетъ. Если слой
средины тонокъ, то прошедпне чрезъ него лучи будутъ казаться желтыми,
потому что желтые лучи спектра ярче красныхъ. Донустимъ кроме того, что
красные лучи лроникаютъ чрезъ средину легче желтыхъ; тогда, съ увеличи¬
вай емъ толщины слоя, красные начнутъ преобладать. Мы предполагали, что
средина пропускаетъ только двухъ родовъ лучи; результаты очевидно будутъ
подобные, если вместе съ этими лучами входитъ еще незначительное количе¬
ство другихъ лучей.
370. Спектры раскаленныхъ телъ. Если нагреть какое либо
тело до того, чтобы оно сделалось самосв’Ьтящимся, то лучи его, пройдя
чрезъ призму, дадутъ спектръ, отличающшея особенными свойствами.
Кусокъ платины, или другого твердаго тела, будучи нагр^ваемь,
начинаетъ издавать первые световые лучи при 500°, именно слабые
красные; это такъ называемое темно-красное налете; въ спектре за¬
мечаются тогда только одни красные лучи. При дальнМшемъ возвыте-
нш температуры, къ красному цвету присоединяется оранжевый; если
тело нагреть еще более, то и длина спектра увеличивается; появля¬
ются последовательно цвета: желтый, зеленый (590°), голубой (600°,)
синш (780°) ифшетовый (1200°). Въэту пору тело, испускаетъ без-
цветные лучи; температура 1200°, при которой это бываетъ, назы¬
вается бгьлокалильнымъ жаромъ. Если температура возвышается еще
более, до оелгьпляюгцаго бнлокалгшнаго жара, то увеличивается
только напряженность спектра.
Относительная яркость цветовъ при высокихъ температурахъ почти оди¬
накова для разныхъ твердыхъ и жидкихъ телъ. Но, будучи приведено въ
газообразное состояте, каждое вещество прюбретаетъ способность испускать
одни лучи преимущественно предъ другими. Такъ, поваренная соль, состоящая,
какъ известно, изъ хлора и металла натр1я, введенная на платиновой ирово-
локе въ пламя, окрашпваетъ его въ желтый цветъ, свойственный раекален-
нымъ парамъ этого металла. Соединеия металла стронщя даютъ карминокрас¬
ный цветъ, соединетя металла бар!я—зеленый цветъ и проч. Горите газы
( даютъ разнаго цвета пламя; такъ, окись углерода горитъ синимъ пламенемъ,
синеродъ—пурпуровымъ и проч. Наконецъ, газы и пары въ гейслеровыхъ
трубкахъ [318] также имеютъ разный цветъ. Преобладаше того или другого
цвета съ наибольшей ясностью наблюдается въ спектрахъ. Если лучи, испу¬
скаемые раскаленнымъ газомъ, пропустить чрезъ призму, то, вместо спектра,
получается почтп ичи совершенно темное пространство, пересекаемое одной,
или несколькими цветными •' полосами. Место этихъ полосъ и цветъ характе-
РАЗЛ0ЖКН1Е СВЪТА НА ЦВЪТА.
489
зуютъ вещество. На этомъ основанш, когда хотятъ изучать характерный
цв^тныв линш, испытуемое тело приводятъ въ газообразное состоите. Ме¬
таллы можно обращать въ пары электричествомъ (при помощи, напр., румкор-
фовой спирали), заставляя его перескакивать въ виде искръ между электро¬
дами, сделанными изъ испытуемаго металла; пары накаливаются и даюгь
свЬтъ, который изследуютъ помощш призмы; къ характернымъ лишямъ ме¬
талла присоединяются тогда лиши, свойственный накаленному воздуху. Мнопс
металлы можно обращать въ парообразное состояше въ вольтовой дуге [293]:
для этого, металлъ кладутъ въ углублеше, сделанное въ нижнемъ ^
угле, который надо соединить съ положительнымъ полюсомъ ба¬
тареи. Мнопя соединения металловъ (особенно хлористыя) обра¬
щаются въ пары въ пламени водорода или несветящемся пламени
горелки Бунзена *). Вещество въ твердомъ состоянш вводятъ
въ пламя на платиновой проволоке; при эгомъ пламя окраши¬
вается въ тотъ или другой характерный цветъ, въ зависимости 1
отъ испытуемаго металла. Но лучше всего получать спектры—
посредствомъ спирали Румкорфа. Для этого, употребляется сле-
дующШ приборъ. Онъ состоитъ изъ стеклянной пробирной (снизу
запаянной) трубки ЪЪ (фиг. 543), запертой пробкой, въ которой
укрепляютъ две тонгая стеклянный трубки; въ нихъ впаиваютъ
две платиновыя проволоки а я к. Одна изъ нихъ, именно а, по¬
гружается въ растворъ испытуемаго вещества, налитаго въ про¬
бирную трубку, и загибается вверхъ. На выходящШ конецъ этой
проволоки надевается стеклянная капилярная трубка с, превы¬
шающая проволоку на 1 или 2 миллиметра. По причине волос¬
ности, жидкость подымается до вершины трубки с. ВыходящШ
конецъ проволоки к находится вне жидкости и располагается
надъ трубкой с. Проволока а соединяется съ положительнымъ
полюсомъ спирали Румкорфа, а проволока к—съ отрицатель¬
ными При пропускапш индуктивнаго тока, вадъ вершиной
трубки с является искра, которой цветъ зависитъ отъ состава раствора.—
Спектры газовъ, а также жидкостей и твердыхъ телъ въ парообразномъ со¬
стоянш, легко наблюдать помощш трубокъ Плюккера, устроенныхъ на подо-
6ie трубокъ Гейслера [318]; онесостоятъ изъ двухъ вместилищъ (фиг. 544),
соединенныхъ волосной трубкой с, въ которой газъ представляетъ большое со-
противлеше и отъ того сильно нагревается [281], при пропускали чрезъ него
электричества.'
371. Спектроскопъ. Наблюдешя надъ спектрами производятся посред¬
ствомъ особенныхъ снарядовъ, называемыхъ спектроскопами и спектро¬
метрами, которые даютъ возможность не только ясно видеть характерный
цветныя полосы, но и точно определить ихъ положеше на шкале, помещенной
внутри прибора. Фигура 545 представляетъ одинъ изъ такихъ сварядовъ, а
Фигура 546—внутреннее расположеше его частей; одинаковыми буквами на
обенхъ фигурахъ обозначены одийаковыя части. Буквой а обозначено отвер-
<“rie въ виде вертикальной щели, чрезъ которую впускаютъ въ трубу Б лучъ
изедедуемаго источника света. Прямыя линш, проведенный изъ щели, пред-
Фиг. 543.
*) Прпбавл. I, § 16.
440 о с в t т t
ставляютъ лучи, падаюпце потомъ па чечевицу с. Щель а надо настолько
удалить отъ чечевицы с, чтобы, послй преломлешя, лучи сделались парал-
лельвыми. Потомъ, лучи падаютъ на оптическую призму, которой ребра парал¬
лельны щели а; здйсь они отклоняются призмой къ ея основашю, разлагаются
на цветные и затймъ достигаютъ чечевицы е, вставленной въ трубку F. Еслп
бы лучи, впущенные въ щель, были красные, безъ всякой примйси посторон-
нихъ лучей, то, послй преломлешя въ чечевицй е, они пересйклись бы между
собою въ некоторой точкй г, гдй составилось бы красное изображеше щели;
направлеше этихъ лучей показано на фигурй непрерывными лишями*).Рав-
нымъ образомъ, если бы исиытуемые лучи были фшлетовые, то преломись въ
призмй болйе, чймъ красные, они пошли бы по направлешямъ, показаннымъ
на фигурй пунктирными лшиямн, и дали бы въ v фшлетовое изображеше щели.
Если испытуемый источникъ свйта испускаетъ безцвйтные лучи, состояние,
какъ извйстно, изъ всевозможныхъ цвйтныхъ, то каждый родъ лучей даетъ
особенное изображеше щели, такъ что въ vr получится полный непрерывный
спектръ, окрашенный всякими цвйтами и состояний изъ ряда цвйтныхъ изо-
бражешй щели, частт другъ ‘друга покрываюшихъ. Чймъ уже щель, тймъ
менйе цвйта смйшиваются, и тймъ спектръ чище. Если источникъ свйта даетъ
нйсколько родовъ лучей, подобно раскалсннымъ газамъ или парамъ, то по¬
лучается столько цвйтныхъ линШ, сколько разныхъ преломляемостей. Спектръ
разематриваютъ съ помощш увеличительнаго стекла р, называсмаго въ этомъ
случай окуляромъ [397] и служащаго для увеличешя спектра. Для бблынаго
еще удлинешя спектра, лучи заставляютъ проходить послйдовательно чрезъ
нйсколько призмъ, число которыхъ доводили до 12.
Въ третьей трубкй, на ея концй N, помйщена стеклянная шкала или ли¬
нейка съ дйлешями; она освйщается свйчкой, или другимъ какимъ нибудь
источникомъ свйта. Лучи послйдняго проходятъ чрезъ линейку и собиратель¬
ное стекло д, отражаются отъ грани ху призмы и идутъ потомъ въ трубку F;
въ vr, на томъ самомъ мйстй, гдй находится изображеше спектра, получается
изображеше шкалы. Такимъ образомъ, наблюдателю кажется, что спектръ
наложенъ на шкалу. Слйдовательно, представляется возможность опредйлить
съ большою точностью, противъ какого дйлешя шкалы лежитъ извйстная
цвйтная лишя, принадлежащая какому либо веществу.
Яркость непрерывнаго спектра увеличивается при расширеши щели, по¬
тому что тогда большее количество свйта разсйивается на одно и то же про¬
странство. Яркость спектральныхъ лишй при томъ же условш, то есть при
расширеши щели, не изменяется, такъ какъ при этомъ увеличивается ихъ
ширина. Не смотря на слабую лучеиспускательную способность газовъ и па¬
ровъ относительно тйлъ твердыхъ и жидкихъ, яркость ихъ характерныхъ лишй.
если щель достаточно узка, не менйе яркости спектра послйднихъ, потому что
весь свйтъ, испускаемый газами, или парами, сосредоточивается въ немнопя
евйтлыя линш, между тйлъ какъ лучи твердыхъ и жидкихъ тйлъ разейпва-
ютвя на всемъ пространствй непрерывнаго спектра.
) Чтобы построить т фокусъ красныхъ лучей, надо провести побочную оп¬
тическую ось чечевицы е, параллельную красиымъ лучамъ; опи пересекутся въ не¬
которой точке этой оси. Точно такъ же положеше точки v определяется носред-
ствомъ побочной оси, параллельной фюлетовымъ лучамъ.
РАЗ.ГОЖЕШЕ СВИТА НА ЦЕНТА.
441
Спектральный изсл!довашя показали, что каждое ткло имеетъ свои ха-
рактерныя линш (фиг. 547); такъ, натрШ даетъ только одну желтую лишю.
которая въ спектроскопахъ съ большими увеличпвашеяъ рас¬
падается на множество другихъ. Въ спектра водорода три ли¬
ши: красная, зелено-голубая и синяя; при высокой темпера¬
тур!; является еще фшлетовая лишя. Въ спектр!; лиия—3 ли-
Фиг. 544. Фиг. 545.
яш, железа—460 и т. д.
Спектры большей части газовъ и паровъ при обыкновенныхъ услов1яхъ
состоять изъ двухъ наложекнлхъ другъ на друга спектровъ: сплошного, ио-
добнаго спектру твердыхъ
и жидкихъ тЬлъ, но весьма
слабаго,—и прерывистаго,
свойствсннаго парамъ и га-
замъ. Съ возвышешемъ тем¬
пературы и увеличегаемъ
давлешя, подъ которыми
находятся раскаленные па¬
ры и газы, непрерывный
снектръ усиливается,а спек¬
тральный линш расширяю-
тея и, накопецъ, сиектръ
Фиг. 516.
становится такъ ярокъ, что характерный линш исчезаютъ.
442
о с в ъ т ъ.
Спектръ сложный» веществъ вообще иной, ч!мъ составляющихъ его ча¬
стей. Для всякаго т!ла существуете температура, при которой оно разла¬
гается на свои элементы; въ эту пору, спектръ сложнаго т!ла превращается
въ спектръ его составныхъ частей.
Изучивъ спектры т!лъ, можно обратно по роду спектра открыть присут-
CTBie того, или другого вещества; показашя эти притомъ въ высшей степени
чувствительпы; такъ, примись къ воздуху 2оббббоо 110 В^СУ натр1я обнаружи¬
вается появлетемъ въ спектр! желтой лиши, свойственной этому металлу.
Такимъ образомъ было доказано присутств1е натр1я повсюду, въ воздух! и въ
большей части веществъ, потому что почти невозможно освободиться отъ
желтой натр1евой черты. Только спектральнымъ изсл!доватямъ обязаны мы
откры'пемъ новыхъ металловъ: цез1я, рубидия, та.ш, инд1я, галлтя, сканд1я и
др., которые, по причин! крайней раздробленности въ т!лахъ природы, усколь¬
зали отъ химическихъ изыскашй.
372. Спектры ПОГЛОЩЕН1Я. Спектрами поглощения илп превращен¬
ными спектрами называются спектры сплошные, подобные т!мъ, каше
даютъ раскаленный твердый пли жидюя т!ла, со вс!ми цв!тамп отъ крас-
наго до фюлетоваго, за исключешемъ т!хъ или другихъ цв!товъ, которые
ослабляются до изв!стной степени и даже совершенно уничтожаются; на м!-
ст! ихъ являются бол!е или нен!е шнрошя темныя полосы. — Превра¬
щенные спектры получаются поел! прохождешя безцвЬтнаго луча чрезъ
разныя средины. Если наприм. на пути лучей было синее стекло, то въ
оранжевомъ цв!т! является черная полоса; npo4ie цв!та зам!тно ослабля¬
ются, кром! синяго цв!та, почти сохраняющаго свою яркость, потому что
синее стекло наилегче пропускаетъ чрезъ себя сите лучи, а лучи прочихъ
цв!товъ задержпваетъ въ большей или меньшей степени. На т!хъ м!стахъ
спектра, гд! должны были бы упасть поглощенные лучи, яркость уменьшается,
п цв!та темн!ютъ, или вовсе исчезаютъ. — Вообще окрашенныя средины
даютъ спектры поглощешя, потому что пропускаютъ лучи разнаго цв!та въ
различной степени; он! отъ того и представляются окрашенными, что выхо-
дяпце изъ нихъ лучи состоять изъ спектральныхъ лучей, см!шанныхъ не въ
той соразм!рности, какая нужна для получетя безцв!тнаго луча. Впрочемъ,
мног1я, даже весьма слабо окрашенныя вещества, при очепь тонкомъ ело!,
даютъ весьма ясные и характерные спектры. Таковы напр, водные растворы
маргандовокжневой соли (краснаго цв!та) и хлороурановой соли (зеленаго
цв!та). Особенпо зам!чательны соли металла дидима. Растворъ с!рподидимо-
вой соли поч'№ совершенно безцв!тенъ, а между т!мъ даетъ сильный спектръ
поглощешя, состояний изъ н!сколькихъ черныхъ лишй, число которыхъ за¬
виситъ отъ густоты раствора или толщины слоя жидкости, чрезъ который
пропускаютъ лучи. Возможность поглощешя лучей бовцв!тной, илп слабо окра¬
шенной срединой легко объясняется на основанш того, что для составлетя
безцв!тпаго луча н!тъ надобности брать всевозможные цв!тные лучи, доста¬
точно неболыпаго числа, даже двухъ лучей, какъ это было показано выше.
Газы и пары также даютъ спектры поглощешя, но, по причин! иезна-
чительнаго количества содержащагося въ нихъ вещества при одинаковочъ объ¬
ем! съ твердынъ или жидкимъ т!ломъ, необходимо брать толстый слой газа.
Впрочемъ, н!чоторые газы и пары, даже при небольшой толщин!, даютъ весьма
РАЗЛ0ЖЕН1Е СВЪТА НА ЦВЪТА.
443
ясные спектры. Сюда принадлежитъ газъ бурооранжеваго цвЬта, изв-Ьстный
подъ назвашеиъ азотноватой окиси (фиг. 547). Онъ заключается въ стклян-
ку, которую располагаютъ на пути лучей. Пары юда представляютъ подобное
явлеше.
Поглощательный спектръ раствора зависитъ не только отъ раствореннаго
вещества, но и отъ растворителя; нередко одно и то же вещество, растворен¬
ное въ разныхъ жидкостяхъ, даетъ разные спектры.
я и
Ъ £
С В а. А
I
Солнце
Азотноватая
окись
Патргй
Линий
АалШ
Цезш
Рубидгй
Водороде
Фиг. 547.
373. СоОТНОШЕШЕ МЕЖДУ СПЕКТРАМИ РАСКАЛЕННЫХЪ ПАРОВЪ И
газовъ и спектрами поглощЕН1я. Разныя Т'Ьла при одной и той же тем¬
пературь способны испускать изъ себя разное количество лучей; выражаясь
короче: испускательная способность т1;лъ различна. Такъ, твердыя и жидия
тЬла обладаютъ большею лучеиспускательною способностью, ч-Ьмъ газы. Рас¬
каленный до бЬла уголь сильно олеститъ, испуская миоясество лучей, но со-
прпкасающШся съ нпмъ воздухъ и газообразные продукты горЬшя оста¬
ются темными, хотя температура ихъ мало отличается отъ температуры угля.
Равнымъ образомъ лучи, проходя чрезъ средины, задерживаются въ раз¬
личной степени, то есть поглощательная способность тЬла неодинакова. ЗдЬсь
ш
о с в ъ т ъ.
замечается следующей законъ. Во сколько разъ больше испускательная спо¬
собность какого либо тела сравнительно съ другимъ, во столько же разъ бо¬
лее и поглощательная его способность; иными словами: способность погло¬
щательная прямо пропорцгональна способности испускательной.
Этому закону повинуются лучи всякой преломляемости, т. е. разныхъ цве-
товъ. Если наприм. некоторое тело испускаетъ изъ себя только зеленые лучи
и никакихъ другихъ, или весьма мало, то при прохожденш лучей чрезъ то же
тело поглощаются только зеленые, всяюс же друпе почти или совершенно не
задерживаются.
Нижеследующая явлешя служатъ доказательствомъ упомянутаго закона.
Твердый и жидюя тела, будучи накалены до одной и той же температуры
съ газами, испускаютъ больше лучей, чемъ последив. Равнымъ образомъ
всяьче лучи въ твердой или жидкой среде больше задерживаются, чемъ въ
газе. Ббльшая часть твердыхъ телъ даже вовсе непрозрачны. Толстый слой
какого нибудь весьма прозрачнаго твердаго тела, напримеръ стекла, заметно
поглощаетъ лучи; если бы можно было иметь подобный слой въ несколько
сотенъ футовъ, то чрезъ него безъ сомнешя лучи не прошли бы вовсе. Чи¬
стая вода прозрачнее стекла, но и она такъ много задерживаетъ лучей, что
дно глубокихъ морей и океановъ погружено въ вечный мракъ. Напротивъ,
газы, изъ которыхъ состоитъ атмосфера, не смотря на ея огромную толщину,
вероятно превышающую 200 верстъ, все еще пропускаютъ бблыпую часть
солнечныхъ лучей, по крайней мёре по вертикальному направленш. — Если
на белой фарфоровой пластинке сделать черный рисунокъ, то белое про¬
странство ея отличается отъ чернаго только тёмъ, что световые лучи, упав-
mie на первое, почти не поглощаются, но разсеиваются во всё стороны;
попавъ въ нашъ глазъ въ значительномъ количестве, они производятъ впе*
чатлеше белаго цвета. Напротивъ, черный рисунокъ поглощаетъ все упав-
inie на него лучи и ничего не разбрасываетъ. Итакъ, белая часть фарфора
обладаетъ слабой поглощательной способностью сравнительно съ черньшъ
пространствомъ. Если теперь въ темной комнате раскалить ту же фарфоровую
пластинку, то черная часть будетъ обладать, по предыдущему закону, боль¬
шею испускательною способностью, чемъ белая, и мы должны увидеть свет¬
лый рисунокъ на относительно менее светломъ фоне, что и въ самомъ деле
наблюдается.
Съ возвышешемъ температуры, испускательная способность телъ, какъ
известно, увеличивается; вместё съ темъ должна возрастать и поглощатель¬
ная способность. Въ самомъ деле, стекло, будучи весьма прозрачнымъ при
обыкновенной температуре, становится непрозрачнымъ выше краснокалиль-
наго жара.
Пары металла натр1я испускаютъ почти только желтые лучи. Они же
обладаютъ большою поглощательною способностью въ отношенш желтыхъ лу¬
чей и только желтыхъ, т. е. всяшс лучи, кроме желтыхъ, свободно прони-
каютъ чрезъ раскаленные пары натр1я. Если на пути солнечныхъ лучей, или
Другого сильнаго источника света (электрпческаго, друммондова), располо¬
жить пламя, окрашенное въ желтый цветъ парами натр1я, то все цветные
лучи, составлявшие безцветный лучъ, пройдутъ чрезъ такое пламя безъ за-
метнаго ослаблетя, кроме желтыхъ лучей, которые задержатся въ большомъ
количестве. Пропустивъ лучи, после выхода ихъ изъ натр1еваго пламени
РАЗЛ0ЖЕН1Е СВЪГА НА ЦВЪТА.
445
чрезъ оптическую призму, мы получимъ сплошной спектръ, перерезанный, чер¬
ной полосой въ томъ самомъ месте, где должна быть желтая натр1ева л шля.
Спектръ лит1Я характеризуется двумя красными лишями; если пропустить
бездетные лучи чрезъ раскаленные пары ли™, то въ спектре получаются
две черныя лиши въ красномъ цвете. Подобнымъ образомъ превращаются
спектры другихъ телъ. Вообще, если раскаленное газообразное тпло даетъ
въ спсктргъ извпстныя характерный цвптныя линш, то, послп про-
хождетя безцвтътнаго луча чрезъ то же тпло, получается сплош¬
ной спектръ, перергъзинный черными литями на тпхъ самыхъ лиъ-
стахъ, гдгъ должны быть упомянутыя цвгьтныя лити.
374. Спектръ солнца; фраунгоферовы линш. Если въ темную
комнату, чрезъ щель, сделанную въ ставне, впустить солнечные лучи
и принять ихъ на одну или несколько призыъ, то получается спектръ,
со всеми цветами отъ краснаго до фюлетоваго и перерезанный тон¬
кими черными лишями (фиг. 547). Эти лиши замечены были впервые
Вульстеномъ. Фраунгоферъ съ большею точностью изследовалъ поло¬
жеше этихъ линш и, избравъ изъ нихъ семь самыхъ пшрокихъ, по
одной для каждаго изъ главныхъ цветовъ, обозначилъ ихъ буквами
латинской азбуки. Въ красномъ цвете черная лишя В, въ краснооран-
жевомъ С, оранжевожелтомъ JD, и т. д., наконецъ въ фшетовомъ Н.
Позднее, обозначили буквой А черную полосу, лежащую между В и
краснымъ концомъ спектра. Более тоншя линш названы малыми бук¬
вами латинской азбуки. Фраунгоферъ насчиталъ въ солнечномъ спектре
до 600 лишй, но теперь ихъ полагаютъ не менее 3000. Черныя линш
солнечнаго спектра называются фраунюферовъши.
Мнопя изъ фраунгоферовыхъ лишй, при большомъ числе призмъ и большомъ
увеличиваши окуляра, распадаются на более тоншя линш, такъ что некото¬
рый фраунгоферовы линш представляютъсобственно группы лишй. Такъ, Фраун¬
гоферъ заметилъ, что лишя В состоитъ изъ трехъ; одну крайнюю линш, бли¬
жайшую къ красному концу спектра, обозначили чрезъ Du другую, обращен¬
ную къ фюлетовому концу, — чрезъ Z)2. При болыпемъ увеличиванш, та же
лишя распадается на 9 и даже на 60 тонкихъ лишй. Лишя В состоитъ изъ
14 лишй; а, находящаяся въ красномъ цвете, содержитъ въ себе 8 тонкихъ
лишй, Ь (въ зеленомъ цвете)—3 лннщ и т. д.
375. Въ солнечномъ свете не достаетъ лучей некоторой преломляемости;
фраунгоферовы лиши лежатъ именно на техъ местахъ спектра, куда световыхъ
лучей не падаетъ вовсе или весьма мало. Слгъдователъно, солнечный
спектръ есть спектръ поглощения; иначе сказать, лучи солнца, прежде
вступлешя въ нашъ глазъ, прошли чрезъ некоторую среду; фраунгоферовы
лиши даютъ возможность определить химичссшй составь этой среды. Чтобы
решить, какимъ веществамъ принадлежать те или друпя фраунгоферовы линш,
нужно сравнш ь спектръ солнца съ спектрами поглощешя; но какъ получение
последнихъ весьма затруднительно, то для сравнешя берутъ спектры раска¬
ленныхъ паровъ и газовъ. Для этого, щель спектроскопа разделяютъ пополамъ;
446
О С В Ъ 'Г ъ.
чрезъ нижнюю часть щели впускаютъ солнечные лучи; верхнюю закрываютъ
зеркаломъ, или стеклянной призмой, такъ расположенными, чтобы то или дру¬
гая отражали въ щель лучи искусственнаго света, напримеръ пламени натр1я.
поставленнаго съ боку. Получается два спектра: солнечный и натр1евый, одинъ
надъ другимъ, какъ это изображено на фигур-fe 548. Верхняя полоса есть сол¬
нечный спектръ съ фраунгоферовыми лишями; пижележнтъспектръ натр1я, со¬
стояний изъ слабаго сплошного спектра, перер'Ьзаннаго желтой полосой. Ока¬
зывается, что желтая натр1ева лишя находится какъ разъ нротивъ фраунго-
феровой лиши I).
При 2-хъ или В-хъ прпзмахъ желтая лин!я натргя, какъ упомянуто было
выше, разделяется на две; фраунгоферова лиш'я I) солпечнаго спектра со¬
стоитъ изъ трехъ отдельных!, лишй. Будучи сравниваемы въ спектроскоп’1;.
п оне имеютъ по¬
ложеше, изобра¬
женное на фиг.
549, где пред¬
ставлена только
часть солнечнаго
спектра. Мы ви-
ДИМЪ, ЧТО обе ли-
Фиг. 548. нш HaTpiH совпа-
даютъ съ двумя
крайними темными фраунгоферовыми лишями 1)2 и 1)\, составляющими груп¬
пу D. Третья литя, между 1\ и Z)2, лежитъ протпвъ одной изъ светлыхъ
лишй, свойственныхъ раскаленнымъ парамъ металла нпккеля.
^Въ спектроскопахъ съ бблыпимъ количествомъ прпзмъ, Harpieea желтая
лишя и фраунгоферова лишя D распадаются на 9 и даже СО тонкихъ лишй:
все натр1евы лиши совпадаютъ съ соответственными черными лишями группы/?.
Сравпешя спектровъ солнца и раскаленнаго водорода показали, что свет-
лыя линш последняго лежатъ противъ нФкоторыхъ фраунгоферовыхъ лишй:
краснооранжевая лишя водорода — противъ С, зеленоголубая—противъ F,
третья совпадаетъ съ одной изъ лишй, лежащихъ около G; фюлетовая лишя
водорода также находится противъ одной изъ фраунгоферовыхъ линШ Ь въ
фшетовомъ цвете.
Кирхгофъ при первыхъ своихъ изыскашяхъ виделъ 60 лишй железа, и
все онё совпадали съ некоторыми фраунгоферовыми лишями. Въ настоящее
время известно 460 лишй железа, и всемъ имъ есть соответственный лиши
въ солнечномъ спектре.
Изъ подобныхъ изыскашй нашли, что совпадете всехъ светлыхъ лишй съ
фраунгоферовыми имеетъ место для следующихъ простыхъ телъ: натрш, каль-
щя, Marnifl, маргапца, хрома, железа, никкеля и водорода. Въ этихъ веще-
ствахъ замечается не только совпадете лишй, но и полное соответстс: чемъ
ярче и шире некоторая спектральная лишя металла, темъ чернее и шире
Фраунгоферова лишя.
Спектральный лиши следующихъ простыхъ телъ только частш совпадаютъ
съ черными лишями солнечнаго спектра: калШ, свинецъ, кадмШ, цинкъ, 6apifi,
алюмишй, кобальтъ, золото, титанъ и проч. Светлы я лпши прочихъ простыхъ
т1*лъ, какъ напримЪръ: серебра, ртути, сл рьмьт. мышьяка, олова и проч., не
РАЗЛОЖЕНШ СВЯТА НА ЦВ'ЬТА.
447
им^ють себ'Ь соотв!тствующихъ фраунгофсровыхъ лишй въ солнечномъ спект¬
ра—Мнойя св!тлыя линш кислорода представляютъ исключительное явлеше:
он! прор!зываютъ спектръ солнца.
376. Гипотеза о состав® и устройств® солнца. Совпадете св!т-
лыхъ спектральных® лишй простых® т!лъ съ фраунгоферовыми лншями приве¬
ли Кирхгофа къ объяснешю фраунгофсровыхъ лишй въ солнечномъ спектр^.
Солнце, по его понятш, есть раскаленное твердое или жидкое т!ло, окружен¬
ное атмосферою раскаленных® паровъ и газовъ. Въ самомъ д!л!, если бы
солнце было раскаленное до 6!ла твердое пли жидкое т’Ьло, то должно было
бы давать сплошной спектръ, безъ темных® лишй, подобно раскаленным®
твердым® т!ламъ на земной поверхности. Если бы оно было газообразно, то
спектръ представил® бы только группу св!тлыхъ лишй. Если, наконецъ, солнце
есть твердое т!ло, окруженное газообразной оболочкой, то должно давать
сплошной спектръ, перер!занный черными литями, т. е. спектръ, подобный
тому, какой въ дМствительности наблюдается. Предположим® наприм!ръ, что
оболочка, окружающая солнце, состоитъ только изъ раскаленных® паровъ
металла шщня. Твердый вещества, составляю- д ^
иця солнце, испускали бы тогда бездетные лу¬
чи; во вс! цветные лучи, изъ которыхъ состоят®
безцв!тные, проникали бы чрезъ атмосферу на-
TpieBbix® паровъ, кром! желтыхъ лучей; спектръ
былъ бы полный съ одной только фраунгоферовой
лпшей D.—Равнымъ образомъ, если бы солнце,
было окружено раскаленными железными пара j фиг# 549.
ми, то въ солнечномъ спектр! было бы 460 фра-
унгоферовыхъ лишй.
Такимъ образомъ, по мн!нш,Кирхгофа, фраунгоферовы лиши происходят®
отъ иоглощешя лучей известных® преломляемостей въ газообразной атмосфер!,
солнца, когда чрезъ нее проходят® безцвЬтные лучи, испускаемые раскален¬
ным® твердым® или жидким® ядром® этого свЬтила. Фраунгоферовы лиши
указывают® нам®, изъ каких® веществъ состоитъ солнечная атмосфера. Сов¬
падете линш I) съ желтой лишей impia доказывает® существоваше въ ат¬
мосфер! солпца паровъ натр1я; подобное совпадев1с св!тлыхъ лишй жел!за
заставляет® допустить приг.утеттае въ атмосфер! солнца раскаленных® паровъ
жел!за и т. д. Вообще, въ атмосфер! солнца находятся т! вещества, которыхъ
св!тлыя спектральный лиши совпадают® съ фраунгоферовыми.
Осл!пительный св!тъ солнечнаго диска мЬшаетъ нам® вид!ть его раска¬
ленную атмосферу. Но во время полных® солнечныхъ затм!шй, луна закры¬
вает® весь диск®, и атмосфера представляется видимой; она розоваго цв!та п
им!етъ выдаюнцяся части, весьма высоюя, неправильно прежде считавппяся
горами, —также розоваго цв!та. Это такъ называемыя протуберанцы или
выступы. Солнечная атмосфера, по гипотез! Кирхгофа, должна давать пре¬
рывистый спектръ, перер!занный цвЬтными литями, свойственными т!м® га¬
зам®, изъ которыхъ состоитъ солнечная атмосфера и выступы.
Ученые вс!хъ странъ ждали съ нетерп!темъ полваго солнечнаго затм!-
нгя, которое должно было случиться въ 1868 г. 18 августа (нов. стиля), но,
къ сожал!тю, видимое въ отдаленной отъ Европы стран!, Остъ-Индш. Раз¬
ный государства снарядили экспедпцш для наблюдсшя упомянутаго затм!тя.
I
448
о с в t т г.
Рейе, Янсену и другимъ удалось действительно наблюдать спектръ солнечной
атмосферы. Онъ былъ прерывистый и nepepfeain, несколькими светлыми по¬
лосами; две изъ нихъ находились противъ фраунгоферовыхъ лишй С и F.
Если не всемъ фраунгоферовымъ лишямъ были соответственный светлыя ли¬
ши, то это объясняется слабостью лучеиспускашя солнечной атмосферы. Сол¬
нечный затмйшя последующихъ годовъ, за исключешемъ некоторыхъ подроб- .
ностей, привели къ темъ же результатами
Въ ту пору, какъ Рейе, Янсенъ и друпе наблюдали полное солнечное зат-
мете 1868 г. въ Индш, Локьеръ въ Англш направилъ свой телескопъ, сое¬
диненный съ спектроскопомъ, на солнце и получилъ те же самые результаты.
Успехъ этой попытки весьма просто объясняется темъ, что, при суживаши
щели спектроскопа, непрерывный спектръ ослабеваетъ, между темъ какъ яр¬
кость светлыхъ лишй, свойственныхъ солнечной атмосфере, при этомъ не
должна изменяться [371]. Съ техъ поръ, метода Локьера была усовершенство¬
вана, и въ настоящее время при полномъ блеске солнца можно видеть въ
спектре солнечной атмосферы и выступовъ до 22 светлыхъ лишй; изъ нихъ
5 принадлежать железу, 3—магнно и 2 натрно.
Солнце окружспо атмосферою водорода въ 8000 верстъ высоты; эта га¬
зовая оболочка имеетъ розовый цветъ и названа хромосферой. Изъ нея отъ
времени до времени подымаются высомя массы водорода съ примесью метал-
лическихъ паровъ железа, магтя и другихъ. Это—протуберанцы илн высту¬
пы, которыхъ высота доходитъ до 150000 верстъ. Чрезъ сочеташе цветныхъ
стеколъ, расположснныхъ мезкду глазомъ и телескопимъ, направленнымъ на
солнце, можно непосредственно видеть солнечные выступы и хромосферу. Сол¬
нечные выступы представляютъ весьма быстрым изменешя. Такъ, Локьеръ на-
блюдалъ одну протуберанцу, высотою более 40000 верстъ, исчезнувшую въ
10 минутъ безъ всякаго следа.
Гипотеза Кирхгофа не объясняетъ намъ многихъ явлешй, замЬчаемыхъ на
солнце. Гипотеза Фэ удовлетворительнее. По этой гипотезе, солнце состоитъ
только изъ раскаленныхъ газовъ такой высокой температуры, что никакое
химическое соединеше ихъ невозможно; иными словами, все вещества состав-
ляюнця внутреннюю массу солнца, суть простыя; если бы образовалось даже
какое пибудь соединеше, то тотчасъ же произошло бы разложеше его на со-
ставныя части. Такъ, по крайней мере, должно быть во внутренности солнца.
На поверхности газы охлаядаются и становятся плотнее. Отяжелевнпямассы
опускаются, а разгоряченный и летя подымаются. Такимъ образомъ, полу¬
чаются газообразные потоки: восходяице и нисходяице, совершенно какъ въ
земной атмосфере. Въ охлажденныхъ массахъ происходятъ химпчесыя соеди-
нешя, образуются жидш, а, можетъ быть, и твердыя частицы которыя, не
смотря на охлажденie, испускаютъ огромное количество лучей,— гораздо боль¬
ше того, какое они испускали, когда находились въ газообразномъ состоянш,
потому что лучеиспускательная способность твердыхъ и ясидкпхъ телъ несрав¬
ненно более, чемъ у газовъ. Наконецъ, можетъ быть, некоторый вещества, не
вступая въ химическое соединение, переходятъ въ твердое или жидкое состоя-
Hic. Твердыя или жидшя частицы, по причине своей значительной плотности,
сравнительно съ окружающими ихъ газообразными массами, падаютъ во вну¬
тренность солнца и снова, вследсше возвышенной температуры, разрешаются
въ пары, или разлагаются на свои составныя части. Такимъ образомъ, на
1
ахромлтизмъ. 449
I
солнц* есть сферичесый слой, наполненный блестящей твердой или жидкой
пылью, которая сообщаеть этому светилу способность блестеть осл*питель-
нымъ св*томъ. Лучи, разбиваемые во вс* стороны, проходить чрезъ газы, въ
которыхъ плаваетъ раскаленная пыль, и выше лежащую хромосферу, состоя¬
нию изъ газовъ, необразовавшихъ твердаго или жидкаго химическаго соедине¬
ния; они испытываютъ въ большей пли меньшей степени поглощеше, въ зави¬
симости отъ ихъ преломляемости, и потому въ спектр* появляются черныя
фраунгофсровы лиши. Происхождеше т*хъ или друтхъ изъ этихъ иосл*днихъ
лишй зависитъ отъ химическаго состава поглощательной среды.—Внутрепшя
газообразный массы солнца, по причин* своей сгущенности и возвышенной тем¬
пературы, должны им*ть чрезвычайно большую упругость, в*роятно не мень¬
шую той (если не бол*е), какую им*ютъ пороховые газы, образующееся въ
огнестр*льномъ орудш при сгаранш пороха. Это стремлеше къ расширен™
сдерживается давлетемъ вышележащихъ слоевъ- Но если на поверхности
солнца произойдетъ уменыпеше давлешя, то сжатые газы, расширяясь, выте-
каютъ на поверхность солнца; отъ этого, еще бол*е уменьшается давлеше на
слои, ниже лежанце. Такое уменыпеше давлешя передается во внутренность
солнца на большую глубину, откуда, наконецъ, съ огромной скоростью устрем¬
ляются газообразный массы и выбрасываются далеко за пред*лы хромосферы.
Эти выбрасываемые газы являются на краяхъ солнца какъ выступы; главная
составная часть ихъ водородъ.
377. Спектры небесныхъ свътнлъ. Въ спектрахъ большей части из-
сл*дованныхъ зв*здъ найдена фраунгоферова лишя В, пзъ чего должно за¬
ключить, что натрШ весьма распространенъ въ Mip*. Спектры луны и пла-
нетъ одинаковы съ спектромъ солнца, какъ и сл*довало ожидать. Прибавоч¬
ный лиши въ спектрахъ н*которыхъ планетъ, в*роятно, происходить отъ по-
глощешя солнечныхъ лучей въ атмосферахъ цланетъ. Подобное явлеше наблю¬
дается и въ земной атмосфер*: когда солнце близко къ горизонту, то также
обнаруживается н*сколько лишнихъ лишй, которыя исчезаютъ при увеличива-
нш высоты солнца.—Мнойя туманныя пятна не даютъ сплошного спектра, а
н*сколько цв*тныхъ полосъ; такъ, спектръ туманнаго пятна Орюна состоитъ
только изъ трехъ зеленыхъ лишй. Отсюда сл*дуетъ заключить, что н*которыя
туманныя пятна находятся въ газообразномъ состоянш.
Ахром 1ТИ8 мъ.
878. Свъторазсъянге. Когда безцв*тный лучъ входить въ
призму (фиг. 550), то цветные лучи, его составляющее, отклоняются
не одинаково: мен1>е вс*хъ—красный В,
наиболее—фшлетовый Н. Уголъ ВоН,
образованный этими крайними лучами,
называется угломъ полнаго свгътораз-
ыъятя или просто полнымъ св*тораз-
сЬяшемъ, а уголъ, составленный двумя
какими ни есть средними лучами, уг¬
ломъ частнспо свгьторазоьяшя, илп фпг. 550.
29
450
/
о с в ъ т *ъ.
короче, частнымъ св4торазс4яшемъ. Дабы дать этимъ терминамъ над¬
лежащую точность, стороны угловъ проводятъ къ фраунгоферовымъ
лишямъ, соотв'Ьтствующмъ разсматриваемымъ цв4тамъ.
При одинаковыхъ углахъ отклонешя для красныхъ лучей,
свгъторазсгьятя призмъ, пригогповленныхъ изъ разныхъ веществъ
вообще не равны, т. е. если красные лучи отклонены разными приз¬
мами одинаково, то все друпе лучи, наприм. фюлетовые, будутъ откло¬
нены различно. Такъ, призма изъ воды, съ преломляющимъ угломъ въ
30°, находясь въ положенш наименыпаго отклонешя, преломляетъ крас¬
ный лучъ на 10° 18', а фшетовый—на 10° 48, и, следовательно,
даетъ светоразсеяше 25'. Флинтгласовая призма, съ преломляющимъ
угломъ въ 16° 24', отклоняетъ красный лучъ также на 10° 18', но про¬
изводитъ большее светоразсеяше, именно 40'. Еще более это заметно
при бблыпихъ углахъ отклонешя. Водяная призма въ 60° даетъ для
краснаго луча отклонеше 23° 26', а светоразсеяше 1° 1'; флинтгласо¬
вая призма въ 35° 14', при томъ же отклоненш краснаго луча, про¬
изводитъ светоразсеяше 1° 42'*).
Этотъ законъ можно выразить более общимъ образомъ: при одп-
наковыхъ углахъ отклонешя для лучей некотораго цвета, все проч1е
лучи отклоняются различно.
Такъ какъ въ спектрахъ, получаемыхъ помощш двухъ призмъ изъ
разныхъ веществъ, цвета распределяются неравномерно [363], то и
углы свгъторазсгьятя частнаго и полнаго не пропорщоналъны
между собою. Напримеръ, въ случае призмы изъ воды, съ прелом-
ляющпмъ угломъ въ 60°, при наименыпемъ отклоненш луча, полное
светоразсеяше равно 1° 1'. Частное светоразсеяше между лучами го-
лубымъ и желтымъ или, точнее, между фраунгоферовыми литями Сги
Е есть 26', что составляете 0,426 полнаго светоразсеяшя. Флинтгла¬
совая призма въ 35° 14, даетъ для полнаго светоразсеяшя 1° 42', а
для частнаго—44, что составляете 0,430 полнаго светоразсеяшя..
379. Ахроматическая призма. Безцветный лучъ, преломясь
въ призмЬ, не только уклоняется отъ своего нанравлешя, но и разла¬
гается еще на цвета. Можно приготовить такую систему призмъ изъ раз¬
ныхъ Ееществъ, что лучъ, пройдя последовательно чрезъ все призмы,
хотя и преломится, но останется почти безцветнычъ, пли по крайней
мере окрашиваше не будетъ заметно. Такая совокупность призмъ на¬
зывается ахроматическою призмою.
*) Флинтгласы и кронгласы бываютъ весьма разнообразныхъ составовъ. и по¬
том) им4ютт, различные показатели преломлешя и разнил св-ЬторазсЬятя; преды¬
дущей примерь относится кч. одному изъ наиболее употребительныхъ фднптгдасовъ.
АлРОМАТИЗМЪ.
15.1
:ГГ ЧЛ Ы
*-
\
Л \
•* Чтобы понять устройство ахроматической призмы, вообразимъ сна¬
чала дв'Ь призмы тип (фиг. 551), сд'Ьданныя изъ одного и того же
вещества, наприм'Ьръ кронгласа, и обращенный преломляющими ребрами
въ противныя стороны. Лучъ свЬта Sa отклонится призмой т къ осно¬
вашю и разложится на цвЬта. Вторая призма будетъ поворачивать
цветные лучи въ противную сторону, приближаяпхъ къ первоначальному
направленш Sa. Допустпмъ, что преломляющШ уголъ призмы п по¬
степенно возрастаетъ, начиная съ О°; отклонеше и вмЬстЬ съ нимъ
св'ЬторазаЬяше, произведенный первой призмой, будутъ уменьшаться, и
когда, наконецъ, одинъ изъ цв'Ьтныхъ лучей пойдетъ параллельно пер¬
воначальному направленш Sa, то nponie лучи примутъ то же направле¬
ше и составятъ вмЬстЬ пучекъ Z параллель¬
ныхъ лучей; такой пучекъ воспринимается гла-
зомъ какъ безцвйтный лучъ. Подобное соче-
таше двухъ кронгласовыхъ призмъ не состав-
ляетъеще ахроматической призмы, потому что,
хотя выходящш лучъ безцв'Ьтенъ, но зато и
не отклоненъ отъ своего первоначального на¬
правлешя. Фш‘ 551’
Пусть теперь лучъ Sa (фиг. 552), пройдя чрезъ кронгласовую
призму т и разложась на цветные лучи lib, вступаетъ въ другую приз¬
му п изъ какого либо другого вещества, наприм'Ьръ флинтгласа, обра¬
щенную преломляющимъ угломъ въ противоположную сторону съ пер¬
вой призмой. Цветные лучи будутъ повернуты назадъ, къ первоначаль¬
ному направленш Sa. Можно подобрать такой преломляющш уголъ для
второй призмы п, что обгЬ призмы будутъ повертывать красный лучъ
на одинъ и тотъ же уголъ, но въ противоположный стороны. Тогда, по
выход!» изъ второй призмы п, красный лучъ Ъг будетъ параллеленъ лучу
Sa. Для этого, преломляющш уголъ призмы п долженъ быть мен'Ье пре-
ломляющаго угла призмы
т, потому что показатель
преломлешя флинтгласа
бол'Ъе показателя прелом¬
лешя кронгласа. Еслибы
свЬторазсЬяшя об'Ьнхъ
призмъ т и п были рав¬
ны, го фюлетовый п дру-1
пе цветные лучи, сдЬла-1
лись бы, подобно красному,
параллельны направленш
Фпг. 552.
Sa, и ахроматическая призма была бы невозможна. Но такъ какъ свето¬
разсеяше флинтгласа более светоразсеяшя кронгласа, то фюлетовый
лучъ h преломится более въ призме п, чемъ въ призме т, и, следова¬
тельно, окончательное его направлеше Ьх не будетъ параллельно лучамъ
Ьх и Sa. Уменьшая преломляющШ уголъ призмы п, можно достигнуть
того, что красный лучъ Ъ (фиг. 553)
и фюлетовый h сделаются между со¬
бою параллельны, оставаясь откло¬
ненными къ основашю кронгласовой
призмы т, хотя и на менышй уголъ,
чёмъ до вступлешя ихъ въ призму п.
—Еслибы все nponie цветные лучи
были параллельны красному и фшле-
товому, товыходящш лучъ, оставаясь
безцветнымъ, былъбыотклоненъотъ первоначальнаго направлешя. Но
какъ для разныхъ веществъ светоразсеяшя частныя составляютъ не¬
одинаковый части полныхъ [378], то сочеташемъ двухъ призмъ можно
сделать параллельными только два луча; при этомъ надо выбирать та¬
те, чтобы все npo4ie лучи наиболее подходили къ параллельности.
Следовательно, двумя призмами нельзя совершенно уничтожить хрома-
тизмъ; впрочемъ, онъ можетъ быть сделанъ столь незначительнымъ, что
для невооруженнаго глаза будетъ незаметенъ. При помощи весьма про-
стыхъ вычислены, можно доказать, что для достижеюя полнаго ахро¬
матизма надлежало бы взять безчисленное множество призмъ пзъ раз¬
ныхъ веществъ, или, точнее, столько призмъ, сколько цветныхъ лучей
желаемъ сделать параллельными.
Возможность устройства ахроматической призмы обусловливается темъ
обстоятельствомъ, что светоразсеяшя разныхъ веществъ, при одинаковыхъ
углахъ отклонешя, не равны, потому что въ противномъ случае, какъ скоро
уничтожили бы светоразсеяше, то лучъ принялъ бы свое первоначальное на¬
правлеше. Еьютонъ, съ целью изследовать возможность ахроматизма, случайно
напалъ на вещества (стекло, вода, терпентинъ), которыхъ светоразсеяшя при¬
близительно равны. Такъ какъ этотъ результата былъ согласенъ съ его гипо¬
тезой истечешя, то онъ не озаботился произвести новые опыты и заключить,
что ахроматизмъ нсвозможевъ. Велиюй авторитетъ Ньютона былъ причиною
того, что зрительныя трубы, основанныя на преломленш света въ етеклахъ,
были оставлены, и все внимаше тогдашнихъ ученыхъ и оптпковъ было обра¬
щено на усовершенствоваше зеркалъ, которыми стали заменять стекла. Только
спустя 100 лета, Доллондъ доказалъ, что опыты Ньютона были не точны, и
устроилъ первый ахроматичесгай телеекопъ.
380. Хроматическая аберрацгя. Лучи собираются апланати-
ческимъ стекломъ [358] въ одной точке только въ томъ случае, когда
Фиг. 553.
АХРОМАТИЗМ!.. 45В
они однородные, напр, красные. Если же лучи, выходящее изъ точки
S и падаюнуе на апланатическое стекло (фиг. 554), безцв-Ьтные, то
содержащееся въ нихъ цветные лучи отклонятся веществомъ стекла не¬
одинаково: фюлетовые перес4кутъ оптическую ось въ v, ближе всехъ
Фпг. 554.
прочихъ къ стеклу, какъ наиболее преломляющееся, а красные—ни¬
сколько далее, въ г. Между v ъ г поместятся фокусы другихъ1 лу-
чей. Такимъ образомъ, цветные лучи, составляюпуе безцветный лучъ,
пройдя даже чрезъ апланатическое стекло, не будутъ иметь общаго фо¬
куса, и, следовательно, изображеше точки S будетъ не точка, но кру¬
жокъ. Отъ этого, происходить особаго рода аберращя, называемая хро¬
матической и производящая, подобно сферической, неясность изо¬
бражены!.
881. Ахроматическое и апланатическое стекло. Пользуясь темъ
обстоятельствомъ, что св4торазсеяшя веществъ не равны, .можно при¬
готовить систему такихъ стеколъ, что хроматическая и сферическая
аберрацш будутъ не ощути¬
тельны. Пусть на кронгласо¬
вое собирательное стекло т
(фиг. 555) падаютъ бесцвет¬
ные лучи параллельно оптиче¬
ской оси MN; они преломятся
и разложатсяна цветные.Рас-
положимъ на пути ихъ раз-
сеивательную чечевицу п изъ
флинтгласа, такой кривизны,
чтобы красные лучи Ь пошли
параллельно первоначальному
направлен! ю. Такъ какъ светоразсеяше флинтгласа бо.тЬе светоразсе-
яшя кронгласа, то фюлетовые лучи более преломятся въ чечевице п,
чемъ въ чечевице т, и, следов., по выходе изъ первой, пойдутъ по рас¬
454
о с в ъ т ъ.
ходящимся прямымъ лишямъ h. Напротивъ, если чечевица п будетъ
шгЬть очень слабую кривизну, то фюлетовые лучи псрес'Ькутъ главную
оптическую ось, и при томъ ближе къ стеклу, чемъ красные (фиг. 554).
Значитъ, можно подобрать разс4ивательную чечевицу изъ флинтгласа,
такой кривизны (фиг. 556), что красные лучи Ь и фюлетовые Ъ пере¬
секутся къ одной и той же точке F, общемъ главномъ фокусе обоихъ
стеколъ т и п. То же суждеше можно приложить не только въ парад-
лельнымъ лучамъ, но и въ сходящимся и расходящимся. Бо всявомъ
случае, можно привести въ совпадете фокусы двухъ родовъ цветныхъ
^Фиг. 556.
.тучей, наприм. фюлетовыхъ и красныхъ. Еслибы съ этимъ фокусомъ
совпадали фокусы всехъ прочихъ цветныхъ лучей, то хроматическая
аберращя была бы совершенно устранена. Но какъ частный светораз¬
сеяшя не нропорщональны полнымъ, то достигнуть этого вполне нельзя.
Сферическую аберращю можно почти уничтожить сочеташемъ двухъ
стеколъ, и при томъ ыножествомъ способовъ [358]; этою произволь¬
ностью пользуются, чтобы привести въ совпадете фокусы двухъ цвет-
пыхъ лучей, т. е. изъ множества паръ сферическихъ стеколъ (одно
с текло флинтгласовое, другое кронгласовое), не имеющихъ сферической
аберрацш, и одинаковаго фокуснаго разстоятя, выбираютъ такую пару,
для которой цветные лучи двухъ родовъ имеютъ одинъ и тотъ же фо¬
кусъ. Совпадете фокусовъ надо устроить для такихъ лучей, чтобы
фокусы всехъ лучей были въ блпжайшемъ другъ отъ друга разсто-
янш; для кронгласа и флинтгласа выгодно взять лучи голубые и оран¬
жевые. Хотя и въ этомъ случае хроматическая аберращя не будетъ со¬
вершенно уничтожена, однакоже можетъ быть уменьшена на столько,
сколько нужно для практическихъ целей. Чтобы достигнуть полнаго
ахроматизма, надлежало бы взять безчисленное множество сфериче¬
скихъ стеколъ изъ разныхъ веществъ. Первое ахроматическое стекло
было устроено Доллондомъ. Ахроматическая стекла, какъ ихъ ныне
дриготовляютъ, состоятъ изъ двухъ: двояковыпуклаго (фиг. 557) изъ
О ГЛАЗЪ И ЗР-БН1И.
Фиг. 557.
кронгласа, обращеннаго къ лучамъ, и выпукловогнутаго изъ флинтгла¬
са; сложенный поверхности обоихъ стеколъ имеютъ по-
чти одинаковый кривизны; чтобы оне не касались другъ ]
друга, между ними кладутъ на краяхъ три свинцовые
листка.
О глаз4 и вр4нш.
382. Устройство глаза. Глазъ есть тотъ органъ,
при помощи котораго мы можемъ видтьть.—Онъ лежитъ I
въ глазной впадине и покрыть перепончатой белой ко¬
жицей (фиг. 55S), называемой склеротикой. Часть
этой кожицы на видимой части глаза известна въ общежитш подъ име-
немъ бгьлка. Съ ней соединена и какъ-бы служить ея продолжешемъ
прозрачная и более выпуклая оболочка Ъ, называемая роговою обо¬
лочкою. Къ склеротике прилегаетъ сосу¬
дистая оболочка, которая на передней ча¬
сти глаза получаетъ штате радужной
оболочки д; она бываетъ разнаго цвета и
имеетъ во внутренности глаза отверсие е,
называемое зрачкомъ. У разныхъ живот-
ныхъ зрачекъ имеетъ разную форму; такъ,
у человека онъ круглый, у кошки—про¬
долговатый по вертикальному налравле-
нш, у коровы-^удлиненъ по горизонталь¬
ному. Зрачекъ можетъ сжиматься и расширяться. Къ сосудистой обо¬
лочка прикреплено двояко-выпуклое прозрачное т'Ьло к, называемое
кристалликомъ, который разгораживаетъ глазъ на два отдельный
вместилища. Кристалликъ состоитъ изъ многихъ слоевъ; показатели
преломленЗя более у внутреннихъ слоевъ, чемъ у наружныхъ; задняя
поверхность его выпуклее передней. Сосудистая оболочка покрыта
чернымъ веществомъ, по которому распространяется с^ыпчатая обо¬
лочка; она есть ничто иное, какъ разветвлеше оптического нерва
М, идущаго къ головному мозгу. Пространство между роговою оболоч¬
кою и кристалликомъ наполнено жидкимъ веществомъ, называемымъ во¬
дянистою влагою, а вместилище глаза отъ кристаллика до сетчатой
оболочки содержитъ студенистое вещество или стекловидную влагу.
Прозрачный вещества, составляющая глазъ, имеютъ разные показатели
преломленЗя: показатель преломленЗя наружныхъ слоеЙъ кристаллика
равенъ 1,377, внутреннихъ—1,399, водянистой влаги— 1,337,
стекловидной—1,339. л
Фиг. 558.
456 о свить
38В. Зр-ыш. Опытъ и размышлеше показываютъ, что зреше за¬
ключается въ с.Л'Ьдующеиъ. Внутри глаза, въ стекловидной влаге, близъ
крпсталлика, есть точка О (фиг. 559), чрезъ которую лучи проходятъ
почти безъ преломлен!я; эта точка называется оптическим цент¬
ромъ глаза, а лишя АВ, проведенная чрезъ онтичестй центръ и чрезъ
-в
( Фпг. 559.
середину кристаллика,—оптическою осью. Пусть предъ глазомъ сто¬
ить предметъ MN, и пусть изъ верхней точки его Ж выходятъ три
луча Ма, ЖЬ и Же. Лучъ Mb, идущш чрезъ оптическш центръ О,
не переменить своего направлешя; лучи же Ма и Же преломятся въ
водянистой влаге, кристаллике и студенистой влаге. Чтобы объяснить
зреше, необходимо допустить, что все лучи, вншедппе изъ одной точки
Ж предмета, имеютъ, внутри глаза, обицй фокусъ т, въ которомъ этп
лучи пересекаются и где, следовательно, будетъ также изображеше
точки Ж. Подобнымъ образомъ получается п—изображеше точки N
—и тп—изображеше всего тела въ уменыпенномъ и обратномъ виде.
Нервныя частицы сетчатой оболочки испытываютъ впечатлеше свето-
выхъ лучей и передаютъ его, чрезъ зрительный нервъ, мозгу, где это
впечатлеше, неизвестнымъ для насъ образомъ, преобразовывается въ
зрите. Если изображеше лежитъ точно на сетчатой оболочке, то каж¬
дая точка предмета действуетъ своими лучами только на одну какую
нибудь нервную частицу; это составляетъ необходимое услов!е отчет¬
ливости зрешя, т. е. чтобы глазъ могъ видеть каждую точку пред¬
мета въ отдельности, не смешивая ее съ другою. Еслп изображеше тп
лежитъ сзади (фиг. 561), или впереди (фиг. 562) сетчатой оболочки,
то изображешя разныхъ точекъ предмета будутъ не точки, а кружки;
тогда каждая нервная частица нолучитъ впечатлеше отъ многихъ то¬
чекъ предмета, и зреше будетъ неотчетливое.—Что на сетчатой обо¬
лочке действительно получаются изображешя внепшихъ предметовъ,
можно доказать оиытомъ: если у мертваго животнаго вынуть глазъ,
очистить заднюю его поверхность, чтобы она сделалась полупрозрач¬
ною, и потомъ обратить къ свету зрачекъ, то на задней поверхности
глаза является изображеше внешнихъ предметовъ въ уменыпенномъ и
обратномъ виде.
о глаз® и зрвдш. 457
_ V 384. Почему мы не видимъ предметов® въ овратномъ
вид®* Этотъ вопрос® разрешали различно. Некоторые полагали, что
новорожденное дитя сначала видитъ все въ обратном® виде и только
при помощи опыта исправляет® эту ошибку, привыкая относить ощу-
щеше въ верхних® частях® глаза къ низу предмета, ощущенie внизу
глаза—къ верху, правое ощущеше — налево, левое — направо. Но
этому именно противоречат® нрямыянаблюдешя; такъ, былъ одинъ сле¬
порожденный, который, прозрев®, никогда не видалъ предметов® въ
обратном® виде. Гораздо вероятнее следующее объяснеше. Когда но¬
ворожденное дитя или прозревппй слепорожденный получают® въ пер¬
вый разъ въ глазе изображен1е внешняго предмета, то они только ощу¬
щают® впечатлите, но не знают®, что оно произведено извне, и что
ощущенш этому соответствует® некоторый внешшй предметъ; про-
зревнйй слепой, если захочетъ идти, будетъ въ первое время ощупы¬
вать себе дорогу, какъ это онъ делал® прежде. Только длинным® ря¬
дом® опытов®, помощш осязашя, человек® убеждается, что есть зави¬
симость между впечатлешями на сетчатую оболочку и внешними пред¬
метами, и такимъ образомъ привыкает® видптъ, то есть пршбретаетъ
навык®, помощш глаза, познавать внешше предметы, ихъ положете,
видъ, цвет®, величину и пр., независимо отъ положешя изoбpaжeвiя
на сетчатой оболочке. Итак®, человек® никогда не видитъ предметовъ
въ обратном® виде; вначале, пока не постиг® соотношешя между све¬
товыми ощущен1ями и внешними предметами, онъ имеет® только ощу-
щешя; когда же, наконецъ, научится пользоваться глазом® для познава-
шя природы, то все видитъ такъ, какъ оно действительно существует®
т. е. въ прямом® виде.
385. Подробность зр-вшя. Пусть въ глазе получилось изоб¬
ражеше тп (фиг. 560) предмета MN; уголь MON, образованный
литями, идущими отъ оп-
тическаго центра глаза къ
краям® предмета, назы¬
вается угломъ зртьтя. Ес¬
ли предметъ приблизится
къ глазу и станетъ въ по¬
ложете ЛОГ, то, построив® снова его изображеше тп, увидим®,
что оно более прежняго тп *); вместе съ тем® увеличится и уголъ
зрешя. Чтобы понять, какое изменеше произойдетъ въ зренш, за¬
метим® следующее. Все наши органы чувств® въ томъ только слу-
*) И дальше; ниже [386] объяснено, почему оно остается, прп извЬстиыхъ
услов1яхъ, на сЬтчатон о6олочк4.
458
о с в 1 т i.
чае ощущаютъ впечатлешя раздельно, т. е. не смешивая ихъ между
собою, если эти впечатления не очень быстро одно за другимъ сл4ду-
ютъ, или когда воспринявппя ихъ нервный части не находятся слишкомъ
близко другъ отъ друга; въ противномъ случае, ощущешя смешива¬
ются, и мы не прюбретаемъ ни объ одномъ изъ нихъ яснаго поняш.
Такъ, если быстро вращаемъ около руки проволоку, на которой привя-
занъ раскаленный уголъ, то вместо угля замечаемъ огненную круговую
линш; мы не видимъ ядра во время полета только потому, что изобра¬
жеше его, пребывая на сетчатой оболочке весьма малый промежутокъ
времени, не можетъ произвести достаточно сильнаго впечатлешя; если
весьма скоро одинъ за другимъ следуютъ звуки, то мы не сознаемъ ихъ
отдельно и слышимъ шумъ; если какого нибудь места нашего тела ка¬
саться остр1язщ циркуля, котораго ножки очень мало раздвинуты, то мы
ощущаемъ одинъ уколъ, а не два, какъ бы следовало; при этомъ можно
даже наследовать все тело и доказать, что наибольшая осязательная спо¬
собность находится на концахъ пальцевъ; здесь ножки циркуля должны
быть весьма близки одна къ другой, чтобы производили не два, а одно
впечатлеше. Подобное явлеше безъ сомнешя существуетъ и въ зреши.
Если фокусы двухъ разныхъ точекъ предмета лежатъ на сетчатой обо¬
лочке очень близко другъ отъ друга, то оба впечатлешя смешиваются
и воспринимаются какъ одно; но когда мы приблизимъ въ себе пред¬
метъ, то изображеше его увеличится, следовательно, изображешя раз¬
ныхъ точекъ его раздвинутся и при некоторомъ удалеши будутъ ощу¬
щаться отдельно. Такимъ образомъ, подробность зрпнгя, или коли¬
чество мелочей, зазгЬчаемыхъ глазомъ, темъ более, чемь предметъ къ
намъ ближе.
386. Способность приспособляться. Предметъ и его изо¬
бражеше, полученное помощш собирательнаго стекла, могутъ пере¬
мещаться только въ зависимости другъ отъ друга: когда предметъ при¬
ближается къ стеклу, то изображеше его удаляется [356]; обратно,
при удаленш перваго, второе приближается. Въ той же зависимости
' между собою находятся предметъ и изображеше его въ глазе, потому
что глазъ, подобно собирательной чечевице обладаетъ свойствомъ на¬
клонять лучи къ оптической оси. Пусть предметъ находится въ такомъ
положенш, что его изображеше лежитъ какъ разъ на сетчатой обо¬
лочке; если, теперь, предметъ подвинется къ глазу, то изображенie от¬
ступить назадъ (фиг. 561) въ тп, такъ что на сетчатой оболочке
должно составиться изображеше неотчетливое. Тогда каждая нервная
частица получитъ впечатлеше отъ многихъ точекъ предмета, а при
такихъ услов1яхъ ясное зреше невозможно. Словомъ, уподобляя глазъ
О ГЛАЗЪ И ЗРЪНШ.
459
.собирательному стеклу, мы приходишь къ заключенш, что ясно видеть
можно только таше предметы, которыя удалены отъ насъ на опреде¬
ленное разстояше. Это заключеше съ опытомъ несогласно: нормальный
глазъ видитъ ясно предметы весьма отдаленные и въ разстояшя незна-
чительномъ, которое однакоже въ большей частп случаевъ не менее 9
дюймовъ. Способность глаза, повидимому, противоречащая оптическимъ
явлешямъ—видеть одинаково ясно предметы на разныхъ разстояшяхъ
—называется способностью приспособляться; она весьма удовлетво¬
рительно объясняется измЬнешемъ кривизны поверхностей кристалли¬
ка, который, какъ тело упругое, можетъ изгибаться. Когда смотримъ
вдаль, то кристалликъ распрямляет¬
ся, когда же обращаемъ глаза на пред¬
меты близше, то кривизна поверхно¬
стей увеличивается, что заставляете
лучи сильнее преломляться; отъ это¬
го, въ обоихъ случаяхъ, изображеше
ложится какъ разъ на сетчатую оболочку. Справедливость этого объяс-
нешя подтверждается следующимъ опытомъ. Если предъ гдазомъ чело¬
века поставить свечку и заставить его смотреть на отдаленный пред¬
метъ, то увидпмъ въ глазе, съ помощью микроскопа, три изображешя
свечи, получившаяся чрезъ отражеше: первое прямое—отъ роговой обо¬
лочки, второе обратное—отъ задней поверхности кристаллика, и третье
прямое—отъ передней поверхности. Если отдаленный предметъ придви¬
нуть къ глазу, то первое изображеше свечи не изменяется, второе умень¬
шается, третье приближается къ роговой оболочке. Это показываетъ,
что кривизна роговой оболочки не изменяется, а кривизна обеихъ по¬
верхностей кристаллика, когда предмете приближается къ глазу, уве¬
личивается.
387. Разстоянге наилучшаго зрънгя. Чемъ тело къ намъ
ближе, темъ глазъ различаете более подробностей [385]; поэтому, что¬
бы видеть разсматриваемый предметъ подробнейшимъ образомъ, мы
стараемся его придвинуть къ себе до предела способности приспособ¬
ляться. Разстояше, на которое тогда предметъ удаленъ отъ глаза, на¬
зывается разстоянгемъ наилучшаго зргънгя; у большей части людей
оно равно 9 дюймамъ.
Близорукость и дальнозоркость. У некоторыхъ лпцъ способ¬
ность приспособляться более или менее ограничена: одни могутъ ясно
видеть предметы только очень близше, на разстояши меньшемъ 9 дюй¬
мовъ, друп’е же, хотя ясно видятъ вдали, во разстояше ихъ наилучшаго
зрЪшя более 9 дюйм., а потому они не могутъ разсматривать предмете
460
о с в ъ т ъ.
вблизи и, следовательно, видеть его подробности, напр, читать мелкую
печать. Глаза перваго рода называются близорукими, второго —
наго предмета бываетъ предъ сетчаткою (фиг. 562); у дальнозоркаго
же глаза, всл4дств1е слабой преломляемости, изображешя близкихъ
предметовъ получаются сзади глаза (фиг. 561).
В88. Чувствительность сътчатой оболочки; слъпая точ¬
ка. Сетчатая оболочка въ разныхъ частяхъ своихъ не одинаково чув¬
ствительна къ свету; самое впечатлительное место лежитъ тамъ, где
ее пересекаетъ оптическая ось. Когда хотимъ ясно видеть, то направ-
ляемъ глаза такъ, чтобы оптическая ось проходила чрезъ предметъ, но
въ то же время видимъ и друие предметы, хотя съ меньшею ясностью.
Глазъ, устремленный на одну точку, обозреваете пространство по го¬
ризонтальному направлен! ю въ 150°, а по вертикальному въ 120°.
На сетчатой оболочке, не далеко отъ того места, где входить въ.
глазъ нервъ, есть точка, которая совершенно нечувствительна къ свету;
она называется слгьпою точкою. Существоваше ея можно доказать
такъ. Положимъ на столъ три маленьшя бумажки по прямой лиши, въ
разстоянш 2 дюймовъ одна отъ другой. Расположивъ глаза по прямой
лиши, параллельной первой, и закрывъ правый глазъ, станемъ смотреть
левымъ глазомъ, на правую бумажку; тогда увидимъ не только эту, но
и друпя две; не отводя глаза, станемъ повертывать голову вверхъ и
внизъ; мы найдемъ, наконецъ, такое положеше, когда обе крайшя бу¬
мажки будутъ видны, между темъ какъ средняя исчезнетъ.
■ 389. Продолжительность впечатльшя. Впечатлеше, произведен¬
ное на глазъ, исчезаетъ не тотчасъ, но продолжается еще около */•» секунды.
Поэтому, если какое нибудь световое явлеше, напримеръ электрическая искра,
повторяется более 7 разъ въ одну секунду, то кажется намъ непрерывнымъ.
Этимъ объясняется, отъ чего раскаленный уголь, привязанный къ проволоке
и приведенный въ быстрое вращательное движете около руки, даетъ непре¬
рывную огненную линш. Спицы быстро движущагося колеса сливаются въ
одинъ сплошной кругъ. На томъ же свойстве нашего глаза основано устрой¬
ство стробоскопа (фиг. 563). Приготовляютъ рисунки какого либо движу¬
щегося предмета въ разныхъ положешяхъ его движешя, напримеръ человека,
который рубитъ дрова. Первый рисунокъ (1) пусть изображаетъ то положс-
Фиг. 562.
дальнозоркими.
Недостатокъ бли¬
зорукого глаза за¬
ключается въ его
способности силь¬
но преломлять лу¬
чи, отъ чего изо-
бчажеше отдален-
о ГЛАЗЪ И згънш.
461
. коГда человекъ поднялъ топоръ надъ головой, второй (2)—топоръ не-
‘колько опущенъ, третгё,
четвертый и пятый—по-
сЛ$довательныя положев1я
топора, на шестомъ (6)—
ocrpie топора вошло въ по¬
лено, на седьмомъ (7) —
топоръ подымается и т. д.
Эти рисунки располагаютъ
иа каршшомъ круге такъ,
чтобы верхъ рисунка былъ
обращенъ къ окружности
круга, а низъ—къ центру;
нотомъ, иад'Ьваютъ кар-
тонъ въ центра на ось и
обращаютъ къ зеркалу,
чтобы въ немъ отразились
нарисованныя фигуры. Ес¬
ли привести кругъ во вра¬
щательное движете, то
изображешя распростра¬
нятся на целую пло¬
скость, покроютъ другъ
друга и дадутъ смешан¬
ное впечатлите. Чтобы
виечатлешя не смешива¬
лись, и чтобы одно начина¬
лось, когда другое оканчи¬
вается, —вмёсте съ карто-
номъ вращаютъ на той же оси другой, черный кругъ тт, болыпаго д1аметра,
на которомъ сд4ланы по направленш рад1усовъ щели, по одной противъ каж-
даго рисунка. Въ зеркало смотрятъ чрезъ эти щели. Тогда каждый рисунокъ
действуетъ на глазъ весьма непродолжительное время, и впечатлете, имъ про¬
изведенное, сохраняется, пока глазъ будетъ противъ чернаго пространства
между щелями, а когда оно окончится, начнется новое впечатлете, отъ дру¬
гого рисунка и т. д. Тогда будетъ казаться, что мы видимъ человека, кото¬
рый рубитъ дрова.
Если смотреть на быстро вращающееся колесо чрезъ щели картоннато
круга стробоскопа, приведеннаго во вращешс, то спицы колеса видны отдель¬
но, а не сливаются, потому что тогда, подобно предыдущему, одно впечатле¬
те уединяется отъ другого. Явлеше будетъ то же самое, если освещать ко¬
лесо рядомъ электрическихъ искръ, наприм. посредствомъ прибора Румкорфа,
или пропуская индуктивный токъ чрезъ гейслеровы трубки. Если при такомъ
«чете двигать какимъ либо предметомъ, напримеръ пальцемъ, то видимъ не¬
сколько предметовъ, именно сколько перескочило искръ.
390. Почему двумя глазами мы не видимъ предметовъ
®Двойнъ. Если смотрятъ обоими глазами на какой нибудь предметъ
Фиг. 563.
А (фиг. 561), то, для получешя яаисилыгЬйшаго впечатлешя, ста¬
раются наиравить онтичесшя оси такимъ образомъ, чтобы он* пере¬
секались на этомъ предмете. На каждой сетчатой оболочке получается
тогда по изображенго,
и потому мы должны бы
видеть предметъ вдвой¬
не. Только прп помощи
опыта мы убеждаемся
въ ошибочности такого
ощущешя, привыкая видеть одйнъ предметъ, когда два изображения
его являются на соответственныхъ местахъ С');тчатыхъ оболочекъ.
Справедливость этого объяснешя подтверждается многими оиытами.
Когда предметъ подвпгаютъ къ глазу, то зрачки сближаются. Если на¬
жать рукою на одинъ глазъ, чтобы вывести его оптическую ось изъ над¬
лежащий» положешя, или скосить глаза, какъ это иные умеютъ делать,
то мы увидпмъ, вместо одного, два предмета. Само собою разумеется,
что это не относится до людей съ косыми отъ природы глазами; но когда
они излечиваются отъ этого недостатка, то видятъ несколько времени
все вдвойне. Если чрезъ две трубочки т п п (фиг. 565) будемъ смо¬
треть обоими глазами на два совершенно одинаковые предмета А и В,
то на взапмномъ пересеченш оптпческихъ осей увпдимъ только одинъ
предметъ О далее, нежели А и В. Поставивъ трубочки въ положеше,
показанное на фигуре 566, увидимъ только одинъ предметъ О, прп
томъ ближе, чемъ А и В. Подобное явлеше замечается въ органе оси-
I -- -. т.
О
Г л
\ > 71
Фиг. 565. Фиг. 506.
зашя. Если касаемся шарика двумя пальцами указательнымъ и сред-
нимъ, то получаемъ два впечатлешя, а ощущаемъ только одинъ пред¬
метъ; причину этого надо искать въ опыте. Действительно, если
ноставпмъ пальцы въ необыкновенное положеше, къ какому мы не прц-
выклн, нанр. согнувъ среднШ за указательный, то вамъ будетъ казать¬
ся, что мы касаемся двухъ шариковъ.
391. СузгдЕЩЕ о разстояши и величиям предметовъ. Ко-
О ГЛАЗЪ И ЗРЪНШ.
46В
гда дитя вачинаетъ убеждаться, что впечатлешя на нервную оболочку
производятся извне, то сначала ему кажется, что все видимые имъ
предметы находятся у самого глаза; отъ этого, дитя иногда протяги-
ваетъ руки, чтобы схватить какое нибудь отдаленное тело. Только по-
стояннымъ сравнешемъ зрешя и осяЗашя мы научаемся распознавать
разстояшя, по крайней мере ближайпгахъ предметовъ. Уоше, которое
глазъ делаетъ, чтобы приспособиться къ яснейшему созерцанш пред¬
мета, есть одно изъ средствъ судить о разстоянш. Но особенно важно
въ этомъ отношеши напряжеше, употребляемое мускулами, которые по-
вертываютъ глаза, чтобы заставить оптичесшя оси пересечься на пред¬
мете. Этнмъ объясняется, почему такъ трудно, закрывъ одинъ глазъ,
определить разстояше, напр, попасть остр1емъ въ малое отверсие.
Когда разстояше предмета отъ насъ весьма велико, то оба указан¬
ный средства не годятся, потому что тогда при удалеюи, или при
приближенш предмета изображеше его въ глазе не перемещается за-
мётнымъ образомъ: обе оптичесшя оси въ ту пору почти параллельны
между собою и почти не изменяютъ своего относительного положешя.—
Суждеше о болыпихъ разстояшяхъ основывается на признакахъ весьма
неопределенныхъ. Только частыя упражнешя могутъ пр!учить насъ къ
глазомтьру, то есть искусству съ большею или меньшею точностью, безъ
всякихъ вспомогательныхъ средствъ, измерять разстояшя. Иногда мы
судимъ о разстоянш по яркости освещешя, потому что все предметы
сильно освещенные кажутся намъ ближе; на этомъ основано рисоваше:
выпуклыя части предметовъ пзображаютъ светлыми, углублешя—те¬
нями. По той же причине, ночью зарево пожара кажется ближе, неже¬
ли оно есть на самомъ деле.—Воздухъ не вполне прозраченъ; поэто¬
му, очерташя отдаленныхъ телъ не резки, наиболее освещенный части
сливаются съ тенями, такъ что иногда трудно бываетъ распознать, ви¬
димъ ли мы вдали лесъ, или гору, или тучи. Этимъ пользуются худож¬
ники, намеренно сообщая предметамъ на заднихъ планахъ картины
меньшую ясность. То же обстоятельство можетъ служить средствомъ для
опредёлешя разстояшя, но оно весьма ненадежно, потому что зависитъ
отъ степени прозрачности воздуха, которая бываетъ весьма различна
въ разныхъ местахъ и въ разное время. Житель равнинъ ошибочно
определяетъ разстояше въ гористыхъ местахъ, где, по причине чрез¬
вычайной прозрачности воздуха и непривычной для глаза громадности
1'оръ, все предметы кажутся обыкновенно разъ въ 15 ближе.—Число
иромежуточныхъ предметовъ также руководить глазъ въ измеренш
Разстоянш; чемъ больше телъ между разсматриваемымъ предметомъ и
нами, темъ онъ кажется дальше. Ложно еще заключить о разстоя-
464
о свит*.
ши по величий изображен»! на сетчатой оболочке, или по углу зр’Ь-
шя, если предметъ намъ знакомъ: чемъ изображеше мен'Ье, темъ раз-
CTOHHie должно казаться более.—Когда, наконецъ, предметы отстоятъ
отъ насъ далее некоторого предала, или когда ни одно шъ указан-
ныхъ средствъ не имеетъ места,' то мы теряемъ всякую возможность
судить о разстояши и относимъ все предметы къ одному разстоянш:
поэтому, звезды, планеты кажутся одинаково отъ насъ удаленными,
хотя это несправедливо.
* Суждете о величине предметовъ составляется, между прочимъ,
по величине изображешя на сетчатой оболочке, если разстояше до
предмета намъ известно; ч’Ьмъ больше изображеше, т'Ьмъ предметъ
имеетъ, повпдимому, болыи!е размеры. Но какъ опред^леше разстоя-
iiifl бываетъ иногда весьма ошибочно, то и суждете о величине пред¬
метовъ можетъ быть далеко не верно. Количество наблюдаемыхъ под¬
робностей также помогаетъ намъ определять величину предмета: чемъ
более и яснее ихъ глазъ разлпчаетъ, темъ и предметъ кажется боль¬
ше. Отъ этого, здашя, украшенныя множествомъ фпгуръ и другихъ ор-
наментовъ, кажутся больше своей действительной величины.
“ На ошибочности суждешя о величине предметовъ и разстояши осно¬
вано объясяеше многихъ иллюзьй или обмановъ зрешя, кроме техъ, о
которыхъ было выше сказано. Частицы воздуха, освещаемый бездет¬
ными лучами солнца, разсеиваютъ голубые лучи. Такъ какъ мы не
имеемъ возможности судить объ удаленш отъ насъ этихъ частицъ, то
глазъ относитъ ихъ къ одному разстоянш; отсюда происходить явлеше
полушаровой лазуревой поверхности, называемой небеснымъ сводомъ
или просто небомъ. Чемъ частицы воздуха ближе къ горизонту, темъ
оне кажутся намъ дальше, такъ какъ по этому направленш много про-
межуточныхъ предметовъ; отъ этого, сводъ небесный кажется сплюс-
нутымъ по вертикальному направленш. На томъ же начале осно¬
вано объяснеше, почему луна и солнце кажутся въ горизонте более,
нежели надъ горизонтомъ, не смотря на то, что углы зрешя въ обоихъ
случаяхъ равны. Когда солнце въ горизонте, то между нами и имъ на¬
ходится множество промежуточныхъ предметовъ, отъ чего оно кажется
.далее, нежели когда подымается на значительную высоту. Кроме того,
лучи света, проходя длинные и густые слои атмосферы, сильно ослаб¬
ляются, а потому светило въ горизонте не такъ ярко, какъ на некото¬
рой высоте; темныя же тела вообще кажутся далее. Такимъ образомъ,
две причины заставляютъ насъ предполагать, что солнце и луна въ го¬
ризонте более удалены отъ насъ, нежели когда они высоко стоять на
О ГЛАЗЪ и згаши.
405
Фиг. 667.
небесяомъ свод/Ь; по какъ уголъ зр’Ьшя въ обоихъ случаяхъ тогь же са¬
чь^ то эти св*тила должны казаться больше.
3^ 392. Стегеоскоиъ. Каждый предметъ даетъ на сЬтчатыхъ обо-
лочкахъ обоихъглазъ но одному изображению. Этиизображешя неоди¬
наковы, различаясь одно отъ другого относительнымъ положешемъ ли-
ий и т£псй, потому что оба глаза видятъ предметъ съ разныхъсторонъ.
Такъ, конусъ, стоящш на своемъ основанш, для л'Ьваго глаза кажется,
если смотреть сверху, въ внд4 фигуры т (фиг. 567), а для пра-
ваго—въ вид! п; въ пер-
вомъ случай вершина г ко¬
нуса проектируется напра¬
во отъ центра основашя с,
во второмъ—налево във.
Кубъ для лйваго глаза мо¬
жетъ представиться подъ
видомъ т (фиг. 568), а
для нраваго — какъ п.
Зд'Ьсь даже одна изъ сторонъ а видима только лйвымъ глазомъ, а Ь—
только правымъ.—Отсюда англшскш ученый Уйтстонъ вывелъ такое
заключеше. Если приготовить два рисунка: одинъ изображающш ка¬
кой лпбо предметъ въ томъ видй, подъ какимъ онъ представляется ле¬
вому глазу, а Другой — какъ нравый i
глазъ видитъ тотъ же предметъ, и |
устроить такъ, чтобы каждый глазъ!
вид'Ьлъ соотвйтствующШ ему рису- ]
нокъ, то на пересйченш оптическихъ I
осей должно представиться рельефное'
изображеше предмета. Чтобы новй-
рить это заключеше на опыгЬ, Уйтстонъ иридумалъ нриборъ, назван¬
ный имъ стереоскопомъ, который былъ впослйдствш усовершенство-
ванъ, и въ этомъ изм’Ьненномъвид’Ь состоитъ изъ пирамидальнаго ящи¬
ка АВ (фиг. 569): въ крышку вделаны два собирательныя стекла
а и Ь, имйюпця утолщеше къ одному изъ краевъ; ташя стекла, соби¬
рая лучи, действуютъ вм'йст'Ь съ т’Ьмъ какъ иризмы. Нарисовавъ дв'Ь
картины т и п, изображаяжи я предметъ съ двухъ сторонъ, какъ онъ
представляется обоимъглазамъ, кладутъ на дно ящика. Лучи, исходя¬
щее отъ двухъ сходственныхъ точекъ картинъ т и п, т. е. точекъ,
изображающихъ одну и ту же точку предмета, преломятся въ стек-
лахъ и отклонятся къ основанию призмъ. Если будемъ смотреть чрезъ
трубки а и Ъ, то намъ покажется, что эти сходственный точки нахо-
зо
Фиг. 668.
466
О С В t Т I.
дятся въ р, на кажущемся пересЬченш преломленныхъ лучей. Разстоя-
nie точки р отъ глаза зависитъ отъ расположешя сходственныхъ то¬
чекъ на картинахъ; поэтому, разныя точки изображаемаго предмета
представляются въ различномъ удаленш отъ глаза, и предметъ являет¬
ся предъ нами не какъ картина, а во всей своей рельефности, то есть
какъ будто бы мы его непосредственно видели. Иллкшя до такой сте¬
пени велика, что отъ нея невозможно освободиться. Особенно интересны
стереоскопичеше чертежи, изображающее разныя геометричесшя фи¬
гуры; здесь иФтъ надобности даже класть тени — однихъ очертанж,
какъ напр, на фиг. 568, совершенно достаточно.
.. 898. Нъкотогыя необъясненныя свойства глаза. Глазъ
имеетъ множество такихъ свойствъ, которыя до сихъ поръ еще не были
объяснены; сюда между прочимъ относятся:
1) Случайные цвгьта. Если долго смотреть на красное пятно,
лежащее на беломъ поле, и потомъ перенести глаза на белую же бу¬
магу, или закрыть глаза, то увидимъ пятно дополнительнаго цвета, то
есть синеватозеленаго; синее пятно даетъ желтое и проч. Это явлен ie
известно подъ назвашемъ случайныхъ цв^товъ.
2) Субъективный изображешя. Субъективными изображеньями
называются гЬ быстро изменяюнцеся въ цветахъ кружки, которые
мелькаютъ предъ глазами, после того какъ мы нисколько времени
смотрели на солнце, или весьма яркШ предметъ.
3) Окрашенныяттъни. Если пропустить светъ свечи чрезъ крас¬
ное стекло и принять на бумагу тень отъ палочки, то т$нь будетъ не
темная, какъ бы следовало ожидать, но окрашена въ дополнительный
цветъ, т. е. въ зеленый. Обратно, если стекло зеленое, то тень полу¬
чается красная.
4) Есть лица, которыя не могутъ различать двухъ или многихъ цветовъ.
Такъ, Дальтоеъ не отличалъ зеленаго цвета отъ краснаго: вишни онъ распо-
знавалъ отъ листьевъ только по ихъ форме. Упоминаютъ еще объ одномъ ин¬
дивидууме, который зналъ только два цвета: лучи, мало преломляюпцеся,
какъ желтый, красный и проч., производили на него одно впечатлеше, наи¬
более преломляюьщеся—фшлетовый, синШ и проч.—другое.
Къ упомянутымъ явлешямъ относятся еще мнопя друпя, излагаемыя въ
подробныхъ курсахъ. Разъяснете причинъ ихъ скорее можно ожидать отъ
физшлогш, нежели отъ физики.
ОдтичеекЬе приборы.
394. Оптическими приборами называются таше, которыхъ
устройство основано на свойствахъ света. Къ нимъ, между прочимъ
нринадлежатъ: очки, микроскопъ, телесконъ, камера люцида [348],
0ПТИЧЕСК1Е ПРИБОРЫ.
467
камера обскура [359], солнечный микроскопъ [360], волшебный фо¬
нарь и проч.
Очки. Очками называются сферичешя стекла, употребляемая
близорукими и дальнозоркими въ помощь зренш: близорукими для
того, чтобы ясно видеть предметы отдален¬
ные, дальнозоркими — для разсматривашя
предметовъ близкихъ. Недостатокъ близо-
рукаго глаза заключается въ томъ, что онъ
■слишкомъ сильно преломляетъ лучи, кото¬
рые, поэтому, пересекаются передъ сетчатой
оболочкой и даютъ изображешя неясныя.
Чтобы отодвинуть изображеше на сетчатую
оболочку, надо лучи разс4ять, до вступлешя
ихъ въ глазъ, посредствомъ разсЗшвательна-
го стекла. Такимъ образомъ, близоруше
должны употреблять очки вогнутые, и при-
томъ только для разсматривашя предметовъ
удаленныхъ; ближайнпе же предметы они
видятъ и безъ очковъ и даже лучше, нежели люди съ нормальными
глазами, потому что могутъ придвинуть предметъ къ себе ближе п.
следовательно, съ ясностью различить его мелыя подробности.
Дальнозоркш глазъ имеетъ недостаточную преломляющую силу, а
потому лучи, до вступлешя ихъ въ глазъ, должно не разсеять, но со¬
брать, поставивъ передъ глазомъ собирательное стекло. Следователь¬
но, дальнозорше должны носить очки выпуклые и только для разсматри¬
вашя предметовъ близкихъ.
395. Простой микроскопъ. Когда предметъ приближается къ
глазу, то изображеше на сетчатой оболочке увеличивается и обнару¬
живаются подробности, который прежде не были видны. Самое выгод¬
ное разстояше предмета отъ глаза, при нормальномъ зренш,—9 дюй¬
мовъ. Пусть тело АВ (фиг. 570) находится въ такомъ положенш,
то есть удалено отъ глаза на разстояше наилучшаго зрешя. Если пере-
несемъ предметъ въ АхВи еще ближе въ глазу, то лучи сделаются
более расходящимися; изображеше сделается больше прежняго, но ото¬
двинется за сетчатую оболочку и потому произведетъ неясное впеча-
тлеше. Чтобы привести изображеше на сетчатую оболочку, ставятъ
между предметомъ и глазомъ такое собирательное стекло, котораго глав¬
ный фокусъ F находился бы за предметомъ. Тогда лучи будутъ по¬
вернуты къ главной оптической оси, и хотя еще останутся расходящи¬
мися, но менее прежняго, а потому можетъ случиться, что изображу-
468
о с в i т t.
Hie ляжетъ какъ разъ на сетчатую оболочку. Но чтобы видеть предметъ
подробп4йшнмъ образомъ, его надо придвинуть къ глазу до нред’Ьла
снособностн нрисногобляться. Поэтому, лучи, после преломлешя, долж¬
ны бить на столько разс'Ьянными, что казались бы выходящими изъ то¬
чекъ, удаленныхъ отъ глаза на разстояше наилучшаго зрешя, а для
этого мнимое изображеше АВ.> предмета АгВг должно совпадать
съ АВ, то есть съ темъ положешсмъ предмета, когда мы видимъ его
съ наибольшею подробностью непосредственно глазомъ. Собирательное
стекло, дающее возможность видеть предметы ближе разстояшя наи¬
лучшаго зрешя, следовательно, более подробно и потому въ увели-
ченномъ виде [ 3 91 ], называется простит микроскопомъ или лупою.
Чемъ сильнее собирательное стекло преломляетъ лучи, или, что
все равно, чемъ менее его фокусное разстояше, темъ предметъ можно
поставить ближе къ глазу, и темъ, следовательно, будетъ более изо¬
бражеше на сетчатой оболочке.
Увеличивате, производимое проетымъ микроскопомъ, вычисляется такъ.
Очевидно, предметъ покажется во столько разъ больше своей натуральной ве¬
личины, во сколько величина мнимаго изображешя А3В3 более дёйствитель-
. 4 7J ■ Л.)Д,
ной величины предмета А.К; число, выражающее отношенш , и есть
увеличивате. Посмотримъ, какъ зависитъ оно отъ данныхъ величинъ. Изъ
подобныхъ треугольниковъ сА,Вх и сАлВ^, где с есть оптичесий центръ
АэВ-2 AClii cN TI ..
стекла, находимъ АВ = cw Ио какъ cJS весьма мало отличается
отъ разстоятя наилучшаго зрешя, которое мы обозначимъ чрезъ т, то, обо-
значивъ еще cNi чрезъ d, можно безъ большой погрешности допустить, что
увеличивате выражается дробью
т
1'
Остается только вычислить d. Известно, что преломлен1е света въ сфериче-
скочъ стекле выражается формулой [354]
d'f F'
где d означастъ cNi—разстояше предмета AiBi отъ стекла, В—главное фо¬
кусное разстояше и /"-фокусное разстояше для вепараллельныхъ лучей. Въ
разематрпваемомъ случае, должно положить, что /=—т. Тогда найдемъ:
1 _ 1 _ 1_
d т F
откуда
1 —J__l_ 1 — n'+F,
d т * F mF ’
что, после уиножен1я на ш, даетъ:
т tn-\-F
d~ F ’
то есть увеличиваше= — -}- l.
ОПТИЧЕСКИ) НРИГ>ОРЬт.
469
С' гбдовательно, увеличивате простого микроскопа, равно отношение
разстояшя наилучшаго зргьтя къ главному фокусному разстоянш
стекла плюсъ единица. Такъ, при нормальномъ глаз!), котораго разстояше
наилучшаго зрйтя есть 9 дюймовъ, стекло £ъ главными фокуснымъ разстоя-
шемъ въ дюймъ даетъ увеличиваше 10.
Когда F мало, то ^-^весьма велико от¬
носительно 1; въ этомъ случай, можно при-
т
нять, что увеличена равно у •
Весьма большому увеличение препят-
ствуютъ мнопя обстоятельства.
Лучи, выходяпуе изъ предмета, за-
нимаютъ на сетчатой оболочкй тймъ болт -
шее пространство, чймъ болйе увеличиваше микроскопа; поэтому, изо¬
бражеше при большомъ увеличивали, будетъ весьма слабо освйщено.
Поставивъ предметъ близко къ глазу, мьг необходимо заслоняемъ голо¬
вой свйтъ, и предметъ еще болйе теряетъ въ освйщенш. Уменьшая фо¬
кусное разстояше, мы должны уменьшать и д1аметръ стекла, чтобы осла¬
бить в.шше сферической аберрацш, но тогда въ глазъ проникаетъ очень
мало лучей отъ предмета, и изображеше будетъ недостаточно освйщено.
Сочеташемъ двухъ стеколъ можно значительно ослабить в.няше
аберрацш; такое сочеташе называется апланатическою лупою.
^ 396. Сложный микроскопъ. Для получешя очень больпгпхъ
увелпчииашй употребляютъ сложный микроскопъ.
Существенный части его — два собпрательныя
стекла: предметное (объективъ) А (фиг. 571)
я глазное (окуляръ) С, заключенный въ об¬
щую трубку. Лишя ей, проведенная чрезъ оптиче¬
ское центры обоихъ стеколъ, называется оптиче¬
скою осью сложнаго микроскопа. Подъ предмет¬
ными стекломъ, между его фокусными и двойными
фокусными разстояшями, помйщаютъ предметъ тп,
котораго изображеше MN получится, поэтому, за
двойными фокуснымъ разстояшемъ объектива, въ
обратномъ и увеличенномъ видй [35 6]. Это изобра¬
жеше разсматривается помощш собирательнаго
стекла С, дййствующаго какъ простой микроскопъ.
Такимъ образомъ, сложный микроскопъ отличается
отъ простого тймъ, что помощш второго мы раз-
сматриваемъсамый предметъ,а первыми обратное
и увеличенное изображеше предмета. Если стекло Л
470
о с D t т t,
увеличивало въ 20 разъ, С—въ 10, то общее увеличеше будетъ про¬
изведете этихъ чиселъ, то есть 200. Изображешя, доставляемый слож-
нымъмпкроскопомъ,—обратный, потому что только стекло И даетъ об¬
ратное изображеше, стекло же С, какъ простой микроскопъ,—прямое.
Для ослаблешя хроматической аберрацш окуляра, его составляютъ
изъ двухъ стеколъ, расположенныхъ въ иЬкото-
ромъ разстояши другъ отъ друга.
Чтобы понять возможность этого, разсмотримъ
одинъ изъ лучей S (фиг. 572), идущихъ отъ объектива.
Лучъ Si, падая на стекло L, преломится и разложится
на множество цветныхъ лучей, изъ которыхъ Ъ пусть
будетъ красный, a h—фшетовый. Эти лучи встрёча-
ютъ второе собирательное стекло С и поворачиваются
имъ, но въ разной степени: красный лучъ, падаюнцйг
около краевъ стекла, следовательно, на часть более
преломляющую, отклонится более, нежели фшетовый.
который идетъ ближе къ середине, где преломлеше
меньше. Стекла L и С можно взять съ такими кри¬
визнами и такъ ихъ расположить, что выходяпце лучи
красный h и фшетовый h будутъ параллельны. Нельзя
со всей строгостью выполнить это услов1е для всёхъ цветныхъ лучей и для
всехъ точекъ стекла L и, следовательно, достигнуть полнаго ахроматизма, ног
по крайней мере, аберращя можетъ быть устранена въ достаточной степени.
Ташя два стекла, заключенпыя въ одну общую трубку, составляютъ
сложный окуляръ. Для сохрапешя надлежащей чистоты изображешй,,
недостаточно одного этого средства, необходимо еще самый объекта въ
делать ахроматическимъ и апланатическимъ; было бы крайне затрудни¬
тельно соединить стекла изъ разныхъ веществъ, такъ какъ объективъ,
по причине большой кривизны поверхности, долженъ быть, для умеиь-
шешя аберрацш, чрезвычайно малъ. Обыкновенно же поступаютъ такъ.
Заготовляютъ множество разной кривизны собирательныхъ стеколъ въ
онравахъ, которыя, по мере надобности, можно свинчивать въ боль-
шемъ или менынемъ числе, и выбираютъ самыя выгодный ихъ сочета-
шя, т. е. съ наименьшею аберращею. Для нолучешя возможно боль-
шихъ увеличиванш объективы приготовляютъ изъ стеколъ сильно пре-
ломляющихъ и даже драгоценныхъ камней.
Объективъ А и окуляръ С (фиг. 573) утверждаются въ одной
общей трубке АС; предметъ кладутъ на столикъ рр, надъ отвер-
стгемъ О; зеркало ss сосредоточиваетъ лучи какого либо источника
света на разсматриваемомъ предмете; если предметъ не прозраченъ,
то лучи собираются двояковынуклымъ стекломъ и направляются на
предметъ сверху. Такъ какъ предметъ тп (фиг. 571) помещается
ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.
471
близко отъ главнаго фокуса, то малейшее иередвижеше трубки АС
(фиг. 573) производить огромное изменеше
БЪ Воложен]и изображен! я. Поэтому, вся труб¬
ка АС передвигается помощш микрометри-
ческаго винта 1\
Если придвинемъ миироскопъ къ пред¬
мету, то лупи будутъ вступать въ объективъ
более расходящимися, а потому близорукие
должны ближе ставить микроскопъ къ пред¬
мету, чемъ дальнозорше.
Увеличиваше сложнаго микроскопа имеетъ
пред’Ьлъ, за который переходить не выгодно; оно
зависитъ отъ разстояшя предмета тп (фпг. 571)
отъ объектива, а также отъ фокусныхъ разстоя-
шй объектива и окуляра. Если предметъ прибли¬
зить къ объективу, то изображеше ЪШ сделает¬
ся более и удалится; на практик!; это неудоб¬
но потому что пришлось бы изготовлять весь¬
ма высоюе микроскопы. Если умевыиимъ фокусное разстояше объектива, то.
для получешя изображешя MN на прежнемъ м!;ст!;, надо предметъ тп
приблизить къ объективу; отъ этого, изображеше MN увеличится; следова¬
тельно, при одной и той лее длине микроскопа увеличивайте его темъ более,
чемъ фокусное разстояше объектива менёе.
Въ этомъ можно убедиться изъ фигуры
574, где шитй представляютъ одинъ
и тотъ же предметъ, поставленный предъ
объективами двухъ микроскоповъ, ЪШ и
МХКХ—изображешя, тМ и nN, ту]\Гу
и nyNy—побочвыя оптичесюя оси. Пра¬
вый объективъ сильнее преломляетъ, ч-Ьмъ
левый. Чтобы изображеше MN и MyJSiy
были въ одиваковомъ удаленш отъ своихъ
объективовъ, надо предметъ тлпх поста¬
вить ближе къ объективу, ч!;мъ предметъ
тп. Тогда очевидно MXNX будетъ более
MN.—Увеличиваше сложнаго микроскопа возрастаетъ еще съ уменьшешемъ
фокуснаго разстояшя окуляра.
Увеличиваше сложнаго микроскопа можетъ простираться до 4000,
хотя изображешя тогда недовольно ясны; для сохранешя надлежащей
отчетливости, не должно употреблять увелпчиванш выше 500. Здесь
разумеются увеличпвашя линейныя иж уведичивашя предмета по од¬
ному направленш, напр, въ длину; чтобы получить увеличиваше плос¬
костное или поверхностное, надо линейное возвысить въ квадратъ.
Если напр, жнейное увеличиваше микроскопа есть 1 ООО, то плоскост-
47 '2
О С 11 т. т т..
ное будетъ 1000000. Слишкомъ большое увеличиваше сопряжено еше
съ тою невыгодой, что вмЬсгЬ съ нпмь уменьшается величина обозр'Ь-
ваемаго пространства или поле зргыНя.
Этому термину дають въ оптике значеше более точное. Глазъ можетъ ви¬
деть чрезъ микроскопъ только гЬ точки, отъ которыхъ лучи, пройдя чрезъ
объективъ Аа (фиг. 575), поиадутъ на окуляръ Сс и, следовательно, будут ь
находиться внутри ус4ченнаго конуса АаСс, обвертывающаго стекла Аа п
Сс. Определимъ эти точки. Пусть пт пзображаетъ поверхность, на которой
располагаются фокусы виешнихъ точекъ. Изъ точки т, взаимиаго nepectae-
нш этой поверхности съ прямою ас, проведемъ прямую отЖчрезъ оптичесшй
центръ стекла Аа; эта прямая должна встретить ту внешнюю точку М, для
которой т служитъ фокусомъ. Все лучи, выходяпре изъ такой точки М, какъ
напр. Ма и МА, прелочясь въ стекле Аа, пересекутся въ т и, очевидно,
нройдутъ мимо окуляра Сс, кроме луча ас, который только коснется. Лучи,
испускаемые всякой другой точкой К, отстоящей дальше отъ оптической оси,
нежели М, также не попадутъ на Сс. Напротивъ, лучи точекъ, которыя ближе
лежать къ оптической оси, частью, или все пройдусь чрезъ окуляръ. ОпредЬ-
лимъ те точки, отъ которыхъ лучи, после преломлешя въ объективе, все упа-
дутъ на стекло Сс. Для этого соединпмъ д1аметрально противоположный точки
с я А обоихъ стеколъ прямою лишен» Ас и изъ точки ея пересечешя р съ по¬
верхностью тп проведемъ линш рР чрезъ оптичесшй центръ объектива; мы
встретимъ тогда точку Р, которой фокусъ будетъ въ р; все лучи, упавппе изъ
этой точки на объективъ, придусь въ р и, после взаимнаго пересечения, попа-
дутъ на окуляръ Сс, кромё луча Л с, который только коснется. Лучи точекъ,
лежащпхъ между М и Р, после преломлешя въ объективе, частно проходятъ
чрезъ окуляръ, частно мимо; но лучи точекъ, которыя лежатъ ближе къ опти¬
ческой оси, все упадутъ на окуляръ. Заставивъ лиши РО и МО вращаться
около оптической оси, такъ чтобы углы Р OD и MOD не изменялись; мы полу¬
чимъ два конуса POQ и MON. Все лучи точекъ, лежащихъ внутри перваго ко¬
нуса, после преломлешя въ объективе, достигнуть окуляра; напротивъ, ни одинъ
изъ лучей точекъ, лежащихъ вне конуса NOM, не упадетъ на окуляръ Сс.
Уголъ ROS (фиг. 576) или равный ему сОС, составленный двумя лишями.
проведенными изъ оптическаго центра объектива къ краямъ окуляра, назы¬
ваюсь полемъ зргьтя; этотъ уголъ более угла QOP (фиг. 575) или яснаго
поля зрМя и менее угла ТУОЛГили неяснагополя зрешя и весьма мало от¬
личается отъ камедаго изъ нихъ.—Такъ какъ на краяхъ сферическихъ стеколъ,
даже ахроматическихъ и апланатическихъ, есть аберращя, то крайше лучи
иногда задерживаютъ круглой пластинкой гг (фиг. 576), въ середине кото¬
рой сделано большей или меньшей величины отверспе для пронускашя цен-
тральныхъ лучей; эта пластинка называется д'шфрагмой. Если въ микроско¬
пе есть д1афрагма, то во всехъ предыдущпхъ раземотрешяхъ должно брать во
внимаше не величину окуляра, а отверспе д1афрагмы. Чемъ последнее менее,
тЬмъ поле зрешя менее, но за то изображеше чище.
Чтобы микроскопъ давалъ возможно болышя увеличивашя при одномъ и
томъ же объективе, надо, чтобы изображеше 71/1У(фпг. 571) было больше и,
следовательно, дальше отстояло отъ объектива, или должно при томъ же по¬
ложены изображены! MN уменьшить главное фокусное разстояше окуляра;
0ИТ11Ч BDK1E НГИБСРЫ
47’
первое влечеть удлпнеше микроскопа, второе уменыиеше Д1'аметра окуляра, ч
какъ то, такъ и другое уменьшаютъ уголъ ROS (фпг. 570. Такимъ обра¬
зомъ, видимъ, что увеличивате и поле зр-Ьтя зависятъ отъ обстоятельств!,
совершенно противоположныхъ. Прпбавлете стекла L (фиг. 572) къ окуля-
I ру, для ученмпеш'я (
|лберрацш, увели- '
чиваетъ вм^сгЬ съ
I темъ поле зр'Ьтя.
ДЬйствительно.лт-1
чп ас и А С (фпг.
575), преломясь въ I
прибавочномъ сте¬
кла, попадутъ не
на края окуляра
' Сс, а ближе къ
I середине, а потому I
теперь предельны- I
ми лучами сд)’>ла-)
[ ются иные, кото- [
рыепрежде прохо-
I дили мпмо стекла [
Сс. Можно бы уве-
I лпчиваше сделать [
еще более, остав¬
ляя ту же длину I
| микроскопа и не
изменяя окуляра|
и, следовательно,
не уменьшая поля
| зрЬтя, — чрезт
уменыиеше фокус¬
наго разстоятя
объектива, по тогда весьма затруднительно устранять аберрац'но.
Увеличивате можно найти изъ опыта. Берутъ две линейки: одну,
разделенную па тысячный доли линш, кладугь на отоликъ иодъ объ-
ективъ, другую, разделенную на линш, пом Ьщаютъ въ разстоянш наи¬
лучшаго зрешя; на первую смотрятъ чрезъ микроскопъ однимъ гла¬
зомъ, а на вторую непосредственно другнмъ глазомъ, и замечаюсь,
екодько одно дёлеше второй покрываетъ делешй первой. Если бы слу¬
чилось, что 4 делешя линейки, положенной нодъ мшсросконъ, казались
равными одному деленш другой, то это показало бы, что увеличиваше
микроскопа равно 250.
Для изм’Ьрешя величины микроскопическихъ предметовъ, укр'Ьпляютъ въ
томъ месте микроскопа, где получается изображеше, стеклянную линейку,
на которой сделаны очень мелшя делешя. Тогда будемъ видеть чрезъ оку-
ЛяРъ на одномъ и томъ же месте линейку и изображеше предмета; замё-
Фпг. 575.
Фиг. 576.
474
0 CBtTt
тимъ, сколько делешй занимает!, изображеше; останется только определить
кажущуюся величину делешй линейки. Для этого, на столикъ рр (фиг. 573)
кладутъ шкалу, разделенною на сотыя доли миллиметра. Тогда не трудно
будетъ найтп, сколько одному дфлетю линейки соответствуетъ делений
шкалы.
Микроскопъ имеетъ весьма важныя приложешя. Прп его помощи
были открыты весьма мелыя животныя, называемый ипфузорьями, ко¬
торый такъ малы, что въ одной капле стоячей болотной воды ихъ на¬
ходятся тысячи; темъ же снарядомъ было пзеледовано строеше телъ
животныхъ и растений.
Микроскопъ оказываетъ больная услуги хпмш. Посредствомъ его почти
всегда можно определить, однороденъ ли разематрпваемый предметъ, или со¬
стоитъ изъ разныхъ веществъ. Такимъ образомъ, было доказано, что кермесъ
или светложелтая сернистая сурьма состоитъ изъ двухъ веществъ: одного
белаго кристаллическаго (окиси сурьмы) п другого бураго (сернистая сурьма).
Плауновое семя и порошокъ серы, известный въ продаже подъ именемъ сер-
наго цвета, — тела съ виду весьма похожчя, — легко различаются помощш
микроскопа.
Волокна льна, хлопчатой бумаги, шерсти и пеньки представляютъ подъ ми¬
кроскопомъ разное устройство. Такимъ образомъ, помощш этого прибора, мож¬
но определить, изъ чего сделана ткань, что въ практике весьма важно, по¬
тому что нередко въ торговле изде.™ одного рода выдаютъ за друпя; такъ,
полотно, иногда, кроме льна, содержитъ большее или меньшее количество
хлопчатой бумаги.
397. Телескопъ. Телескопомъ называется прпборъ, посредст-
‘ вомъ котораго можно подробнее,нежелипростымъ глазомъ, видеть пред -
меты весьма удаленные. Телескопы бываютъ дгоптрическге или реф¬
ракторы жкатотпрачесше и рефлекторы) первые основаны только
на преломленш света, вторые — на преломленш и отраженш. Изъ Д1-
оптрическихъ телескоповъ заметимъ: телескопъ Кеплера, подзорную и
театральную трубки; изъ катоптрическихъ — телескопы Ньютона и
Гершеля.
Телескопъ Кеплера. Телескопъ Еемератш небесная труба
употребляется для наблюдешя надъ небесными телами. Онъ состоитъ
изъ двухъ собирательныхъ стеколъ: окуляра В (фиг. 577) и объектива
ОПТИЧ^СШЕ ПРИБОРЫ.
475
А который делается ахроматическимъ и апланатическимъ. Лишя йе,
проходящая чрезъ оптичесюе центры обоихъ стеколъ, называется опти¬
ческою осью телескопа. Лучи отъ светила MN проходя чрезъ стекло
А, преломляются и даютъ обратное изображеше тп, которое будетъ
почти въ главномъ фокуса объектива, такъ какъ предметъ MN весьма
удаленъ отъ наблюдателя; полученное изображеше разсматривается по¬
мощго окуляра, зам^няющаго зд'Ьсь простой микроскопъ. Въ телескошЬ
Кеплера предметы кажутся въ обратномъ вид'Ь, что впрочемъ въ отно¬
шенш небесныхъ св'Ьтилъ не составляетъ большого неудобства.
Изображеше тп будетъ менЬе предмета MNво столько разъ, во сколько
разстояше перваго отъ стекла менЬе разстояшя второго. Назвавъ эти раз-
стояшя соответственно чрезъ fad, найдемъ, что отношеше величины изобра¬
жешя къ величин’Ь предмета выразится числомъ
въ чемъ легко убедиться изъ разсмотр'Ьшя фигуры 527. Это число выразило
бы также отношев!е между величинами изображешй на сЬтчатой оболочка
глаза, получаемыхъ отъ тп и MN, если бы предметъ MN и его изображе-
Hie тп были одинаково удалены отъ наблюдателя. Но изображеше тп мы
можсмъ придвинуть къ себЬ до предала способности приспособляться; поэтому,
отношеше между величинами изображешй на сЬтчатой оболочкЬ, когда смо-
тримъ на тп въ разстояши наилучшаго зрЬшя т, а на MN—въ разстоя¬
ши d, бол'Ье отношенш-^- въ разъ и, следовательно, выразится произве-
Такимъобразомъ, число— означаетъ увеличиваше, когда изображеше тп
наблюдается непосредственно глазомъ. Если же будемъ разсматривать тп по¬
средствомъ простого микроскопа В, то, назвавъ главное фокусное разстояше
лослЬдпяго чрезъ F, будемъ иметь, что увеличиваше телескопа равно [395]
тельно, получимъ более простое, хотя менее точное, выражеше
-Г W
Такъ какъ, по причине большого удалешя предметовъ, можно считать, что
изображеше ихъ получается въ главномъ фокусЬ предметнаго стекла, то изъ
предыдущей формулы выходитъ, что увеличиваше небеснаго телескопа
равно главному фокусному разстоятю объектива, дгъленному на
главное фокусное разстояше окуляра.
Увеличеше телескопа тЬмъ бол'Ье, чгЬмъ бол'Ье изображеше тп,
и ч4мъ мепЬе главное фокусное разстояше глазного стекла, а изобра-
f_
d ’
деншмъ:
Пренебрегая здЬсь 1 предъ числомъ ™, которое вообще довольно значи-
жеше тп будетъ тЬмъ болЬе, чЬмъ фокусное разстояше объектива бо-
лЬе, въ чемъ не трудно убедиться при помощи построешя [В56]. Итакъ,
увеличиваше телескопа возрастаетъ, когда фокусное разстояше объек¬
тива увеличивается, а фокусное разстояше окуляра уменьшается.
То же видно взъ формулы (F), потому что, съ уменьшешемъ знаменателя
F и возрасташемъ числителя f, дробь ~ увеличивается.
Увеличиваше трубы можно найти изъ опыта; ее направляютъ на
большую скалу, поставленную въ отдалены; однимъ глазомъ смотрятъ
чрезъ телескопъ, а другимъ непосредственно, и замЬчаютъ, сколько
одно дЬлеше, видимое помощш трубы, покрываетъ дЬленШ, наблюдае-
мыхъ невооруженнымъ глазомъ. Число этихъ дЬлешй выразитъ увели¬
чеше телескопа.
Чрезъ телескопъ мы видимъ предметы подъ ббльшимъ угломъ зрЬ-
шя, нежели непосредственно, а потому различаемъ больше подробно¬
стей. КромЬ того, труба даетъ возможность проникнуть въ глазъ боль¬
шему количеству лучей, въ отношеши квадратовъ д!аметровъ объектива
и зрачка; но изъ этого не слЬдуетъ, что труба во столько же разъ уве-
личиваетъ яркость изображен^ на сетчатой оболочкЬ глаза, потому
что увеличенное изображеше занимаетъ большую поверхность. Яркость
изображены можетъ даже уменьшиться, если увеличеше телескопа весьма
велико сравнительно съ размерами объектива. Если, наприм., д1аметръ
объектива бол'Ье д1аметра зрачка въ 20 разъ, а увеличеше трубы равно
800, то изображешя ослабЬютъ въ 2 раза.
Чтобы достигнуть возможно больгааго увеличенгя, надо умень¬
шать фокусное разстояше окуляра и увеличивать фокусное разстояше
объектива; но какъ то, такъ и другое имЬютъ свои предЬлы, за ко¬
торые переходить невыгодно.
Уменыпеше фокуснаго разстояшя окуляра увеличиваетъ аберрацш,
для ослаблешя которой надо уменьшать д^аметръ глазного стекла, что
влечетъ за собой (когда глазное стекло сдЬлается меньше зрачка) сла¬
бое освЬщеше изображешя. КромЬ того, вообще при болыпихъ уве-
личивашяхъ, освЬщеше очень слабо, потому что свЬтъ распростра¬
няется по большой поверхности. Можно бы устранить этотъ недоста-
токъ, увеличивая объективъ, чтобы въ трубу проходило болЬе свЬта,
но тогда непомЬрно возрастаетъ цЬна трубы, потому что до сихъ поръ
не найдено удовлетворительнаго метода для приготовлешя болыпихъ
флинтгласовыхъ стеколъ, а существующими способами весьма трудно
получить однородный флинтгласъ, то есть такой, который бы по всей
своей массъ имЬлъ одного и того же показателя преломлешя и не за-
01ГГИЧЕШК ПРИБОРЫ.
477
ключалъ въ себ'Ь пузырьковъ и нечистотъ. При малыхъ увеличива-
шяхъ телескопа эти обстоятельства не могутъ оказать значительная)
вл]’яшя на отчетливость изображена, но при болынихъ—они им-Ьютъ
весьма важное значеше.
Увеличивате фокуснаго разстоятя объектива влечетъ за собой
удлинеше трубы, сопряженное съ большими неудобствами при наблюде-
шяхъ. Вместе съ т4мъ, необходимо увеличить объективъ, чтобы изо¬
бражешя, сделавшись больше, не были слабы.
Парижская обсерватор1я обладаетъ рефракторомъ, котораго тобъективъ
имеетъ въ д!аметре 38 сантиметровъ, а фокусное разстояше 8 метровъ; уве-
личиваше его более 1000. Телескопъ обсерваторш въ Кембридже еще более:
д1аметръ объектива 18хЫ дюймовъ. Пулковсюй рефракторъ, хотя и меныпихъ
размеровъ (объективъ 12 дюйм.), но замечателенъ по своимъ превосходвымъ
качествами
Кроме того, при большомъ увеличивали бываетъ весьма мало поле
зр’Ьтя. •
Поле зрешя возрастаетъ съ укорачиван1емъ трубы и съ увеличен1емъ д!а-
метра окуляра—обстоятельства прямо противоположный темъ, отъ которыхъ
зависитъ увеличивате телескопа. Поле зретя можно увеличить и, вместе съ
темъ, укоротить трубу, поместивъ между окуляромъ и объективомъ собира¬
тельное стекло.
При угловыхъ измерешяхъ весьма важно иметь въ телескопе по¬
стоянную точку, чтобы ее можно было направить на определенное ме¬
сто въ пространстве; для этого, въглавномъ фокусе объектива натяги-
ваютъ на крестъ паутиновыя нити перпендикулярно къ оптической оси
трубы. Эти нити, видимыя чрезъ окуляръ, будутъ казаться совпадаю¬
щими съразсматриваемымъ предметомъ; направляя трубу такъ, чтобы
пересечете нитей совпадало съ разными точками пространства, можно
измерять угловыя разстоятя.
Для получешя надлежащей чистоты въ изображешяхъ, предметное
стекло должно делать ахроматическимъ и апланатическимъ. Окуляръ
составляюсь изъ двухъ стеколъ, такой кривизны и помещая ихъ въ та¬
комъ разстоянш одно отъ другаго, чтобы аберращя была какъ можно
менее.
Окуляры бываютъ двухъ родовъ; въ однихъ изображеше лежитъ вне обо-
ьхъ стеколъ L и С (фиг. 572), ближе къ объективу, въ другихъ—помещается
между этими стеклами; первый изобретенъ Рамсдеиомъ, второй -Гюйгснсомъ.
Окуляръ Рамсдена употребляется во всехъ случаяхъ, когда въ фокусе трубы
нужно натянуть перекрестный нити. Въ окуляре Гюйгенса этого сделать
нельзя, потому что тогда изображеше нитей было бы не ясно; онъ употреб¬
ляется въ такихъ телескопахъ, которые не приспособлены къ точнымъ изме-
Решямъ.
478
О С В Ъ т ъ.
Первое стекло L въ обоихъ окулярахъ помогаетъ увеличиваню поля зре¬
шя, а потому называется стекломъ поля зрпшя. Въ окуляре Гюйгенса, при
одной и той же длине теле¬
скопа и при томъ же увели-
чвванш, поле зрешя больше,
чемъ въ окуляре Рамсдена.
Такпмъ образомъ, теле¬
скопъ состоитъ изъ трехъ
стеколъ: предметнаго А
(фиг. 578), утвержденнаго
на конце трубы, и сложнаго
окуляра В, который заклю-
ченъ въ трубку, вдвинутую
въ первую. Для близору-
кихъ окуляръ надо при-
фпг- 578- ближать къ объективу, для
дальнозоркихъ удалять; окуляръ также нужно выдвигать номере того,
какъ предметъ къ намъ приближается.
Трубы съ большими увеличивашями, а, следовательно, малымъ по-
лемъ зрешя, весьма трудно направлять на предметъ; поэтому, къ нимъ
прид-Ьлываютъ маленькую трубку да, называемую искателемъ, которая
имеетъ такое положеше, что, когда оптическая ея ось проходитъ чрезъ
какой либо предметъ, то тотъ же самый предметъ будетъ находиться
въ поле зрешя телескопа.
898. Подзорная труба. Телескопъ Кеплера даетъ обратный изо¬
бражешя и потому неудобенъ для разсматривашя земныхъ предметовъ.
Земной телескопъ или подзорная труба не имеетъ этого недо¬
статка.'Необходимый части его три стекла А, В и С (фиг. 579). Лучи
Фиг. 579.
предмета MN, после преломлешя въ объективе А, даютъ въ тп, чрезъ
взаимное пересечеше, обратное изображеше; потомъ, они расходятся, па-
даютъ на второе стекло В и составляютъ новое изображеше т п, пря¬
мое съ предметомъ MN и разсматриваемое чрезъ микроскопъ С.
Объективъ делается ахроматическимъ и апланатическимъ. Для
уменыиешя аберрацш другихъ стеколъ С и В, къ нимъ присоединяются
еще два D и£.
0ПТПЧЕСК1Е ПР1ПЮ1Ы- 479
Bet пять стеколъ располагаютъ такъ, чтобы ходъ лучей былъ сл'ЬдующШ:
преломясь въ объективе и стекле В (фиг. 580), лучи, идупце отъ верхней
точки предмета и изображенные на фигуре непрерывными лишями М, соби¬
раются въ т; подобнымъ образомъ лучи N отъ нижней точки, обозначенные
Фиг. 530.
пунктиромъ, пересекаются въ точке п; потомъ, лучи падаютъ на стекло Е и
выходить изъ него немного разееянными; затемъ, они преломляются въ стекл Ь
В и даютъ изображеше въ т'п, которое разематриваютъ съ помощш ми¬
кроскопа С.
Объективъ А утверждается на конце трубы; nponia четыре стекла
составляютъ сложный окуляръ и заключаются въ одну общую трубку,
которая при надобности можетъ быть вдвигаема и выдвигаема.
Въ подзорной трубе, какъ и въ небесномъ телескопе, предметы
представляются подъ болыиимъугломъ зрешя, нежели въ действитель¬
ности; если эти предметы намъ хорошо знакомы, то не представляются
более своей натуральной величины, а только кажутся ближе.
£ Въ подзорной трубе изображешя слабее, нежели вътелескопе Кеп¬
лера, потому что въ первой больше стеколъ, отъ которыхъ много те¬
ряется света чрезъ отражеше.
399. Труба Галилея. Галилеева труба, названная такъ по
имени изобретателя ея Галилея, даетъ прямыя изображешя, хотя состо¬
итъ только изъ двухъ стеколъ. Объективъ А (фиг. 581) есть двояко¬
выпуклое стекло. Лучи, выходящее изъ верхней точки какого либо от-
даленнаго предмета MN, преломясь въ объективе, пересекаются по
другую сторону стекла, въ некоторой точке т; подобнымъ образомъ
лучи, выходяпце изъ нижпей точкп предмета, собираются где нибудь
въ п, такъ что въ тп
получается изображе¬
ние предмета 21 N. Но
пусть между изобра-
жещемъ тп и объек-
тниомъ А поставлено
t
О О It 't т t.
двояковогнутое стекло В, служащее окцляромь', тогда лучи'иМ (фиг.
•>82), вышедппе изъ верхней точки предмета, чрезъ преломлете ьъ
•томъ стекле, разс/Ьются и отклонятся отъ главной оптической оси; глазъ
испытывая впечатлеше расходящихся лучей т, будетъ видеть въ ш,,
иа кажущемся пересеченш ихъ, изображеше верхней точки предмета.
Фиг. 682.
Подобнымъ построешемъ можно убедиться, что нижнюю точку пред¬
мета глазъ увидимъ въ щ, откуда лучи п кажутся выходящими. Такимъ
образомъ, въ галилеевой труб* изображешя прямыя и мнимыя.
Объективъ дФлаютъ не вполне ахроматическимъ и апланатиче-
скимъ для того, чтобы остальною частью аберрацш уничтожить аберра-
цш окуляра.
Весьма важное достоинство галилеевой трубы предъ прочими теле¬
скопами есть то, что, им'1;я незначительную длину, она даетъ прямыя
изображешя. Зато и недостатки ея велики. Такъ какъ зд;Ьсь изобра¬
жешя мнимыя, то нельзя натянуть нитей, и, следовательно, эта труба
не можетъ быть употреблена при точныхъ измФрешяхъ. Лучи, по вы¬
ходе изъ окуляра, отклоняются отъ оптической оси, а не приближаются
къ ней, какъ въ другихъ телескопахъ; поэтому, очень немного лучей по-
надаетъ въ глазъ, и, следовательно, труба Галилея должна иметь огра¬
ниченное поле зрешя. Это обстоятельство не позволяете делать боль-
шихъ увеличешй, и, действительно, въ практике они не простираются
далее 3 или 4. Две трубы Галилея, соединенныя вместе, составляютъ .
бинокль или театральную трубку.
Труба Галилея была первая по времени изъ телескоповъ; при ея
помощи, Галилей открылъ спутниковъ Юпитера, горы на луне, фазы
Венеры и проч.
Идея катонтрическихъ телескоповъ родилась вскоре после изобре¬
тена дюптрическихъ; не умели только преодолеть то затрудпенш, что
наблюдатель, находясь между зеркаломъ и предметомъ, долженъ засло¬
нять собою светъ. Существуете несколько телескопов^ въ которыхъ
ОПТИЧЕШЕ ПРИЬОРЫ. 481
. это затруднеше устранено различным образомъ. Мы разсмотримъ те-
гескопы Ньютона и Гершеля.
400. Телескопъ Ньютона . Въ телескопЬ Ньютона два зеркала:
одно а (фпг. 583) вогнутое, помещенное въ глубине трубы dd, и дру¬
гое плоское Ъ, наклоненное къ главной оптической осп перваго подъ
Фиг. Ъ83.
угломъ въ 45°, — п окуляръ с. Лучи М, идуцуе отъ одпой изъ край¬
ни чъ точекъ весьма отдаленнаго предмета, отбрасываются зеркаломъ а
такъ, что должны были бы собраться въ точке т, близъ главнаго фо¬
куса, но ранее этого они падаютъ на плоское зеркало, которое повора-
чиваетъ ихъ, не изменяя, впрочемъ, ихъ взаимнаго наклонешя, такъ
что точка пц пересечешя отраженныхъ лучей будетъ въ такомъ же раз¬
стоянш отъ зеркала Ъ, какъ и точка т, и на одномъ и томъ же пер¬
пендикуляре къ зеркалу Ъ. Подобнымъ образомъ лучи, исходя¬
щее изъ точки предмета, д!аметрально противоположной съ М, должны
были бы собраться въ п, но, отразясь отъ зеркала Ъ, пересекутся въ щ.
Вообще, въ тхпх получится изображеше предмета; оно разсматривается
помощно окуляра с. Телескопъ Ньютона даетъ изображешя обратный.
401. Телескопъ Гершеля. Гершель, для уменыиешя потери
света при отражешяхъ, бралъ для своихъ телескоповъ только одно зер¬
кало а (фиг. 584) и ставилъ его въ трубу ЪЬ немного наклонно, такъ
что предметъ MN находился не на главной оптической оси, а вне ея;
поэтому, изображеше получалось по другую сторону оси въ тп, где оно
разсматривалось окуляромъ^з. Отъ наклопнаго положешя зеркала, изо¬
бражешя были сжатыя; чтобы эту неправильность уменьшить, трубы
I
482 о с в m,
делали весьма длянньгя. Одинъ изъ телескоповъ, приготовленныхъ Гер-
шелемъ, ингёлъ 40 футовъ длины; зеркало было около 5 футовъ въ от-
верстщ. Наблюдатель помещался на платформ^, приделанной къ от-
версию трубы, и, вместе съ нею, могъ перемещаться, помощш осо-
баго механизма. Телескопъ Гершеля весьма неудобенъ при употребле-
ши, какъ по своимъ размерамъ, требующимъ для пом’Ьщешя целаго зда-
шя, такъ и по положешю наблюдателя, но зато онъ можетъ дать гро-
мадныя увеличивашя. Въ самомъ болыномъ телескопе увеличиваше было
более 6000; не смотря на то, изображешя были весьма блестящи: ту¬
манное пятно Opiom казалось въ трубе столь же яркимъ, какъ небес¬
ный сводъ въ полдень; светъ Cnpiyca усиливался до такой степени, что
былъ нестерпимъ для глаза.
402. Новъйппе КАТ0ПТРПЧЕСК1Е телескопы. Каяптрнчеше теле¬
скопы пмеютъ обпре недостатки, вследств1е которыхъ ихъ было перестали упо¬
треблять. Такъ какъ много света теряется прп отраженш и, въ некоторыхъ
телескопахъ, задерживается зеркаломъ, помещеннымъ у отвергая трубы, и
частями, его прикрепляющими, то другому зеркалу необходимо давать болыше
размеры; отъ этого, оно делается весьма тяжолымъ и можетъ, вследаше соб¬
ственная веса, заметно изменяться въ кривизне, что влечетъ за собой не¬
ясность въ изображетяхъ. Въ телескопе Гершеля, построенномъ Россомъ, зер¬
кало весило 240 пуд. Для уничтожения аберрацш, зеркаламъ надо давать
параболическую форму, что сопряжено съ большими затрудненгями. Зеркала
со временемъ загрязняются и начинають отражать мало света; тогда тре¬
буется новое полпроBanie, а это немногимъ легче, чемъ приготовлете новаго
зеркала. Фуко почти устранюсь указанные недостатки. Въ его телескопахъ
металличсшя зеркала заменяются менее тяжолыми стеклянными, которыхъ
вогнутая сторона покрывается тонкимъ слоемъ серебра—металла, отражаю¬
щая большое количество света и мало изменяющаяся отъ вл1яшя воздуха, а
потому не скоро требующая новой полировки. При одинаковыхъ увеличива-
н1яхъ и достоинствахъ, катоптричесюе телескопы вдвое короче и несравненно
дешевле рефракторовъ; они устроены на манеръ телескопа Ньютона.
Д1аметръ солнца въ 112 разъ, прибли- преломлетя стекла равнымъ 3/а, а воды
зительно, болЬе Д1аметра земного шара, —4/а, вычислить предЬльный уголъ пол-
а Д1аметръ луны—въ 4 раза мепЬе д1а- наго внутренняго отражешя, при пере-
метра землн; принимая разстояше отъ ходЬ луча изъ стекла въ воду. —Выве-
центра земли до центра солнца въ 24000 сти формулы, подобный формулЬ (6) (стр.
земныхъ рад1усовъ, а разстояше до 416), для всЬхъ родовъ оптическихъ че-
центра луны—въ 60 рад1усовъ земли, чевицъ.—Предъ двояковыпуклой оптиче-
опредЬлить: 1) длину конусовъ тЬней ской чечевицей, сдЬланной изъ льда, ко¬
луны и земли; 2) рад1усовъ тЬнп н полу- тораго показатель преломлетя равенъ
тЬни луны на поверхности земли; 3) ра- приблизительно на ея главной опти-
Д1усовъ тЬни и полутЬни земного шара ческой оси находится свЬтящался точка
на лунЬ. — Предъ вогнутымъ сфериче- въ разстояши 48 сайт.; рад1усы шаро-
скимъ зеркаломъ, котораго рад1усъ ра- выхъ поверхностей, ограничивающпхъ
венъ 20 дюйм., поставленъ предметъ въ чечевицу, равны 12 сант. и 15 сантим,
разстояши 100 дюймовъ отъ зеркала: Найти фокусное разстояше. Вывести
определить мЬсто изображешя предмета формулу х (стр. 423) непосредственно
и найти отношеше его величины къ ве- для каждаго рода оптическихъ чечевицъ.
личинЬ предмета.—Полагая показатель —Если лучи h (фиг. 555) сдЬлать па-
ИНТЕРФЕРЕНЦ1Я СВИТА.
488
аиельвыми лучамъ S, то какое направ-
*eBie будутъ имФть тогда лучи Ъ.—На¬
чертить х'одъ лучей для сложиаго ми¬
кроскопа (съ двумя стеклами).—То ае
сделать въ случа* сложиаго окуляра.—
Начертить ходъ лучей въ телескоп* Гер-
шеля.—Если зеркало MN (фиг. 466) по¬
вернуть нан*который уголъ около точки
А такимъ образомъ, чтобы отраженный
лучъ остался въ прежней плоскости съ
ладающимъ лучемъ, то на какой уголъ
повернется отраженный лучъ? — Опре-
д*литс> фокусное разстояше Ef (фиг.
480), во всей точности, не дФлая ника-
кихъ пренебрежение—Какъ велико бу¬
детъ изображеше солнца въ фокус* со-
бирательнаго стекла, котораго главное
фокусное разстояше равно 10т.
Интерференщя св*та.
403. Опытъ Френеля. Берутъ два плотя зеркала МО п NО (фиг.
585) и наклоняютъ ихъ одно къ другому подъ угломъ MON, весьма близкимъ
къ 180°. Пусть изъ точки S исходятъ однородные лучи, наприм. красные;
отразясь отъ каждаго изъ зеркалъ, они потомъ иадаютъ на преграду аЪс. Лу-
Фиг. 585.
чи, отраженные отъ зеркала МО, изображены на фигур* непрерывными ли¬
шями, а отраженные другимъ зеркаломъ -ЛтО—пунктпромъ. Некоторая часть
преграды будетъ освФщена и тФмп, и другими лучами. ЗдФсь мы естественно
ждемъ бблыпаго освФщешя, нежели въ другихъ мФетахъ стФиы, и въ самомъ
дФлФ замФчаемъ мнопя яршя красныя полосы, иараллельныя ребру О двугран-
наго угла MON, но зато раздФленныя темными пространствами. Простые
лучи другого цвФта, наприм. желтые, представляютъ то же самое явлете,—
только разстояшя между цветными полосами будутъ иныя: они тФмъ менФе,
чФмъ показатель преломлешя лучей болФе. Если точка S безцвфтна, то каж¬
дый родъ цвФтныхъ лучей даетъ рядъ полосъ, не совпадающихъ съ подобными
полосами другого цвФта; отъ этого, является система призматическихъ соект-
ровъ. Если закроемъ одно изъ зеркалъ, то явлеше исчезаетъ. — Нзъ этихъ
опытовъ выходитъ, что два луча, простые, или составные, пдунуе изъ одной и
той же точки, по одному направлен™, могугь произвести и усилеше, и ослаб-
леше свФта. Это свойство свФта называется интерфсренцгею.
404. Диффракцгя. СвФть, какъ извФстно, распространяется въ однород¬
ной срединФ по прямымъ лишямъ [326]; поэтому, встрФчая на пути непро¬
зрачное тФло, онъ даетъ тФнь, и если лучи выходятъ изъ одной только точки,
то тФнь рФзко отдФляется отъ освФщенной части преграды. Для получешя
гРаницъ тФни, надо провести изъ свФтящейся точки прямыя лини, касатель¬
ный къ непрозрачному предмету. Построенную такимъ образомъ тФнь будемъ
называть геометрическою, въ отличге отъ дФйствительной или оптической,
' 4S4
о свги,
Фиг. 586.
которая бываетъ менйе первой и окружается цветными или темными полосами,
въ случай однородныхъ лучей, и радужными, когда лучи бсзцвйтные. Для до¬
казательства, въ темпую комнату (фпг. 586), чрезъ горизонтальную щель L
впускаютъ свйтовые лучи; одна часть ихъ задерживается пластинкой а, дру¬
гая достигаешь преграды Ъс, которая представлена отдельно въ планй В. Если
лучи были простые,
шз папр. красные, то ме
жду Ъ и с замйчаемъ
красныя черты, па-
_ раллельныя щели и пе-
ремежакнщяся съ чер¬
ными; эти черты, по
мйрй удалешя отъ предала аЪ, делаются все тоньше и чаще и, наконецъ, ис-
чезаютъ. Свйтъ проедается и во внутрь геометрической тйгги, постепенно ос¬
лабляясь. Если бы, вместо красныхъ, были друпе однородные лучи, то явлеше
было бы то же самое, съ тою только разницею, что цвйтныя полосы были бы
тймъ ближе другъ къ другу, чймъ показатель преломлешя болйе. Отсюда выхо¬
дитъ, что безцвйтный лучъ долженъ дать радужныя полосы, которыхъ фюле¬
товые края обращены къ геометрической тйнп; чймъ дальше отъ предйла, тйчъ
цвйта менйе отчетливы, и, наконецъ, совершенно дйлаются незамйтнымп.
Свойство свйта уклоняться отъ своего прямолинейнаго нанравлешя, при
прохожденш его около предметовъ, называется диффракщею или уклоне-
темъ септа.
Явлешя диффракцш весьма разнообразны. Мы упомянемъ только нйкоторыя.
Если, вмйсто преграды а, поставить на пути лучей волосъ, или тонкую
металлическую проволоку, параллельную отверетш, то получаются полосы не
только по обй стороны геометрической тйни, но и внутри ея самой. Когда во¬
лосъ будетъ замйненъ экраномъ съ узкпмъ отверспемъ, то на другомъ экранй
также получаются полосы внутри пвнй тйней, разстояше между которыми бу¬
детъ тймъ болйе, чймъ отверте уже. Но особенно замйчателъно явлеше диф¬
фракцш въ такъ называемыхъ оптическихъ ртиеткахъ, которыя состоятъ
изъ множества узкихъ отверстШ, чрезвычайно близкихъ и параллельныхъ другъ
другу. Если чрезъ такую рйшетку, состоящую изъ ряда параллельныхъ пря-
мыхъ линШ, въ равныхъ разстояшяхъ другъ отъ друга,—смотрйть на щель
въ ставнй, параллельную лшпямъ рйшетки и въ которую проникають снаружи
лучи солнца, то во первыхъ увидилъ самую щель К (фиг. 587), побокамъ ея
НЙ
N К X s ,,
ОД
Ш
Фиг. 587.
два темныя пространства N и N, за ними два спектра s и s; фюлетовые кр
спектровъ обращены другъ къ другу; цвйта столь чисты, что весьма ясно ра
лпчаются фраунгофе^вы линш. Потомъ, идутъ темныя пространства п и
мепЬе широмя; затймъ, слйдуютъ новые спектры, которые, по мйрй удален
отъ А, сближаются, начинаютъ захватывать другъ друга, блйднйютъ и, н
ЦВЪТА ТОНКИХЪ иЛАСТИНОКЪ.
4ЬЗ
конецъ. совершенно исчезаютъ. Прибавимъ, что нетъ надобности, чтобы опти¬
ческая решетка состояла изъ ряда нрорезовъ въ непрозрачной пластинке; со¬
вершенно достаточно нарезать на стеклянной пластинкё параллельный лиши.
405. Цвъта тонкихъ пластинокъ. Ньютоновы кольца. Безцвет-
выя средины, какъ известно [368], пропускаютъ чрезъ себя и отражаютъ
равныя части всякихъ цветныхъ лучей. Но когда слой средины очень тонокъ,
наприм. въ нисколько тысячныхъ долей миллиметра, или менее, то получается
особое явлеше. Разсмотримъ сначала отражеше, и при томъ, для простоты,
предположимъ, что падаюпце .лучи однородны, напр, красные. Въ этомъ слу¬
чай, пластинка кажется красною, или черною, въ зависимости отъ своей тол¬
щины. Если толщина близка къ нулю, то пластинка имеетъ черный цветъ,
иначе сказать, не отражаегь красныхъ лучей. Если толщина мало по малу воз¬
растает^ то пластинка' постепенно делается красною, но, при болыпемъ еще
утолщенш, яркость ея уменьшается, и она опять становится черною, потомъ,
если толщина пластинки продолжаетъ увеличиваться, она снова делается
красною, опять черною и т. д. Если чрезъ d назовемъ толщину пластинки,
когда первый появившейся красный цветъ достигъ наибольшей яркости, то
тотъ же цветъ является, когда толщина будетъ 3d, 5d, 7d,.... вообще d,
повторенное нечетное число разъ; пластинка имеетъ черный цветъ, если тол¬
щина ея равна 2d, 4d, 6d,.„ вообще количеству d, повторенному четное чи¬
сло разъ.—Подобное явлеше замечается при всякомъ цветномъ луче, съ тою
только разницею, что величина d будетъ иная: чемъ более показатель пре¬
ломлетя луча, темъ d меньше, такъ что для краснаго луча d имеетъ наи¬
большую величину, а для фюлетоваго — наименьшую. Отсюда не трудно по¬
нять, что въ безцвётныхъ лучахъ тонкая прозрачная пластинка должна окра¬
шиваться въ тотъ, или другой цветъ, въ зависимости отъ своей толщины, и
не можетъ иметь чернаго цвета, потому что при всякой толщине отражаетъ
лучи разной преломляемости, хотя и въ различной степени, и печезаше воз¬
можно только для одного, или несколькихъ цветныхъ лучей, а не для всехъ.
Окрашиваше тонкихъ пластинокъ съ особенною ясностью наблюдается въ
мыльныхъ пузыряхъ, яркёе цвета которыхъ происходятъ только отъ того, что
они имеютъ весьма тонгая оболочки. По мере того, какъ вода, вследптае тя¬
жести, стекаетъ съ пузыря, стенки его делаются тоньше, а вместе съ темъ
изменяются цвета; наконецъ, онъ делается въ верхней своей части черяымъ
и лопается. То же явлеше представляетъ полый стеклянный шаръ, выдувае¬
мый на конце стеклянной трубки. Слюда, въ которой легко отделяются на по¬
верхности тонйе листки, окрашивается въ радужные цвета. Те же цвета за¬
мечаются на отваренной стали отъ покрывающей ее окиси железа; въ метал-
лахъ, на которые осажденъ тонюй слой другого металла помощш гальвано¬
пластики; на поверхности старыхъ стеколъ, изменившихся отъ действ1я влаж¬
ности; въ крыльяхъ насекомыхъ; въ стоячихъ водахъ, на поверхности которыхъ
не редко плаваютъ жирныя органпчесюя вещества въ виде тонкаго слоя; и пр.
Явлешя, подобный предыдущимъ, замечаются при прохожденш света
чрезъ тоншя пластинки. Разсмотримъ лучи однородные, няпримеръ красные-
Когда толщина пластинки близка къ нулик то лучъ проходить чрезъ средину
почти безъ поглощешя. По мере возрасташя толщины, пластинка становится
непрозрачною, и, наконецъ, вовсе не пропускаетъ лучей, но, при дальнейшемъ
486
о с в г т i.
увеличивали толщины, снова делается прозрачною, потомъ опять перестает-!,
напускать лучи и т. д. Пластинка непрозрачна, когда толщина ея равна d,
3d, bd,... и прозрачна при толщине 2d, Ы, 6т. е. совершеннонаобо-
ротъ, ч'Ьмъ въ случай отражения; иначе сказать: если пластинка, при неко¬
торой толщине, прозрачна для красныхъ лучей, то она лучей того же цвета
не отражаетъ, а пластинка, не пропускающая красныхъ лучей, наилучше от¬
ражаете ихъ.—То же самое имеете место для лучей всякой преломляемости.
Отсюда ясно, что безцветные лучи, проходя чрезъ пластинку, окрашиваются
въ тотъ, или другой цвете, въ зависимости отъ ея толщины, и что цвете
этотъ—дополнительный тому, который имеете та же пластинка въ отражен¬
ныхъ лучахъ.
Цветами тонкихъ пластинокъ объясняется явлете, известное подъ назва-
шемъ ньютоновыхъ колецъ, названное такъ по имени Ньютона, занимавше¬
гося пзследоватемъ этого явлешя. Сферическое стекло т (фиг. 588), опи¬
санное болынимъ рад1усомъ (50 фут.), кладутъ выпуклостью на полированную
стеклянную пластинку, положенную на что нибудь черное. Между шаро¬
вою поверхностью и пластинкою остается тонюй слой воздуха, котораго тол¬
щина возрастаетъ отъ точки прикосновешя къ краямъ стекла т. Если напра¬
вить на стекло т однородные лучи, напримеръ красные, и смотреть со сто-
_ _ роны падающихъ лучей, чтобы получить впеча-
тлете отраженныхъ лучей, то въ точке прикосно¬
вешя а (фиг. 589) обоихъ стеколъ замечается чер-
Фиг. 588. ное пятн0’ потому что толщина слоя воздуха въ
этомъ месте близка къ нулю; около чернаго пятна
является рядъ красныхъ колецъ, перемежающихся съ черными, соответственно
различной толщине воздушнаго слоя. —То же самое даютъ фюлетовые и вся-
к!е друпе однородные лучи, но кольца, конечно, имеютъ иной цвете и дру¬
гую величину: д1аметры ихъ темъ менее, чемъ показатели преломлешя бо¬
лее.—Изъ предыдущаго выходитъ, что въ безцветныхъ лучахъ должны по¬
лучиться кольца радужныя. — Лучи света, проходя чрезъ
оба стекла т (фиг. 588), тоже даютъ кольца, хотя менее
явственныя; они окрашены въ радужные цвета въ случае
безцветныхъ лучей и попеременно цветныя и черныя,
когда светъ однороденъ, но имеютъ обратное положеше,
чемъ въ предыдущемъ опыте, то есть черныя кольца ле¬
жать на месте цвфтныхъ, а цветным—на месте черныхъ.
Фиг. 589. Всякое радужное кольцо, видимое въ отраженныхъ лучахъ,
должно иметь дополнительный цвете относительно кольца
того же порядка въ лучахъ, прошедшихъ чрезъ оба стекла т. Если между
стеклами впустить какой бы то ни было прозрачной жидкости, явлете будете
то же самое, только д1аметры колецъ уменьшатся и темъ въ большей степе¬
ни, чемъ показатель преломлешя жидкости более. Ньютонъ доказалъ, что
каждому кольцу соответствуете известное разстояше между плоскимъ и сфе-
рическимъ стеклами; если напримеръ некоторое кольцо появилось въ томъ
месте, где разстояше между стеклами было 0,mm001, то, взявъ другое сфе¬
рическое стекло большей кривизны, найдемъ, что то же кольцо будетъ иень-
шаго дьчметра, но окажется опять въ томъ же самонъ месте, гдё разстояше
между стеклами равно 0,'"""001.
ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПГЕЛОМЛЕШЕ.
487
Двойное лунепреломлен1е.
406. Двойное лучепреломленге. Когда лучъ переходить изъ одной
средины въ другую, то уклоняется отъ своего направлетя, следуя извйст нымъ
законаиъ преломлешя [346]. Такъ по крайней м'Ьръ бываетъ, когда средина
некристаллическая, каковы вей жидкости, стекло, или въ случай кристал-
ловъ правильной системы. Въ кристаллахъ прочихъ системъ, лучъ разделяется
на два, изъ которыхъ одинъ или оба не слйдуютъ законамъ преломлешя. Лучъ,
повинуюнойся этимъ законамъ, называется обыкновенным^ преломлявшийся
иначе—необыкновенным, а самое явлеше — двойнымъ лучепреломле-
нгемъ; оно яснее всего наблюдается въ исландскомг гипатгь. Этотъ мине-
ралъ встречается въ природе окристаллизованнымъ въ виде ромбоедровъ
(фиг. 590). Грани, его образующая, числоиъ 6, суть ромбы: afdy, afkc и
проч., у которыхъ тупые углы равны 101°55', а острые—78° 5'. Еслп.чрезъ
этотъ кристаллъ разематривать одну светящуюся точку, то увидииъ две точки;
положивъ его одной изъ граней на бумагу, на которой написана буква, будемъ
видеть две буквы.
407. Въ каждомъ кристалле есть одно или
два направлетя, по которынъ лучъ не раздва¬
ивается; такое направлеше называется опти¬
ческою осью кристалла. Не должно забывать,
что оптическая ось не есть определенная ли¬
шя въ кристалле, а направлеше, такъ что.
вей лучи, параллельные оптической оси, про¬
ходя чрезъ кристаллъ, не испытываютъ двой¬
ного преломлешя. Одну оптическую ось име¬
ютъ двухъ одноосные и трехъ одноосные кри¬
сталлы, наир., иеландетй пгаатъ, кварцъ,
турмалинъ, сафиръ, рубинъ, цнрконъ, ледъ и
проч.; две оси — кристаллы остальныхъ си¬
стемъ, каковы: сахаръ, бразильсий топазъ, аррагонптъ, анхидридъ, азотносе¬
ребряная соль, полевой пшатъ, лимонная кислота и проч. Въ первыхъ—одинъ
только лучъ необыкновенный, во вторыхъ — оба луча не слйдуютъ законамъ
преломлешя.
Въ некоторыхъ кристаллахъ съ одной оптическою осью, обыкновенный
лучъ преломляется сильнее необыкновенная, въ другихъ наоборотъ. Пер¬
вые называются отрицательными; сюда принадлежать: исландсшй пшатъ.
турмалинъ, сафиръ, рубинъ, берилъ, идокразъ и проч.; вторые — положи¬
тельными; таковы: кварцъ, цнрконъ, дшнтазъ, ледъ и проч. Плоскость, пер¬
пендикулярная къ естественной или искусственной грани кристалла объ одной
оптической оси, и проведенная чрезъ эч у ось, называется глаенымъ епче-
нгемъ.
408. Кристаллы объ одной оптической оси. Если смотреть чрезъ
кристаллъ объ одной оптической оси, н.шр. чрезъ исландсшй пшатъ, на све¬
тящуюся точку, то видимъ два пзображегпя; вращая кристаллъ около лиши,
соединяющей глазъ съ светящейся точкой, замечаемъ, что необыкновенное
изображеше вращается около обыкновеннаго, которое остается въ покое. Ире
этомъ не трудно убедиться, что необыкновенный лучъ всегда находится въ
483
0 OBJ т Ъ.
плоскости главнаго сЬчешя кристалла, не совпадая вообще съ плоскостью па¬
дешя луча. Если отполировать изъ исландскаго шпата пластинку, которой
грани были бы перпендикулярны къ оптической оси, то лучъ, упавппй пер¬
пендикулярно, не раздваивается. Когда же онъ наклоненъ къ грани, то хотя
и разделяется на два, но обыкновенный лучъ остается въ одной плоскости съ
перпендикуляромъ къ грани и лучами обыкновеннымъ и падающимъ и, следо¬
вательно, повинуется первому закону преломлетя света [346]. Такимъ обра¬
зомъ, въ главномъ сеченш кристалла необыкновенный лучъ следуетъ пер¬
вому закону преломлетя света. Если будемъ вращать пластинку около линш
къ вей перпендикулярной, то оба изображешя останутся въ покое. При-
готовимъ трехгранную призму, которой ребра были бы параллельны оптиче¬
ской оси; тогда лучъ, падаюнцй на грань перпендикулярно къ ребрамъ, разла¬
гается на два; оба луча следуютъ законамъ преломлетя, но имеютъ разныхъ
показателей преломлетя. Значить, въ плоскости, перпендикулярной къ опти¬
ческой оси, необыкновенный лучъ повинуется обоимъ законамъ преломлетя
света.
Поляряаащя свЪта.
409. Окщ1я понята. При изследованш оптическихъ явлешй, лучъ
света считаютъ математической лпшей; на практике не приходится делать
исиыташй съ однимъ такимъ лучемъ, а всегда съ бблыпимъ или меныпимъ
ихъ количествомъ, какъ бы мало ни было отверспе, чрезъ которое светъ про-
никаетъ въ темную комнату. Такимъ образомъ, лучу можно приписывать не¬
которую толщину, а тогда будутъ иметь смыслъ изыскатя, одинаковы ли
свойства луча со всехъ сторонъ. Опытъ показываетъ, что естественный лучъ,
то есть такой, какой испускаютъ источники света: солнце, лампа и проч-,име¬
етъ тожественныя свойства со всехъ сторонъ. Если въ темную комнату при-
пустимъ на зеркало аЪ лучъ So (фиг. 591), то онъ отразится, следуя пзве-
стнымъ законамъ. Вращая зеркало около луча, такъ
чтобы уголъ ихъ взаимнаго наклонетя не изменял¬
ся, мы заставимъ лучъ падать на зеркало после¬
довательно каждою стороною; законы отражешя
при этомъ остаются одни и те же.—Равнымъ об¬
разомъ, встречая прозрачную средину, естествен¬
ный лучъ всегда вступаетъ въ нее и преломляется,
каково бы ни было относительное положеше луча
и средины. Въ кристаллахъ съ двойнымъ лучепре-
ломлешемъ, лучъ разлагается на два и проч. —
Есть возможность такъ изменить естественный
лучъ, что съ разныхъ сторонъ онъ будетъ иметь
разныя свойства.Такой лучъ, при некоторыхъ пь-
ложешяхъ зеркала, вовсе не отражается, какъ бу д-
■ то бы падалъ на п ероховатую черную поверхность, между темъ какъ, при всл-
комъ другомъ относитсльномъ положенш, отражается въ болыпемъ или ыень-
шемъ количестве;—иногда теряетъ способность пройти чрезъ прозрачную сре¬
дину, а вступая въ двояко-лучепреломляющёй кристаллъ, даетъ либо одинъ
обыкновенный лучъ, либо необыкновенный, или хотя оба, но почти всегда не¬
ПОЛЯРИЗАЩЯ СВЪТА.
4Ь9
одинаковой силы, и пр. Лучъ, шгЬющШ неодинаковыя свойства съ разныхъ
сторонъ, называется поляризованнымъ, а самое явлеше — полнризагйею
свгыпа. Поляризовать лучи можно чрезъ отражеше, также посредствомъ про¬
стого и двойного лучепреломленШ и проч.
410. Поляризащя чрезъ отражена. Опыты надъ светомъ, поля-
ризованнымъ чрезъ отражеше, весьма удобно производить помощш аппарата
Норемберга. Главнейппя части этого прибора—два зеркала п и т (фиг. 592),
поддерживаемый столбиками й и Ъ. Первое п есть обыкновенное зеркальное
стекло, не покрытое амальгамой, и
можетъ вращаться около горизонталь- М
ной оси; помощш стрелки с, npHKpt- ' "ша
пленной къ этой оси,опред'Ьляютъна- Шя\
клонеше зеркала къ отвесной линш.
Второе зеркало т делается изъ чер- pCLJl
наго стекла и прикреплено къ кольцу li^T
о, свободно вращающемуся въ другомъ || !
кольце съ дёлешями, которое непод- ■
вижно соединено съ столбиками d и
Ъ. На подставке прибора утверждено
третье плоское зеркало р, котораго ^ L
задняя сторона наведена ртутью. На- % Г
конецъ, кольцо К съ пластинкой е,
въ которой сделано отверспе, можно
прикрепить, помощш винта, къ одно¬
му изъ столбиковъ d и Ь на всякой
высоте. Пусть лучъ Sn падаетъ на
стекло и; онъ частш пройдетъ на¬
сквозь, частш отразится внизъ. Изъ
мшжества лучей, которые падаютъ
отъ облаковъ и небеснаго свода, най¬
дется такой, который, после отраже-
шя, пойдетъ отвесно по пр. Встре-
тивъ горизонтальное зеркало р, онъ
отражается вверхъ, по вертикальной линш рг и достигаетъ зеркала т. Распи-
ложимъ зеркало п подъ угломъ35°25' къ отвесной лиши, а зеркало т—подъ
угломъ 33°57' къ той же линш, и такимъ образомъ, чтобы плоскости падешя
луча на каждое изъ зеркалъ совпадали. Тогда въ зеркале тувидимъ пзображе-
Hie отверетчя е. Поворачивая кольцо о вместе съ зеркаломъ т около вертикаль¬
ной оси, заметимъ, что изображеше е делается темнее и, накопецъ, становится
вовсе невидимымъ, когда кольцо о повернется на 90°, и когда, следователь¬
но, плоскости падешя луча на оба зеркала будутъ между собою перпендику¬
лярны. Продолжая двигать кольцо о по тому же направленш, опять заметимъ
появлеше изображешя, которое получаетъ наибольшую яркость, когда коль¬
цо повернется относительно первоначальнаго положешя на 180 и когда пло¬
скости падешя луча снова совпадутъ. Если еще вращать кольцо о, то явлеше
повторяется въ томъ же порядке: изображеше постепенно темнеетъ, при 270°
пропадаетъ, потомъ опять появляется и при 3G0 получаетъ наибольшую си-
ЛУ- Описанныя явлешя наблюдаются только въ томъ случае, когда зеркала
490
0 С В I I J.
составляютъ съ отвесной лпшей упомянутые выше углы; при всякомъ другомъ
наклоненш, хотя изображеше делается слабее, но никогда совершенно не пс-
чезаетъ. Вместо дневного св$та, можно пользоваться лампой, поставивъ ее на
такой высогЬ, чтобы лучи, отразясь отъ зеркала п, подъ угломъ 35°25\ им^-
ли потомъ отвесное направлеше; но тогда ни при какомъ положенш зеркалъ
св-Ьтъ совершенно не исчезаетъ, какъ это вообще имеетъ мйсто, когда источ-
никъ св^та довольно силенъ.
Изъ этихъ опытовъ выходитъ, что лучъ, отраженный отъ зеркала подъ
опред’Ьленнымъ угломъ, теряетъ способность отразиться еще разъ отъ другого
зеркала, при опредйленномъ углЪ падешя, и если плоскости падешя взаимно
перпендикулярны. Этотъ законъ можно выразить иначе. Будемъ представлять
себЬ естественный лучъ цилиндрическимъ, такъ что сЬчеше его есть кругъ
abed (фиг. 593), и пусть онъ упалъ на зеркало
стороною а. Послй отражешя, сторона а и про¬
тивоположная ей Ъ сохраняютъ свои свойства,
между гЬмъ какъ стороны с sd, удаленныя на
90° отъ первыхъ, получаютъ пныя свойства.
Когда лучъ падаетъ на второе зеркало точками
а или Ъ, то отражается какъ естественный; на¬
противъ, падая сторонами с sd, совеЪмъ не от¬
ражается, и, наконецъ, только отчасти — для
Фиг. о93. точекъ среднихъ. Следовательно, лучъ чрезъ от-
ражеше поляризуется.
Если уголъ, составленный лучемъ съ поверхностью зеркальнаго стекла, бо¬
лее или менее 35°25', то лучъ поляризуется только отчасти. Уголъ 35°25\
подъ которымъ падающШ лучъ поляризуется до наибольшей степени, назы¬
вается угломъ поляризащи, а плоскость, въ которой поляризованный лучъ
сохраняетъ способность отражаться отъ другого зеркала и вообще сохраняетъ
свои прежшя свойства,—плоскостью поляризащи. Итакъ, естественный
лучъ, при отражети отъ плоскаго зеркала подъ угломъ поляриза-
цш, поляризуется въ плоскости паденгя луча.
411. Посредствомъ прибора Норемберга и другихъ щясмовъ найдены бы¬
ли следуюпце законы.
1) Поляризованный лучъ, падая на зеркало подъ угломъ поляризащи, от¬
ражается какъ естественный, если плоскость поляризащи совпадаетъ съ пло¬
скостью падешя; когда же эти плоскости взаимно перпендикулярны, то лучъ
не отражается, какъ будто бы падалъ не на зеркало, а на черную матовую
поверхность.
Лучъ никогда не поляризуется вполне и притомъ не одинаково отъ раз-
ныхъ тгЬлъ. Черный полированный мраморъ почти совершенно поляризуетъ
лучи, по крайней м'Ьр'Ь отъ слабыхъ источниковъ св'Ьта, между тЬмъ какъ ал-
мазъ, даже обыкновенное стекло—только отчасти; металлы им'Ьютъ наимень¬
шую способность поляризовать лучи; по этой причин’Ь, обыкновенныя зерка¬
ла, состояния изъ стеколъ, наведенныхъ ртутью, или серебромъ, не употреб¬
ляются для поляризащи.
2) Уголъ поляризащи для разныхъ тЪлъ различенъ: для воды 37°15',для
обыкновеннаго стекла 35°25/, для чернаго стекла 33 57 , для алмаза 21°58'.
Онъ имеетъ связь съ показателемъ преломлешя, заключающуюся въ томъ, что
ПОЛЯРИЗАЦШ СЕНТА.
491
-отавгенсъ угла поляризацш равенъ показателю преломлешя. Назвавъ уголъ
поляризацш чрезъ р, а показатель преломлешя чрезъ пг, будемъ иметь:
Cotgр=т.
По этому равенству, можно вычислить показатель преломлешя веществъ, име¬
ющихся въ небольшихъ кускахъ, или непрозрачныхъ телъ, напрпмеръ метал-
ловъ. Такъ, для ртути уголъ поляризацш 13°30',откуда ея показатель пре¬
ломлешя выходитъ 4,16.
СвЬгь разсеянный также содержитъ въ большей или меньшей степени по¬
ляризованные лучи.
412. Поляризащя чрезъ преломлен1е. Естественный лучъ, падая
на средину подъ угломъ поляризацш, отражается только частш; другая часть
вступаетъ въ средину и поляризуется въ плоскости, перпендикулярной къ
плоскости падешя луча. Одна стеклянная пластинка весьма слабо поляри-
зуетъ лучи, но целый рядъ ихъ можетъ поляризовать более совершеннымъ
образомъ.
413. Поляризащя чрезъ двойное лучбпреломлеше. Пропустимъ
естественный лучъ чрезъ кристаллъ исландскаго шпата и полученные отъ того
два луча: обыкновенный и необыкновенный, примемъ на черное стекло подъ
угломъ поляризацш. Тогда заметимъ следующее: если главное сечете кри¬
сталла совпадаетъ съ плоскостью падетя луча на зеркало, то обыкновенный
лучъ отражается, а необыкновенный нетъ; когда же главное сечете перпен¬
дикулярно къ плоскости падешя, то отражается только необыкновенный лучъ.
Въ промежуточныхъ положешяхъ, оба луча отражаются въ большей или мень¬
шей степени. Отсюда выходитъ, что кристаллы съ двойнымъ лучепреломле-
шемъ разделяютъ естественный лучъ на два поляризованные луча: обыкно¬
венный лучъ — въ плоскости главнаго сечешя, а необыкновенный въ пло¬
скости перпендикулярной.
Заменяя зеркало пг (фиг. 592) въ приборе Норемберга трубкой д, содер¬
жащей кристаллъ исландскаго шпата, увидимъ вообще два неодинаковой силы
изображешя отвертя е. Когда главное сечете кристалла совпадетъ съ пло¬
скостью падетя луча на зеркало п, то видимъ только одно изображеше обык¬
новенное; при поворачиванш трубки д, появляется необыкновенное, котораго
яркость увеличивается, а обыкновеннаго—ослабеваете Когда главное сече¬
те перпендикулярно къ плоскости падетя, то замечаемъ только одно необык¬
новенное изображеше. Затемъ, оно ослабеваетъ, появляется обыкновенное
изображеше, которое, при совпадепш главнаго сечешя съ плоскостью падетя
луча, достигаетъ наибольшей силы, а необыкновенное исчезастъ. При даль-
нейшемъ вращенш кристалла, явлеше повторяется въ томъ же порядке. Та¬
кимъ образомъ, поляризованный лучъ, подобно естественному, проходя чрезъ
исландсшй шпатъ, разлагается вообще на два луча, поляризованные: одинъ—
въ плоскости главнаго сечешя, другой — перпендикулярно къ первому. Въ
частномъ случае, когда плоскость падетя поляризованнаго луча совпадаетъ
съ главнымъ сечешемъ, лучъ, не разлагаясь на два, выходитъ въ виде обык¬
новеннаго луча; когда обе плоскости взаимно перпендикулярны, то лучъ также
не раздваивается и является какъ необыкновенный.
Если мы наложимъ одинъ кристаллъ исландскаго шпата на другой, то
естественный лучъ, проходя чрезъ первый кристаллъ, разложится на два:
обыкновенный и необыкновенный. Вступая во второй кристаллъ, каждый изъ
.1
492
О С В 1 Т I.
этихъ лучей также разложится на два, вообще неравной силы. Если вращать
верхшй кристаллъ на нижнемъ, то относительная яркость изображешй изме¬
няется: два изъ нихъ становятся сильнее, друие два ослабеваютъ. Когда глав¬
ный сечешя кристалловъ параллельны или перпендикулярны между собою, то
остаются только два изображешя.
414. Турмалиновые щипцы. Минералъ турмалинъ зеленаго цвета,
кристаллизуется въ виде шестигранной призмы, обладаетъ двойнымъ лучепре-
ломлетемъ и имеетъ только одну оптическую ось. Замечательно, что въ тон-
комъ слое онъ раздваиваетъ лучъ света, но при достаточной толщине пролу-
скаетъ только необыкновенный лучъ, а обыкновенный совершенно задержи-
ваетъ. Поэтому, естественный лучъ, проходя чрезъ кристаллъ, поляризуется
въ плоскости перпендикулярной къ главному сечент; лучъ поляризованный
не пропускается турмалиномъ, когда плоскость поляризацш луча совпадаетъ
съ плоскостью главнаго сечешя- При всякомъ другомъ положенш, лучъ про¬
ходить не весь,— а въ наиболыпемъ количестве, когда обе плоскости взаимно
перпендикулярны. Такъ напр., лучъ, поляризованный чрезъ отражеше, задер¬
живается до наибольшей степени, когда плоскость его падешя на зеркало и
главное сечете кристалла совпадаютъ, и нроходитъ почти безпрепятственно,
когда эти плоскости взаимно перпендикулярны. Если две турмалиповыя пла¬
стинки, отполированный параллельно оси кристалла, положить одну на дру¬
гую, то оне пропускаютъ естественный лучъ, когда оси между собою парал¬
лельны, и делаются совершенно непрозрачными, если оси взаимно перпенди¬
кулярны. На этомъ основано устройство турмалиновыхъ щипцовъ, состоя-
щихъ изъ двухъ турмалиновыхъ пла¬
стинокъ а и Ъ (фиг. 594), укре-
й. пленныхъ на концахъ проволоки h;
ихъ можно ставить въ разныя отно¬
сительный положешя. Приборъ этотъ
имеетъ одинъ весьма важный недо¬
статокъ: турмалинъ недостаточно
прозраченъ для цветныхъ лучей, кроме зеленыхъ, а потому при слабыхъ источ-
никахъ света, особенно когда они окрашены, пропускаетъ весьма мало лучей.
415. Призма Николя. Исландсшй шпатъ изъ одного естественнаго лу¬
ча дастъ два, поляризованные въ двухъ взаимно перпендикулярныхъ плоско-
стяхъ. Помощш призмы Николя, можно получить только одинъ поляризован¬
ный лучъ. Для приготовлешя этого прибора, берутъ кристаллъ исландскаго
шпата (фиг. 595), раеппливаютъ его по некоторому определенному направле-
niio ab в потомъ снова склеиваютъ канадскимъ бальзамоыъ, который имеетъ
меныиаго показателя преломлешя, не¬
жели исландсшй шпатъ въ отношенш
обыкновеннаго луча, и болыпаго, чемъ
тотъ же кристаллъ — для необыкно¬
венная. Естественный лучъ S разла¬
гается въ кристалле на два луча: обык¬
новенный о и необыкновенный с. Пло¬
скости сечешя аЬ даютъ такое направ¬
леше, что обыкновенный лучъ о, всл4д-
tTBie полнаго внутренняя отражешя,
Фиг. 594.
ЦОЛЯПШЩЯ СВИТ I.
493
отражается отъ слоя бальзама и не попадаетъ въ другую часть кристалла, а
необыкновенный е достигаетъ грани ас и выходитъ наружу. Такимъ образом ъ,
выходящШ лучъ будетъ поляризованъ въ плоскости, перпендикулярной къ
главному еЬченш кристалла.
416. Приложена. Изучая лучи разныхъ источниковъ света, помощш
турмалиновой пластинки, призмы Николя и другихъ поляризацюнныхъ прибо-
ровъ, нашли, что лучи, испускаемые солнцемъ, звездами и раскаленными га¬
зами, вовсе неполяризованы. Раскаленный твердьш и жпдшя т'Ьла даютъ, по
наклонному направленш къ лучеиспускательной поверхности, лучи поляризо¬
ванные, хотя въ весьма слабой степени. Если смотреть чрезъ николеву приз¬
му, пли турмалиновую пластинку, на небесный сводъ днемъ, то заменив, что
св'Ьтъ, имъ испускаемый, поляризованъ въ плоскости, проходящей чрезъ солн¬
це, наблюдаемую точку неба и глазъ; следовательно, небесный сводъ есть
явлеше, производимое отражешемъ света. — Лучи света, отражавшиеся отъ
поверхности воды, мешаютъ намъ видеть происходящее на дне. Но если мы
будемъ смотреть чрезъ турмалиновую пластинку, или призму Николя, подъ
угломъ поляризащи воды, и притомъ такъ, чтобы главное сечете совпадало
съ плоскостью падешя лучей на поверхность воды, то лучи эти задержатся, и
мы будемъ видеть дно.
417. Вращеше плоскости П0ЛЯРИЗАЦ1И. Пусть на зеркало и (фиг.
592) въ приборе Норемберга падаетъ однородный лучъ Sn подъ угломъ по¬
ляризащи; онъ чрезъ отражеше поляризуется и не будетъ отражаться отъ
зеркала т, когда плоскости падешя взаимно перпендикулярны. Но, положивъ
на отверсто с пластинку кварца, отполированную перпендикулярно къ опти¬
ческой оси, мы заметимъ, что псчезаше луча происходить не въ томъ случае,
когда взаимное наклонеше плоскостей падешя будетъ 90°, но при большемъ
или меныпемъ угле. Отсюда выходитъ, что кварцъ поворачиваетъ плоскость
поляризащи: одни кристаллы его—въ одну сторону, друпе — въ противопо¬
ложную; поэтому, различаютъ правые кристаллы кварца и лтые. Нго яв-
леше называется вращетемъ плоскости поляризащи.
Подобное свойство имеютъ мнопя друпя вещества, кроме кварца. Одни
изъ нихъ поворачиваютъ плоскость поляризащи направо, друпя налево. Къ
первымъ относятся: растворъ тростниковаго сахара въ воде, лимонная эссен-
щя, декстринъ и проч. Ко вторымъ: виноградный сахаръ, терпентпнъ, ара-
вШекая камедь и проч. Наибольшая способность поворачивать плоскость по¬
ляризащи принадлежитъ бензолу, потомъ киновари, кварцу и проч.
Уголъ, на который поворачивается плоскость поляризащи:
1) для разныхъ нростыхъ лучей различенъ, и тЬмъ более, чемъ более по¬
казатель преломлешя луча;
2) для одного и того же простого луча и при одномъитомъ же веществе,
пропорщоналснъ толщине слоя.
Основываясь на первомъ законе, можно объяснить следующее замеча¬
тельное явлеше. Если на зеркало п падаетъ безцветныйяучъ света Sn, со¬
стояний изъ всевозможныхъ цветныхъ, то все они будутъ поляризованы въ
одной и той же плоскости. Пластинка изъ кварца, поставленная на пути от¬
раженная безцветнаго луча, отклоняетъ плоскости поляризащи цветныхъ лу¬
чей неодинаково, въ зависимости отъ ихъ показателей преломлешя. Поэтому,
Цветные лучи, при всякомъ положенш зеркала т, будутъ отражаться въ раз-
494: лучистый теплородъ.
ныхъ количествах!, а нЬкоторыхъ лучей можетъ даже вовсе недоставать. По
этой причинЬ, при вращенш зеркала т около вертикальной линш, изобра¬
жеше въ этомъ зеркал!; отверсия е является окрашеннымъ и безпрестанно
изменяющимся въ своемъ цвЬтЬ. То же найдемъ, когда направимъ лучъ въ
николеву призму д. Если последнюю заменить кристалломъ исландскаго
шпата, то одна часть каждаго цвЬтнаго луча поляризуется въ плоскости
главнаго сЬчешя кристалла, а другая въ плоскости перпендикулярной. Поэто¬
му, замечаем! два изображешя, окрашенныя въ дополнительные цв'Ьта; въ
самомъ дЬлЬ, въ томъ мЬстЬ, гдЬ эти изображешя покрываютъ другъ друга,
видимъ бЬлое пространство.
Наконецъ, заметимъ, что дЬйсттаемъ сильныхъ электромагнитов! можно
сообщить каждому прозрачному тЬлу способность поворачивать плоскость по¬
ляризация.
Явлете вращешя плоскости поляризащй имеетъ важное приложеше при
опредЬленш количества сахара въ растворЬ, ибо изъ опытовъ найдено, что
отклонеше плоскости поляризацш пропорщонально количеству этого вещества;
вмЬстЬ съ гЬиъ, можно узнать родъ сахара, потому что тростниковый сахаръ
отклоняет! плоскость поляризацш направо, а виноградный—налево.
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОРОДЪ.
418. Лучистый теплородъ имЬетъ много сходнаго съ свЬтомъ; онъ
также отражается, преломляется, представляетъ явлешя, напоминаю¬
щая хроматизмъ и проч.
Отраженге. Лучъ теплорода, упавъ на полированную поверх¬
ность, претерпЬваетъ отражеше, такъ что уголъ падешя равенъ углу
отражешя; лучи падающш и отраженный лежатъ въ одной плоскости
съ перпендикуляром! къ зеркалу. Не найденъ способъ, которымъ бы
можно было доказать эти законы съ достаточною точное™, но они
оправдываются вытекающими изъ нихъ слЬдств1'яии. Такимъ образомъ,
параллельные теплородные лучи, встречая вогнутое зеркало, собира¬
ются въ его главномъ фокуеЬ [389]. Для доказательства, Пикте ста-
вилъ два болышя вогнутыя зеркала А и В (фиг. 596) въ разстоянш
6 футовъ одно отъ другого, такъ чтобы ихъ главный оптичесшя оси
совпадали; въ главномъ фокуеЬ F одного зеркала А помЬщалъ горя¬
щее гЬло: свЬчу, или коробку съ угольями, авъ фокуеЬ G другого зер¬
кала В—чувствительный термометръ, или какой нибудь другой пред¬
метъ. Лучи нагрЬтаго тЬла, упавипе на зеркало А, отражаются парал¬
лельно главной оптической оси, достигаютъ другого зеркала и, послЬ
второго отражен!я, сосредоточиваются въ фокуеЬ G на термометрЬ;
то же происходитъ съ лучами, испускаемыми термометромъ; но какъ тер¬
мометръ больше щнобрЬтаетъ лучей, пежели теряетъ, то ртуть должна
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОРОДЪ.
495
въ немъ подняться, что и въ самомъ д’Ьл’Ь наблюдается. Горючее гйло,
напр, фосфорная спичка, поставленная на м4сто термометра, загорается.
Если заменить свечу сосудомъ съ горячей водой, то лучи тепла, хотя
будутъ слабее прежняго, но законы ихъ отражешя останутся те же.
Когда, вместо нагр^таго тела, поставимъ кусокъ льду, то произойдетъ
явлеше обратное: температура термометра понизится, потому что онъ
будетъ больше терять лучей, нежели получать. Между фокусами можно
поместить небольшой предметъ, не пропускающШ теплородныхъ лучей,
чтобы устранить непосредственный переходъ тепла изъ одного т4ла въ
другое, безъ помощи зеркалъ; отъ этого, явлеше нисколько не пере¬
менится.
Фиг. 596.
Если обратимъ зеркало къ лучамъ солнца, которые можно принять
за параллельные, то въ фокусе получается столь сильное нагр’Ьваше,
что на разстояши 200 футовъ можно зажечь дерево, а при короткомъ
фокусномъ разстояши свинецъ, серебро и даже железо плавятся.
Количество отраженнаго теплорода зависитъ отъ вещества т’Ьлъ и
степени ихъ полировки. Если примемъ за 100 количество лучей, упав-
шихъ на зеркала, приготовленныя изъ показанныхъ ниже веществъ, то
количества отраженныхъ лучей выразятся следующими числами:
Серебро 97 Сталь §3
Золото .95 Чугунъ 74
М'Ьдь 93 Стекло 9
Платина 83
496
„ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОРОДЪ.
Металличесшя зеркала сосредоточиваю™ въ фокусЬ больше теп¬
ла, нежели зеркала изъ другихъ веществъ; помощш большого мра-
морнаго зеркала, Бойль не могъ зажечь дерева.
ЧЬмъ лучше зеркало полировано, Т’Ьмъ болЬе теплородныхъ лучей
отражается.
419. Преломленге. Лучи теплорода, проходя чрезъ средины,
преломляются по Т’Ьмъ же законамъ, какъ лучи свЬта. Если обратнмъ
собирательное стекло къ солнцу, изъ котораго вмЬсгЬ съ свЬтовыми лу¬
чами истекаютъ и теплородные, то въ главномъ фокусЬ стекла полу¬
чимъ свЬтлое пятно; здЬсь же сосредоточивается такъ много тепла, что
горючее тЬло, сюда помЬщенное, загорается. Двояковыпуклая чечевица
пзъ каменной соли, будучи обращена къ лучамъ, которые испускаются
горящими дровами, или раскаленными углями, даетъ въ фокусЬ весьма
замЬтное нагрЬваше. Прево, приготовивъ изъ льда большую двояковы¬
пуклую чечевицу, собралъ въ фокусЬ такъ много лучей солнца, что за-
жегъ дерево.
420. Спектръ теплородныхъ лучей. Бведемъ въ темную ком¬
нату, чрезъ отверсие S (фиг. 597), сдЬланное въ ставнЬ, лучъ солнца, и
заставпмъ его пройти чрезъ трех¬
гранную призму В, сделанную
изъ каменной соли и обращенную
преломляющимъ ребромъ вверхъ.
БезцвЬтный лучъ, какъ известно,
разложится на цвЬтные: фшето-
вый V отклонится болЬе всЬхъ,
В—наименее, а между ними пой-
дутъ nponie цвЬтные лучи. Чтобы
изслЬдовать теплородное дЬйтпе цвЬтныхъ лучей, надо имЬть весьма
чувствительный термометръ.
Ртутный термометръ для этого недостаточенъ, а потому пользуются тер-
момультиплпкаторомъ р [322], заставляя падать разные цвЬтные лучи на
одну пзъ сторонъ термоэлектрической батареи и наблюдая соответствующее
отклонеше стрЬлки мультипликатора.
Въ фшетовыхъ, синихъ и голубыхъ лучахъ нЬтъ никакого нагръ-
вашя, или крайне слабое; начиная съ зеленаго цвЬта, замЬчаегся тепло-
родное д’Ьйсше и увеличивается по мЬрЬ приближешя къ краснымъ лу¬
чамъ, но не здЬсь достигаетъ наибольшей величины. Самое сильное дЬй-
спйе наблюдается въ темномъ пространстве за краснымъ концомъ спек¬
тра; затЬмъ, оно ослабЬваетъ и, наконецъ, становится незамЬтнымъ за
СО, на такомъ разстоянш отъ краснаго конца В спектра, на какомъ
этотъ копецъ отстоитъ отъ фюлетоваго V.
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОРОДЪ.
4<)7
Дзъ этого опыта выходитъ, что солнечный лучъ состоитъ изъ лу¬
чей впдимыхъ и невидимыхъ; изъ первыхъ наиболее преломляющееся
(фиолетовые, cimie и голубые) д'Ьйствуютъ только на глазъ, не произ¬
водя нагр’Ьвашя; nponie цветные лучи им-Ьютъ свойство действовать
на глазъ и производить ощущеш'е тепла; наконецъ, лучи съ наииень-
шимъ показателемъ преломлешя не воспринимаются сетчатой оболочкой
глаза и способны только производить нагр4ваше. На этомъ основаши,
можно различать теплоту свгьтлую и темную. Къ первой принадле¬
жать цветные лучи (красные, оранжевые, желтые и зеленые), ко вто¬
рой—темные лучп, иадаюпце за краснымъ концомъ спектра.
Действ]’я каждаго спектральнаго луча нераздельны; нельзя наир,
отнять у желтаго луча его теплородное д’Ьпсше и оставить только све¬
товое, или обратно; по крайней мере, до сихъ поръ этого никому не
удавалось. Разные лучи спектра, какъ наприм. светлые и темные, отли¬
чаются другъ отъ друга и отъ цветныхъ лучей только своею преломляе¬
мостью. Если бы, уединивъ какой нпбудь темный теплородный лучъ, мы
могли бы постепенно увеличивать его показателя преломлешя, то вме¬
сте съ темъ изменились бы и его свойства. Достигнувъ преломляемости
красныхъ лучей, онъ нрюбр’Ьлъ бы способность действовать на глазъ,
далее обратился бы последовательно въ лучи оранжевый, желтый н т. д.
Относительное количество темной и светлой теплоты для разныхъ
источниковъ света различно. Въ солнечномъ свете невидимыхъ тем-
ныхъ лучей столько же, какъ и светлыхъ. Угли, раскаленные электри-
ческимъ токомъ, даютъ въ 7 разъ более темныхъ, чемъ светлыхъ лучей.
421. Теплопрозрачность. Количество лучей света, пропускае-
чыхъ какою либо срединою, зависитъ отъ рода лучей и средины. Еели
средина безцветна, то, каковы бы ни были лучи, испускаемые источни-
комъ света, они проходятъ чрезъ нее съ одинаковою легкостью. Когда
же средина окрашена, то количество пропускаемыхъ лучей будетъ за¬
висеть отъ ихъ цвета. Такъ, въ случае совершенно красной средины,
никакпхъ другихъ лучей не пройдетъ, кроме красныхъ. Подобный яв¬
лешя цредставляютъ лучи теплорода.
Меллони произвелъ по этому поводу множество опытовъ посредствомъ сво¬
его термомультиплпкатора, который обыкновенно располагаютъ такъ. На ли¬
нейке MN (фпг. 598), разделенной на делешя, утверждаюсь термоэлектри¬
ческую батарею Д отъ которой проволоки pug проводятся къ неподвижно
установленному мультипликатору. Къ той же линейке привинчиваюсь еще
еледуюпйя части: источникъ тепла Д экранъ А, которымъ, въ случае на-
тобпостп, можно задержать нрптокъ теплородныхъ лучей; столикъ Н, на ко¬
торый ставятъ испытуемую средину В; пластинку С съ рядомъ подвижныхъ
дгафрагмъ; экрапъ Е для задерживашя притока лучей тепла па противополож¬
49b
JJ ЧИСТЫМ ТЕПЛОРОДЪ.
ную сторону термоэлектрической ц1;пп. 15с4этп части можно псрсдвигатыю ли¬
нейка MN. Самые опыты производить следующимъ образомъ. Закрывъ от-
вероте термоэлектрической цени, ставятъ вертикально окранъ А и ждутъ,
когда стрелка мультипликатора перестанетъ двигаться. Потомъ, открывъ одну
сторону термоэлектрической батареи, обращенную къ источнику тепла L,
снимаютъ т'Ьло В и отвимаютъ экранъ А. Лучи теплорода нагреваютъ спаи
термоэлектрической батареи, и стрелка мультипликатора отклоняется. Потомъ,
приводить все въ прежнее положеше и повторяютъ оиытъ, пом’Ьстивъ пред¬
варительно на столикъ Н испытуемую средину. Изъ наблюдаемым, отклоне-
nift магнитной стрелки можно вычислить отпишете между количествами лу¬
чей, достигший, термоэлектрической ц1ши въ обонхъ случаяхъ, и, следова¬
тельно, определить, сколько тепла задержала средина В. Источниками тепла
Фиг. 598.
были: 1) лампа Локаттелп L (фиг. 598), состоявшая пзъ обыкновенной ма¬
сляной лампы съ иеталлическимъ вогнуты мъ зеркаломъ и безъ стеклянной тру¬
бы, употребляемой въ обыкновенныхъ даишахъ для увеличипя тяги; 2) нака¬
ленная платиновая проволока, помещенная въ парахъ спиртовой лампы (фиг.
599); 3) закопченая медь С (фиг. 600), нагреваемая спиртовою лампою до
400°; 4) металличесюй ящикъ G (фиг. 601) въ виде куба, наполненный во¬
дою, которую, помощш спиртовой лампы, поддерживаютъ при температуре
кипешя.
аИзъ такихъ и подобныхъ тому
изыскашй оказалось следующее:
Различный вещества про¬
пускают» чрезъ себя лучистую
теплоту въ различной степе¬
ни. Каменная соль иаинералъ
сильвинъ весьма прозрачны, и
притомъ въ одинаковой степе-
фвг. 599. Фиг. 600. Фиг. 601. ни для светлой и темной теи-
лоты. Въ иротивоноложность этому, квасцы, ледъ, вода совершенно по-
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОРОДЪ.
49У
1 ющэютъ темную теилоту. Вообще средины, прозрачный для свЬтовыхъ
гчей, не пропускаютъ чрезъ себя темные теплородные лучи. Стекло,
пзъ котораго приготовляютъ оптические снаряды, также мало пропу¬
скаетъ темной теплоты. Поэтому, для получешя темной части спектра,
надо приготовлять призмы, а равнымъ образомъ и всЬ чечевицы, изъ
каменной соли. Въ противномъ случай, является только светлая часть
спектра, лучи которой имеюсь способность производить и теплородное,
и свЬговое дгЬйств!е: темная же теплота задерживается въ значитель¬
ной степени. Растворъ ода въ некоторой жидкости, называемой cispo-
углеродомъ, задерживаетъ всЬ светлые лучи, а темные, напротивь, про-
пускаетъ. Чтобы сделать эти невидимые лучи ощутительными для
глаза, ихъ собираютъ въ одну точку посредствомъ одной или болЬе вы-
нуклыхъ чечевицъ. Если пом [ютить въ фокусЪ какое либо твердое тЬло.
то оно сильно нагрЬвается. Фосфорная спичка воспламеняется; можно
зажечь черную бумагу, раскалить зачерненную платиновую пластинку,
взорвать порохъ или огнестрЬльную вату. Мы пользуемся при этомъ,
не всей темной теплотой, потому что много задерживается ея въ чечеви-
цахъ, въ стеклянныхъ стЬнкахъ ящика, въ которой заключается испы¬
туемая жидкость, но и оставшихся лучей достаточно, чтобы произвести
упомянутый дЬйсшя.
Если лучи какого нибудь цвЬта обладаютъ способностью произво¬
дить теплородное дЬйств]'е, то, и пройдя чрезъ средину, сохраняю гъ
эгу способность. Если средина задерживаетъ нЬкоторую часть лучей
извЬстной преломляемости, то теплородное д’Ьйств!е ослабляется въ той
же пропорщональности, какъ и свЬтовое.
Средины, одинаково прозрачныя какъ для темной такъ и для свЬт-
лой теплоты, называется теплопрозрачными или diamepMическими.
Таковы каменная соль и минералъ сильвинъ. Вещества, непропускаю-
нця чрезъ себя никакихъ теплородныхъ лучей, или весьма мало, назы¬
ваются нетеплопрозрачными или атермическими. Таковы всЬ ме¬
таллы, дерево, камни и проч.
Средины, задерживающая одинаковыя части, болышя или ма-
лыя, всякихъ лучей, называются теплобсзщттными. Къ этому очень
близки каменная соль и сильвинъ, впрочемъ весьма замЬтно поглощаю-
|ще лучи самой малой преломляемости, как1я испускаютъ тЬла низкой
температуры, наприм. мЬдный сосудъ съ горячей водой. ВсЬ прочш
гредины теплоокрашены, то есть задерживаютъ лучи разной прелом¬
ляемости въ разной степени; однЬ средины пропускаютъ только пЬко-
торые цвЬтные лучи, друпе -всЬ свЬтлые лучи, задерживая всю тем¬
ную теплоту (квасцы, ледъ, вода), третьи теплопрозрачны для однихъ
500
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОРОДЪ.
темпыхъ лучей (растворъ юда въ сероуглероде), четвертая пропуска¬
ютъ вб светлые лучи и rfc темные, которые падаютъ въ спектре вблизи
краснаго цвета (стекло), и т. д. Вообще въ теплоокрашенпыхъ среди-
нахъ наблюдается еще большее разнообраз]е, чЬмъ въ окрашепныхъ.
422. Разсъяше лучей теплорода. Теплоцвътность. Тем¬
ные теплородные лучи, подобно св4тлымъ, отражаются отъ полирован¬
ной поверхности [337], а отъ поверхностей шероховатыхъ разбива¬
ются во вб стороны и даютъ такъ называемую разаъянную теплоту.
Ч'ймъ лучше тело полировано, Т'Ьмъ болЬе тепла отражается, и 'бмъ
мен’Ье его разбивается.
Сравнительная способность блъ разбивать теплоту определяется посред-
ствоиъ термомультипликатора. Въ L (фиг. 602) располагают источникъ теп¬
ла, въ I пом);щаютъ неполированную пластинку изъ испытуемаго вещества,
которую, чрезъ вращеше около вертикальной оси, можно наклонять къ падаю-
щимъ лучамъ подъ всякими углами, измеряемыми по окружности К. На линей¬
ке PG, вращающейся около точки G, утверждаютъ термоэлектрическую цепь
D и экранъ Е. Такъ какъ теплородъ разбрасывается во все стороны, и, сле¬
довательно, на каждую точку пространства приходится его мало, то, для уве-
личешя дейптая, къ термоэлектрической цепи присоединяютъ полированный
внутри конусъ изъ латуни*); тогда почти вся теплота, попавшая въ этотъ ко-
нусъ, отразясь отъ его стенокъ, падаетъ на спаи висмута и сурьмы.
Фпг. G02.
Таь-ie опыты приводить къ следующимъ заключешямъ:
Т’Ьла, разбиваклщя равныя части всякихъ теплородныхъ лучей,
пазываются теплобгьлыми, а совбмъ перазбиваюпйя теплочер¬
ными. Тела, разбпваюшдя неравныя части разныхъ теплородныхъ лу¬
чей, называются теплоцвгыпнъши. Металлы и кристаллы теплобелы;
*) 11а *|'«м \р|з це покдзаш..
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОРОДЪ.
501
белая бумага, черный китайски! лакъ, полотна, шелковый матерш п
проч. теплодв'Ьтны. Сажа и свинцовый белила теплочерны, хотя и не
вполне, потому что разбрасываютъ небольшое количество теплорода.
Притомъ белила разс’Ьиваютъ неодинаково лучи разныхъ показателей
цреломлешя, преимущественно поглощая т4, которые имеютъ малыхъ
показателей преломлешя; следовательно, белила теплоцв’Ьтны. Сажа
разсЬиваетъ всехъ лучей около 7ю доли; следовательно, правильнее
считать ее теплоспрою.
423. Поглощательная способность. Когда темные или свет¬
лые лучи теплорода падаютъна какую либо поверхность, то одна часть
ихъ проходптъ чрезъ тело, если оно теплопрозрачно, другая часть от¬
ражается, третья разбрасывается во все стороны и, наконецъ, четвер¬
тая теломъ поглощается. Первыя три не производятъ изменешя въ
теле; четвертая повышаетъ температуру.
Это последнее количество находятъ чрезъ вычиташе суммы первыхъ трехъ
частей изъ всего количества тепла, достигшаго тела.
Количество поглощаемой теплоты зависитъ отъ вещества и состо¬
яшя поверхности тела: полированныя поверхности поглощаютъ меньше
шероховатыхъ.
Для доказательства поступаютъ такъ. Шарики дифференщальнаго термо¬
метра (фиг. 603) завгЬняютъ цилиндрическими сосудами А и D. Между ними
иойещаюгъ третШ сосудъ FG съ горячей водой; все три сосуда берутся съ
параллельными днами. Те стороны сосудовъ А и D, которыя обращены къ
сосуду FG, покрываютъ у одного А позолотою, у другого D— сажей. Какъ
только сосудъ FG поставятъ на место, между А и D, то тотчасъ же жид¬
кость въ коленъ DC опускается, а въ АВ подымается. Отсюда следуетъ за¬
ключить, что сосудъ D больше поглощаетъ тепла, нежели А.
Сажа имеетъ наибольшую поглощательную способность, что и дол¬
жно быть, потому что это вещество нетеплопрозрачно, не отражаетъ
теплоты и мало разс'Ьиваетъ.
Количество световыхъ лучей, поглощаемыхъ теломъ, зависитъ отъ
ихъ цвета; совершенно такъ же теплота поглощается въ различной сте¬
пени, въ зависимости отъ ея показателя преломлешя.
Такъ какъ относительный количества лучей разной преломляемости у раз-
ныхъ источниковъ тепла различны, то количество тепла, поглощаемаго вся-
кимъ гЬломь, должно зависать отъ источника тепла, что и въ самомъ деле
наблюдается; такъ. поглощательная способность белилъ почти въ 2'/г раза
более въ отношенш лучей лампы Локаттели, нежели лампы Арганта. Только
°дна сажа поглощаетъ теплородные лучи разныхъ показателей преломлешя
одинаково. Это свойство сажи весьма драгоценно при пзеледовашяхъ надъ
лучистымъ тсплородомъ, потому что мы можемъ быть уверены, что всякая,
покрытая ею поверхность поглощаетъ теплородные лучи въ одинаковой сте¬
пени, отъ всехъ источниковъ тепла.
502
ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛОГОДЪ.
424. Лучеиспускаше наггътыхъ тълъ. Нагретое гЬло ис¬
пускаем. во ве! стороны лучи теплорода, которыхъ количество зави-
стъ отъ разности температуръ гЬла и среды; если эта разность не ве¬
лика, можно допустить, что для одпого и того же т'Ьла потеря теш;а,
употребленного на лучеиспускаше, прнмо пронорщональна разности
температуръ.
На лучеиспускаше оказываютъ вл1ин1е вещество тЬла и coci’OHHie
поверхности. Полированныя тЬла испускаютъ лучей меньнш, нежели
шероховатая. Металлы имЬютъ меньшую лучеиспускательную способ¬
ность; сажа, напротивъ, обладаешь этимъ свойствомъ въ наибольшей
степени.
Для доказательства, между сосудами А и В (фиг. 603) дифференщаль-
наго термометра пом'Гшаютъ сосудъ FG съ горячей водой; стороны этого со¬
суда обработаны различно: наиримЬръ, одна G вызолочена, а другая F по¬
крыта сажей; тогда замЬчаемъ, что жидкость въ колЬнЬ АВ опускается, а
въ СВ повышается. СлЬдовательно, поверхность F испускаетъ болЬе лучей,
нежели G.
Газы испускаютъ теплоту весьма слабо; такъ, къ пламени водорода,
имЬющему весьма высокую температуру, можно приблизить шарикъ тер¬
мометра, и мы не замЬтимъ почти никакого измЬнетя температуры.
Пламя свЬчи, лампъ, свЬтильнаго газа гораздо болЬе даетъ лучей теп-,
лорода, потому что содержитъ въ себЬ раскаленный частицы углерода.
По той же нричинЬ, платиновая проволока, накаливаемая въ несвЬ-
тящемся пламени водорода, сильно свЬтится.
Лучеиспускаше газовъ, какъ свЬтовое, такъ и теплородное, возра¬
стаем. съ увеличешемъ давлешя; такъ, водородъ, горяпцй въ струЬ кис¬
лорода при 10 атмосферахъ, даетъ весьма яркое пламя, которое съ по¬
мощш призмы разрешается въ непрерывный спектръ.
425. Cpabhehie способностей поглощательной и лучеиспуска¬
тельной. Способности тЬлъ поглощательная и испускательная пропорщо-
нальны [373] между собою. Для доказательства, помЬщаютъ мЬдный сосудъ
FG съ горячей водой (фиг. 603) между резервуарами А и В дифференцтль-
наго термометра. Одна сторона G сосуда GF покрывается сажей, а обращен¬
ная къ ней сторона резервуара В—позолотою; другая сторона F сосуда IG
наоборотъ — позолотой, а резервуара А—сажей. Тогда жидкость въ термо-
метрЬ будетъ стоять въ обЬихъ трубкахъ ВА и СВ на одной высот!. Это
показываетъ, что во сколько разъ сторона G больше испускаетъ лучей, неже¬
ли F, во столько же разъ В поглощаетъ менЬе, чЬмъ А.
426. Приложены. СнЬгъ, какъ всЬ почти бЬлня вещеша,
имЬстъ весьма слабыя способности: лучеиспускательную и поглощатель¬
ную. По этой причин!, онъ предохраняем, землю отъ холода, не до¬
зволяя теряться теплот! чрезъ лучеиспускаше. Весною, лучи солнца по¬
О ХПМИЧКГКНЧЪ .[JЧАХ'Ь.
зов
гЛощаются сн*гомъ въ весьма иезначительномъ количеств* и почти вс*
разгЬиваготся, а потому таяше замедляется. Но если сн*гъ посыпать
чернымъ порошколъ, напр, углемъ, то почти вся теплота поглощается
и заставляете сн*гъ таять скорее. Зимою надо носить платье изъ б*-
лыхъ матерШ предпочтительно предъ черными, ибо первыя мен*е луче-
испускаюта теплоты. Въ ташя же платья лучше од*ваться и л*томъ.
потому что б*лыя вещества бол*е разсЬиваютъ лучи солнца, нежели
черныя. Вероятно, но той же причин*, природа одарила иолярныхъ жи-
вотныхъ б*лой шерстью и б*лыми перьями. Н*которыя животння и на-
шихъ странъ перем*няютъ шерсть къ зим* на б*лую. Печи въ комна-
тахъ лучше красить черною краскою и д*лать шероховатыми, чтобы,
он* лучше испускали теплот): напротивъ.стЬны лучше покрывать поли¬
рованными металлическими листа¬
ми, потому что тогда большая часть
теплоты будетъ отражаться отъ
ст*нъ назадъ во внутренность ком¬
наты и, сл*довательно, не выйдете
наружу.—Впрочемъ, эти зам*ча-
шя не всегда справедливы: такъ,
бархата б*лый и черный поглоща-
ютъ равныя количества теплорода;
то же должно сказать объ ихъ исиу-
скатедьной способности.
Растеши въ парпикахъ и оран-
жереяхъ закрываются стеклами, , фиг- 603 •
чрезъ который лучи солнца легко нроникаютъ и нагр*ваютъ почву, лучи
же нагр*той почвы, по причин* теплоцв*тности стекла, не пропуска¬
ются назадъ, и температура въ парник* возвышается.
О ХИМИЧЕСКИХЪ ЛУЧАХЪ.
427. Фот огрАФ1Я. Фоттрафгя или сеп,топись есть искусство утвер¬
ждать на бумаг*, металл*, стекл* и проч., изображешя, получаемый въ ка¬
мер* обскур*. Вотъ въ чемъ заключается это зам*чательвое искусство—одно
пзъ самыхъ важныхъ открыпй XIX стол*™.
Maoris вещества им*ютъ свойство разлагаться подъ вл1ягаемъ лучей н*-
которыхъ источвиковъ св*та, каковы: солнце, электричесшй св*тъ и друпе,
и, всл*дств!е этого, изм*няться въ цв*т*. Къ такимъ т*ламъ, между прочимъ,
нрииадлсжитъ хлористое серебро; будучи б*лаго цв*та, оно при д*йстиш
св*та разлагается на хлоръ и мелко раздробленное серебро, которое въ этомъ
504
О ХИМИЧЕСКНХЪ .IS ЧАХЪ.
состоянш—чернаго цвета. 1одистое и бромистое серебро сами по себе мало чув¬
ствительны къ свету, но въ см'Ьшенш съ другими веществами, каковы азотно¬
серебряная соль, танинъ и друпя, выдЬляютъ при действш света металличе¬
ское серебро и черн-Ьютъ.
Если матовое стекло камеры-обскуры (фиг. 534) заменить бумагой, со¬
держащей въ своихъ порахъ хлористое серебро, то произойдетъ разложение,
пропорщональное количеству лучей и, следовательно, неодинаковое въ раз¬
ныхъ точкахъ бумаги: въ техъ местахъ изображена, куда упадетъ много
света, хлористое серебро разложится въ большемъ количестве и почернеетъ,
а въ темныхъ частяхъ это вещество либо останется совсемъ белымъ, либо
весьма мало изменится. Такимъ образомъ, будемъ иметь картину внешнихъ
предметовъ съ тою только разницею, что наиболее освещенный частп ихъ
выйдутъ на бумаге темными, а тени—светлыми, съ постепенными перехода¬
ми освещетя или полутенями. Такое изображеше называется мегатнвнымъ.
Полученный рисунокъ однакожъ не проченъ: какъ скоро поставилъ его на
светъ, то неразложившееся хлористое серебро также почернеетъ, и изображае¬
те исчезнетъ. Чтобы сделать его нечувствительнымъ къ свету, бумагу, по
выходе изъ камеры, кладутъ въ водный растворъ серноватпстонатр1евой со¬
ли—одного нзъ немногихъ веществъ, способныхъ растворять хлористое сере¬
бро. Потомъ, бумага промывается еще въ воде, после чего на ней останется
только мелко раздробленное серебро, и изображеше не будетъ уже изменяться
подъ в.шшемъ свёта- Процессъ, которымъ рисунокъ делается нечувствитель¬
нымъ къ свету, называется фиксироватемъ.
Негативныя изображешя удобнее получать на стекле. Для этого въ сер-
номъ эфире, смешанномъ со спиртомъ, растворяютъ пироксилинъ*) и соеди-
псшя некоторыхъ металловъ: кал in, цинка, кадм!я и проч., съ юдомъ и бро-
момъ; такой составъ называется коллод'юномъ. На вычищенную стеклянную
пластинку наливаютъ ровный слой этой жидкости. Серный эфиръ и спиртъ
быстро испаряются, и на стекле остается тоншй прозрачный слой пирокси¬
лина, напитанный шдистыми и бромистыми металлами. Потомъ, пластинку опу-
скаютъ въ водный растворъ азотносеребряной соли. Тогда серебро заменяетъ
все металлы коллодшна, которые переходятъ въ растворъ, такъ что пленка,
покрывающая стекло, будетъ содержать въ своихъ порахъ юдистое и броми¬
стое серебро- Слой пироксилина делается непрозрачнымъ и получаетъ светло-
желтый цветъ. Все это производится въ темной комнате, слабо освещенной
свечей. Потомъ, помещаютъ пластинку въ камеру-обскуру,— въ томъ месте,
где получается изображете.
При действш света, соединешя серебра, оставшагося на пластинке, раз¬
лагаются, и появляется изображете. Но оно такъ слабо, что его почти ни¬
когда нельзя видеть; чтобы дать ему надлежащее напряжете, употребляется
npicMT, называемый проявлетемь и заключающШся въ следующемъ. На
пластинке остается азотносеребряпая соль; если налить на стекло вещество,
которое выделяло бы серебро изъ раствора, то мельчайшш частицы этого ме¬
талла будутъ осаждаться преимущественно тамь, где уже есть серебро; тогда
изображеше проявляется. Къ такимъ веществамъ принадлежать: водный рас¬
творъ желе-лнаго купороса, нирогаллина и проч. Пластинка потомъ нромы-
*) Хлопчатая бумага, обработанная кислотами: сЬрнол и азотно.1.
О ХИМИЧЕСКИХ! ЛУЧАХЪ.
505
иается въ вод*, затемъ фиксируется въ растворе с'Ьрноватястонатр1евой соли,
пли синеродистаго кал1я, отъ чего пироксилинъ во всехъ техъ м-Ьетахъ, где
светъ не действовала получаетъ прежнюю прозрачность; после фиксирова-
nifl, пластинка опять промывается въ воде.
Если между глазомъ и источникомъ света поместить пластппку, то уви-
■пяъ на ней негативное изображеше, гд-Ь черныя и непрозрачный места бу¬
дутъ соответствовать наиболее освещеннымъ точкамъ предмета, а более или
менее прозрачный — тенямъ и полутенямъ. Положивъ негативъ на черную
бумагу, или держа его противъ темнаго пространства, увидимъ позитивное
изображеше, то есть светлыя части его будутъ соответствовать светлымъ
точкамъ предмета, темныя—темнымъ, потому что чрезъ прозрачный части
негатива будетъ видна черная бумага, а непрозрачный места, освещенный
падающими на нихъ лучами, покажутся относительно белыми.
Время пребнвашя пластпнкп въ камере-обскуре зависитъ отъ силы св li¬
ra, чувствительности снарядовъ и искусства фотографа; въ благощнятпыхъ
обстоятельствахъ, бываетъ достаточно почти одного мгновения, а иногда тре¬
буется несколько минутъ.
Съ негатива можно подучить на бумаге сколько угодно прямыхъ и по-
.штивныхъ изображешй. Для этого хорошую бумагу смачиваютъ съ одной сто¬
роны растворомъ поваренной соли и, высушивъ, кладутъ той яге стороной на
растворъ азотносеребряной соли; тогда натргё переходитъ въ растворъ, а се¬
ребро соединяется съ хлоромъ, образуя хлористое серебро: бумага, пропитан¬
ная этимъ веществомъ, должна быть высушена въ темной комнате Еслп на
такую бумагу положить стеклянную пластинку тою стороною, на которой на¬
ходится изображеше, и поставить на светъ, то лучи будутъ задержаны чер¬
ными или непрозрачными местами негатива и пройдутъ чрезъ прозрачныя;
поэтому, черныя пространства негатива дадутъ на бумаге белыя, а белыя—
черныя. Когда изображеше достаточно обрисовалось, бумагу промываютъ въ
воде, потомъ въ растворе серноватистопатр1евой соли и опять въ чистой воде.
Позитивныя изображешя, после обработки ихъ серноватпстонатр1евой
солью, получаютъ нещлягный рыжШ цветъ. Для изменешя его, бумагу про-
чываютъ въ слабомъ растворе хлористаго золота, которое тогда разлагается;
на частицы серебра осаждаются частицы золота, и цветъ изображешя улуч¬
шается. Этотъ процессъ называется окрашивашемъ (virage). Обыкновенно
окрашиваше производятъ ранее фиксировали, которое уже тогда мало изме¬
няете цвете изображешя. Во время окрашивашя, цвете постепенно перехо¬
дитъ въ черный, или темнокоричневый, или въ сишй и проч., смотря по про¬
должительности дейсшя и по роду веществъ, который съ намерешемъ прп-
мешиваютъ къ раствору хлористаго золота.
Светопись была открыта французомъ Дагерромъ въ 1839 году, после
лноголетнихъ и неудачныхъ попытокъ. Его метода, впоследствш усовершен¬
ствованная, названа въ честь изобретателя дагерротипомъ и заключается въ
еледующемъ. Берутъ серебряную, или медную высеребренную пластинку и дер-
жагь ее надъ нарами: сначала шда, а потомъ брома. Тогда пластпнка покры¬
вается юдистымъ и бромпстымъ серебромъ и теряетъ свою политуру. После
более или менее продолжительнаго действия света въ камере-обскуре, пла¬
стинку вносите въ темную комнату п держатъ надъ парами ртути, которая
слегка подогревается. Въ техъ частяхъ пластинки, где отъ депешя света
о Об
О ХИМИЧЕСКИХЪ ЛУЧЛХЪ.
возстановилось металлическое серебро, пары ртути осаждаются въ виде мел-
кпхъ микроскопнческихъ капель. Затемъ, изображеше фиксируютъ. Пластинка
получаетъ прежнюю зеркальность, кроме техъ точекъ, где осела ртуть. Если
будемъ смотреть на изображеше, поместясь такъ, чтобы сзади насъ было тем¬
ное пространство, то последнее отразится въ зеркальной поверхности пла¬
стинки и обозначить течныя части модели, между т'Ьмъ какъ пространства, по¬
крытия каплями ртути, укажутъ наиболее освещениям и выдающаяся части
предмета. Такимъ образомъ, мы будемъ видеть позитивное изображеше.
Дагерротипъ даетъ рисунки чрезвычайно нужные п точные до мельчай-
шпхъ подробностей, вндимыхъ только съ помощш микроскопа, что и состав¬
ляете его неоспоримое превосходство предъ фотографией на бумаге, на кото¬
рой, по причине ея неровности, заметной даже для простого глаза, изображе¬
шя относительно грубы и лишены мелкихъ подробностей. Но съ другой сто¬
роны, непрочность дагерротнпнаго рисунка, который можно стереть слабымъ
трешемъ, неудобство при его разематриванш, требующее особеннаго положешя
рисунка и наблюдателя, а также и то обстоятельство, что каждая картина
требуетъ новой съемки,—заставляетъ предпочитать фотографпо на бумаге.
Одновременно съ Дагерромъ, трудился по части светописи Никифоръ Ньепсъ
п добился некоторыхъ результатовъ, которые впоследствш послужили нача-
ломъ фотолитографт и гелтрафт—искусствъ получать, помощпо све¬
та, на камне, или металле рельефныя изображешя, который потомъ можно
типографической краской отпечатывать на бумаге. Основашемъ этихъ мс-
тодовъ служить способность некоторыхъ телъ подъ вл1яшемъ света делаться
нерастворимыми. Сюда между прочимъ принадлежать: асфалыь нли жидов¬
ская смола, смешеше двухромокал1евой соли съ вишневымъ клсемъ, жела¬
тиной и проч. Изъ множества нредложенныхъ процессовъ мы разсмотримъ
только одинъ. Прпготовляюгь водный растворъ двухромокалневой соли съ виш¬
невымъ клеемъ и покрываютъ имъ литографическШ камень, которому потомъ
даютъ обсохнуть въ темноте, потому что сухой слой этой смеси чрезвычайно
чувствителенъ къ свету. Потомъ, на камень кладутъ негатнвъ и ставятъ на
светъ. Лучи пройдутъ чрезъ прозрачный части стекла, соответствующая чер-
нымъ частямъ предмета, и отнимутъ у вишневаго клея способность опять рас¬
творяться въ воде; напротивъ, подъ непрозрачными частями негатива, это
вещество въ своихъ свойствахъ не изменится. Если теперь камень обмывать
въ темной комнате водою, то въ техъ аестахъ, где светъ не действовалъ.
клей смоется, а где свегь действовалъ — тамъ останется въ болынсмъ или
меньшемъ количестве, и на поверхности камня обнаружится слабое рельефной
изображеше предмета. Чтобы увеличить углублеше, камень обмываютъ сла¬
бымъ растворомъ азотной кислоты, которая разлагаетъ вещество камня, где
былъ смыть вишневый клей. Наконецъ, нродолжительнымъ промывашемъ клен
совершенно смываютъ. Если теперь провести по камню катушкой, смазанной
типографской краской, то краска нристанетъ къ возвышетямъ: придавивъ
потомъ камень прессоыъ къ бумаге, получимъ на ней позитивный огпечатокт.
■128. Спектръ химическихъ лучей. Пропустимъ лучъ света въ тем
ную комнату чрезъ отверст, сделанное въ ставне, и заставимъ его упасть
на призму. Если поместить въ томъ месте, где получится спектръ, чувстви¬
тельную фотографическую пластинку, то цветъ ея изменится, хотя и неоди¬
наково въ разныхъ частяхъ. -’а краснымъ концомъ спектра, куда падаютъ тем-
О ХИМИЧЕСКНХЪ ЛУЧАХЪ.
507
пне лучи теплорода и даже въ лучахъ красныхъ, оранжевых-!. и желтыхъ, пла¬
стинка сохраняетъ свой-цвегь, и если изменяется, то весьма слабо. Въ лучах i.
зелепыхъ, голубыхъ и проч. пластинка черн!;етъ, и т’Ьмъ больше, ч-1;мъ ближе
къ фиолетовому краю спектра; но и здФсь дФйств1е не оканчивается: оно на¬
блюдается за фшетовымъ цветомъ, въ темномъ пространстве, куда не па¬
даетъ световыхъ лучей.— Отсюда выходитъ, что лучъ солнца можетъ действо¬
вать тремя способами: на органъ зрешя, производить нагреваше п разлагать
химичесия вещества. Не каждый лучъ способенъ ко всемъ тремъ дейггаямъ:
одни лучи могутъ только нагревать,— это лучи, пмеюпце наименьшаго пока¬
зателя преломлешя; друпе даютъ одновременно явлеше тепла п света; третьи
ощущаются зрительнымъ нервомъ, провзводятъ iiarplmanic и разлагаютъ ве¬
щества; четвертые действуютъ на глазъ и производятъ химическое действие:
наконецъ пятые, съ наибольшимъ показателемъ преломления, обладаютъ только
одними химическими свойствами. Эти последше называются темными хими¬
ческими лучами.
Все спектральные лучи, отъ темной теплоты до темныхъ химическнхъ лу¬
чей, отличаются другъ отъ друга только своею преломляемостью. Если бы мы
могли изменить преломляемость луча, то изменились бы и его качества. Если
бы напр, увеличили преломляемость красныхъ лучей до фюлетовыхъ, то эти
лучи потеряли бы свою способность тенлородную, но пршбрели химическую и
стали бы производить на глазъ впечатлеше фюлетоваго цвета. Равнымъ обра¬
зомъ, если уменьшать преломляемость темныхъ химическнхъ лучей, то опи мо¬
гутъ сделаться видимыми, представляясь последовательно голубыми, зеле¬
ными и проч., и, наконецъ, превратились бы въ темную теплоту. Дейсша
каждаго луча нераздельны; мы не можемъ отделить одно дейсше и оставить
другое, напр, оставить синему лучу только световое дейсте и отнять отъ
него химическое, или обратно.
Раскаленные газы и пары, кроме световыхъ лучей, производящихъ вч.
спектрахъ характерный цв-Ьтныя лиши [371], испускаютъ еще невидимые
теплородные и химпчесше. Въ существовали последнихъ можно убедиться,
принимая спектръ раскаленного газа на фотографическую пластинку, на ко¬
торой тогда рисуются видимыя характерныя линш и, кроме ихъ, еще мнопя
друпя въ темной химической части спектра. Такимъ образомъ Маскаръ дока-
залъ, что железо даетъ, кроме 460 светлыхъ лишй, еще 100 въ химической
части спектра. Чувствительная фотографическая пластинка, помещенная въ
солнечномъ спектре, не чернеетъ въ техъ местахъ, где находятся фраунго¬
феровы лиши. Ташя же лиши получаются въ темной химической части спек¬
тра; оне обозначены Беккерелемъ буквами: L, М, N, О, Р, Q, li, S, Т. Мас¬
каръ посредствомъ фотографии нашелъ более 700 фраунгоферовыхъ лишй въ
темной химической части спектра.
Относительное количество лучей всехъ трехъ родовъ (темной теплоты, лу¬
чей света, темныхъ химическнхъ лучей) въ разныхъ источникахъ света раз¬
лично. Обыкновенная свечка или масляная лампа даютъ мало химических-!,
лучей, керосинъ — более, электричесшй и солнечный светъ — весьма много;
въ свете горящей магшевой проволоки ихъ еще более. ХимическШ спектръ
электрической искры въ Ю разъ длиннее светового.
429. Свойства химическнхъ лучей, подобный свойствлмъ лучей
нв*ьта и тепла. Химичесше лучи имеютъ свойства, подобный свойствам-!,
лучей света и тепла: они также отражаются, преломляются и проч.
508
О ХИМИЧЕСКИХЪ ЛУЧАХЪ.
Одни вещества пропускаютъ чрезъ себя химичешс лучи въ большей или
меньшей степени, друпя задерживаютъ; нервыя называются дшктиниче-
скими, вторыя—актиническими. Изъ немногихъ изыскатй, сделанныхъ
по этому поводу, выходитъ, что наибольшая д1актиническая способность при¬
надлежит. горному хрусталю и исландскому шпагу; затЬмъ следуютъ: стекло,
вода, плавиковый шпатъ, поваренная соль.
Такъ какъ химичесше лучи имеютъ наибольшаго показателя преломлешя,
то, проходя чрезъ собирательное стекло, они должны пересекаться ближе
къ стеклу, нежели световые. Это обстоятельство составляло прежде боль¬
шое затруднеше при устройстве фотографичсскихъ аппаратовъ. Если по¬
ставить матовое стекло камеры-обскуры въ такомь разстоянш отъ объектива,
чтобы пзображеие было наилучшимь образомъ очерчено, то изображеше фо¬
тографируется не резко, потому что чувствительная пластинка, совпадая съ
оптичсскимъ фокусомъ, будетъ находиться дальше фокуса химическихъ лучей.
Чтобы этого избегнуть, матовое стекло приближали къ объективу более, не¬
жели сколько следовало для получешя яснаго светового изображешя. Вь на¬
стоящее время умеютъ приготовлять таюе объективы, въ которыхъ, чрезъ
сочеташе стеколъ, уничтожена разность въ фокусныхъ разстояшяхъ химиче¬
скихъ и световыхъ лучей.
430. Фосфоре с ценцгя и флуоресценцгя. Подъ пменемъ фосфоре-
сценцги разумеютъ свойство некоторыхъ телъ испускать пзъ себя световые
лучи безъ заметнаго отдФлетя тепла; это явлеше получило свое назваше отъ
фосфора, который въ темноте при обыкновенной температуре светится. Фос-
форесценщя наблюдается у многихъ телъ. Некоторыя животныя низшихъ по-
рядковъ пздаютъ светъ и испускаютъ изъ себя светящуюся матерно. Отъ
этого, въ тсплыхъ странахъ, взволнованная морская вода кажется иногда са-
мосветящеюгя, что особенно заметно на гребняхъ волнъ, на бороздахъ, остав-
ляемыхъ после себя кораблемъ, и проч. То же свойство имеютъ мнопя жи-
вотныя на сушЬ; между ними назовемъ свЬтящагося червяка, котораго только
задняя часть (abdomen) испускаетъ светъ. Некоторый растешя также фос-
форесцируютъ, хотя весьма слабо-
Теплота, электричество, светъ могутъ возбудить фосфоресценщю въ та-
кяхъ телахъ, которыя, при обыкновенныхъ условшхъ не светятся. Ллмазъ и
MHorie другЬе драгоценные камни, мелъ, мука и проч., будучи нагреты, све¬
тятся въ темноте, хотя температура ихъ будетъ ниже 100'. Круксъ нашелъ
способъ возбуждать фосфоресценщю у многихъ веществъ, между которыми ал-
мазъ стоитъ на первомъ месте; вещества эти вводятся въ трубки, подобный
гейслеровымъ, где газъ доводятъ до крайней степени разрежешя, и подвер¬
гаются действие ипдуктивнаго тока [318].—Число веществъ, которыя светъ
заставляетъ фосфоресцировать, весьма велико. Но особенно ясно и весьма кра¬
сиво проявляется фосфоресценщя въ такъ называемомъ болонскомъ фос-
форщ это ничто иное, какъ сернистые барШ, стронщй и кальцШ. Не все
лучи спектра способны возбудить фосфоресценщю; въ наибольшей степени
этимъ евойствомъ обладаютъ темные химичесше лучи; лучи же съ малыми по¬
казателями преломлешя, какъ наприм. красный, даже уничтожаютъ возбуж¬
денное уже фосфорссцировашс. — Показатель преломлешя лучей, иснуекае-
мыхъ фосфореецнрующимъ теломъ, менее показателя преломлешя тФхъ лучей,
подъ в.шшемъ которыхъ оно находилось.
О ДВИЖЕНШ.
509
Некоторый вещества, будучи помещены въ лучахъ спектра, пачпнаютъ
светиться и мгновенно теряютъ это свойство, какъ скоро ихъ оттуда удалять.
Невидимые хпмичесше лучи производить сильнейшее д'Ьйс'пйе, фюлстовыс и
спше—весьма слабое, nposie цветные лучи—никакого. Къ такимъ всществамъ
принадлежать: урановое стекло, флоресценъ, растворенный въ нататырномъ
спирте, растворъ въ окисленной воде, пли спиртё, сернохипиновой солп,
хлорофила и другихъ, и, наконецъ, фтористый калырй, отъ котораго заимство¬
вано самое назваше явлешя—ф-*уоресценщя. Лучи испускаемые флуоре-
сцирующимъ веществомъ, пмФютъ меньшаго показателя преломлешя, нежели
лучи возбуждающи. Такъ, растворъ сернохининовой соли въ синпхъ лучахъ
спектра кажется краснымъ; потомъ, по мФре приблпжсшя къ фюлетовому
концу спектра и далее, это вещество постепенно принпмаетъ цвета: оранже¬
вый, зеленый и, наконецъ, голубой.
Явлешя фосфоресценцш и флуореспеяцш еще весьма мало разъяснены.
О ДВИЖЕНШ.
431. Когда, силы действующая на какое либо тело, не уравнове¬
шиваются, то т^ло начинаетъ двигаться. Если, нанрпмеръ, параллель¬
ный силы, действуюнця на прямолинейный рычагъ, не находятся въ об¬
ратной пропорщональности съ плечами, то рычагъ будетъ вращаться,—
и именно въ сторону той силы, которой величина более, чемъ следо¬
вало бы ей быть по пропорцш. Когда тело совершенно свободно, то вся¬
кая сила способна произвести движеше.
Движете тела есть явлете вообще довольно сложное: тело, дви¬
гаясь поступательно, можетъ въ то же время вращаться на оси, кото¬
рая при этомъ еще нереме&яетъ иногда свое место въ теле; въ то же
время можетъ изменяться форма самого тела, и проч. Мы будемъ раз-
сматривать простейший случай: когда все точки двигаются параллельно
между собою. Бъ такомъ двпжешп достаточно наследовать движете
какой либо одной точки тела, потому что все проч1я двигаются точно
такъ же. Подобное явлеше нредставляетъ падающее въ пустоте весо¬
мое тело, висевшее прежде на нитке, которую потомъ пережгли. Такпмъ
образомъ, при носледующемъ изложенш надо всегда разуметь матещ-
альнуго частицу, то есть тело безконечно малыхъ размеровъ, или отно¬
сить суждеше хотя къ телу посредственной величины, но такому, въ ко-
торомъ все частицы двигаются одинаковымъ образомъ.
Равпомърное и прямолинейное двпжен1е. Какъ скоро тело,
неудерживасмое никакими нрепятшпями, мгновенною или непрерывною
силою приведено въ движете и потомъ предоставлено самому себе, то,
вследс'ше инерцш, оно будетъ двигаться равномерно и но прямой ли¬
510
о днижкпш.
ши. Скоростью въ этомъ случае называется пространство, пробегаемое
телом;» въ единицу времени. Назвавъ чрезъ S пространство, пройден¬
ное гЬломъ въ промежуток! времени /. а чрезъ V скорость, получимъ
равенство:
S =Vt,
пзъ котораго но двумъ изъ трехъ величинъ: S, V и t можемъ всегда
пайтп третью. Такъ наприм’Ьръ, отъ Петербурга до Москвы, по желез¬
ной дороге, считается 604 версты. Пусть локомотивъ, двигаясь равно¬
мерно, цробегаетъ каждую секунду 5 сажень; чтобы узнать, во сколько
времени пройдетъ онъ всю дорогу, нужно разделить $=604 вер. на
?■=;"> сажень; тогда найдемъ /=60400 секундамъ=167/э часа.
432. Неравномерное икриволинейпое движенге. Если дви¬
жущееся тело совершенно свободно, то движете неравномерное, или
криволинейное, или то и другое вместе, возможно только въ томъ слу¬
чае, когда свободное тело находится подъ непрестапнымъ в.шшемъ не¬
прерывной силы. Итакъ, пусть непрерывная сила Р действуетъ на сво¬
бодную материальную частицу. Разделимъ единицу времени, напр. 1
секунду, на чрезвычайно малые промежутки, которые, для сокращешя
речи, назовемъ элементами времени. Непрерывную силу можно раз¬
сматривать какъ рядъ толчковъ, сообщаемнхъ телу въ начале каж¬
даго элемента, предполагая при томъ, что впродолжеше самого элемента
эта сила не действуетъ. Такое нредположеше конечно несогласно съ
нонямемъ о непрерывной силе, но оно темъ ближе къ истине, чемъ эле¬
менты времени и толчки меньше, и, наконецъ, будетъ вполне выражать
яалеше, когда элементы сделаются неизмеримо малыми. Пусть во все
время движетя, непрерывная сила F старается приблизить матер! аль-
ную частицу М (фиг. 604) къ одной и той же точке А. Пусть, кроме
того, частица М отъ дейсттйя мгновенной силы получила скорость по
направленш лиши MB. Если бы сила Fне действовала, то частица Ж
пробежала бы въ первый элементъ времени, равномернымъ движешемъ,
некоторую лишю MB; напротивъ, еслибы частица не имела этой на¬
чальной скорости и повиновалась только силе F, то, нолучивъ одинъ
толчекъ въ начале перваго элемента, она прошла бы равномернымъ
движешемъ въ этотъ элементъ, по нанравленш действ1я силы, лишю
МС. Такимъ образомъ, матер!альная частица, будучи принуждена дви¬
гаться равномерно но двумъ направлен! ямъ, пойдетъ по ддагонали ЖЖ,
параллелограмма, построеннаго на лишяхъ МС и MB, и къ концу нер-
ваго элемента времени достигнетъ точки М\. Еслибы действ1е силы F
более не повторялось, то частица М пробежала бы, вследсттае инер-
ц!и, во второй элемептъ времепи, лишю М\В, равную ЖЖ,; но такъ
о днижкнш.
какъ сила F сообщаетъ этой частице въ начале 2-го элемента времени
толчекъ и темъ заставляетъ ее, внродолжешс этого элемента времени,
приблизиться къ A, тМхЕ, то частица къ началу третьяго элемента
времени будетъ въ Ms, на конце дшгонали параллелограмма, постро-
енаго на лишяхъ Мх1) и ЖХЕ\ въ третш элементъ времени, если не
нрппимать во внимаше силу F, частица должна пройти, по пнерцш, про¬
странство M2G=MX3E и т. д.
Такимъ образомъ. частица будетъ двигаться по изменяющимся без-
престанно нанраилешямъ: ММЪ Ж, М., Если элементы времени
уменьшатся до безконечности, то ломаная лишя ММХМ2М3 обра¬
тится въ кривую.
Мы предполагали, что F постоянно стремится приблизить Maiepi-
альную частицу къ точке А, но не трудно видеть, что следств1я бу¬
дутъ те же, хотя бы сила Fимела какое угодно направлеше. Родъ кри¬
вой или траекторги зависитъ отъ величины и направлетя первона¬
чальной скорости, сообщенной частице, а также отъ того, какъ изме¬
няются направлеше и величина силы F. Если, напримеръ, сила F есть
взаимное притяжеше, обнаруживаемое неподвижною частицею А на М
по законамъ Ньютона, то кривая, описываемая точкою М, будетъ, какъ
это доказывается въ механике, либо окружность, либо эллипсъ, либо
парабола, либо гипербола .
Если матер1альная частица М получила первоначальный толчекъ
но направленш непрерывной силы, или въ обратную сторону, или со-
всемъ не имела вначале скорости, пребывая въ покое, то будетъ дви -
гаться по прямой лиши МА, приближаясь, или удаляясь отъ точки А.
Въ этомъ случае, движете будетъ неравномерное, потому что равно¬
мерное и прямолинейное движете возможно только отъ одного толчка.
^ 433. Скорость. Пусть матер1альная частица подъ вл1яшеыъ не¬
прерывной силы описываетъ кривую линш FEQ (фиг. 605). Еслибн
А’
512
о движкнш.
въ то время, когда частица пришла въ точку Е, сила F перестала дей¬
ствовать, то частица, стремясь, вследсятес инерцш, сохранить такое на-
нравлеше движешя, какое имела въ это мгновеше, должна двигаться
равномерно по касательной EN къ кривой въ точке Е; пространство,
пробегаемое пчъ тогда въ единицу времени, называется скоростью.
Такимъ образемъ, скорост ью въ переменномъ движенш называется
та скорость, которую бы тпло имело, еслибы съ извгьстнаго мгно¬
венья стало двигаться равномерно, вследствие прекращенья дгьй-
сття непрерывной силы. Для пояснешя сказаннаго приводимъ при¬
меры. Когда горитъ порохъ въ дуле орудш, то образующееся при этомъ
газы давятъ своею упругостью на артиллерШскш снарядъ и, преодоле¬
вая его инерцш, сообщаюте ему все ббльшую и большую скорость, пока
снарядъ не выйдетъ изъ оруддя; тогда дейсттее силы прекращается, и
движеше ядра становится равномерннмъ. Скоростью снаряда назы¬
вается та скорость, которую онъ имеетъ, когда вылетаетъизъ дула ору¬
дия. Заметимъ, что хотя бы каналъ оруддя былъ кривой, движеше сна¬
ряда но выходе изъ дула осталось бы все таки равномерное и прямо¬
линейное *).—Скорость поезда но железной дороге бываетъ въ начале
движешя очень мала, вследствие того, что упругая сила пара должна
преодолеть инерцш локомотива и нривязанныхъ къ нему вагоновъ, и
медленно возрастаетъ, по мере преодолевали этихъ пренятствШ. Если¬
бы захотели знать скорость для некотораго мгновешя, нанр. въ конце
10-й секунды, то надо было бы прекратить дейстчме паровъ и опреде¬
лить пространство, которое поездъ нробежитъ въ 11-ю секунду, ко¬
нечно допуская, что треше и сопротивлеше воздуха не окажутъ в.ш-
шя на движеше.
Если скорость все уменьшается, то движете называется замедлен-
нымъ; когда оно увеличивается, то—ускореннъшъ. Когда скорость
уменьшается или увеличивается чрезъ равные промежутки времени, на
одну и ту же величину, то движете соответственно имеетъ назвашя —
равномпфно замедленного и равномерно ускоренного.
434. Ускореше. Когда свободное тело, не встречая сопротивле¬
ний, двигается по прямой линш равномерно, то это призпакъ, что оно
получило одинъ толчекъ отъ мгновенной силы и не подвержено посто¬
янному вл1янш непрерывной силы. Напротивъ, если свободное тело дви¬
гается по кривой лиши равномерно, или неравномерно, или хотя п по
прямой, но неравномерно, то должно заключить, что на тело действуете
некоторая непрерывная сила. Пусть свободная матер!альная частица
*) Предполагая, ,(то сила тяжести на сштрятъ не А'Гйст’ уотъ и что движеше
совершается въ нустотЬ.
О ДПНЖКШН.
двигается но при.чои лиши ЛВС отъ А къ С (фиг. 606) неравномерно;
тогда необходимо допустить, что и непрерывная сила действуетъ по
той же самой лиши, потому что, въ противномъ случае, движеш'е было
(5м криволинейное. Прсдположимъ, что частица, пршдя въ точку А.
имела скорость v, потомъ чрезъ одну секунду достигла В. гд;Ь скорость
была г-ь далее, еще черезъ сек} иду частица пришла въ С со скоростью
f.2. Разности v2—Vi и —v выразить измените скорости чрезъ рав¬
ные промежутки времени, имен¬
но чрезъ одну секунд}. Если А Ь в е с"
сила-.F постоянна. то, уподоб- *■
ляя ее ряду толчковъ. повто- фиг- 606 •
ряемихъ чрезъ безконечно малые и равные между собою промежутки
времени, мы должны допустить, что все эти толчки между собою равны.
Тогда приращешя скорости, чрезъ одинаковые промежутки времени,
должны быть также равны, то есть
г.,—= <>i—V,
и, следовательно, частица будетъ иметь равномерно ускоренное, или
равномерно замедленное движете: первое—когда сила действуетъ отъ
А къ С, т. е. по направленш движетя, а второе—если сила направ¬
ляется въ противоположную сторону. Ириращете скорости въ еди¬
ницу времени, въ случае движешя равномерно ускорсннаго, или равно¬
мерно зпмедленнаго, называется ускоретемъ. Если скорость увели¬
чивается (равномерно ускоренное движете), то ускореше считается по¬
ложительнымъ; если скорость уменьшается (равномерно замедленное дви¬
жете), то ускореше принимаюсь величиной отрицательной. Если на-
примеръ говорятъ, что ускореше некоторой движущейся частицы не
изменяется съ течешемъ времени и постоянно равно 5 фут., то это зна¬
чить, что частица двигается равномерно ускоренно, при чемъ скорость
каждую секунду увеличивается на 5 фут. Если ускореше частицы равно
—5 фут., то частица двигается равномерно замедленно, при чемъ ско¬
рость ея чрезъ каждую секунду уменьшается на 5 фут.
Опытъ показываетъ, что во сколько разъ больше сила, во столько
же разъ более производимое ею д/Мсте; поэтому, следуетъ допустить,
что ускореше uponорцгонально силгь.—Въ прямолинейныхъ движе-
кЬпхъ, равномерно ускоренномъ и равномерно замедленномъ, сила есть
величина постоянная; ускореше, какъ нропорцюнальпое силе, также
Должно сохранять, во все время двпжешя, одну и ту же величину. Чтобы
определить посредствомъ опыта величину ускорения, надо заметить
"риращеще скорости въ некоторый промежутокъ времени и разделить
514
о движши.
это приращеше на число протекшихъ единицъ времени. Въ движенш
равномерном'!, и прямолинейномъ ycEopenie равно нулю.
Пусть теперь на т'Ьло, движущееся по прямой АС, действуетъ не¬
постоянная сила по направленш той же лиши; тогда величина толч-
ковъ, получаемыхъ матер1альной частицей, должна быть неодинакова
въ разные элементы времени, а потому и приращешя скорости будутъ
неравны. Вообразимъ, что, начиная съ того мгноветя, когда матерВ
альная частица стала двигаться отъ точки А, непрерывная сила пере-
стаетъ изменяться, сохраняя ту величину, какую она имела въ этой
точке; вместе съ темъ, и толчки сделаются равными, и движете обра¬
тится въ равномерно ускоренное, или равномерно замедленное. При
такомъ предположенш частица чрезъ секунду придетъ уже не въ точку
В, въ которую ей въ действительности следовало бы придти, а въ I),
или Е, то есть ближе, или дальше:, въ JD, когда въ действительности
сила F увеличивается, авъ Е—если опауменыпается. Достигнувъ точки
В, или Е, частица будетъ иметь некоторую скорость и, неравную
Разность и — v называется ускорешемъ. Такимъ образомъ, ускоре-
нгемъ вообще называется приращеше скорости во единицу вре¬
мени, еслибы съ данного мгноветя сила сохранила свою вели¬
чину на этотъ ггромеэюутокъ времени.— Ускоренге отъ перемен¬
ной силы, какъ и отъ постоянной, пропорг(,юналъно силгь.
' 435. ДвИЖЕН1Я РАВНОМЕРНО УСКОРЕННОЕ И РАВНОМЕРНО ЗА¬
МЕДЛЕННОЕ. Пусть постоянная сила непрерывно действуетъ по на¬
правленно движешя, или въ противную сторону, на свободную матерЬ
альную частицу, имеющую уже скорость Ъ. Требуется определить ско¬
рость поистечеши времени t и пройденное частицей пространство. Раз¬
делюсь 1 сек. на элемента, а силу будемъ разсматривать какъ рядъ
толчковъ, получаемыхъ частицей въ начале каждаго элемента, и на¬
зовемъ чрезъ р приращеше скорости отъ одного толчка. Впродолжеше
перваго элемента, скорость будетъ Ъ-\-р, впродолжеше второго Ъ-\-2р.
третьяго Ь - j- 2>р и т. д. Если въ секунде и элементовъ, то, по проше-
ствш t секундъ или nt элементовъ времени, скорость, которую назо¬
вемъ чрезъ v, будетъ:
v=b-{-pnt.
Количество рп есть ускореше, ибоозначаетъ приращеше скорости
въ единицу времени; назвавъ его чрезъ д, получимъ:
v=b~)r gt (1)
Формулу эту можно получить проще. Въ самомъ д4л'Ь, если каждую се¬
кунду скорость возрастаетъ на д, то въ t сек. она увеличится на gt и. зна¬
чить, будетъ равна Ь f gt.
о движкнш. 51Г>
Для опред’Ьлешя величины пространства, пройденнаго частицей
впродолжеше i секундъ, найдемъ, сколько пробежала частица въ каж¬
дый элементъ времени, и полученный количества сложимъ. Впродолже-
nie перваго элемента, частица имеетъ скорость Ь поэтому, простран¬
ство, ею пройденное впродолжеше этого элемента, будетъ Впро¬
должеше второго элемента скорость равна Ъ -}- 2р; поэтому, простран¬
ство, пройденное во второй элементъ, будетъ Такъ же найдемъ,
что пространство, пройденное въ трётШ элементъ равно и т. д.;
наконецъ, въ посл'Ьдшй —-— Называя пространство, которое про¬
шла частица отъ начала движетя, чрезъ S, получимъ:
s_‘I1«-(-£+2?-i-aL+ +j«
п 1 п 1 п 1 п 1 п
или. взявъ ^ во вс$хъ вденахъ, кром4 перваго, за общаго множителя,
I (1 + 2 + 3 +«Q.
Количество, стоящее въ скобкахъ, есть сумма членовъ ариеметической
прогрессш, а потому
vL
' п 2
Замечая, что
1 + nt = п (-L + ty
найдемъ
s = bi+v-£(\ + ty .
Полагая п равнымъ безконечно большому числу, будемъ иметь, по при¬
чине равенства^»— д, что
S=U+^- (2)
Формулы (1) и (2) составляютъ pimeHie предложеннаго вопроса.—Если
у есть величина отрицательная, то движете будетъ равномерно заме¬
дленное, а когда положительная—то равномерно ускоренное.
436. О сопротивленгяхъ движкнш. Всякому движенпо на
земной поверхности препятствують треше и сопротивлеше средины.
Tpehie. Tpenie обнаруживается каждый разъ, когда какое ни-
%Дь тело должно двигаться по поверхности другого, постоянно его ка¬
тясь и надавливая съ некоторою силою. Причина трешя заключается
. *) Потому что Ь+р есть пространство, которое частица должна проб-Ьжать въ
лУю секунду или п элементовъ времени.
516
о двнжшн.
въ томъ, что, какъ бы тЬло ни было хорошо отполировано, всегда бы-
ваютъ на немъ неровности—возвышешя и углублетя—хотя и весьма
малыя; на фигур"! 607 изображенъ въ увеличенномъ размЬрЬ разрЬзъ
двухъ отполированннхъ поверхностей. Если два тЬла А и В будемъ
тереть одно о другое, то возвышешя одного войдутъ въ углублешя дру¬
гого, и мы должны будемъ преодолевать сонротпвлете; при этомъ не¬
который, наиболее выдающаяся части будутъ срываться
и неровности сглаживаться. Отсюда объясняется, почем}
поверхности при тренш полируются. Треше въ общежи-
тш имеетъ весьма важное зпачеше. Гвоздь, вколочен-
ный въ доску, потому только не выталкивается назадъ
упругостью дерева, что между нимъ и стенками отвер-
tiii спя существуем, сильное треше. Узелъ, сделанный изъ
Фиг. 607. веревки, долженъ былъ бы развязаться, вслЬдсттае ея
упругости, если бы тому не препятствовало треше. Вещи, лежанця на
столе, который всегда имеетъ бблыную или меньшую покатость, не
могли бы на немъ держаться,
если бы не было трешя. Безъ
трешя невозможно былобы дви¬
жете локомотива но железной
дороге, и проч.
Величину трешя при разныхъ
обстоятельствахъ можно опреде¬
лить посредствомъ особаго прибо¬
ра, изобретеннаго Кулономъ и на¬
зываема™ трибометромъ. Этотъ приборъ состоитъ изъ горизонтальнаго сто¬
ла В (фиг. 608). Тело А кладутъ на столъ и привязываютъ къ веревке,
параллельной поверхности стола и перекинутой чрезъ блокъ С. На другомъ
конце веревки, прикреплена чашка 1), на которую кладутъ гири, чтобы пре¬
одолеть треше между поверхностями предмета А и стола. Пока тело остается
въ покое, величина трешя бол'Ье веса гири, положенной на чашку; прибавляя
постепенно гири, можно достигнуть того, что тело станетъ двигаться. Надо
заметить точно то мгновеше, когда нарушается равновейе; тогда весъ гири
будетъ приблизительно равенъ тренш.
Подвергая испытанiro тЬла изъ разныхъ веществъ, разной поли¬
ровки, в'Ьса и проч., нашли слЬдуюпце законы:
1) Треше уменьшается, когда труштяся тЬла смазаны какимъ либо
жирннмъ веществомъ, а тоный слой воды между металлическими по¬
верхностями почти совершенно унлчтожаетъ треше. По этой прпчинЬ.
оси колесъ въ экипажахъ и машинахъ смазываются саломъ, масломъ,
дегтсмъ. Когда рельса желЬзной дороги смочены дождемъ, то локомо-
тввъ идетъ медленнЬе обыкновенна™, потому что колеса его, встрЬчая
малое сопротивлеше, вертятся, не подаваясь впередъ.
Фиг. 608.
о движенш.
517
2) TpeHie между однородными телами болЬе, нежели между разно¬
родными. На этомъ основаши, подставки въ вЬсахъ дЬлаются изъ од¬
ного вещества, а призма—изъ другого.
8) TpeHie Т’Ьмъ меньше, чЬмъ трунцяся поверхности лучше поли¬
рованы.
4) Трете прямо нропорцюнально давленш.
5) Величина трети не зависитъ отъ величины поверхностей тру-
■цихся тЬлъ, если только проч1я обстоятельства одинаковы. Многогран-
нпкъ, котораго гранп одинаково хорошо отполированы, хотя и разной
величины, даетъ одно и то же TpeHie, какой бы стороной своей ни ле¬
жалъ на плоскости стола В.
Изъ этого послЬдняго закона выходитъ, что, какой бы толщины ни была
ось, на которой вращается колесо, треше остается одно
и то же. Однакожъ, вл5яше трешя или пренятс-гас, ко¬
торое оно оказываетъ движенш, бываетъ тЬмъ менЬе,
чЬмъ тоньше ось. Пусть на оси с (фиг. 609) вращается
колесо. TpeHie можно заменить грузомъ t, который дЬй-
ствуетъ на окружность осп и стремится повернуть ко¬
лесо въ сторону, противную съ той, куда заставляетъ
двигаться сила Р, приложенная къ окружности колеса.
Назвавъ с А рад!усъ оси чрезъ г, а колеса—чрезъ В,
найдемъ, что при постепснномъ возрастанш силы Р на¬
ступил. мгновеше, когда силы t и Р уравновесятся; въ эту пору
{ М
Р~~'Г
Если сила Р станетъ еще больше, то колесо будетъ вращаться въ сторону
этой силы [75].
Если ось сдЬлается толще, такъ что рад1усъ ея сАх, который назовемъ
чрезъ будетъ болЬе т, то, хотя величина трешя t не изменится, потре¬
буется спла Р„ больше Р, чтобы нарушить равновЬйе. Въ самомъ деле,
подобно предыдущему, будемъ иметь для равповЬйя силъ t и Р,:
t Р г \
р._»-7 (и)
"аздЬливъ обЬ части равенствъ (т) и (и) одну на другую—первую на пер-
вую и вторую на вторую—получимъ:
■Р«_
Р г *
Отсюда видимъ, что сила, уравновешивающая силу тремя, прямо пропорщо-
мальна рад1усу оси. По этой причине, оси въ экипажахъ и машинахъ стара¬
йся сделать топыпе, приготовляя ихъ изъ веществъ весьма твердыхъ.
Надо различать треше двухъ родовъ. Трешемъ перваго рода на¬
сыпается то трете, которое ишытнваетъ тЬло, когда двигается, скользя
1,0 поверхности другого тЬла; это треше мы уже разсмотрЬли. Трете
вт°рого рода есть сопротивлеше, испытываемое тЬломъ, когда оно ка-
1Питгп, не скользя по поверхности другого тЬла. Еслибы совершенно
(т)
О ДВИЖЕНШ.
полированный шаръ катился но совершенно полированной горизонталь¬
ной плоскости, то не испытывалъ бы никакого тренш. Но, по причин’],,
неровпостей поверхности, шаръ долженъ будетъ безпрестанно то поды¬
маться на возвышешя, то опускаться въ углублешя, при чемъ каждый
разъ теряется часть скорости; онъ испытываетъ тогда трете второго
рода. Въ случае грузовъ, неревозимыхъ на колесахъ, къ этому тренш
присоединяется еще треше 1-го рода—колесъ объ оси. На обнкновен-
ныхъ немощеныхъ дорогахъ, треше 2-го рода составляешь Vie часть
груза, на мостовой 1/30, а по жел’Ъзннмъ рельсамъ только 1/ш.
Треше пспытываютъ также твердыя тела, когда они двигаются въ.
прикосновенш съ жидкостями, какъ наприм'Ьръ суда въ воде, или ядро
въ воздухе; когда жидкость или газъ текутъ по трубамъ и проч. Въ
длинныхъ и тонкихъ трубкахъ треше бываешь иногда такъ велико, что
жидкость или газъ могутъ совеЬмъ остановиться.
437. Сопротивлеше средины. Твердое тело, движущееся въ
воздухе, въ воде, или какой нибудь другой сред'Ь, должно преодоле¬
вать два препятгтя къ движенш: треше о среду и инерцш ея ча¬
стицъ, внводимыхъ движущимся т4ломъ изъ покоя; отъ этого, скорость
тела уменьшается. Причина уменыыешя скорости движущагося въ среде,
тела называется сопротивлетемъ среды.
Наблюдешя и опыты показываютъ, что:
1) Сопротивлеше возрастаетъ со скоростью движущагося т’Ьла.
Когда дЬижеше медленно, какъ напримеръ при колебанш маятника, то
можно допустить, что сопротивлеше пропорщонально скорости; при бо¬
лее быстромъ движенш, какъ наприм. при свободномъ паденш тела,
оно пропорщонально квадрату скорости, а при движенш артиллершскаго
снаряда—даже более высокой степени, однакожъ менее чемъ кубу.
2) Сопротивлеше прямо пропорщонально поверхности движуща¬
гося тела и
3) Темъ меньше, Ч'Ьмъ тело имеетъ бол'Ье заостренную форму.
На оспованш последняго закона, киль судовъ делаютъ по возмож¬
ности острее, а бока плоскими, чтобы, по направленш движешя, суда
съ наибольшею легкостью преодолевали сопротивлеше воды и наиболее
противились боковому действш волпъ и ветра.
Движеше т4лъ отъ дЪйств1в силы тяжести.
438. Падеше въ нустотъ. Въ пустомъ пространства ecib
птла падаютъ съ одинаковою скоростью. Въ этомъ законе можно
убедиться непосредственно изъ опыта, Берутъ длинную стеклянную
ДВИЖЕН1Е ТЪЛЪ ОТЪ ДВЙСТВ1Я СИЛЫ ТЯЖЕСТИ. 51
трубку ЛК (фиг. 610), закрытую съ обЬнхъ сторонъ оправами А и
Ки заключающую три тЬла: мЬдный шарикъ, кусочекъ пробки и пухъ.
Изъ трубки, помощш воздушнаго насоса, чрезъ оправу К, запираемую
краномъ, вытягиваютъ воздухъ. Если теперь быстро перс всрнемъ трубку;
поставивъ ее въ вертикальное положеше, то м'Ьдный шарикъ, пробка и
пухъ уяадутъ на другой конецъ трубы въ одно и то же время.
Для объяснешя этого явлешя, вообразимъ два
или болЬе совершенно одинаковые шара въ пусто-
гЪ; они, очевидно, должны падать съ равными ско¬
ростями, потому что не видно причины, почему бы
одинъ изъ нихъ могъ имЬть большую скорость, не¬
жели другой. Равннмъ образомъ нельзя допустить,
чтобы шаръ, составленный изъ всЬхъ прежнихъ,
падалъ скорЬе, или медленнЬе. То же заключеше,
конечно, надо отнести и къ тому случаю, когда тЬ-
ла имЬютъ вообще каше угодно: видъ, плотность
и проч. Итакъ, всЬ тЬла въ пустомъ пространствЬ
должны падать съ одинаковою скоростью.
То же самое явлеше можно объяснить иначе.
Пусть вЬсъ одного тЬла болЬе вЬса другого въ п
разъ; хотя сила, приводящая въ движете первое
тЬло въ п разъ болЬе вЬса второго тЬла, но во
столько же разъ будетъ болЬе нрепятствШ со сто¬
роны инерцш перваго тЬла, а потому оба тЬла во
все время падешя будутъ имЬть равныя скорости.
439. Шдеше тълъ въ воздухъ. Воздухъ
оказываетъ сопротивлеше всякому движешю, отъ
чего скорость уменьшается, и при томъ не въ оди¬
наковой степени для разныхъ тЬлъ. НаиболЬе за¬
медляются тЬла, имЬюпця большую поверхность и
малую плотность, а при одинаковыхъ плотностяхъ
—тЬла меньшаго вЬса. Въ этомъ убЬждаетъ насъ
ежедневный опытъ. Всяшй знаетъ, что камень па-
даетъ быстрЬеиуха. Картонный кружокъ, опущенный реброиъ,иадаетъ
съ большею скоростью, нежели тотъ же кружокъ, если его плоскость
остается параллельною горизонту. Монета скорЬе достигаегъ земли, не¬
жели того же ддаметра бумажный кружокъ; но если на монету положить
этотъ кружокъ и, держа ихъ горизонтально, предоставить потомъ са-
лимъ себЬ, то оба упадутъ на полъ въ одно время. Большое количество
■сидкостп падаетъ весьма скоро; напротивъ, чрезвычайно малые во-
Фиг. 610.
520
0 ДВИЖЕПШ.
дянне шарики, изъ которыхъ состоитъ облака и туманъ, также пыль,
опускаются весьма медленно, а при слабомъ восходящемъ потоке воз¬
духа даже подымаются. Если впустить нисколько воздуха въ трубку
■4# (фиг. 610), открнвъ кранъ, то, неревернувъ ее, заметимъ, что
сначала упадетъ металлические шарикъ, потомъ пробка и наконецъ пухъ.
Для объяснетя этихъ явлешй, вообразимъ два шара равныхъ д1аметровъ,
но разной плотности, напримеръ одинъ свинцовый в-tea Q, а другой деревян¬
ный веса Р. Хотя шары при паденш встретить равныя сопротивлешя со сто¬
роны воздуха, потому что ихъ поверхности равны, но скорости уменьшатся не¬
одинаково. Назовемъ чрезъ г сопротивлеше воздуха, действующее въ сторону
противоположную падешю шаровъ; тогда сила, приводящая въ движешс свин¬
цовый шаръ, выразится чрезъ Q—г, а сила, приложенная къ деревянному
шару,—чрезъ Р—г. Пусть Q более Р въ п разъ, то есть
Q
—=и, где и> 1.
Изъ алгебры известно, что
Q
р-г^ р •
следовательно,
то есть сила, приложенная къ свинцовому шару, более силы, действующей на
деревянный, въ п разъ слишкомъ, между темъ какъ пнерщя перваго более
пнерцш второго—только въ п разъ; поэтому, свинцовый шаръ долженъ падать
въ воздухе скорее деревяннаго. Итакъ, чемъ плотность тела менее, темъ
медленнее оно должно падать въ воздухе.
Вообразимъ теперь два сплошные шара изъ одного и того же вещества:
а и А, но разныхъ величинъ; пусть д1аметръ второго более д1амсгра перваго
въ к разъ. Назовемъ еще чрезъ р весъ малаго шара а и чрезъ г сопротивле¬
те, испытываемое имъ со стороны воздуха. Тогда найдемъ, что весъ шара А
равенъ к3р, а сопротивлеше воздуха = к2г. Следовательно, шаръ а приво¬
дится въ движете силою р —г, а шаръ А — силою к3п — кг2. Разделивъ
,, . №г(к—1) .
второе количество на первое, получимъ въ частномъ А -|——_—. Отсюда
видимъ, что сила, приложенная къ шару А, более силы, приложенной къ ша¬
ру а, слишкомъ въ к3 разъ, между темъ какъ инерщя перваго шара более
пнерцш второго ровно въ к3 разъ; иначе сказать: тела болыпихъ размеровъ,
при одной и той же плотности, должны двигаться въ воздухе и другихъ сре-
динахъ скорее телъ ыалыхъ размеровъ. - Сопротивлете средины обнаружи¬
вается только при движенш; поэтому, всякое тело, какъ бы оно ни было мало,
шшь бы только было плотнее воздуха, должно падать, хотя и медленно; по
крайней мере, такъ было бы, если бы воздухъ, подобно всякой жидкости, не
им-Ьлъ вязкости; но, вследств1с этого свойства, можно вообразить шаръ столь
чалыхъ размеровъ, что онъ пс будетъ падать въ воздухе.
440. Тяжесть есть сила постоянная. Въ механике доказы¬
вается, что земной шаръ нритлгиваетъ матер1альиую частицу, вне его
ДВИЖЕШЕ ТЫЪ ОТЪ Д'ЬЙСТВШ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.
521
Фиг. 611.
находящуюся, такъ, какъ будто бы притяжеше исходило отъ центра
земли, въ которомъ сосредоточена вся ея масса [47]. Это притяжеше и
есть тяжесть. При свободномъ паденш, разстояш'е между падающижъ
теломъ и центромъ земли уменьшается, и, следовательно, притяжеше
между ними увеличивается. Такъ какъ высота, съ
которой обыкновенно наблюдается падеше, не пре-
вншаетъ 1000 футовъ, то безъ ощутительной по¬
грешности можно допустить, что тяжесть во все
время падешя тела не изменяется, т. е. тяжесть
есть сила постоянная.
Для доказательства, вообразить две матер!альныя
частицы А и В (фиг. 611): одну на поверхности земли,
другую въ разстоянш отъ нея на АВ. Назовемъ чрезъ
F и Ft силы тяжести въ точкахъ В и А. Чтобы опре¬
делить, во сколько разъ i'1, более F, заметимъ, что, по
закону Ньютона, притяжете обратно пропорщонально
квадрату разстояшя центра земли отъ частицъ Ап В. Отсюда получаемъ про-
порщю:
F, ___■ СВ2
F — СА3 :
или, положивъ АВ равнымъ h и обозначивъ рад1усъ земли чрезъ г, будемъ
иметь:
F, (Н-Л)2
F — г3 ’
пли
4--=m=(i+4),=i+“+?.
откуда J:\=F+F ( * + j.
Изъ этой формулы видимъ, что сила тяжести возрастаетъ по мере прибли-
жетя падающей частицы къ поверхности земли, хотя весьма медленно. Если
Л=1 ООО футамъ, то
* +£<0,0001,
и, следовательно, -F, отличается отъ F менее чемъ, на одну десятитысячную
долю F.
^ 441. Свободное падеше тъла. Такъ какъ тяжесть есть сила
постоянная, то свободное падеше тела есть равномерно ускоренное двп-
жеше, въ которомъ .скорость и пройденное пространство выражаются
формулами [435]:
v*=b + gt .
S=U + ^
ГД1> подъ д надо разуметь ускореше, производимое силою тяжести;
О ДВИЖЕНШ.
изъ опыта найдено, что оно равно 32,2 фута. Предположимъ, что
въ начала падешя, тело было въ покое; тогда нужно Ъ положить
равнымъ нулю, и мы найдемъ:
v = gt (В)
S = f W
Въ этихъ формулахъ содержится 4 величины S, v, д и t; какъ скоро
даны две изъ нихъ, проч1я две можно вычислить. Если бы наприм.
нужно было определить скорость, црюбр4тенную т4ломъ къ концу
5-й секунды, и пространство, пройденное внродолжеше 5 секундъ, то
получили бы
v — 32,2 . 5 = 161 фут.
о 32,2.5* .
S =—^—=402,о фут.
Результатъ v — 161 фут. надо понимать такъ: если бы къ концу
пятой секунды сила тяжести перестала действовать, то тело начало
бы двигаться равномерно, проходя каждую последующую секунду
но 161 фут.
Разрёшимъ еще такой вопросъ. Некоторая башня имеетъ 100
футовъ высоты; камень, опущенный съ ея вершины, достигаете осно¬
ванья въ 21/а секунды. Требуется по этимъ ушшямъ определить уско¬
реше. Подстановивъ на место величинъ, входящихъ въ формулу (4),
имъ равныя, получимъ
100 = > откуда д—Ш фут.
Изъ формулъ (3) и (4) можно получить еще одну формулу, весьма по¬
лезную въ цриложешяхъ. Для этого определимъ t изъ уравнешя (3) п
подставимъ въ (4); тогда найдемъ:
s — 2~' ‘р’’ откуда® = ]/r2gS (5)
Положивъ t равнымъ 1 въ равенствахъ (3) и (4), получимъ:
g=v и S = -J- (6)
Формулы (3), (4) и (6) даютъ следующее законы свободнаго падешя
телъ, найденные Галилеемъ.
1) Пространство, пройденное свободно падающимъ т?ь-
ломъ въ первую секунду,равно половинп> ускоренгя, или половить
скорости, прюбргьтенной тгьломъ къ концу того же времени
(формулы (6)). Такъ какъ ускореше равно 32,2 фут., то пространство,
пробегаемое тйломъ въ первую секунду, составляетъ 16,1 фут.
2) Скорость, пргобрптенная свободно падающимъ тгьломъ
ДВИЖЕШЕ Т'ВЛЪ ОТЪ ДЪЙС’ШЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.
523
отъ начат падешя, пропорщоналъна времена (формула (3)). Под¬
ставляя наместо t числа: 1, 2, 3, 4, пайдемъ для скорости:
9, 2g, 2>д, 4jr
или
32,2, 64,4, 96,6, 123,8,
3) Пространство, пройденное отъ начала падешя, пропор-
цюналъно квадрату времени (формула (4)). Полагая t == 1, 2, 3,
4, .... , будемъ иметь:
-f’ 4-9- ч>16-^,....
или
16,1, 64,4, 144,9, 257,6,
Эти законы справедливы только для пустого пространства; сопротивле¬
ше воздуха уменыиаетъ въ большей или меньшей степени скорость и.
следовательно, пространства, пробегаемый шЬломъ.
Поверить законы свободнаго падешя тела непосредственнымъ на-
блюдешсмъ весьма затруднительно, по причине большой скорости па-
дающаго тела. Машина Атвуда и наклонная плоскость, замедляя дви¬
жете, даютъ возможность оправдать законы Галилея на опыте.
442. Машина Атвуда. Машина Атвуда изображена на фигу-
рахъ 612 и 613: первая представляетъ всю машину, вторая—только
верхнюю ея часть, въ увеличенномъ размере. Н изображаешь верти¬
кальную шкалу, на которую нанесены единицы длины, наприм. дюймы;
нумерация делешй идетъ сверху внизъ, отъ точки п. На вершине стол¬
ба А вращается, съ малымъ трешемъ, колесо Б. Въ углубленш, сд4-
ланномъ въ окружности колеса, лежитъ снурокъ, къ концамъ котораго
привешены равныя, и потому взаимно уравновешивающаяся, гирь¬
ки х и у. Если сообщить одной изъ нихъ толчекъ по вертикальному на¬
правлений, то оне придутъ въ движете, при чемъ одна будетъ поды¬
маться, а другая опускаться. Это движете было бы равномерное, еслц
бы можно было устранить препятс'шя: треше оси колеса о подставки,
сопротивлеше воздуха и несовершенную гибкость нити. Если на одну
изъ гирь х положимъ металлическую пластинку т, то эта гиря станетъ
падать ускореннымъ движешемъ и приведешь въ такое же движеше дру¬
гую гирю у. Весъ пластинки т, заставляя падать самую пластинку,
долженъ преодолеть инерщю не только ея собственной массы, но и внер-
цш гирь х и у, между темъ какъ при свободномъ паденш та же сила
встречаешь сопротивлеше только со стороны инерцш одной пластинник.
Следовательно, падеше тела на атвудовой машине, хотя будетъ равно¬
мерно ускоренное, подобно свободному паденш, но медленнее послед-
524
О ДВИЖЕНШ.
няго; ускореше его должно быть во столько разъ мен-Ье, чЬмъ при сво-
бодномъ падеши, во сколько масса одной пластинки т менЬе суммы
массъ гирь х и у и этой пластинки. Отношеше массъ можно заменить
отношешемъ в'Ьсовъ. Поэтому, назвавъ вЬсъ пластинки т чрезъ р,
вкъ каждой изъ гирь—чрезъ q, ycKopenic при свободномъ падеши-—
чрезъ д и yciiopeHie при падеши на атв)Довой машин1!; — чрезъ и,
получимъ:
д ^ 2д-|-/>’ аткУДа а У • 4q\-p •
По этой формул!; въ каждомъ частномъ случай можно вычислить вели¬
чину а. Пусть наприм. р=25 граммамъ, g=229 грам. и д= 82,2 фу¬
та; тогда
а= 32,2 .-2;,29+-25 = 20 дюйм.
Зам!;нивъ въ формулахъ (3) и (4) д на а, найдемъ:
I о
v=at, о = 2 •
Подставляя на мЬсто t числа: 1, 2, 3, 4 а на м’Ьсто
а его величину 20, будемъ имЬть:
v=20, 40, 60, 80,
S= 10, 40, 90, 160,
то есть въ первую секунду гирька х должна пробежать 10 дюйм., и
въ конц!; этой секунды будетъ имЬть скорость 20 дюйм.; въ дв’Ь пер¬
вый секунды гирька х пробЬжитъ 40 дюйм., и въ концЬ 2-й секунды
будетъ имЬть скорость 40 дюйм, и т. д. Чтобы поварить законъ про-
странствъ, гирю х съ прибавочнымъ грузомъ т подымаютъ и ставятъ
противъ нуля шкалы, па пластинку п. Эта пластинка вращается около
точки с и поддерживается въ горизонтальномъ положенш ломанымъ ры-
чагсмъ te, котораго точка опоры въ е. Затемъ, на шкалЬ, противъ
цифры 10, закрЬпляютъ винтомъ скобку съ пластинкой I. Потомъ, от-
водятъ маятникъ М изъ отвЬснаго положешя и предоставляютъ его
самому себ’Ь. При движенш маятника, верхнш конецъ его принодыметъ
молотокъ г, вращающШся на стержн!; rS, около неподвижной точки S,
и, такимъ образомъ, повернетъ ломаный рычагъ te около точки опоры е;
тогда пластинка п, неподдерживаемая рычагомъ, приметъ отвесное
положеше, и гнрька х станетъ падать какъ разъ въ то самое мгновеше,
какъ маятникъ окончитъ первое колебаше. При начал!; каждаго кача-
шя маятника, молотокъ г подымается и тотчасъ же, падая, снова уда¬
ряется въ колокольчикъ й. Первый ударъ происходить при начал!; па-
денгя гири, или въ концЬ перваго колебания маятника; второй, если
установка была вЬрна, совпадаетъ съ ударомъ гири на пластинку 1. —
ДВНЖЕН1Е ТЕЛЪ ОТЪ ДТ.ЙСТВ1Я СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.
Затемъ, ириводятъ гирьку х съ грузоыъ пг къ пулю шкалы, а пластин¬
ку I утверждаютъ противъ 40. Гирька х пробежитъ это пространство
въ 2 секунды и ударится о пластинку I при третьемъ ударе молотка.
И т. Д.
Для поверки закона скоростей, прибавочному грузу даютъ видъ
и, а къ другой скобке прпкрФнляютъ кольцо V, чрезъ которое гиря
свободно проходитъ, а пластинка и задерживается. Гирю х съ такой
пластинкой иом'йщаютъ на дощечку п. а кольцо v утверждаютъ въ
разстояяш 10 дюймовъ отъ прнбавочнаго груза. Въ конце первой
секунды, гиря х пройдетъ чрезъ кольцо v, оста-
вивъ на немъ пластинку и, и будетъ потомъ дви¬
гаться только всл^дс/ше прюбр^тенной скорости,
следовательно, равномерно; поэтому, на основанш
Фпг. 612.
Фиг. 613.
нерваго закона Галилея, она должна пройти во вторую секунду 20 дюй¬
мовъ. Отставивъ скобку I ниже кольца v на 20 дюйм., мы должны
услышать ударъ гири въ пластинку I въ конце второй секунды. Если
номестимъ кольцо v въ разстояши 40 дюймовъ отъ прнбавочнаго гру¬
за и, то гиря х достигнетъ кольца v чрезъ 2 секунды; пройдя чрезъ
него и оставивъ тамъ пластинку и, она должна пробежать въ третью
секунду 40 дюймовъ. И т. д.
О ДВПЖЕНШ.
Пов'Ьрка законовъ свободнаго падешя т4лъ на атвудовой машине
не вполне удовлетворительна; обыкновенно гиря несколько запазды-
ваетъ. Это должно приписать сопротивленш воздуха, несовершенной
гибкости нити. Tpeniio оси колеса о подставки и его инерцш. Поверка
идетъ несравненно правильнее, если количество а не вычисляется по
даннымъ величинам^ и q, а определяется непосредственно изъ опыта.
Положивъ прибавочный грузъ на гирьку х, отодвигаютъ пластинку I
на такое разстояше, чтобы гирька х пробегала его въ целое число се-
кундъ. наприм. въ 3 сек. Это выполняется весьма легко и скоро, после
нёсколькихъ пробъ, подымая и опуская пластинку I. Затемъ, число,
стоящее на шкале противъ пластинки Z. надо разделить на 9 (вообще
на ?). Умноживъ полученное частное на 2, найдемъ а. ускореше
падающаго тела на машине Атвуда.
Для уменыпетя трешя, ось колеса В кладутъ не на подставки, а на две
нары другихъ колесъ Ь (фиг. 614). Тогда вл1яте трешя на движете гирь, если
не принимать во внимание инерцш колесъ Ъ, будетъ уменьшено въ отношенш
рад1усовъ этихъ колесъ къ рад1усамъ ихъ осей; TpeHie 2-го рода, въ точкахъ
соприкосноветя оси колеса В съ колесами Ъ.
ничтожно.
^ 443. Движеше по наклонной плос¬
кости. Вообразимъ наклонную плоскость (фиг.
615), которой основаше горизонтально, и на
которой лежитъ шаръ М веса Q. Несвободное
[16] движеше шара, легко привести къ сво¬
бодному. Назвавъ длину наклонной плоскости
чрезъ I, а высоту — чрезъ й, разложимъ силу
веса т'Ьла- на двё: перпендикулярную и парал¬
лельную длинЬ. Первая уничтожится сопро-
тивлешемъ наклонной плоскости; вторая, ко¬
торую мы назовемъ чрезъ Р, определится изъ
пропорцш:
2> h . . . (Р)
Фиг. 614.
Q
г
откуда
--ti¬
ll
г
Такимъ образомъ, мы можемъ теперь разематривать шаръ М, какъ совер¬
шенно свободное тЬло, приводимое въ движете силою Р. Величины I и Ь
для одной и той же наклонной плоскости постоянны во все время движешя, а
потому и сила Р постоянна; слЬдовательно, тЬло М будетъ имЬть движете
равномерно ускоренное, определяемое формулами (1), (2), (3) и (4) [435,
441].
Такъ какъ ycKopenie пропорщонально силе, то, пазвавъ чрезъ а ускорен ie
силы, параллельной длинЬ наклонной плоскости, и чрезъ д ускореше силы тя¬
жести, будемъ иметь:
ДПИЖИН1Е 'ГВТЬ ОТЪ Д'ВЙСТВГЯ СИЛИ ТЯЖЕСТИ.
527
а Р
~д"~ Я;
или. сравнивъ съ nponopnieio (Р),
a h
—=у, откуда
®—U i ’ • ■ (7)
Полагая въ формулахъ (3) и (4) д равнымъ а, найдемъ:
v=at, S=a
гдгЬ а определяется по формуле (7). Если напримеръ высота наклонной плос¬
кости составляетъ десятую часть длины, то «=3,22 фута. Для поверки за¬
кона пространствъ на наклонной плоскости, натягиваютъ наклонно две па¬
раллельный проволоки cd (фиг. 616) и аЬ, между двумя стенами Жи^,а
грузъ Q прикрепляютъ къ оси блока т, который опирается углублешемъ, сде-
ланнымъ на его окружности, на проволоку cd. Обе проволоки натягиваютъ
гирями Л и д, или винтами. Посредствомъ секунднаго маятника, замечаютъ
время, протекшее отъ начала движешя до того мгновешя, когда блокъ т уда¬
рить въ колокольчикъ п, который можно укрепить на всякомъ месте прово¬
локи аЪ. Пространство, пройденное теломъ Q, измеряется длиною проволоки
отъ точки а до колокольчика.
Изъ формулы (5) получаемъ, чрезъ заменеше д на а:
V— \/<2aS.
Посгавивъ г/уна место «, и I на место St найдемъ:
v=\/2g-f-i=\/2gh (g)
Сравнивая эту формулу съ (5), видимъ, что скорость тела, движущагося по
наклонной плоскости, не зависитъ отъ ея наклона и равна той скорости, ко-
горую тело пршбретаетъ, когда падаетъ отвесно съ высоты, равной высоте
528
о двлжьши.
■ наклонной плоскости. Если наприм., пгЬснъ нисколько наклонныхъ плоско¬
стей А, В, С (фиг. 617) равной высоты, то,
по какой бы изъ нпхъ т!;ло ни двигалось,
прюбр'Ьтеиная скорость, когда т1шо досгигаетъ
основашя, будетъ во вс'1;хъ случаяхъ одна и
та же. Это свойство, принадлежащее не только
плоскостямъ, но всякой поверхности, имеетъ,
приложеше въ катальныхъ ледяныхъ горахъ:
скорость при спуск!; съ горы не зависитъ отъ
кривизны горы, а только отъ высоты.
444. ДВИЖЕНГЕ ТЪЛА, БРОШЕННАГО СНИЗУ ВВЕРХЪ ПО ВЕР¬
ТИКАЛЬНОМУ направленно. Пусть снизу вверхъ бросили гЬло со
скоростью с. Въ этомъ случае, сила тяжести будетъ уменьшать пер¬
воначальную скорость; по прошествш некотораго времени, т4ло на
Mi’HOBeaie остановится и потомъ станемъ падать. Требуется опреде¬
лить высоту, на которую тело подымется, время наибольшей высоты
и скорость при падеши на землю. Формулы, сюда относящаяся, можно
вывести пзъ (1) и (2) [485], заменивъ Ъ на с, а д на—д, такъ какъ
сила тяжести действуетъ въ сторону, противоположную движенш. Та¬
кимъ образомъ, найдемъ формулы:
v—с gt, S = ct—
по которымъ можно вычислить скорость и пройденное пространство для
даннаго времени t. Когда тело достигнетъ наибольшей высоты, то v
будетъ равно нулю, а потому
c—gt=0, откуда t=~ , (9)
что даетъ время поднят на наибольшую высоту. Подставивъ въ вы-
ражеше
S=ct-g%
на место t его величину изъ уравнешя (9), получпмъ наибольшую вы¬
соту, до которой брошенное тело можетъ подняться:
8=c-j — g или S = с2д (Ю)
Затемъ, гйло падаетъ движешемъ, определяемымъ формулами (3), (4)
и (5), какъ всякое свободно падающее тело. Чтобы найти скорость
при падеши на землю, надо въ (5) формуле на место S подставить его
величину изъ равенства (10). Тогда получимъ
„=у
то есть тело, по достиженш земли, имеетъ такую же скорость, съ ка¬
кою было брошено.
ДВИЖЕШЕ ТЪЛЪ ОТЪ ДБЙСТВ1Я СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.
529
Назвавъ чрезъ Т время, употребляемое йломъ, чтобы пробежать
пространство съ наибольшей высоты до поверхности земли, будемъ имЪть
изъ равенства (3)
v = уТ,
откуда, замечая, что v=c, найдемъ: (
Т= —
~ 9
Сравнивъ последнее равенство съ выражешемъ (9), заключаемъ, что
T=t,
то есть время поднямя йла равно времени падешя.
ВсЬ выведенный заключешя относятся къ движенш въ пустой;
въ воздух-Ь явлеше совершается нисколько иначе. Встречая сопротив¬
леше, йло быстрее теряетъ свою скорость и достигаетъ меньшей вы¬
соты и въ меньшее время, нежели даютъ формулы (9) и (10).
445. ДвижеHIE ТЪЛА, БГОШЕННАГО НАКЛОННО къ ГОРИ¬
ЗОНТУ. Когда йло брошено по направленш AF (фиг. 618) на¬
клонно къ горизонту АС, то сила
тяжести заставляете йло отступать
отъ направлешя первоначальной ско¬
рости AF и двигаться по кривой
АБС, которой выпуклость обращена
вверхъ. Въ механик^ доказывается,
что эта кривая, когда йло движется
въ пустой, есть парабола. Въ воз¬
духе кривая имеете видъ ADE.
„ • Кроме рода кривой, некоторый интересъ представляютъ еще вопросы: на
какомъ разстоянш и на какой высоте т'Ьло находится въ данное мгновеме, и.
какъ далеко падаетъ отъ того места, изъ котораго его бросили. Пусть на-
правлейе скорости, которой величину обозначите чрезъ с, совпадаете съ
прямою АЕ (фиг 619). РаздЬлимъ секунду на п элементовъ времени. Въ
начал!; перваго элемента, т1;ло получаетъ толчекъ отъ силы тяжести по от¬
весному направленш- Назовемъ чрезъ р скорость, приобретаемую т4ломъ отъ
одного такого толчка. Отъ силы вержешя, тело должно было бы пройти въ
С 19
первый элементъ времени пространство —, а отъ силы тяжести Отложивъ
С 9%
лиши АВ= — и Ла = - и построивъ на нихъ параллелограмъ, найдемъ,
П г
что къ концу перваго элемента тело придете въ точку Ъ, на конецъ д!агона-
ли АЬ. Если бы дфйств1е силы тяжести прекратилось, то тело прошло бы во
пторой элемента времени линш be, равную АЬ, но, получивъ отъ силы тя¬
жести такой же толчекъ, какъ въ начале перваго элемента, пойдете по ща-
гонали bf параллелограмма, построеннаго на лишяхъ be и bd = F_, Продол¬
530 о движенш.
жая подобный сужденш далее, мы получимъ ломаную лишю Abfmpv, кото¬
рая, при уменьшении элементовъ времени до безконечности, обратится въ кри¬
вую. Продолжпвъ д1агонали Ab, bf, fm,... и проведя чрезъ концы ихъ отвес¬
ный линш BBt. CCt, 1)1),, EEt,... можно определить части этихъ отвес-
ныхъ Bb, Cf, Вт, Ер между кривою и направлетемъ АЕ первоначальной
$
скорости. Для этого заметимъ, что ВЪ = Аа == —. Лишя Cf состоитъ изъ
7)
двухъ частей: ef и Се; изъ нихъ первая ef равна —. Из;ь подоб(я треуголь-
впковъ Л Се и АВЬ:
Се Ас
ВЪ — АЪ'
Но какъ, по построенно, Ае вдвое более АЪ, то
Се — 2ВЪ = 2
Следовательно,
Cfr=ef+Ce=S
Р
п
Далее,
Dm=sm-\-us~\-Du,
где
' (а)
Изъ подоб1я треугольниковъ bsu и bfe,
us bs Ъи тт bs „
ef ^hf = U- Ho вда ir==2’W
ms = 2 ef (Ъ)
bu = 2 be.
Последнее равенство даетъ
be —ей (с)
Изъ подоб1Я треугольниковъ АиВ и АЪВ, принимая во внимаше равенство
(с), найдемъ,
Р (е)
* п к '
Сложивъ равенства (а), (Ъ) и (е), получимъ:
}Вт = X + 2 X + 8 X откуда Вт = б|.
Разложивъ Ер на ер, осе, ух и Еу и поступая подобно предыдущему,
найдемъ:
Ер=£_+2?-+зР -j-4— =10 X.
г п п 1 п 1 п п
Вообще для конца времени t или для nt-то элемента, найдемъ, что FH
(фиг. 618), длина отвесной лиши между кривой ABC и направлетемъ на¬
чальной скорости AF, выразится такъ:
FE= *-|_2Х-|_з* + X
VI. > м. I т. 1 U
п 1 п 1 п
или
2
-±г-‘У
ДВИЖЕНГЕ т-влъ ОТЪ Д'МСТВГЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.
531
Замечая, что пр равно д, ускорснш при свободномъ паденщ тела, и что п
равно безконечно большому числу, получимъ:
fb = J£-.
Теперь уже не трудио определить величииу линш HL, то есть, разстояше
какой ни есть точки параболы отъ горизонтальной плоскости АС, проходя¬
щей чрезъ точку А, изъ которой тело было брошено.
Изъ равенства лишй АЬ и Ъе (фиг. 619) выходитъ, что АВ равно ВС;
по равенству bf и fs заключаемъ о равенстве ВС я СВ; равенство fm и шг
приводитъ къ равенству СВ я ВЕ^ят.^. Отсюда получаемъ рядъ:
нзъ котораго вндимъ, что, для определешя линш AF (фиг. 618), нужно умно¬
жить ^ на число элементов^ времени въ t секундахъ. Следовательно,
AF = — nt—ct.
п
Изъ треугольника AFL, обозначивъ уголъ FAL чрезъ к, находимъ:
FL=ct Sin/:,
а потому, назвавъ HL чрезъ h, получимъ:
h—FL—FH=ct Sin/г—
Изъ того же треугольника FAL, полагая AL=l, будемъ иметь:
/=с/ Cos к
Когда тело упадетъ на землю, то h сделается равнымъ нулю, а потому
at*
с/Sin к — =0» откуда
, 2 с Sin к
— 9
По этому уравпенш можно вычислить время падешя на землю. Такъ, если
«=1000 ф., /г=30°, то / приблизительно равно 31 секун.
Подставивъ въ равенство (I) на место t его величину изъ (t), получимъ:
Cos к = — Sin 2к, (к)
(к)
(I)
(О
1—с
2 С Sin к
9
откуда можно определить, на ка-
комъ разстояши отъ места вер-
жешя тело упадетъ на землю.
Это разстояше называется даль¬
ностью полета. Такъ какъ си-
нусъ получаетъ самое большое
значен!е при угле въ 90°, то по¬
лагая въ равенстве (к) уголъ к
=45°, найдемъ
/=£
9
это выражаетъ наибольшую ве¬
личину дальности полета. Следо-
®ительно, тело отлетаетъ на наи-
Фиг. 619.
532
о движенш.
большее разстояше, когда направлеше скорости вержешя составляетъ съ го-
ризонтомъ уголъ въ 45°.
Опред^лииъ еще наибольшую высоту, до которой брошенное т'Ьло дости-
гаетъ во время полета. Для этого нужно по формуле (А) найти наибольшее
значеше h при измененш t. По изв^стнымъ правиламъ алгебры для розыска¬
ми наибольшихъ и наименыпихъ величинъ, помощш уравнеи1я 2-й степени,
находимъ изъ выражен1я (h):
. с Sin Jc ± ^<?Sm‘k—2gh
~~9 {д)
Количество А можетъ возрастать только до тЬхъ поръ, пока с2 Siu2/c—2gh
менее, или равно нулю, ибо въ противномъ случай величина t сделалась бы
мнимою. Следовательно, наибольшее значеше А определяется изъ уравнен1я:
с2 Sin2 А—2gh = 0,
откуда
г caSinafc
h=~2g ^
Въ то же время изъ уравнешя (д) имеемъ:
. с Siu к ,
t = (п
У v
Уравнеше (т) служитъ для определешя наибольшей высоты полета тела, а
формула (и)—времени, когда это случится.
Маатникъ.
446. Маятникъ. Различаютъ два рода маятвиковъ; матема-
ттесмй и фитческш. Математичесый или воображаемый маятникъ
состоитъ (фиг. 620) изъ нити AM, которой одинъ конецъ укр1ш-
ленъ неподвижно въ точке А, а на другомъ находится матер1альная
частица М. Для простоты разсмотр4шя допускаютъ, что нить не имеетъ
никакого веса. ФизическШ маятникъ есть металличесый стержень СВ,
свободно вратцающшся на oc-rpie призмы С; къ нижнему концу его
приделано чечевицеобразное тело ВВ, которое въ разрезе имеетъ
видъ EF.
Математическдй маятникъ. Разсмотримъ сначала маятникъ
воображаемый. Если въ теле есть неподвижная точка, то тело будетъ
въ равновесш, когда эта точка и центръ тяжести находятся на одной
отвесной линш [50]; поэтому, маятникъ въ равновесш долженъ иметь
отвесное положете AM (фиг. 621). Отклонимъ теперь его отъ этого
положешя въ AN. Назвазъ чрезъ р весь частицы М и изобразивъ
его,отвесною лишею NL, разложимъ на две силы: одну по направ¬
ленно нити NK, другую q по направленш перпендикулярному N1.
Первая уничтожится сопротивлешемъ нити, вторая заставитъ маят¬
никъ приближаться къ отвесному положенш. Величину силы q можно
МАЯТНИК!.
533
найти изъ треугольника NLK. Замечая, что уголъ MAN, который
мы обознйчимъ чрезъ а, равенъ A.LNK, получимъ:
Sin а =£*= откуда^ Sin а.
Такимъ образомъ, сила д) приводящая въ движеше матер{аль-
ную частицу, равна весу частицы, умноженному на синусъ угла от-
клонешя маятника; съ уменынешемъ а уменьшается также q и обра¬
щается въ нуль, когда а нуль. Следовательно, сила q не постоянна.
Отъ д'Мств1я ея, маятникъ приближается ускорительнымъ движешемъ
къ отвесному положешю AM. Хотя здесь сила q равна нулю, одна-
кожъ маятникъ не останавливается, но, вслед-
CTBie прюбретенной скорости, продолжает!
свое движеше по другую сторону отвесной
линш AM. Теперь сила q начижасгтъ действо¬
вать въ противную сторону, стараясь остано¬
вить маятникъ. Чрезъ это скорость умень-
А
м
D
/Р
Фиг, 620.
шается, и какъ разъ въ томъ самомъ порядке, въ какомъ она прежде уве¬
личивалась, потому что сила q при одинаковых! углахъ отклонешя ма¬
ятника по обе стороны отвесной линш имеетъ одну и ту же величину.
Отсюда выходитъ, что маятникъ остановится въ Nu пройдя дугу МЛГ,,
равную дуге MN, и употребитъ одинаковый времена, чтобы пробе¬
жать эти дуги. Отъ Nu маятникъ устремится къ Ж", перейдетъ это по-
ложегае, подымется до N, станетъ двигаться назадъ, снова дойдетъ до
N1 и такимъ образомъ будетъ двигаться до безконечности. Движет и
маятника впередъ и назадъ называются колебатями; время, употребляе¬
мое частицею М, чтобы описать дугу NMNU называется временемъ
колебашя, дуга NMNt,—размахом, AM—длиною маятника.
534
О ДВИЖЕНШ.
Въ практик1!; существует! только физичесше маятники. Вместо же
математическихъ маятниковъ, берутъ каменные или металличесше шары
А, В, С,В(фиг. 622), привешенные на тонкихъ нитяхъ, в'комъ ко¬
торыхъ можно пренеберечь.
447. Законы колебашй математическаго маятника. Раз¬
смотримъ, какъ зависитъ время одного колебашя математическаго ма¬
ятника отъ массы матер1альной частицы, длины маятника, угла откло¬
нешя н силы тяжести. Другихъ обстоятельствъ, какъ гибкости нити,
сопротивлешя воздуха, мы разбирать не будемъ.
Взявъ маятники одинаковой длины, но съ шарами разнаго веса В
и С (фиг. 622) и отклонивъ ихъ на одинъ и тотъ же уголъ, найдемъ,
что времена ихъ колебашя равны. Следо¬
вательно,
1) Время колебашя маятника не
зависитъ отъ массы матер1альной ча¬
стицы. Для объяснешя этого закона заме¬
тимъ, что, хотя сила р Sina, приводящая
шары В ж С ъъ двнжеше, для того изъ нихъ
более, котораго масса более, но зато и инер-
щя его во столько же разъ более.
Заставляя качаться маятники Аа и ВЪ
разной длины, нашли, что
2) Время колебашя прямо пропор-
цюналъно корню квадратному изъ длины
маятника, т. е. съ увеличивашемъ длины
въ 4 раза, 9, 16 и т. д., время колебашя
возрастаетъ соответственно: въ 2 раза, 3, 4
и т. д. Помощш элементарной математики,
Фиг. 622. объяснеше этого закона было бы затрудни¬
тельно, однакожъ можно понять, по крайней мере, что съ удлинешемъ
маятника время колебашя должно увеличиться. Во¬
образимъ два маятника С А и СВ (фиг. 623) съ
матер1альными частицами Аж Водияаковаговесар,
отклоненные отъ отвесной лиши на одинъ и тотъ же
уголъ. Сила q, равная р Sina, будетъ для обоихъ ша-
ровъ одна и та же; но какъ дуга ВЪ, которую про-
бегаетъ частица В, более дуги Аа, то и время коле¬
башя маятника СВ должно быть более времени ко¬
лебашя маятника С А.
Отклоняя одинаковые маятники на разные углы
нридемъ къ заключешю, что
Фиг. 623.
МАЯТНИКЪ.
53 о
3) При неболъшихъ углахъ отклонешя, не превышающихъ
5°, время колебатя маятника почти не зависитъ отъ величины
этихъ угловъ, то есть, отклоненъ ли маятникъ на Vили на 4°, вре¬
мя его колебатя то же самое; но при болыпихъ углахъ время колеба¬
тя заметно возрастаетъ съ увеличешемъ угла. Чтобы понять это, от-
клонимъ два одинаковые маятника С А и СБ (фиг. 624) на разные
углы отъ отвесной лшии Сс, одинъ напр, на У2°, другой на 4°. Сила?
для перваго маятника будетъ меиЬе, ч4мъ для вто¬
рого, а потому и скорость его движешя будетъ также
менёв, но зато дуга сА, которую онъ долженъ опи¬
сать, мен4е дуги сВ. Изъ этого, конечно, не выхо¬
дитъ приведенный сейчасъ законъ; по крайней мгЬр4,
мы видимъ, что здесь две причины действуютъ въ
противныя стороны: одна уменыиаетъ время колеба-
шя, между т'Ьмъ какъ другая увеличиваетъ.
Вывести изъ опыта в.ияше силы тяжести на ка-
чаше маятника мы не им4емъ возможности,потому что Фпг- 624-
не ум4емъ изменять величину этой силы. Но ве трудно видеть, не при¬
бегая къ опыту, что время колебатя маятника должно уменьшаться съ
увеличивашемъ силы тяжести. Въ самомъ деле, если увеличится сила
тяжести, то увеличится и весъ матер!альной частицы, находящейся на
конце маятника, а вместе съ темъ сила у) Sina. Чрезъ это, скорость
сделается более, а, следовательно, время колебатя уменьшится.
Более точныя матсматичесыя изыскашя убеждаютъ насъ, что
4) Бремя колебатя маятника обратно пропорцюналъно
квадратному корню изъ силы тяжести, то есть, съ увеличивашемъ
силы тяжести въ 4, 9, 16 разъ и т. д., время колебатя уменьшается
въ 2, 3, 4 раза и т. д. Известно, что тяжесть на лунё въ 6 разъ
меньше, а та же сила на солнце—въ 28 разъ более тяжести на земле;
маятникъ, перенесенный съ земли на луну, будетъ колебаться медлен¬
нее почти въ 2у2 раза, а на солнце—въ 5 слишкомъ разъ скорее.
л
| - Механика даетъ следующее выражете для времени колебатя маятника
прп^неболыпихъ размахахъ:
(l + -БГ ( ? )* + •••■)'
где t есть время колебатя, тс—отношеше окружности къ дюметру, длина
маятника, у—ускореше при свободномъ паденш тела и т длина дуги MN
•фиг. 621), равная половине размаха NMN,. Количество, стоящее въ скоб-
кахъ, имеетъ безчисленное множество членовъ, но которыми, при пеболыиихъ
1'азмахахъ, можно пренебречь, начиная съ третьяго, по причине ихъ малости.
•Зга формула заключаетъ въ себе все законы колебашя маятника. Изъ
5В6
о движкнш.
нея видно, что время колебашя не зависитъ отъ вЬса матер1альной частицы,
пряно пропорщонально корню квадратному изъ длины и обратно пропорцю-
нально квадратному корню изъ ускорешя свободно падающаго т'Ьла, и что, съ
увеличивашемъ угла отклонен1я маятника отъ отвЬснаго положешя, увеличи¬
вается также »и, а, слЬдовательно, и t, хотя въ незначительной степени. На¬
конецъ, при весьма малыхъ углахъ отклонешя, всЬ члены, начиная со второго,
будутъчрезвычайно малы; тогда получимъ формулу:
изъ которой видно, что, при весьма малыхъ углахъ отклонешя, время колеба¬
шя отъ угла не зависитъ.
448 Физическгй маятникъ. Всякш физичесий маятнпкъ АВ
(фиг. 625) можно представить состоящимъ изъ безчисленнаго множе¬
ства математическихъ маятниковъ: Ат, Ап, Ар, Aq, которыхъ точка
привЬса совпадаетъ съ А, ребромъ призмы, а на кон-
цахъ—матер1альныя частицы т, п, р, q, составляю-
щья физичесий маятникъ. ВсЬ "эти маятники стре¬
мятся колебаться т4мъ быстрее, ч4мъ они короче, то
есть чЬмъ матер1альныя частицы ближе къ точке А.
Отъ этого, происходитъ, что верхшя частицы ускоря-
ютъ движен1е нижнихъ, а нижшя, напротивъ, заме-
дляютъ движеше верхнихъ. Очевидно, въ маятнике
можно найти такую точку О, для которой ускореше
верхнихъ частицъ и замедлеше нижнихъ одинаковы.
Эта точка, называемая центромъ качангя, будетъ
двигаться совершенно такъ же, какъ если бы она была
одна. Итакъ, физичесий маятникъ АВ колеблется
какъ математичесий СМ, котораго длина равна ли¬
ши АО, разстоянш между точкой привеса А и цент¬
ромъ качашя О.
Справедливость этихъ суждешй можно подтвер¬
дить опытомъ. Если взять два одинаковыхъ маятника
Фиг. 625. аА и dE (фиг. 622) и къ одному изъ нихъ Е при¬
весить еще шаръ В, то иослЬднш станетъ замедлять движеше шара Е,
такъ что сложный маятникъ dED будетъ колебаться медленнее про¬
стого аА. Напротивъ, изъ двухъ маятниковъ dD и сС равной длины,
первый будетъ колебаться скорее, если между точкой опоры d и ша-
ромъ D укрепить шаръ Е, который ускорить движеше шара В.
Хотя по теории маятникъ долженъ колебаться вечно, но треше оси
о подставку и сопротивлеше воздуха уменьшаютъ постепенно скорость
маятника и, наконецъ, совершенно его останавливаютъ. Для ослаблс-
МАЯТНИКЪ.
537
и1я шияшя трешя, вместо оси, употребляютъ трехгранную призму, ко¬
торую острымъ ребромъ кладутъ на подставкахъ изъ твердаго веще¬
ства, или в4шаютъ маятникъ на тонкую весьма гибкую пластинку п
(фиг. 627), но тогда движетю препятствуетъ несовершенная гибкость
пластинки. Сопротивлеше воздуха уменьшаютъ, заостряя края чече¬
вицы: наконецъ, можно почти совершенно устранить мпяше этой при¬
чины, помещая маятникъ подъ стеклянный колоколъ, въ которомъ, по¬
мощш воздушнаго насоса, разрйжаютъ воздухъ. При соблюдены этихъ
условш, маятникъ можетъ колебаться нисколько часовъ.
449. Приложена. Маятникъ имеетъ весьма важныя приложешя. По¬
моною его можно сравнить силы тяжести въ разныхъ местахъ. Для этого
одинъ и тотъ же маятникъ заставляютъ колебаться въ разныхъ точкахъ зем¬
ной поверхности и опред&пяютъ время одного колебашя.
Пусть t, I и д изображаютъ соответственно: время колебашя, длину ма¬
ятника и ускореше падающаго тела для одного какого либо места; для дру¬
гого места время колебашя и ускореше будутъ иныя; назовемъ ихъ чрезъ
и gv Тогда въ случае весьма малыхъ угловъ:
Назвавъ силу тяжести для обоихъ местъ наблюдешй чрезъ ft и Д получимъ
Для достижешя большей точности, маятникъ заставляютъ качаться впродол¬
жете часа и более и считаютъ число качашй. Разделяя потомъ протекшее
время на число качашй, получаютъ время одного качашя. Чемъ продолжитель¬
нее былъ опытъ, темъ точнее будетъ результата, потому что ошибка, проис¬
ходящая отъ неточнаго определетя начала и конца наблюдешя, уменьшится
отъ делешя на большое число.
Изъ такихъ изыскашй оказалось, что сила тяжести на полюсахъ—наи¬
большая, и уменьшается отъ полюсовъ къ экватору, где она имеетъ наимень¬
шую величину. Ниже приведена таблица, показывающая силу тяжести для
разныхъ местъ, при чемъ сила тяжести на экваторе принята за единицу:
Разделивъ равныя величины на равныя, найдемъ:
На экваторе . 3
. . 1,0000
» Петербурге
На полюсахъ .
Въ Париже
г> ЛоВДОНе
1,0029
1,0031
1,0039
1,0057
538
О ДВИЖЕНШ.
Изъ предыдущаго впдимъ, что для опред'Ьлешя относительной величины
силы тяжести, или ускорешя свободно надающаго тела, въ разныхъ м1>стахъ
. земной поверхности, н-Ьтъ надобности знать величину I, т. е. разстоя-
I Hie отъ точки привеса до центра качатя; если же эта величина из¬
вестна, то можно вычислить и абсолютную величину ускорешя силы
тяжести.
Изъ формулы t = т. у^/ -1— находимъ: t2rj=it4,
откуда
-Ч
9 — •
Въ механике доказывается следующее свойство центра качатя:
если маятникъ щшвгьсить за центръ качатя, то прежняя
точка прывгъса сдгълается иентромъ качатя и, следовательно,
время колебашя маятника не изменится. Этимъ свойствомъ пользу¬
ются, чтобы определить разстояше отъ точки привеса до центра ка¬
чашя, но тогда и маятникъ долженъ иметь особенное устройство. Ма-
^о\т ятникъ Катера состоитъ изъ латуннаго прута (фиг. 626) съ длинны¬
ми ocTpiaMH на концахъ, чтобы колебашя, при малыхъ углахъ откло-
нешя, были более заметны. На немъ укрепляются неподвижно две
стальныя призмы с и С\, которыми маятникъ вешаютъ на подставку.
Положеше центра качашя можно изменять чрезъ передвижеше Ченс¬
ов вицы М и двухъ грузовъ т и ту, чечевица и грузъ т перемеща-
”" ' ются рукою, а грузъ mt—помонцю микрометрическаго винта (не по-
казаннаго на фигуре). Привесивъ маятникъ ребромъ призмы с, за-
ставляютъ его качаться продолжительное время и находятъ время
одного качашя. Затемъ, маятникъ перевертываютъ, вешаютъ его на
подставку за точку С\ и повторяютъ наблюдете. Если бы въ обоихъ
случаяхъ получилось одно и то же время для одного колебашя, то
это означало бы, что точки с и С\ находятся въ такой взаимной зави¬
симости, что когда одна изъ нихъ есть точка привеса, то другая —
центръ качашя. Тогда осталось бы измерить разстояше между ребра¬
ми призмъ, что и выразило бы искомую величину I. Маятникъ всегда
можно привести къ такому состоянш, чрезъ перемещеше грузовъ М,
т и Ш\. Первыя грубыя приближешя производятся передвпжешемъ
грузовъ М и иц полнаго равенства временъ колебанШ, при двухъ по-
ложешяхъ маятника, достигаютъ микрометрическпмъ передвижешемъ
груза nix.
Такимъ образомъ было определено изъ наблюденШ, что ускореше
при свободномъ падеши тела:
На экваторе .... 32,09 фута
Въ Париже .... 32,18 »
* ‘ » Лондоне .... 32,19 »
Фиг. G26. » Петербурге . • • 32,21 »
Путемъ вычиелсшя найдено, что на географическпхъ полюсахъ ускореше
тяжести равно 32,27 фута.
Когда известно ускореше при свободномъ падеши тела, то легко вычк-
маятникъ. 539
счить длину секунднаго маятника для налыхъ угловъ отклонешя. Для этого
должно въ формул*
\/ -г
положивъ t равнымт» 1, а I—длин* секунднаго маятника. Тогда найдемъ:
1=-у/ j , откуда 1—~г.
Опираясь на предыдущую таблицу, легко вычислить длину секунднаго маят¬
ника для разныхъ точекъ земной поверхности:
На экватор* .
Въ Париж* .
» Лондон* .
» Петербург*
На полюсахъ
39,018 дюйма
39,130 »
39,140 »
39.169 *
39,240 »
Длина полусекунднаго маятника должна быть въ 4 раза короче длины
секунднаго, потому что, при уменыпенш длины въ 4 раза, время колебатя
уменьшается въ 2 раза. Такъ, для Петербурга она равна 9,792 дюйм. Точно
такъ же найдемъ для длины маятника, который бьетъ четверти секунды 2,448
дюйм.
450. Маятникъ употребляется еще въ часахъ. Механшмъ часовъ
проводится въ движеше посредствомъ закрученной пружины, или ги¬
рею, которая, падая, тянетъ снурокъ, намотанный на валъ; послед¬
ит нм*етъ на окружности прикр*пленнаго къ нему колеса зубцы, за-
хватываюпце зубцы шестерни другого колеса, котораго зубцы приво-
дятъ въ движеше шестерню третьяго, и т. д. Наосяхъ н*которыхъ изъ
колесъ насажены стрелки, двигающаяся по циферблату. Если бы при
часахъ не было маятника, то стр*лки не могли бы идти равномерно и,
следовательно, верно указывать время; для сообщетя имъ равномер-
наго движешя, съ механизмомъ часовъ соединяется маятникъ. Способъ
соединешя изображенъ на фигуре 627. Зубчатое колесо В, прикреп¬
ленное неподвижно къ валу S, приводится во вращательное движете
гирей, привязанной къ веревке, которая намотана на валъ S. Къ оси
00' прикреплены неподвижно якорь cab и вилка Of, обхватывающая
маятникъ пМ. Маятникъ виситъ на гибкой пластинке п, защемлен¬
ной въ d. Если маятникъ имеетъ отвесное положете, то якорь однимъ
концомъ Ъ упирается въ зубецъ, обозначенный нумеромъ 1. между тймъ
какъ другой конецъ с стоитъ противъ промежутка зубцовъ 6 и 7, не
касаясь ни того, ни другого; поэтому, колесо В не вращается, и меха-
иизмъ находится въ покое. Но если маятникъ будетъ отведенъ влево,
То» при носредетве вилки Of, и оси 00, онъ въ ту же сторону откло¬
нить и якорь cab, и зубецъ 1 сделается свободньшъ; колесо В начнетъ
540
о движчнш.
вращаться, но тотчасъ же будетъ остановлено концомъ с якоря, кото¬
рый упрется въ зубецъ 7; въ то же время оконечность Ъ якоря, станетъ
нротивъ промежутка между зубцами 1 и 2; затемъ, маятникъ пойдетъ
назадъ, зубецъ 7 освободится, колесо В опять начнетъ вращаться, но
оконечность Ъ, ударившись въ зубецъ 2, остановить это движеше. По¬
томъ, освободится зубецъ 2 и задержится зубецъ 8; и т. д. Легко ви¬
деть, что, при двухъ колебашяхъ маятника, колесо В повертывается
на одинъ зубецъ въ два уступа; такимъ образомъ, если оно имеетъ 80
зубцевъ, а время колебашя маятника равно одной секунде, то стрелка,
црикр’Ьзленная къ оси колеса, будетъ совершать полный оборотъ въ
одну минуту. Въ часахъ, колесо В, называемое храповымъ, имеетъ,
вмЬсто вала S, шестерню, захватывающую зубцы другого колеса, ко-
тораго шестерня захватываетъ зубцы третьяго, и т. д.; оно ставить въ
зависимость ходъ часовъ отъ движешя маятника, и такъ какъ времена
колебашй маятника равны между собою, то часовой механизмъ полу¬
чаетъ равномерное движете
Уменыиете скорости маятника чрезъ треше и сопротивлеше воз-
. духа вознаграждается ударами зубцевъ колеса В въ око¬
нечности Ь и с якоря.
Если часы уходятъ впередъ, то должно удлинить ма¬
ятникъ, а когда отстаютъ, то укоротить его; для этой
ц4ли, на стержне маятника есть гайка, которою можно
передвигать чечевицеобразное тело М.
451. Уравнительный маятникъ. Известно, что
при нагреванш тела расширяются; поэтому, въ тепле
маятникъ удлиняется, и время колебашя его увеличи¬
вается; въ холоде замечается явлеше обратное: время ко¬
лебашя уменьшается; въ первомъ случае часы должны от¬
ставать, а во второмъ—уходить впередъ. Основываясь
на неодинаковомъ расширеши телъ, можно приготовить
маятникъ, который будетъ въ тепле и холоде колебаться
съ одинаковою скоростью. Такой маятникъ называется
уравпительнымъ. Чечевицеобразное тело L (фиг. 628)
привешиваютъ на несколько прутьевъ, попеременно
стальныхъ илатунныхъ; первые на фигуре представлены
темными, и вторые—светлыми. Стальной стержень а, къ
Фиг. 628. которому прикреплена чечевица L, утвержденъ на пла¬
стинке т и проходить свободно въ промежуткахъ между пластинками
11 и В, связывающими латунные прутья со стальными. При возвы-
шенш температуры, чечевица, отъ расширешя стальныхъ стерж¬
ЦЕНТРОГЪЖНАЯ СИЛА.
541
ней, опустится, и маятникъ удлинится, но какъ, съ другой стороны,
латунные прутья могутъ расширяться только вверхъ, то чечевица по¬
дымется, и маятникъ укоротится.— Чтобы разстояше отъ точки при¬
веса до центра качашя оставалось одно и то же при нзм*неши темпе¬
ратуры, нужно, чтобы отношеше общей длины стальныхъ прутьевъ а,
Ъ, с, d къ длин* латунныхъ р и q было равно отношение каэффшцен-
товъ линейнаго расширешя латуни и стали. Первое отношеше болЬе
lVa и мен*е 2; второе заключается между т*ми же пределами; сле¬
довательно, предположенному требованш удовлетворить возможно.
Часы съ уравнительнымъ маятникомъ называются хронометромъ.
Центроб$шная сила
452- Выводъ формулъ. Центробежная сила зависитъ огь массы и ско¬
рости движущегося т*ла [83]. Выразимъ эту зависимость математически.
Пусть совершенно свободное тело А (фиг.
629), получивъ толчекъ и повинуясь действии
непрерывной силы F, движется по окружности
круга. Предположить, что сила-F стремится при¬
близить это тело къ С центру круга; будемъ
называть ее центростремительной. При та-
кихъ услов1яхъ необходимо, чтобы направлеше
толчка, полученнаго теломъ въ начале движе¬
тя, было перпендикулярно къ рад1усу круга, и
чтобы центростремительная сила F была посто¬
янная. Вследств1е инерцш, тело въ каждой точ¬
ке своего пути стремится сойти съ кривой и дви¬
гаться по касательной; но сила F, стараясь при¬
близить его къ центру, заставляетъ идти по ок¬
ружности. Такъ какъ тело свободно, то въ каж¬
дое мгновеие сила центростремительная должна
быть равна и прямо противна центробежной, то
есть той силе, которая стремится свести тело съ
окружности. Если бы почему либо первая сдела¬
лась более, то тело приблизилось бы къ центру;
въ случае преобладали мг —зобежной силы, тело
отошло бы за окружность. Следовательно, что¬
бы определить зависимость центробежной силы
отъ массы и скорости тела, достаточно найти,
какъ посредствомъ двухъ последнихъ величвнъ, то есть массы и скорости,
выражается сила центростремительная.
Разложимъ единицу времени, наприм. секунду, на п чрезвычайно малыхъ
частей или элементовъ времени и допустимъ, что дейсше постоянной силы
Р заключается въ ряде равныхъ толчковъ, нронзводимыхъ только въ начале
каждаго элемента. Если бы тело, находясь въ точке А, не имело никакой
скорости, то, получивъ одинъ толчекъ отъ силы F. въ начале перваго эле¬
Фиг. 627.
542
О ДВИЖЕНШ.
мента времени, оно приблизилось бы къ центру впродолжеше этого элемента,
на некоторую лишю АБ—х. Но пусть, всл'Ьдств1е скорости, полученной
тЬломъ отъ какой либо особой причины, въ начале перваго элемента, по напра-
вленш касательной, ■ оно должно пробежать впродолжеше перваго элемента
лишю АЕ. Будучи принуждено такимъ образомъ двигаться по двумъ направ-
лешямъ, т’Ьло пойдетъ по д1агонали АН параллелограма, построеннаго на ли-
б1яхъ АЕ и АВ, и къ концу перваго элемента придетъ въ II, на конецъ
этой д!агонали. Зная величину ж или АВ, можно судить о величине силы F-,
опредЬлимъ величину х. На основанш известной теоремы геометрш, имЬемъ:
АВ АП
АН AG'
Хорду АН можно считать равною дуге АН. Если назовем* чрезъ v ско-
V
рость движешя т'Ьла по окружности, то АН будетъ равно —. Положивъ еще
AG=2r, найдемъ изъ предыдущей пропорщи:
v1 ( \
*= W (а)
Чтобы иметь поюгйе о величине какой либо силы, надо сравнить ея дЬй-
CTBie съ дййсшемъ другой силы, принимаемой за единицу меры, а для этого
достаточно найти отношеше производимыхъ ими ускорешй [434]. Наиболее
известная намъ постоянная сила есть сила тяжести, которой ускореше равно
32,2 фута; для сравнешя центростремительной силы F съ силою тяжести,
необходимо найти ускореше, доставляевюе силою F.
Если тЬло въ первый элементъ времени прошло лишю х, то въ одну се¬
кунду, или п элементовъ, пройдетъ въ п2 разъ болйе, то есть п2х, потому
что сила F—постоянна и, следовательно, движеше т'Ьла—равномерно уско¬
ренное [435 и 441]. Кроме того, въ равномерно ускоренномъ движенш,
когда начальная скорость была нуль,—ускореше вдвое болЬе пространства,
пройденнаго въ первую секунду; поэтому, ускореше въ разематриваемомъ слу¬
чае будетъ 2п2х. Умноживъ обе части равенства (я) на 2п2, будемъ иметь.
2п2х=-~ .
Г
Итакъ, ускореше, которое въ состоянш произвести центростремительная
сила F, или равная ей центробежная, есть —; назвавъ вЬсъ тЬла А чрезъ
Q, а ускореше при свободномъ паденш чрезъ д, найдемъ:
F=\ г )_v* f
Q У ~9r
откуда F=Q ,v (Ъ)
jp
Величина g показываетъ отношеше центробежной силы къ вЬсу тела,
если напр, это отношеше равно 5, то центробежная сила въ пять разъ болЬе
вЬса тела.
Изъ формулы (р) видимъ, что центробгьжная сила прямо пропорцго-
нальна впеу тгьла; при равныхъ окружностяхг прямо пропорцго-
налъна квадрату скорости, а при одинаковыхъ скоростяхъ обратно
пропорщоналг.на padiycy окружности.
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА.
543
Формулу (/>) можно представить въ другомъ вид!;, бол'Ье удобномъ въ при-
пожешяхъ. Называя чрезъ t время полнаго оборота тЬла по окружности, вы¬
раженное въ секундахъ, найдемъ:
Подставивъ на мЬсто v въ формулу (Ъ) найденное вырцжеше, получимъ:
то есть цснтробгъжная сила при одинаковых~ъ временахъ полнаго обо¬
рота прямо пропорщонально padiycy окружности, а при одинако-
выхъ окружностяхъ обратно пропорщональна квадрату времени
полнаго оборота.
бы составленною изъ безконечно малыхъ дугъ окруж¬
ности, которой радаусъ непрерывно измЬняется. Вся¬
кую псремЬнную силу можно принять постоянною для
элемента времени. Поэтому, формула (Ъ) справедлива
не только для кругового равномЬрнаго движетя и по¬
стоянной силы, но и для всякаго криво линейна го дви¬
жетя и персмЬнной силы, съ тою только разницею,
что въ первомъ случаЬ центробЬжная сила постоянна, G
а во второмъ относится къ какому нибудь мгновенно и Фиг. 629.
съ течешемъ времени измЬняется.
453. Для разъяснетя предлагаются примЬры.
Привязавъ шаръ въ 3 фунта вЬсомъ на нитку длиною въ 2 фута, ста¬
немъ вращать его около руки, заставляя описывать въ секунду полную окруж¬
ность. Натянутость нити будетъ равна центробЬжной силЬ. Требуется опре-
дЬдить ея величину. Полагая въ формулЬ (с).
то есть натянутость нити больше вЬса шара въ 2‘/s раза, и, значитъ, равна
3 . 2'/, или 7'/.2 фунтовъ.
Вычислимъ еще центробЬжную силу для тЬлъ, лежащихъ на экваторЬ
земного шара, совершающаго свой оборотъ въ 23 час. 56'. Для этого случая
надо положить:
7г=3,14, >-=5979*) верстъ, г/=32,2, £=числу секундъ въ 23 ч. 56’;
отсюда найдемъ:
СлЬдовательно, на экваторЬ центробЬжная сила составляетъ ‘/“эвЬса; ина¬
че сказать: вЬсъ тЬла, перенесеннаго съ полюса на экваторъ, уменьшится на
"авэ своей величины. КромЬ того, здЬсь еще оказываетъ вл!яше то обстоя-
(С)
Всякую кривую линйо можно разематривать какъ
к=3,14, г= 2, д—32,2 и #=1,
найдемъ
Fl 1
Q 289"
*) Точнее 20926202 футовъ.
544 о движенш.
■
тельство, что точки экватора, какъ доказывает! механика, притягиваются
массою земного шара на */see слаб'Ье, нежели частицы, лежапця у полюса.
Такимъ образомъ, вообще уменыпеше силы тяжести, при переход* съ полюса
на экваторъ, равно приблизительно Что.
При колебанш маятника также развивается центробежная сила. Вели¬
чина ея можетъ быть найдена только изъ формулы (Ъ), а не (с), потому что
зд*сь движеше неравномерное. Пусть маятникъ отклонен! отъ отвесной ли¬
ши СВ на уголъ ВСА=а. (фиг. 630); достигнув! СВ, центръ качашя
А маятника будетъ иметь скорость [443]:
с V2</ .аВ.
\ Поэтому, положив! С А—г, найдемъ по формул* (Ъ).
\F _ (УЧд. аВУ_ 2аВ
~Q— дг ~~ г ’
где Q есть весъ маятника. Но
а,В= СВ— Са—г— г Cosa;
\ следовательно,
^=2(1—Cosa), откуда F=2Q(l—Cosa).
■ Д тт V
в 'чщ Присоединив! еще сюда в*съ маятника, найдемъ, что bo-
д. еог. обще натянутость нити С А, когда маятникъ дойдетъ до
Фиг‘ 630‘ отвеса СВ, будетъ
Q-\r2Q (]—Cos а) или 3Q—2^Cosa.
Если уголъ отклонения равен:. 60°, то Cos a= */»> а натянутость нити 2Q.
О количеств* движения и удар* твердыхъ т*дъ.
454. Количество движешя. Чтобы привести покоющееся т*ло въ
движеше, надо преодолеть его инерцш. Инерщя т*ла пропорщональна его
масс*; она также пропорщональна скорости, сообщаемой т*лу. Изъ этого
ясно, что, по величин* массы и скорости движущагося т*ла, можно судить о
величин* силы, которая привела т*ло въ движеше. Предположим!, для про¬
стоты, что сила постоянна, и примемъ за единицу силъ такую силу, которая
можетъ въ единицу времени, единиц* массы сообщить единицу скорости. До¬
пустим!, что масса увеличилась въ т разъ; чтобы сообщить т*лу ту же ско¬
рость, силу должно увеличить во столько же разъ; тогда сила выразится чи¬
сломъ щ если же при этомъ и скорость сделается въ v разъ больше преж¬
ней, то сила будетъ въ mv разъ бол*е единицы силъ. Произведете массы
на скорость, то есть mv, называется количествомъ движетя.
Назвавъ чрезъ F силу, будемъ им*ть равенство:
F=mv (v)
Если т—3 и v=4, то F= 12, то есть, когда масса въ три раза бол*е
единицы массъ, а скорость въ 4 раза—единицы скоростей, то сила будетъ
въ 12 разъ бол*е единицы силъ или силы, которая способна единиц* массы
сообщить единицу скорости.
Изъ предыдущаго равенства видно, что одна и та же сила производит!
одно и то же количество движешя, на какое бы т*ло ни действовало. Если
масса т*ла огромпа, а сила мала, то и скорость будетъ мала; но во всякомъ
о КОЛИЧЕСТВЕ ДВИЖЕШЯ И УДАРЕ ТВЕРДЫХЪ ТЕЛЪ. 545
сгучаЬ, какъ бы ни было велико тЬло, мы можемъ привести его въ движете
произвольно малою силою, хотя, можетъ быть, скорость будетъ чрезвычайно
мала.
Обозначимъ чрезъ р—вЬсъ гЬла, котораго масса равна т, а чрезъ у—
ускореше тяжести, или, что все равно, скорость, которую пршбрЬтаетъ сво¬
бодно падающее тЬло къ концу первой секунды. Разсуждая подобно предыду¬
щему, получимъ
р=тд, откуда т = 1—.
Подставляя на мЬсто т его величину въ формулу (г;), найдемъ:
(«.)
Это равенство даетъ возможность вычислить силу F въ вЬсовыхъ едини-
цахъ*). Для разъяснешя сказаннаго, разсмотримъ слЬдукнщй случай. Вагоны,
составлявшие некоторый поЬздъ, вЬсятъ 12000 пудевъ. Отходя отъ станщп.
локомотивъ сообщилъ поЬзду къ концу первой секунды скорость 0,5 фута.
Сила F локомотива, не принимая во внимаше трешя, сопротивлешя воздуха и
другихъ препятствШ движение, выразится такъ:
-F=12000X = 186,3 пуд.
Если бы поЬздъ былъ прпцЬпленъ къ локомотиву одною ц1;пыо, то она
была бы натянута съ такою силою, какъ бы на ней висЬла гпря въ 186,3 п.
Мы предположили, что сила F действовала въ течете секунды. Если
промежутокъ времени, въ который произведено количество движешя mv,
меньше секунды, то сила должна быть больше, во столько разъ, во сколько
этотъ промежутокъ меньше секунды. Разсмотримъ еще прпмЬръ. АртиллерШ-
скШ снарядъ, в'Ьсомъ въ 2 иуда былъ выброшенъ изъ дула оруд1я со ско¬
ростью 2000 фут. въ секунду. Постоянная сила, чтобы произвести такое дЬй-
cTBie въ течете 1 секунды, должна быть равна 248,4 пуд. Въ разсматри-
ваемомъ случай, сила должпа быть несравненно больше, потому что пороховые
газы дЬйствуютъ на снарядъ пока онъ двигается въ орудш, а это продолжается
весьма коротий промежутокъ времени. Считая его въ 0,01 секунды, мы на¬
шли бы, что давлеше, испытываемое снарядомъ со стороны упругости поро-
ховыхъ газовъ, равно 24840 пуд. (не принимая во внимаше трешя снаряда и
ст'Ьнки оруд1я).
Если движущееся тЬло, встрЬтивъ на пути преграду, останавливается,
то оно производитъ на преграду давлеше. Величина давлешя зависитъ отъ
количества движешя mv и отъ продолжительности промежутка времени, въ
течете котораго тЬло должно остановиться. Если постоянная сила, которая
останавливаетъ тЬло, должна дЬйствовать столько же времени, сколько дЬп-
ствовала та сила, которая привела тЬло въ движете, то обЬ силы должны быть
Равны, потому что сопротивлеше инерцш, при переходЬ тЬла изъ покоя въ
*) Потом) что выражеше -у ■ V можно представить такъ: ПЬ р ость
V
Ы»съ rfeja, приведеннаго въ движеше, а ^ отвлеченное число.
546
о движкнщ,
X
движете, равно сопротивление, при переходЬ т'Ьла изъ движешя въ покой.
Значить, давлеше испытываемое преградой, въ которую ударилось движущее¬
ся тЬло, надо вычислять по формулЬ (г>0. ЧЬмъ короче ударъ, тЬмъ больше
давлеше. Отъ этого, артиллеристе снаряды производятъ болЬе разрушитель¬
ные дЬйств1Я ва каменныя постройки, чЬмъ на земляныя укрЬплешя. Но той
же причинЬ, между вагонами располагаютъ пружины (и друпя приснособле-
шя), чтобы при столкновенш увеличить продолжительность удара.
455. Силы можно измЬрять еще ускорениями. Примемъ за единицу силъ
такую силу, которая можетъ единицЬ массы, въ единицу времени сообщить
единицу ускоретя. Назовемъ силу чрезъ F, массу— чрезъ т и ускореше—
чрезъ а. Разсуждая подобно предыдущему, мы получимъ:
F—ma (а)
Точно такъ же найдемъ:
Р=Щ, (д)
откуда
F = А«.
9
Изъ этого уравнешя можно выразить силу F въ вЬсовыхъ единицахъ.
Примгъчате. Изъ уравнешй (а) и (д) получаются двЬ формулы:
F р
т = и т = —.
а д
Первая показываетъ, что массу можно разсматри ват ъ какъ отно¬
шенш силы къ ускоретю, а вторая—что массу можно разсматриватъ
какъ отношеше вгъса къ ускоретю тяжести. Второе выражете, впро¬
чемъ, есть частный случай перваго."
456. Ударъ между неупругими шарами. Пусть два неупрупе шара
А а а (фиг. 631), которыхъ массыЖит, двигаются равномЬрно поиаправ-
ленш прямой лити MN въ одну сторону, съ скоростями V ъ v; количества
движешя ихъ будутъ соотвЬтственно: MV я mv- Допустимъ, что центры ша¬
ровъ постоянно находятся на одной и той же прямой лиши JMN. Если F> b,
то разстояше между шарами будетъ уменьшаться, и, наконецъ, произойдетъ
ударъ; требуется определить скорость шаровъ послЬ столкновешя. Когда
шаръ А догонять шаръ о, то станетъ производить на него давлеше; скорость
перваго будетъ мало по малу уменьшаться, а второго увеличиваться. Но чтобы
измЬнить скорость тЬла, нужно преодолЬть его инерцпо, а на это требуется нЬ-
которое время; поэтому, шары, одновременно съ измЬиешемъ ихъ скоростей, бу¬
дутъ сжиматься, до тЬхъ поръ, пока скорости не сравняются; затЬмъ, оставаясь
Фиг. 631. Фиг- С32-
сжатыми (фпг. 632), какъ тЬла неупрупя, шары будутъ двигаться вмЬпЬ,
не приближаясь и не удаляясь одипъ’отъ другого. Количество движешя, йоте-
О КОЛИЧЕСТВ!! ДВИЖЕШЯ И УДАРВ ТВЕРДЫХЪ тмъ. 547
рянное шаромъ А, равно давлешю, которое испыгываетъ шаръ а со стороны
шара А, и употребляется на увеличеше количества движешя шара а; отъ этого,
количество движешя шара а на столько увеличится, на сколько количество
движешя шара А уменьшилось, и, следовательно, сумма количествъ движешй
шаров ь, до удара и после удара, должна быть одна и та же. Назовемъ чрезъ х
общую скорость шаровъ нослё удара; тогда количество движешя шара А вы¬
разится чрезъ Мх, а шара а—чрезъ тх. Такимъ образомъ получается урав-
нсше:
(М-\-т) x=MV-\-mv,
откуда
M7+w>
М-\-т ( '
MV
Если шаръ а былъ до удара въ покое, то v=o и х — '
Если бы шары двигались навстречу, то должно подставить—v на место
v, отъ чего бы нашли:
MV— mv
Х Ж+»в
Задача 1. Два шара въ 12 и 8 фунтовъ двигаются по одному направле¬
нно, первый со скоростью 40 футовъ въ 1 сек., второй 35 футовъ; какова бу¬
детъ скорость послё удара?
Задача 2. Два шара въ 10 и 2 фунта двигаются навстречу съ соответ¬
ственными скоростями: 8 и 42 фута; определить скорость после удара.
Задача 3. Шаръ А, имевннй скорость 25 футовъ, ударился въ другой,
покоивнпйся и весивппй 100 фунтовъ, и сообщилъ ему скорость 3 фута. Какъ
великъ весъ шара А? ^
457. Ударъ между упругими шарами. Упрупе шары представляютъ
при взаимпомъ ударе иное явлеше. Когда шаръ А догонитъ шаръ а, то,
сжавшись до наибольшей степени, подобно неупругимъ шарамъ, и получивъ
общую скорость, которую, какъ и прежде, назовемъ^чрезъ х, шары станутъ,
вследсше упругости, постепенно принимать первоначальную форму. Отъ это¬
го, скорость шара а еще более увеличится, а А—уменьшится. Чтобы опре¬
делить скорость шаровъ после удара, заметимъ, что съ какою силою шары
были сжаты, съ такою же будутъ отталкиваться другъ отъ друга, возвраща¬
ясь къ своему прежнему виду. Отсюда выходитъ: на сколько скорость шара
А уменьшилась отъ начала удара до времени наиболыпаго сжатая, на столько
же еще уменьшится въ течете того времени, когда шары пршшмаютъ перво¬
начальную форму; точно такъ же увеличеше скорости шара а впродолжеше
ежа™ будетъ равно увеличен® скорости при возвращенш шара къ прежней
форме. Если удсржнмъ предыдуиия обозначешя, то уменыпете скорости шара
А отъ начала удара до времени наиболыпаго ежа™, выразится разностью
V - х, а увеличите скорости шара а—чрезъ х- v; следовательно, первая
юь концу удара уменьшится вообще на 2 (V— х), вторая увеличится на
2 (х—v). Назвавъ окончательный скорости шаровъ чрезъ V им, будемъ
Иметь:
и— V— 2 (Г— Х)= 2х— V,
U—V-f-2 (x—v)—2x—V.
548
о движенш.
Подставивъ ва место х его величину изъ формулы (11), найдемъ:
77 — V(-M~ +2mv /юч
М+т
_ v(m-M)+2MV
М+т (13)
Разсмотримъ некоторые частные случаи.
1. Полагая въ формулахъ (12) и (13) v равнымъ нулю и М=т, най¬
демъ, что
TJ— о и и= У,
то есть, если движущаяся масса встр4частъ на пути равную ей и покоящую¬
ся, то первая останавливается, а вторая получаетъ скорость первой. Вообра¬
зимъ рядъ одпнаковыхъ шаровъ А, В, С и В (фиг. 633), которыхъ центры
расположены на одной прямой лиши, и пусть крайшй шаръ А получилъ, отъ
дййешя силы, скорость V по направленш, показанному стрелкой; ударив¬
шись о шаръ В, онъ остановится, а шаръ В станетъ двигаться съ тою же
скоростью F, пока не достигнетъ шара С, после чего остановится, сообщивъ
свою скорость шару В, и т. д. Наконецъ, крайшй шаръ В получить скорость
шара А безъ измйнешя, сколько бы ни было промежуточныхъ шаровъ между
Аж В.
2. Пусть v—o; тогда формула (12) дастъ
jj V (М—т)
~9Ф&Ф~:
Фиг. 633. U ~~ М+т '
М
Если при томъ Ж>т, то V есть величина положительная и мепь-
ше F, потому что М—т<М-\-т, и, следовательно, т < 1; въ то
2MV
же время величина м+~ > У, ибо М > т, откуда М-\-М> М+ т, и,
стало быть,
-“L>i
М+т ^
То есть, если движущаяся масса ударится въ другую, меньшую и находящуюся
въ покое, то обе будутъ двигаться по тому же направленш: первая съ мень¬
шею, противъ прежней, скоростью, а вторая съ большею противъ той, какую
имела первая масса до удара.
Когда «=0 и М<т, то количество У отрицательное, а абсо-
97\fy
лютная его величина менее V: количество же — положительное и меньше
М+ т
F. То есть, если ударяющая масса менее покоющейся, то первая после уда¬
ра будетъ двигаться назадъ съ меньшею скоростью противъ прежней, а вто¬
рая —впередъ, и также съ меньшею скоростью, чёмъ та скорость, какую
первая масса плела до удара.
Все сл11дстшя, найденныя изъ формулъ (12) и (13), и мнопя друпя, ко¬
торый легко получить, а также и самыя формулы справедливы только прибли-
О КОЛИЧЕСТВ® ДВИЖЕНШ И УДАР® ТВЕРДЫХ® ТЕЛ®.
549
зительпо, ибо выведены въ предположен^, что шары упруги въ совершенстве,
чего однакожъ не бываетъ.
Задачи предыдущаго параграфа предлагается разрпшитъ въ
случагъ упругихъ шаровъ.
Явлешя, происходящая при ударе упругихъ и неупругихъ шаровъ, можно
поварить на машине Гравезанда. Этот® приборъ состоитъ изъ нискольких®
упругихъ или неупругихъ шаровъ А, . . . . JB (фиг. 634), касающихся
другъ друга и пршгЬшснныхъ на нитяхъ, которыхъ одни концы закреплены
на линейке ММ, друпе—на линейке NN. Обе линейки поддерживаются
станком® NN. Упрупе шары приготовляются изъ слоновой кости, неупрупе—
изъ свинца. Если все шары упруги и одинаковой массы, и мы отведем® одинъ
пзъ крайних® А до А' и пре¬
доставим® его самому себе, то,
возвратись въ прежнее положе¬
те, онъ произведетъ ударъ; все
шары останутся въ покое, кро¬
ме другого крайняго В, кото¬
рый отскочить, оппсавъ дугу
ВВ', равную АА'. Для повер¬
ки прочих® следств1й, выведен¬
ных® изъ формул® (11), (12)
п (13), привешивают® только
два шара изъ слоновой кости
пли свинца, равные или нерав¬
ные. Такъ напримеръ, если возь¬
мемъ два шара неупругихъ рав¬
ной величины и одинъ изъ нихъ
отведем® отъ положешя равно-
вейя, то, после удара, оба шара будутъ двигаться вместе и отклонятся по
другую сторону на меньшую дугу.
458. Ударъ шара въ плоскость. Разсмотримъ явлешя, сопровождаю¬
щая ударъ шара въ неподвижную плоскость или вообще преграду, и во пер¬
вых® тотъ случай, когда движете перпендикулярно къ преграде. Достигнув®
плоскости, шаръ будетъ стремиться, вследствие инерцш, продолжать свое дви¬
жете. Отъ этого, произойдетъ между шаромъ и преградою взаимное давлеше,
отъ котораго шаръ сплющится, а въ плоскости сде¬
лается углублеше (фиг. 635). Сила этого давлешя
зависит® отъ количества движешя и продолжитель¬
ности удара. Когда неупрупй шаръ падаетъ на го¬
ризонтальную, также неупругую плоскость, то оста¬
нется на томъ месте ея, на которое упалъ. Въ про¬
тивномъ случае, то есть когда шаръ и плоскость
упруги, то они стремятся принять свою прежнюю фаг С35_
Форму съ такою же силою, съ какою были сжаты.
Поэтому, шаръ отскочит® отъ плоскости со скоростью, равною той. какую
имел® при начале удара-
Пусть паправлеше движешя шара составляет® съ перпендикуляром® БС
к® плоскости ММ (фпг. С36) уголъ АБС, называемый угломъ падетя.
550
О ДВИЖЕНШ.
Когда шаръ коснется плоскости, то произ¬
ведетъ на нее, по направленно движешя
BF, давлеше. Изобразивъ это давлеше ли-
Hieio BF, разложимъ его, посредствомъ па-
раллелограма силъ. па дв1; силы: по направ-
лешямъ ВН и ВК, перпендикулярному и
параллельному плоскости ММ; первая изъ
** нихъ Р, изображаемая лпшею ВН, прида-
' вливаетъ шаръ къ преграде ММ, а вто-
^ рая Q, представляемая липiею ВК, сооб¬
щаешь ему скорость, параллельную плоско¬
сти ММ. Если вещество шара и плоскости
неупруго, то шаръ, изменясь нисколько въ
своей форме и сделавъ на преграде углуб¬
леше въ месте своего падешя, станетъ потомъ отъ дейсшя силы Q двигать¬
ся по плоскости, по направлен!» ВК. Когда
же шаръ и плоскость совершенно упруги, то
они принимаютъ первоначальную форму, при
чемъ шаръ отбрасывается отъ плоскости съ си¬
лою, равною сил!; Р. Такимъ образомъ, шаръ
будетъ находиться подъ влшшемъ двухъ силъ:
Q, действующей по направленш ВК, и силы
Р, совпадающей съ лпшей ВЕ, равной лиши
ВН. Следовательно, шаръ послё удара ста¬
нетъ двигаться по диагонали В В прямоуголь¬
ника, построеннаго на лпшяхъ ВК и ВЕ.
Изъ равепства треугольниковъ EBL и HBF
следуешь, что линш BL и BF равны, а пото¬
му и сила, действующая по д1агонали BL.
равна силе, изображаемой лишею BF. Отсю¬
да видимъ, что шаръ отскочишь или. какъ гово¬
ришь, отразится отъ преграды ММ по ли¬
нш ВВ съ такою же скоростью, съ какою дви¬
гался до удара. Изъ равенства техъ же тре¬
угольниковъ выходитъ, что уголъ HBF ра¬
венъ углу EBL, который называютъ угломъ
отражешя-, но /_HBF= /ЛВС; следо¬
вательно, /_АВС=-/_СВ1). Игакъ, при
ударе упругаго шара въ плоскость, уголъ па-
дешя равенъ углу отражешя-
459. Этотъ законъ поверяется на особомъ
приборе (фиг. 637). Мраморная доска М, вра¬
щающаяся на горизонтальной оси о, можетъ
быть наклонена къ отвесной лиши подъ вся-
кимъ угломъ. Чрезъ трубку а, утвержденную
вертикально на станке ЕЕ, опускаютъ ша¬
рикъ изъ слоновой кости. Металлическая стрел¬
ка s, перпендикулярная къ плоскости М, двигается по дуге, на которой обо-
Фиг. 637.
ДВИЖЕШЕ ЖИДКОСТЕЙ.
551
значсны градусы, и указываетъ уголъ падешя шара на плоскость. КромЬ
того, есть еще стрЬлка £ съ мЬшкомъ которую можно поставить такъ, чтобы
уголъ, образованный ею съ первой сгрЬлкой, равнялся углу падешя шарика.
Тогда шарикъ, послЬ удара въ плоскость, попадаетъ въ мЬшокъ.
Такъ какъ твердыхъ тЬлъ, совершенно упругихъ, не бываетъ, то сила, изо-
иражаемая лшнею BL (фиг. 636), пикогда не равняется сил'Ь, изображаемой
лпшей BF, а потому скорость, съ которою шаръ отскакиваетъ отъ плоскости
3IM, менЬе гой, какую онъ имЬлъ до удара, и уголъ отражешя CBD не ра-
вепъ углу С В А. Сила тяжести еще бол'Ье увеличиваетъ неправильность, по¬
тому что всякое вЬсомое тЬло, брошенное наклонно къ горизонту, двигается
криволинейно, а не по прямымъ лишямъ АВ и BD, какъ мы предполагали.
. Формулы и законы, относящееся до удара шаровъ между собою и въ непо¬
движный преграды, можно повЬрять также на бшшардЬ; но при этомъ дол-
SKirp наблюдать, чтобы удары были центральные, ибо, въ противномъслучаЬ,
то есть когда ударяютъ шаръ выше или ниже центра, вправо или влЬво, шаръ,
кро»Ь поступательнаго движешя, къ которому приложимы предыдуиця сужде-
н1я, мои;етъ получить еще вращательное; тогда наблюдаются особыя явлешя,
не вполнЬ объясняемый Teopieio.
\
Движете жидкостей.
460. Вытекаше жидкости чрезъ МАЛЫЙ отверстгя. Если
въ сосудъ (фиг. 638)нальемъводы, или какой либо другой жидкости,
и сд'Ьлайаъ въ боковой стйнк'Ь, или на дн'Ь OTBepCTie, то жидкость на-
чинаетъ вытекать въ вид’Ь струи. Подобное явлеше замечается, когда
имЬемъ два неравной высоты сообщаюиреся сосуда А и а (фиг. 639);
тогда струя направляется снизу вверхъ и называется фонтане мъ.
Если ширина
сосуда и высо¬
та жидкости
достаточно ве-
— ~)
Фиг. 638\
Фиг. 639.
Фиг. 640.
.тики сравнительно &ь отвермчеяъ, то жидкость вытекаетъ' слоями
сначала выливается йамый нижнШ горизонтальный слой, потомъ сл1>-
Дуюпцй всрхпш и такъ далЬе, что легко заметить, если сосудъ про-
зраченъ, по плавающими соринкамъ. Частицы жидкости самаго ниж
552
О ДВИЖЕНШ.
няго слоя (фиг. 642) сначала двигаются горизонтально, или ни¬
сколько наклонно, потомъ новорачиваюгь въ отверст и, сталкива¬
ясь въ аЪ, при выходе изъ сосуда, нроизводятъ въ cd, на неболь-
шомъ разстояши отъ отверста, commie струи. Если отверста сде¬
лано въ тонкой сгЬнк’Ь, или имеетъ форму, показанную на фигуре 642,
то отношеше площади cd къ аЬ обыкновенно принпмаютъ равнымъ 0,6.
Это oTHOuieHie можно увеличить, придавая отверстю видъ А (фиг. 641)-
и даже сделать почти равнымъ 1, приставля
трубки. Когда жидкость стоптъ въ сосуде i
высоко, или отверст1е довольно широко, то
'*'1 ^ верху ея образуется воронкообразное углуб:
Фиг. 641. Hie (фиг. 640).
Торичелли нашелъ изъ опыта, что жидкость, при выход!» изъ От¬
верста, имеетъ такую скорость, какую бы она npio6p!m, падая, ведЬд-
crBie собственнаго в’Ьса, съ высоты, равной возвышен! ю уровня жид¬
кости надъ отверстамъ. Называя скорость вытекашя чрезъ г\ ввсоту
жидкости—чрезъ Ь, ускореше силы тяжести—чрезъ д, найдемъ:
v—y2gh (к)
Отсюда выходитъ, что скорость вытекашя прямо пропорщональна
корню квадратному изъ высоты жидкости въ сосуд'Ь и не зависптъ отъ
плотности жидкости.
Торичелли вывелъ этотъ законъ изъ того, что струя жидкости, вы¬
ходящей изъ отверста снизу вверхъ (фиг. 639), стремится /подняться
до уровня жидкости въ сосуд'Ь, и въ са¬
момъ д'Ьл’Ь достигла бы такой высоты,
если бы были устранены преиятсттая къ
движенш; а известно, что тело, брошен¬
ное вверхъ въ пустот!», тогда только по¬
дымается на высоту h, когда скорость
Фиг. 642. вержешя равна той скорости, какую гйдо
пршбр’Ьло бы, свободно падая сътой же высоты (444).
Другой способъ поверки закона Торичелли заключается въ изме¬
рения количества вытекающей жидкости въ единицу времени. Это ко¬
личество зависитъ отъ скорости жидкости и величины отверста и равно
объему столба, у котораго высота равна скорости вытекашя, а основа-
iiie—площади поперечнаго разреза струи, где он» сжата до наиболь¬
шей степени. Такъ какъ сжата струи невозможно определить непо¬
средственно изъ опыта, то необходимо уменьшусь в.шше этой при¬
чины, приставляя короткую трубку къ отверстш, чрезъ которое жид-
ДВИЖЕШЕ ЖИДКОСТЕЙ.
553
кость вытекаете, или придавая ей видъ, изображенный па фигурё
641. Объемъ жидкости, вытекшей въ одну секунду надо разд-Ьлить
на нлощадь поперечнаго гЬчешя трубки; частное выразитъ скорость
струи. Оказывается, что найденная такимъ образомъ скорость почти
равна (немного мен’Ье) величины Y2gh, гд’Ь подъ h надо разуметь воз-
вншете уровня жидкости надъ оконечностью трубки, чрезъ которую
жидкость вытекаетъ.—Обратно допуская справедливость закона Тори¬
челли, можно определить величину ежа™. Для этого, должно изме¬
рить объемъ жидкости, вытекшей въ одну секунду, и разделить его на
произведете а. V2gh, где а означаете площадь отверстая аЬ (фиг.
642). Частное, очевидно, выразитъ отношеше площади cd къ пло¬
щади аЪ. Такимъ образомъ найдено было приведенное выше число 0,6.
Само собою разумеется, что для большей точности, надо собирать выте¬
кающую жидкость не одну секунду, а более или менее продолжительное
время, и полученный объемъ разделить на число секундъ.
Пусть сосудъ, изъ котораго выходитъ струя чрезъ малое отверстае аЪ (фиг.
643), весьма широкъ, и жидкость налита въ него до весьма большой высоты.
Тогда вытекаше происходитъ слоями, такъ
что частицы, лежанря выше горизонтальной
плоскости MN, опускаются медленно и вер¬
тикально; частицы, находящгяся ниже предела
MN, двигаются горизонтально къ отверстие,
потомъ поворачиваютъвнизъ и выталкиваются
наружу. Чтобы определить скорость, которую
онё при этомъ пршбретаютъ, вообразимъ слой
жидкости сйаЬ между отверетшмъ и плоско¬
стью MN. Если бы этотъ слой падалъ только
вследстйе собственнаго веса, то, пробежавъ
пространство са, равное своей * высоте, онъ
пршбрелъ бы скорость |/2<jz, где д—ускореше свободно падающаго гЬла, а
z—ac. Но въ разематриваемомъ случае слой cclab испытываете еще давлеше
равное весу жидкаго столба cfcd, во все время своего движешя отъ MN до
техъ поръ, пока не выйдетъ изъ отверстая. Поэтому, въ предыдущемъ выраже-
иin должно вместо д взять величину во столько разъ ббльшую, во сколько
весь столба с fab более веса cdah, пли во сколько ае, высота перваго столба,
более ас, высоты второго. Пусть ac—h-, тогда количество \'2gz должно за¬
менить следующимъ:
V 2Ыт или \f V'.
которое выражаете законъ Торичелли. Заметимъ еще, что употребленныя су-
ждежя, а, следовательно, и выведенная формула, одинаково приложимы ко
всякой жидкости, какова бы ни была ея плотность.
461. Фонтаны. Навытеканш жидкости чрезъ малыя отверстая
<? f
Фпг. 643.
554
О движкнш.
основано устройство фонтановъ. Широкш
сосудъ А (фиг. 639) соединяется трубкою
т съ другимъ узкимъ сосудомъ о, меньшей
высоты. Коль скоро въ первый нальемъ во¬
ды, то изъ второго станетъ вытекать верти-
кальная СТруЯ жидкости, стремящаяся под-
Фиг. 044» V j тт
няться до уровня воды въ сосудъ А. На са-
момъ дйлй она никогда не достигаетъ этой высоты отъ трехъ причинъ:
сопротивлетя воздуха, трешя жидкости о ст'Ьнки трубки т и сосуда
а и отъ того, что падаюиця частицы воды увлекаютъ
внизъ частицы подымающаяся. Для устранешя послйдняго
пренятств]'я, узкому сосуду а даютъ наклонное положете.
Устройство фонтановъ въ садахъ и комнатахъ,основан¬
ное на этомъ начале, возможно только въ такомъ случай,
когда имйется резервуаръ воды, которой уровень лежитъ
Фвыше того мйста, гдй долженъ быть фонтанъ.
* ' | Жидкость въ широкомъ сосуде можно заменить гирею Q
(фиг. 644), положенною на поршень, который, плотно двигаясь
между стенками сосуда, давитъ на поверхность жидкости аЪ.
Наибольшая высота фонтана будетъ равна высоте жпдкаго стол¬
ба иЪс, опирающагося на поверхность аЪ, и котораго давлеше
• равно в1;су гири Q вместе съ поршнемъ, уменьшенное трешемъ
/% поршня о станки сосуда.
\Jjr' ■ 462. Устройство струи. Струя воды, или другой какой
• либо прозрачной жидкости, при выходе изъ отперши также про-
зрачна, но потомъ, въ н'Ькоторомъ разстояши, начинаетъ мутить-
SW 7 ся и представляетъ утолщешя и суживашя. Это явлеше есть толь-
9 ко кажущееся; на самомъ же деле струя состоитъ изъ отдель¬
на» ныхъ капель (фиг. 645), больгаихъ 1,2, 3, 4; 5,.... и малыхъ.
® Капли болышя, перемежаясь съ малыми, перщически измйняютъ
^^0 свой видъ, принимая постепенно форму эллипсопдовъ(1, 2), ра-
а стянутыхъ по горизонтальному направленно, потомъ шара (3),
опять эллипсоидовъ (4, 5, 6), растянутыхъ по вертикальному
„ направленно, снова возвращаются къ форме шара (7); и т. д.
jib Каждая капля, падая, производитъ на глазъ во время своего
V# пути различный впечатл'Ьн1я, которыя смешиваются въ одно впе-
• чатл’Ъпе струи съ утолщешями, въ томъ месте, где эллипсоиды
/Ж растянуты горизонтально, и съ суживашямп въ техъ точкахъ.
V# гдй капли удлинены отвесно.
• Въ справедливости сказаннаго можно убедиться изъ опыта.
Если поставимъ между глазомъ и струей кругъ съ отверетчямп,
какъ въ стробоскопе [389], и приведемъ его во вращательное
Движете, то впечатления, производимым каплями, не смепш-
каются между собою, и потому будутъ восприняты глазомъ
фиг- • каждое отдельно. Тогда струя представляется подъ видомъ,
ДВИЖЕШЕ ЖИДКОСТЕЙ.
555
пзображснномъ на фигур-Ь. Можно того же достигнуть, осв'Ьщая струю элек¬
трической искрой, которая продолжается столь короткое время, что падаюнця
капли не усп'Ьваютъ много переместиться.
М3. Волнен1е. Однородная жидкость, находящаяся иодъ в.ш-
ншмь собственнаго веса, тогда только можетъ быть въ равновесш,
когда она ограничивается сверху горизонтальною плоскостью MN
(фиг. 646, 1). Пусть какая нибудь причина сделала на уровне
MN углублеше а. При такихъ услов1яхъ, равновеш быть не мо¬
жетъ. Частицы, лежанья ниже плоскости MN въ углубленш, бу¬
дутъ выталкиваться вверхъ давлешемъ окружающихъ частицъ жид¬
кости и, пршбр’Ьтя некоторую скорость, подымутся, вследптае инер¬
цш, выше MN. Такимъ образомъ, где было углублеше, окажется
возвышеше а (фиг. 646, 2), а около этого возвышешя образуется
кольцеобразное углублеше Ъ. Затемъ, частицы а опустятся, а частицы,
лежаиця въ углубленш Ъ, подымутся выше плоскости MN; такъ что
въ а (фиг. 646, 3) явится углублеше, въ Ь — кольцеобразное воз-
вышеше и въ с—кольцеобразное углублен!е; и т. д. Отсюда видимъ,
что отъ нарушешяравнов'Ьм'я одной частицы а, происходить колеба¬
шя по всему уровню MN; получаются кольцеобразныя углублешя и
возвышешя, которыя, но мере удалешя отъ а, делаются ниже и по¬
степенно исчезаю'гъ. Такое движете жидкости называется волнооб-
разнымъ или вол- м д-
нетемъ; каждое j
кольцеобразноеуг¬
лублеше съ приле-
гающимъ къ нему
возвышешемъ —
волною. Явлеше
это представляется
всегда такъ, какъ
будто бы поднятая
жидкость стекала фпг. 646.
по направленно движешя волнъ; на самомъ же деле, частицы только
подымаются и опускаются, не перемещаясь замг4тно впередъ и совер¬
шая такимъ образомъ колебашя, перпендикулярный къ распространен! ю
полнъ, что легко заметить, наблюдая плаваю mi я тела.
3 в у к ъ.
'"^464. ДгОЖАН1Я ЧАСТИЦЪ воздуха. Вообразимъ длинный ци¬
линдра АВ (фиг. 647), въ которомъ можетъ двигаться взадъ и впе¬
реди поршень С съ весьма большою скоростью и па очень маломъ про-
556
о ДВИЖЕНШ.
странстве отъ С до G. Еслибы воздухъ былъ совершенно несжимаемъ,
то, на сколько переместился бы внередъ норшень, на столько же под¬
винулся бы и воздухъ, и избытокъ его вышелъ бы чрезъ конецъ трубы
АВ; въ действительности же, воздухъ сжимаемъ и обладаетъ инерщею;
поэтому, ранее чемъ преодолеется его инерщя, слой воздуха, нрилегаю-
щ1й къ поршню, сгустится и прюбрететъ большую упругость. Вслед-
CTBie увеличивашя упругости, воздухъ начнетъ потомъ расширяться
и станетъ сжимать следующш слой; тотъ, расширяясь, въ свою оче-
V _
I итч-цц in-i-ijijj йиЦ
5гаА
Фиг. 647.
редь сгуститъ третий и т. д. Такимъ образомъ, пока поршень будетъ
переходить изъ С въ G, сгущеше будетъ передано на разстояше
CF, а далее, за F, пока будетъ обыкновенный воздухъ. Предполо-
жимъ, что поршень, достигпувъ G, тотчасъ начинаете возвращаться
назадъ. Тогда прилегающий слой воздуха, устремляясь вследъ за
поршнемъ, разредится и разредите следующий слой. Если поршень
движется съ прежнею скоростью, то, пока онъ переходите въ первона¬
чальное положете С, разрежете передается до F; въ то же время сгу¬
щеше, переходя отъ одного слоя къ другому, распространяется далее на
пространство FE, равное CF. При вторичномъ движенш поршня, про-
пзойдутъ новыя сгущеше и разрежете, между темъ какъ прежшя пе¬
редадутся далее. Такимъ образомъ, при колебанш поршня, воздухъ въ
трубе разделяется на несколько частей, которыя попеременно будутъ
сгущенная и разреженная; при этомъ частицы его двигаются по напра-
вленш трубы: въ сгущенной массе—впередъ, и въ разреженной—на¬
задъ. Время колебатя каждой частицы воздуха равно времени коле-
башя поршня. Фигура 648 служить для разъяснешя сказанного. Рядъ
(ib представляетъ частицы воздуха въ равновесш, рядъ cd—то мгно-
веше, когда поршень окончить первый размахъ; частицы отъ d до I
ближе одна къ другой, нежели отъ I до с, куда сгущете еще не пере-
ф* •••••
с • •
6 • • •
• •
т
Фиг. 648.
ЗВУК ъ.
557
дано; ряД'ь et изображаетъ состояше частицъ, когда поршень возвра¬
тится въ первоначальное положеше: въ пространств'!; отъ t до т ча¬
стицы удалились одна отъ другой, а отъ т до е сблизились; за е ча¬
стицы еще въ состоянш покоя. Колебашя воздуха называются, хотя и
несвойственно, его волнообразнымъ движетемъ, сгущенная и разре¬
женная массы — волною, общая толщина об’Ьихъ массъ — длиною '
волны. Быстрый колебашя называются дрожатями.
Пусть между неподвижными точками а и Ъ (фиг. 649) натянута
струна аЬ\ если в4съ ея малъ, то можно принять, что струна натяги¬
вается по направленш прямой ли-
нш. Отведемъ ее отъ этого положе- « -у.- ——
шя въ атЪ п нредоставпмъ самой д-
себе. Вследствие своей упругости, фИг. 649.
она устремится въ первоначальное положеше nb, но, по инерцш, пе¬
рейдетъ его и отклонится до апЪ; отсюда она станетъ двигаться на¬
задъ къ положен!ю аЪ, снова перейдетъ его и т. д. Такимъ образомъ,
струна будетъ дрожать и приведетъ въ дрожаше воздухъ. Подобное
явлеше нредставляетъ упругая пластинка ab (фиг. 650), укреплен¬
ная неподвижно за одинъ конецъ, въ клещахъ, или какъ нибудь иначе.
Если ее отклонить отъ положешя равновейя Ьа въ Ът и предоставить
потомъ самой себе, то она начнетъ' дрожать и приведетъ въ дрожаше
воздухъ.
Вообще, если дрожитъ какое бы то ни было тело въ воздухе, то, по¬
добно поршню въ „
трубе (фиг. 647),
производитъ попе-
ременно сгущеше и
разрежете съ тою
только разницею,
что оно сообщаетъ
дрожательное двй- фиг. 650.
жеше частицамъ атмосферы не по одному, но^по всемъ направ-
лешямъ.
Для разъяснешя вообразимъ, что въ точке s (фиг. 651) происхо¬
дить попеременно разрежен!я и сгущешя. Въ первомъ случае, около
этой точки образуется разрежете въ массе воздуха а. Потомъ, сиустя
несколько времени, то же пространство будетъ содержать сгущенный
воздухъ, и разрежете будетъ передано далее шаровому слою Ь. Въ
следующШ моментъ около s будетъ разрежете, слой Ъ сгустится, а слой
с разредится. Такимъ образомъ, въ концентрическпхъ слояхъ возду-
558
О ДВИЖЕНШ.
ха, окружающихъ точку s, являются попеременно сгущешя и разрЬ-
жешя.—Если дрожитъ струна (фиг. 649), или пластинка (фиг. 650),
то около каждой точки дрожащаго тЬла образуется рядъ сфериче-
скихъ волнъ сгущеннаго и разр'Ьженнаго воздуха; онЬ составляютъ
обпця (равнод'Ьйствуюпуя) волны во ужё не сферичешя, а иного вида.
Не трудно видеть, что волны должны быть гЬмъ длиннее, чЬмъ
время колебашя т'Ьла бол’Ье, и ч’Ьмъ быстрее передаются сгущешя и
разрежешл. Последнее обстоятельство зависитъ отъ упругости и плот¬
ности воздуха: чЬмъ болЬе упругость при одной и той же плотности
воздуха, тЬмъ съ большею скоростью частицы стремятся придти въ по¬
ложеше равповЬсзя и т’Ьмъ, слЬдовательно, быстрее передаютъ коле¬
башя другимъ частицамъ; напротивъ, съ увеличешемъ плотности воз¬
духа, при той же его упругости, увеличивается инерщя частицъ, и ско¬
рость распространешя колебанш уменьшается. Теплый воздухъ при
одинаковой упругости съ холоднымъ имЬетъ меньшую плотность; отъ
этого, волны теплаго воздуха длиннЬе волнъ холоднаго.
Если бы, вмЬсто воздуха, было приведено въ дрожаше какое ни¬
будь другое вещество—газъ, жидкость, или твердое тЬло,—явлеше
было бы то же самое; конечно длина волнъ была бы другая, потому что
колебашя передавались бы съ иною скоростью, ч’Ьмъ въ воздух'Ь.
А 465. Звукъ. Когда до насъ достигаютъ воздушныя волны, то
частицы воздуха производятъ на органъ слуха удары, которые пре¬
образовываются леизв'Ьстнымъ снособомъ въ ощущеше звука. Что звукъ
и колебашя воздуха—вещи разиыя, и что въ природЬ нЬтъ звуковъ,
а только дрожаше матер)альныхъ частицъ, ясно уже изъ того, что ухо
не способно воспринимать слишкомъ быстрый и слишкомъ медленныя
колебашя. Для доказательства, что звукъ происходитъ отъ колебашя
воздуха, ставятъ подъ колоколъ воздушнаго насоса какое либо звуча¬
щее тЬло, наиримЬръ будильникъ; также вЬшаютъ на пеньковыхъ ни-
тяхъ, или кожаной иолоск’Ь колокольчикъ; тогда звуки ослаб’Ьваютъ,
по м’ЬрЬ выкачивашя воздуха. То же самое подтверждается естество¬
испытателями, поднимавшимися на аэростатахъ и восходившими на вы-
сошя горы, гдЬ звуки, по нричин’Ь большой разреженности воздуха,
весьма слабы.
Такъ какъ волнообразное движеше можетъ происходить во вс'Ьхъ
унругихъ тЬлахъ, то и звукъ можегь передаваться не только чрезъ воз¬
духъ, но и чрезъ всякое другое вещество. Если проводить бородкою
пера но одному концу деревяннаго стержня, а другой приложить къ уху,
то можно ясно слышать шелестъ, который непосредственно чрезъ воз¬
духъ не ощущается. Работники, находясь въ водолазномъ колокол’Ь,
ЗВУК Ъ.
559
подъ водою, слышать довольно ясно происходящее на берегу. Рыбъ
можно npiynim собираться по звонку къ берегу.
Волнообразное движеше, распространяясь въ какой либо сред;];,
всегда въ большей или меньшей степени ослабляется; лучшую проводи¬
мость имЬютъ т'Ьла унруия и твердыя; напротивъ, т'Ьла неунрупя худо
передаютъ дрожатя. Поэтому, при опытЬ надъ распрострапешемъ звука
въ разрЬженномъ воздухЬ необходимо, отдЬлять звучащШ предметъ отъ
подставки веществомъ, непроводящимъ звуковъ; въ противномъ слу-
чаЬ, дрожатя тЬла дадутъ въ подставкЬ волны, которыя произведутъ
подобное же волнообразное движете въ наружномъ воздухЬ. Поэтому
будильникъ надо ставитъ на подушку, набитую чЬмъ нибудь мягкимъ,
напр, нухомъ; колокольчикъ должно вЬшать на пеньковыя нити, или
на кожаную полоску.
466. Высота звука. Наше ухо спо¬
собно различить въ звукахъ ихъ высоту
или тот; медленный колебатя воспри¬
нимаются нами въ видЬ низкихъ тоновъ,
каше нанримЬръ производитъ длинная и
толстая струна, слабо натянутая; быстрыя
колебатя возбуждаютъ ощущете высо-
кихъ тоновъ, каше даютъ коротшя и тон-
шя струны, сильно натянутая. Иногда
ПОДЪ ТОНОМЪ разумЬюТЪ такой звукъ, ВЪ Фиг. 651.
которомъ можно различить высоту.
Изъ опытовъ, до сихъ поръ сдЬланныхъ, выходитъ, что ухо вос¬
принимаем, колебатя, когда число ихъ не болЬе 38000 и не менЬе 16
въ секунду; по крайней мЬрЬ, до сихъ поръ никому не удавалось слы¬
шать звуки внЬ этихъ предЬловъ.
Шумом* называется звукъ, котораго высоты мы не можемъ опре-
дЬлить. Это происходите иногда отъ того, что звуки бываютъ весьма
коротки, такъ что ухо не успЬваетъ получить полнаго впечатлЬшя;
таковы: ударъ одного т'Ьла о другое, щелкаше бича, взрывъ и проч.
Иногда шумъ есть совокупность многихъ тоновъ или звуковъ разной
высоты, напримЬръ свисте вЬтра, журчаше ручья, плескъ морскихъ
волнъ, шумъ, слышимый вблизи большого города. Впрочемъ, должно
зам-Ьтить, что данное онредЬлеше шума есть только относительное: мно-
юя лица имЬютъ столь хорошо развитый органъ слуха, что часто и въ
шумЬ различают!, тоны.
467. Скорость звука. Пространство, пробЬгаемое звукомъ въ
560
О ДВИЖЕНШ.
одну секунду или, все равно, пространство, на которое передается въ
это время волнообразное движете среды, называется скоростью звука.
Что звукъ действительно имеетъ скорость, а не передается изъ од¬
ного места въ другое мгновенно, доказывается темъ, что, когда стре-
ляютъ изъ оруд!я, находящагося отъ насъ въ значительномъ разстоя¬
нш, то сначала мы видимъ светъ, а потомъ слышимъ звукъ; равнымъ
образомъ, хотя молшя и громъ явлешя современный, но сначала мы за-
мечаемъ молшю и, спустя уже несколько времени, слышимъ громъ.
Самое точное опред'Ьлеше скорости звука въ воздухе было произведено
въ окрестностяхъ Парижа, въ 1822 году. На двухъ пунктахъ, разстояше
между которыми было съ точностью известно, расположились наблюдатели;
на одномъ—Прони, Матье и Араго, на другояъ —Гумбольдъ, Гслюссакъи Бу-
вардъ, и въ условленное заранее время стреляли изъ пушекъ. Замечали по
хронометрамъ время, протекающее отъ появлешя света до того мгновешя,
когда слышенъ былъ звукъ; изъ наблюдаемыхъ величинъ брали среднюю;
разделяя потомъ на эту величину разстояше, находили скорость звука.
Скорость звука въ воздухе при температуре 16° равна 1118,4
фут.; съ понижешемъ температуры скорость уменьшается; такъ, при 0°
она составляете 1086,4.Противныйв1>теръ уменынаетъ скорость звука,
а попутный увеличиваетъ. Скорость звука въ другихъ газахъ иная,
чемъ въ воздухе; она темъ более, чемъ газъ, при одинаковой упру¬
гости съ воздухомъ, имеетъ меньшую плотность, и обратно; въ водо¬
роде, наприм., скорость звука более, а въ углекисломъ газе меньше,
чемъ въ воздухе. ’
Скорость звука въ жидкихъ и твердыхъ телахъ значительно бо¬
лее скорости звука въ воздухе. Такъ въ воде она въ 4 раза более, а
въ чугуне—въ 107г разъ.
Колладонъ и Штурмъ въ 1827 году определили скорость звука въ воде
на Жсневскомъ озере. Звуки производились ударомъ молотка т по колоколу,
спущенному съ судна въ воду (фиг. 052); одновременно делали на судне по¬
роховой взрывъ; наблюдатель, находившШся въ 13 верстахъ на другомъ
судне, замечалъ появлеше света и въ то же время старался услышать звонъ
колокола при помощи слуховой трубы ос,
погруженной однпчъ конщшъ въ воду.—
на другомъ конце, слышалъ два звука: - —
одпнъ, ирпшедипн но веществу трубы, дру- - фИг. <352.
гой чрезъ воздухъ: первый приходилъ ра¬
нее на 2'/г секунды. Изъ этихъ данныхь можно вычислить скорость звука въ
чугуне. i
t
концу трубы, то наблюдатель, находпвипйся
Rio определилъ скорость звука въ чугуне.
Изъ водопроводной трубы, длиною въ 981
метръ, была выпущена вода. Если ударяли
по колокольчику, прикрепленному къ одному
ЗВУКЪ.
561
Звуки высоте и низше распространяются съ одинаковою скоростью.
}3ъ этомъ, между прочимъ, мы убеждаемся, слушая издали музыкаль¬
ную пьесу, исполняемую оркестромь: въ какомъ бы разстояши отъ ор¬
кестра мы пи находились, тоны, какъ высоте, такъ и низые, достига-
ютъ до насъ въ одно время, потому что, въ противномъ случае, тоны
одного аккорда попали бы въ другой, а этого никогда не замЬчается.
То же выходитъ изъ опытовъ Bio: когда на одномъ конце трубы была
исполняема на флейте мелод1я, то звуки достигали другого конца въ той же
самой последовательности, не отставая другъ отъ друга и не забЬгая впередъ,
потому что мелод1я передавалась безъ всякаго изменетя.
Изследоватя Реньо показываютъ, что сильные звуки распространяются
скорее слабыхъ.
468. Сила звука. Напряженность или сила звука зависитъ отъ
амплитуды или размаха колеблющагося т’Ьла: съ увеличешемъ раз¬
маха, увеличивается и сила звука. Если привесть въ дрожаше упру¬
гую пластинку, то, по мЬре уменыпешя размаха, ослабляется и сила
звука.
Поверхность дрожащаго тЬла также оказываетъ вл!яше на силу
звука: ч4мъ болЬе поверхность, т4мъ больше масса воздуха, приве-
деннаго въ движеше, и тЬмъ звуки сильнее; отъ того-то и происходить,
что струна даетъ звуки гораздо слабее, нежели упрупя пластинки.
Когда дрожашя одного тела могутъ быть сообщены другому, котораго
поверхность больше, то звуки усиливаются; такъ бываетъ напримЬръ,
когда ножку камертона упираютъ въ столь.
Сила звука зависитъ еще отъ плотности средины, въ которой онъ
произведешь: чемъ средина плотнее, темъ более напряженность звука.
Звуки въ сгущенномъ воздухе передаются съ большею силою, нежели
въ разреженноыъ; поэтому, на высокихъ горахт^ они весьма слабы [465]
л изъ равнинъ достигаютъ до вершинъ высокихъ горъ, ослабляясь въ
меньшей степени, нежели когда идутъ по противному направленш. Если
проводить бородкой пера по одному концу длиннаго стержня, то на дру¬
гомъ можно ясно слышать шелестъ, хотя непосредственно чрезъ воздухъ
столь слабый звукъ не ощущается. Топотъ лошади, гроза и всякш дру¬
гой шумъ слышатся на болыпемъ разстояши, если приложить ухо къ
земле, нежели чрезъ воздухъ. Если привязать серебряную ложку на
Дв4 нитки и концы ихъ приложить къ обоимъ ушамъ, закрывъ уши
вальцами, то, ударяя ложкою по какому либо предмету, будемъ слышать
звукъ, подобный звуку церковнаго колокола.
Изъ многихъ опытовъ выходитъ, что сила звука обратно пропор¬
циональна квадрату разстояшя органа слуха отъ звуча щаго йла.
' * 86
562
О ДВИЖЕНШ.
Для объяснешя этого закона, допустимъ, что дрожитъ только одна частица
s (фиг. 651), производя около себя сферичесюя волны. Вообразимъ окружаю-
пцй ее воздухъ разрйзаннымъ на TOHKie сферичесюе слои одинаковой толщи¬
ны, которыхъ центръ совпадаетъ съ точкой s. Эти слои, одинъ за другимъ,
приходятъ въ дрожан ie, но какъ масса каждаго изъ послйдующихъ слоевъ
бол-Ье массы предыдущихъ, то размахи, а, значить, и скорость дрожан in ча¬
стицъ, съ удалсшсмъ отъ звучащей точки s, уменьшаются, и звуки ослабйваютъ.
Справедливость этого закона можетъ быть оправдана слйдующимъ опы¬
томъ. Въ пол1!, на совершенно открытой местности, одинъ наблюдатель зво¬
нить въ колокольчикъ, а другой удаляется на такое разстояше, чтобы не ощу¬
щать звуковъ. Потомъ, первый беретъ 4 колокольчика, а второй снова отхо¬
дить на столько, чтобы звонъ ихъ не былъ слышенъ. Оказывается, что въ
этомъ случай разстояше вдвое болйе, нежели въ первомъ. Если взять 9 коло-
кольчиковъ, то разстояше будетъ втрое болйе, и т. д.
Предыдущш законъ не имйетъ приложетя, если колебатя распро¬
страняются въ трубй одинаковой толщины по всей ея длинй; тогда
звуки не ослабляются.
Это было подтверждено опытами Bio надъ пустой водопроводной трубой
въ 931“ длины, въ Парижй. Самые слабые звуки, не сильийе тйхъ, каше
производятъ говоря кому нибудь шепотомъ на ухо, лробйгали съ одного до
другого конца трубы безъ замйтнаго ослаблешя.
Этимъ пользуются при устройств!; акустическихъ телеграфовъ въ
обширныхъ здашяхъ; звуки проводятся каучуковыми трубками, кото¬
рыя на концахъ расширены. Здйсь же должно искать причину того,
что звуки передаются въ длинныхъ корридорахъ, съ одного конца на
другой, почти безъ ослаблен1я.
Для объяснешя этихъ явлешй, раздйлиыъ мысленно воздухъ, заключен¬
ный въ трубй, на TOHKie, одинаковой толщины, слсн, перпендикулярные къ
длинй трубы. Каждый слой воздуха приводить въ дрожаше смежный елей
равной ему массы; поэтому, размахи частицъ во вейхъ слояхъ должны быть
одинаковы, и, слйдовательно, сила звука не должна ослабйвать; при этомъ ге
принимается во внимаше незначительное дменъшеше скорости воздушныхъ
частицъ, употребляемое на приведшие въ дрожаше вещества самой трубы.
ч 469. Отражен1е. Если звукъ встрйчаетъ на пути преграду, то
отскакиваетъ отъ нея, подобно упру¬
гому мячику, и идетъ уже по другому
направленш, чймъ прежде. Это яв-
с лете называется опграженгет зву¬
ка и заключается въ слйдующемъ.
Пусть плоскость MN (фиг. 653)
изображаете преграду, ВТ) — къ
м ней пернендикуляръ, АВ—направ-
леше или лучъ звука; звукъ отра-
Фпг. G5:
ЗВУКЪ.
56В
лсается по направлению В С, такъ что АВ, В В и ВС лежатъ въ од¬
ной плоскости, и уголъ АВВ равенъ углу СЕВ) первый называется
угломъ падетя луча, а второй—угломъ отражешя. Поэтому, законъ
отражен! я звука выражается такъ: уголъ падетя равенъ углу отра-
огсенгя; лучи падаюгфй и отраженный находятся въ одной пло¬
скости съ перпендикуляромъ, возстановленнымъ изъ точки паде¬
тя луча. Если на лиши СВ находится ухо, то оно слышптъ звукъ
такъ, какъ бы звучащее тело было на продолженш этой лиши [332].
Эхо. Если отражающая поверхность находится отъ насъ въ значи-
тельномъ разстояши, то мы можемъ получить звукъ непосредственно
отъ звучащаго тела и, спустя нисколько времени—другой звукъ, отра¬
женный. Такое явлеше называется эхо. Когда отражающая поверхность
—противънасъ, въ разстояши 1118,4 ф., то все пространство, которое
звукъ долженъ пробежать, будетъ 2236,8 ф., а потому мы услышимъ
сказанное нами слово, спустя две секунды. Мнопе предметы, какъ горы,
стены строенш и даже облай, могутъ отражать звуки; когда есть ни¬
сколько такихъ предметовъ, то эхо будетъ . многократное. Такъ, близь
Кобленца, на берегу Рейна есть место, где звукъ повторяется 17 разъ.
Упоминаютъ также объ эхо, которое даетъ до 30 повторенш.
^ Резонансъ. Если отражающая поверхность не далеко, то отра¬
женный звукъ приходитъ такъ скоро после звука, полученнаго нами
непосредственно отъ звучащаго тела, что не различается въ отдельно¬
сти, а только увеличиваетъ продолжительность и силу непосредствен-
наго звука. Отъ этого, звуки въ здашяхъ громче, чемъ на открытомъ воз¬
духе. Въ храмахъ, обгаирныхъ залахъ и проч., звуки, отраженные отъ
стенъ, потолка и другихъ поверхностей, сливаясь съ непосредствен¬
но произведенными и увеличивая ихъ напряженность, делаютъ ихъ
зато менее явственными; напротивъ, въ комнатахъ неболынихъ разме-
ровъ, звуки, не смотря на множество отражешй, остаются отчетливыми.
Явлеше усиливашя звуковъ вследсше отражен!я называется резо¬
нанс от) когда оно замечается въ комнате, то говорятъ, что комната
имеетъ резонансъ, или что звуки въ ней отдатпся. Предметы мягше
почти не отражаютъ звуковъ; поэтому, въ цустомъ зале резонансъ лучше
нежели въ комнатахъ, имЬющихъ мягкую мебель, картины, драпри,
ковры; въ этомъ случае, звуки бываютъ слабые и отрывистые.
Говорная и слуховая трубы. На отражешй звука основано
устройство рупора или говорной трубы, служащей для усиливашя
звуковъ. Она имеетъ видъ конуса АВ (фиг. 654) съ распшрешемъ В
на конце. Въ отверсте С говорятъ; тогда MHorie звуки, которые безъ
говорной трубы разсеялись бы въ воздухе, теперь отразятся стенками
« I
I
564
О ДВИЖЕНШ.
Фиг. 655.
п пойдутъ по одному направленш. Слуховая труба есть превращенная
говорная: къ уху прикладываютъ отверспе С, а говорятъ въ другой
конецъ трубы.
Впрочемъ, должно сознаться, что Teopifl говорныхъ и слуховыхъ трубъ до
настоящаго времени не разработана: есть факты, прямо противор!чапце пред¬
ложенному выше объяснешю. Если напримеръ внутренность трубы оклеить
ч!мъ ппбудь мягкимъ, то звуки отражаться не будутъ, а между т!мъ уси¬
лятся. Причину усилсшя звуковъ, кажется, надо искать въ расширеши В.
Основьшаясь на отраженш звука, можно дать такую кривизну потолку
(фиг. 655), что звуковые лучи fa, fb, /с.... производимые въ определенном",
м!ст! f залы, будутъ отражаться въ од¬
ну и ту же точку /j, которая можетъ
быть значительно удалена отъ первой,
такъ что въ ней не будутъ слышны не¬
посредственные звуки, а только отра¬
женные отъ потолка- Два наблюдателя,
поместясь въ точкахъ f и f\, могутъ
вести между собою бесёду, которую не
въ состоянш будетъ разобрать третШ
наблюдатель, находящШся между ними.
Подобное явлеше можно произвести съ двумя параболическими зеркалами,
которыхъ оптичесшя оси (фиг. 656) совпадаютъ, а разстояше другъ отъ друга
не менйе 20 фут. [339, 418]. Ес¬
ли въ фокусй S одного зеркала
расположить карманные часы, то
въ фокус! О другого можно слы¬
шать бой маятника; но какъ скоро
отойдемъ отъ фокуса О, звуки про-
падаютъ.
470. Преломлеше звука. Лу¬
чи звука, переходяизъоднойсредины
въ другую, преломляются подобно свйту. Для доказательства, наполняютъугле-
кислымъ газомъ мйшокъ изъ колло-
д1ума и даютъ ему форму двояковы¬
пуклой оптической чечевицы (фиг.
657); въ точк! S, на линш, прохо¬
дящей чрезъ центры сферическихъ
поверхностей, помйщаютъ часы;
тогда въ некоторой точк! f можно
ясно слышать бой часовъ, между тймъ
какъ въ окружающихъ точкахъ ни¬
чего подобпаго не зам!чается. Это
могло произойти отъ того только, что лучи звука, преломясь въ чечевиц!, со¬
брались въ точк! f.
471. Интерференцгя звука. Интерференцгею звука назы¬
вается такое его свойство, по которому два одинаковые звука, идунце
Фиг. 656.
Фиг. 657.
3 В У в ъ.
565
но одному, приблизительно, направленш, могутъ либо взаимно уничто¬
житься, либо дать звукъ более сильный. Для объяснешя сказаннаго,
вообразимъ, что въ двухъ точкахъ А и В (фиг. 658) произведены два
звука равной силы и равной высоты; при томъ, когда въ А сгущеше,
то и въ В сгущеше, а когда въ А разрежете, то и въ В разрежете.
Если бы случилось, что сгущенная часть волны, идущей отъ А, достиг¬
ла С въ то же самое мгновеше, какъ разреженная часть волны отъ В,
или наоборотъ, то частица С осталась бы въ покое и никакого бы зву¬
ка не могло быть. Такое явлеше можетъ произойти, когда разстояше
АС более ВС на 72 волны, или 11/2 волны, или 2х/2, и
т. д., словомъ, на нечетное число полуволнъ. Если сгущен- \ i
ныя или разреженныя части волнъ, идущихъ отъ А и \ \
В, достигаютъ С въ одно время, то частица С будетъ де- \ \
лать размахи больше, нежели отъ дейсшя каждой изъ \ \
этихъ двухъ волнъ въ отдельности, и звукъ усилится. Это \ \
можетъ быть только въ ту пору, когда разность липш АС
ж ВС равна нулю или длине одной волны, двухъ, трехъ и у 7
т. д., вообще четнаго числа полуволнъ.
Интерференцш можно получить помощш камертона; фш'- вн¬
если привесть его въ дрожаше и двигать около уха, то будемъ слышать то
усиливаше, то ослаблеше звука, смотря по тому, какому числу полуволнъ
равна разность разстояши дрожащихъ пластинокъ отъ органа слуха.
Опытъ удается лучше, если камер-
тонъ, приведенный въ дрожаше, дер- А
жать предъ резонатороыъ Гельмголь- \л -
ца [487J; если разность разстоятй *
обеихъ ножекъ камертона отъ отвер-
сын резонатора равна четному числу
Интерференцш моасно произво¬
дить не только звуками одной высоты, ^ н
v Фиг 6о4
но и разной. Если натянуть две стру¬
ны не совсемъ въ униссонъ, чтобы волны были разной длины, то сила звука
будетъ перюдическп изменяться, потому что иногда къ уху будутъ приходить
въ одно время сгущенныя илн разреженныя части волнъ, а иногда сгущешя
одной системы волнъ и разрелсешя другой.
472. Дгатоническая гамма. Когда тоны слФдуютъ одинъ за
ДР5 гимъ, ноете пенно повышаясь, или понижаясь, то производятъ на насъ
своею последовательностью npiflTHOe, или ненр]'ятное впечатлете. Въ
полуволнъ, то резонаторъ издаетъ
звукъ; если та же разность равна не¬
четному числу полуволнъ, то звука не (
будетъ.
566
О ДВИЖЕЩИ.
первомъ случай, слухъ по неизвйстной причин* требуетъ, чтобы отно-
шетя между числами колебатй тоновъ были нйкоторыя постоянныя
числа. Поэтому, въ музык* употребляются не всяше тоны; въ древности
ихъ было весьма мало; въ настоящее время 7: do, re, mi, fa, sol, la,
si, и 14 полутоновъ. Если примемъ число колебанш впродолжен!е из-
вйстнаго времени, нужныхъ для произведетя тона do, за единицу, то
числа колебатй слйдующихъ высшихъ тоновъ выразятся такъ.
Тоны do,re, mi, fa, sol, la, si,
Число колебанш . 1 JL JL
8 4 3 2 3 8.
При увеличивали числа колебатй какого нибудь тона въ два раза,
получается тонъ октавою выше; если наприм. mi имйетъ 160 коле-
банШ, то октавное mi требуетъ 820, следующая октава 640 и т. д.
При уменьшенш числа колебатй вдвое, получается нижняя октава.
Если тонъ do пмйетъ 522 колебашя, то прочимъ тонамъ будутъ
соответствовать слйдуюшдя числа:
Тоны do, re, mi, fa, sol, la, si,
Число колебатй 522, 587^-> 652—> 696, 788, 870, 978—
4 2 7 7 4
Отношеше чиселъ колебатй двухъ смежныхъ тоновъ называется
интерваломъ; такъ, интервалъ между do и ге есть меж^у ге и
10 . п 16 ' '',-
тг—д- > между пи и/а—интервалы между прочими тонами вы¬
ражаются тйыи же числами.
Полутоны бываютъ д1эзы и бемоли; дшзомъ какого либо тона на-
25
зывается тонъ, котораго число колебатй равно ^ числа колебатй пер¬
ваго тона; бемоль тона соотвйтствуетъ ^ числа колебанш этого тона.
Если примемъ число колебатй тона do за 1, то д!эзъ тона ге выразится
. 9 25 75 9 24 27 ...
дробью -g- • 24=64, а бемоль того же тона g- • 25=25* Д1ЭЗЪ какого
либо тона и бемоль слйдующаго высшаго тона весьма мало отличаются другъ отъ
друга; такъ, разность чиселъ колебатй д1эза ге и бемоля mi менйе -gg-, что
для уха едва замйтно. Еще менйе ощутительна разность между нйкоторымп
другими тонами и д1эзами смежныхъ низшихъ тоновъ и бемолями высшихъ; на
этомъ основанш, въ тйхъ музыкальныхъ инструментахъ, гдй нельзя получить
всевозможныхъ измйнетй тона, употребляютъ, вмйсто 14 полутоновъ, толь¬
ко 5, соотвйтствующихъ чернымъ клавишамъ фортешано. При этомъ, по необ¬
ходимости, считаютъ толсественными д!эзы нйкоторыхъ тоновъ съ бемолями по-
слйдующихъ высшихъ Оуэзъ do и бемоль ге), или самые тоны съ бемолями выс¬
шихъ и даэзами низшихъ (тг и бемоль /а; fa и д!эзъ mi). Чтобы ухо поража¬
лось менйе этою неправильностью, инструменты подстраиваюгь такъ, чтобы
МУЗЫКАЛЬНАЯ ГАММА.
567
получались средше между близкими тонами. Но въ гЬхъ инстру«ентагь, гд$
можно получить тоны всякой высоты, чрезъ укорачиваше струны, или какъ
иибудь иначе, никате тоны и полутоны между собою не смешиваются. '
7 музыкальныхъ тоновъ съ ихъ полутонами, употребляемые въ со¬
временной музыке, составляютъ такъ называемую дгатоническую
гамму.
473. Диссонансъ и гармонгя. Два одновременные тона могутъ
произвести на органъ слуха npiflTHoe впечатлите, называемое гармо¬
ней (созвуч1ем'ь), или непр1ятное впечатлеше—диссонансъ. Здесь за¬
мечается следующш законъ: чемъ проще отношеше между числами ко-
лебанШ двухъ тоновъ, темъ лучше гармотя; чемъ это отношеше слож¬
нее, темъ сильнее диссонансъ. Следующее два ряда представляютъ
простейння числа:
1.1 -..I 1|1 1,1 3 4 5 6
!+-Г 1+~Г’
1, 2, 3, 4, 5, 6.
Если основной тонъ былъ do, то гармонирующими съ нимъ тонами по
первому ряду будутъ sol, fa, mi и бемоль mi, а по второму—тотъ же
самый тонъ или униссонъ, следующая верхняя октава, sol следующей
октавы, do—чрезъ две октавы, mi—третьей и т. д.
Все тоны, у которыхъ отношеше между числами колебашй есть
число довольно сложное, даютъ непр1ятное впечатлеше; таковы тоны
7 .9
do и те, потому что упомянутое отношенш есть g — число доэддщф
сложное. Еще болытй диссонансъ даютъ тонъ съ его полутоном^ >. ,
Гармошю и диссонансъ могутъ дать не только два современные тона,
но и большее число ихъ; самое простое отношеше и вместе наилуч¬
шую гармошю представляютъ тоны, которыхъ колебашя выражаются
числами:
1 ** ^ 9
1, -4-’ 2 ’ 2*
наприм. do, mi, sol, do.
474. Длина волнъ. Длина волнъ зависитъ отъ высоты звука и
скорости, съ которой онъ распространяется въ воздухе, или другой сре¬
дине. Для примера возьмемъ самый низкш тонъ, употребляемый въ
музыкё и соответствующей 32 колебашямъ въ секунду, и найдемъ
Длину волны его въ воздухе. Когда звучащее тело сделаете 32-е ко-
лебаше, то первое колебаше будетъ уже передано на разстояше, рав¬
ное скорости звука въ воздухе, то есть на 1118,4, ф:; следовательно,
нк этомъ пространстве улягутся 32 волны, а потоТйу длина каждой
волны будетъ равна •Ц^-г-==а34,95 фут. Такъ же найдемъ, что длина
568
О ДВИЖЕНШ.
волны самаго высокаго тона, употребляемого въ музыке и производи¬
мая» 16000 колебалi;iми въ секунду, равна 8,4 линш. Подсбнымъсб-
разомъ можно определить длину волны всякаго другого тона.
Заковы колебатя.
475. Разные способы производить тоны. Музыкальные
инструменты отличаются одинъ отъ другого способомъ производить
тоны: дрожатълп вънихъ струны (гитара, скрыпка, арфа, фортешано),
металличешя пластинки (табакерки съ музыкой), перепонки (барабанъ,
литавры), пружины (куранты); наконецъ, есть инстр} менты, въ кото¬
рыхъ колеблется самый воздухъ (флейта, кларнетъ, разные роды трубъ);
эти посл^дше называются вообще духовыми инструментами.
476. Законы колебан1я струнъ. Помощш математическая»
- анализа найдены для колебашй струнъ сл4дующ]е законы, оправды¬
ваемые и опытомъ. При небольпшхъ размахахъ струны, которой тол¬
щина мала относительно ея длины,
1) Число колебангй струнъ, различающихся только длиною,
обратно пропорцюнально ихъ длить, то есть, если струна сделается |
въ 2,3, 4 раза длиннее, то число колебашй для одного и того же вре¬
мени будетъ въ 2, В, 4 раза менее; поэтому, чемъ короче струна, при
одинаковыхъ прочихъ условгяхъ, темъ выше издаваемый ею тонъ.
Для разъяснетя причины этого закона, заметимъ, что сила, приводящая
струну въ движете, равна натянутости струны; следовательно, въ двухъ стру-
нахъ, одинаково натянутыхъ и различающихся только длиною, эта сила должна
быть одна и та лее, мея;ду темъ какъ инерщя у той изъ нихъ более, которой
масса более.
Если примемъ длину струны, издающей тонъ do, за единицу, то
на основами приведеннаго закона найдемъ для другихъ тоновъ ташя
числа [472]:
Тоны do, re, mi, fa, sol, la, si.
Число колебавш . .1 4 - -®- & lo
Длина струны . . 1 «- * f -f | £
2) Число колебангй двухъ струнъ, различающихся только
степенью натянутости, прямо пропорцюнально корню квад¬
ратному изъ силы натянутости струны.
Действительно, такъ какъ струны предполагаются, по этому закону,рав-
ныхъ массъ, а сила, заставляющая частицы возву ащвться въ положете равно¬
весия, более у той струны, которая больше натянута, то последняя должна
колебаться быстрее, нежели струна слабо натянутая.
ЗАКОНЫ КОЛЕБАШЯ.
569
Отсюда становится понятнымъ, почему тонъ повышается по мЗф'Ь
того, какъ струна натягивается.
3) Число колебангй струнъ, при одинаковой ихъ длингъ г(
той же натянутости, обратно пропорщонально корню квад¬
ратному изъ массы струны.
Если масса одной струны более массы другой, а силы, прпводяпця ихъ
въ движеше, равны (по причин1!; одинаковой натянутости струнъ), то первая
струна должна и колебаться медленнее.
Отсюда следуетъ, что чемъ тоньше струна, при одинаковыхъпро-
чихъ услов1яхъ, т4мъ выше долженъ быть издаваемый ею тонъ.
Упомянутые законы колебашя струнъ объяснены нами не вполне,—мы
только показали, что число колебанШ струны возрастаетъ съ укорачнвашемъ
струны, съ увеличивашемъ силы натянутости и уменьшешемъ массы; точное
объяснеше возможно только при помощи высшаго анализа.
Заметимъ еще, что эти законы не вполне подтверждаются опытомъ: число
колебашй бываетъ всегда бол’Ье, нежели следовало бы ожидать. Саваръ по-
казалъ, что причина этому заключается въ несовершенной гибкости струны;
чЬмъ струна гибче, тЬмъ ея колебашя лучше согласуются съ приведенными
законами; таковы струны кишечвыя. Струны металличесшя болЬе отступаютъ
отъ этихъ законовъ.
Законы колебанш струнъ можно оправдать на опыте посредствомъ
монохорда, сирены и зубчатаго колеса.
477. Монохордъ. Монохордъ состоитъ изъ ящика MN (фиг.
6 5 9), на которомъ утверждены две струны аЪ и dc. Первая аЪ утверж -
дена въ Ъ неподвижно, а въ а навернута на колокъ. Другая dc укреп¬
лена въ с, перекинута чрезъ блокъ d и натягивается гирею Q. Буква -
Фиг. 659. *
ми т и п обозначены кобылки илп подставки съ острыми ребрами;
кроме того, надо им'Ьть еще третью короткую кобылку г, устанавли¬
ваемую подъ струною dc. Ящикъ MN служить для усиливашя зву¬
ковъ. На верхней доск'Ь сделаны д'Ьлешя.
Струну аЪ натягнваютъ такимъ образомъ, чтобы она из давала.Не¬
кой пибудь тонъ, наприм. do, и заботятся, чтобы во все продолжите"
опытовъ этотъ тонъ не изменялся, сравнивая его отъ времени до ире-
570
(» движкнш.
мени съ кимертономь, или какимъ нпбудь музыкальными инструмен-
томъ. Къ струне dc црив'Ьшиваютъ грузы Q, пока она не будетъ на¬
строена въ униссонъ съ ah. Потомъ, кобылкой г отд4ляютъ 8/9 всей
струпы, т. е. чтобы длина струны между кобылками т и г равнялась 8/9
длины той же струны между кобылками т и п. Такъ какъ натянутость
и толщина этой струны остались тгЬ же, то, на основанш перваго закона
колебашя струнъ, число колебанш должно увеличиться противъ преж¬
няго въ% раза, и часть тг струны издастъ тонъ ге, что легко заме¬
тить по сравнешю съ струною аЪ. Отде.тивъ 4/й струны cd, получимъ
тонъ mi, 3/4 дадутъ fa и т. д. Такимъ образомъ поверяется первый
законъ.
Если отделить 112 струны dc, то число колебанш увеличится въ
2 раза, и мы уелышимъ тонъ do, па октаву выше; чтобы часть этой
струны издавала униссонъ съ ah, надо уменьшить грузъ Q въ 4 раза.
Устанавливая кобылку г въ другихъ местахъ струны и приводя по¬
следнюю въ униссонъ съ ah чрезъ уменыиеше груза Q, можно убедить¬
ся въ справедливости второго закона колебашя струнъ.
Наконецъ, заменяя струну dc другою, болЬе тонкою, или толстою,
сравнивъ предварительно ихъ весъ, не трудно доказать и трегш
законъ.
478. Сирена. Посредствомъ сирены—прибора, изобретенная Каньяръ-
Латуроыъ,—можно считать довольно точно число дрожанШ, пропзводимыхъ
какимъ либо звучащимъ теломъ. На фигуре 660 сирена изображена съ двухъ
робки 1\ но не касается ея—только осьоимЬетъ на ней точку опоры. Въ кружке
сс прорезаны отвертя въ томъ же числе, какъ ивъ крышке коробки Т, и рас¬
положены по окружности той же величины. Обе окружности стоятъ одна подъ
другой; центры ихъ находятся на оси а. Оба ряда отверстШ прорезаны въ кры¬
шке коробки J' и круге сс перпендикулярно къ радгусамъ окружностей, по
цротивоположныхъ сто-
ронъ. Т есть металличе¬
ская круглая коробка, въ
t которую чрезъ трубку t
вдуваютъ воздухъ. Крыш¬
ка имеетъ 20 или более
круглыхъ отверстШ, рас-
положенныхъ по окружно¬
сти въ равномъ разстояши
Фпг. 660.
другъ .отъ друга. Массив¬
ный кружокъ сс, утверж¬
денный на оси а, можетъ
быть приведенъ струею воз¬
духа въ быстрое враща¬
тельное движете; онъ ле¬
житъ у самой крышки ко-
ЗАКОНЫ КОЛЕБАН1Я.
571
которымъ отверсш расположены; отверст нижшя наклонены въ противную
сторону съ верхними, какъ это показано на фвгурЬ вь О, где сделано верти¬
кальное сечете двухъ, лежащихъ одно надъ другимъ, отвсрсий. Воздухъ, вду¬
ваемый чрезъ трубку t, получаетъ въ нижнихъ отверст1яхъ наклонное направ-
лсте и, ударяясь въ станки верхнихъ отверстШ, заставляетъ кружокъ сс вра¬
щаться около оси. При этомъ верхтя отвертя попеременно становятся то
надъ нижними отверстиями, то противъ ихъ промежутковъ. Въ первомъ слу¬
чай, воздухъ изъ коробки Т свободно выходитъ наружу, во второмъ —задер¬
живается. Вытекающая струя газа должна быть упруже окружающей среды,
потому что иначе течете было бы невозможно; движете частицъ воздуха надъ
отверспями круга сс будетъ, всл1датв!е пршбретенной скорости, продолжать¬
ся даже въ ту пору, когда отвертя въ крышке цилиндра Т закроются, а по¬
тому надъ отверстии круга сс, вс.тЪдъ за сгущешемъ, посл’Ьдуетъ разреже¬
те. Такимъ образомъ, при вращенш круга сс, получается въ атмосфере сис¬
тема звуковыхъ волнъ. Число волнъ для какого либо промежутка времени, оче¬
видно, равно числу оборотовъ колеса сс, помноженному на число его отвер-
спй.—Число оборотовъ считаетъ санъ приборъ. Для этого, ось а имеетъ вин¬
товые нарезы, захватывавшие зубцы колеса f, которое отъ этого, вместе съ
стрелкой х, вращается около оси. Циферблата, по которому движется стрел¬
ка х, имеетъ 100 делешй, изъ которыхъ каждое означаетъ одинъ оборота ко¬
леса сс. Пластинка Щ приделанная къ колесу г, поворачиваегь, при каждомъ
нолномъ обороте стрелки х, на одинъ зубецъ колесо s и соединенную съ нимъ
стрелку у на одно делете другого циферблата. Такимъ образомъ, стрелка у
указываетъ сотни оборотовъ колеса сс, а х—десятки и единицы. Наконецъ,
прибавимъ, что колесо г, вместе съ верхнею частш прибора, можно отодвинуть,
посредствомъ пуговокъ Ъ и d, отъ винтовыхъ нарезовъ оси а.
Если хотятъ измерить число колебашй, напримеръ струны, то, отодвинувъ
колесо г отъ винта оси а и поставивъ обе стрелки на нуль, вдуваютъ въ си¬
рену, посредствомъ меховъ, воздухъ; звукъ становится все выше и выше, и когда
онъ достигнетъ униссона со струною, то стараются, нажимая слабее или силь¬
нее на мехи, поддерживать тонъ на одной высоте. Потомъ, приводятъ, помо-
щш пуговокъ Ъ и d, колесо г въ прикосновеше съ винтомъ оси а и замечаютъ
но хронометру время. По прошествш несколькихъ минута, напримеръ 5, ото-
двигаютъ колесо г отъ винта. Пусть стрелка у показываетъ 4В делетя, а
х—64. Тогда число оборотовъ колеса сс будетъ равно 43.100 j-64- Помно-
живъ это на 20, число отверстШ, найдемъ число волнъ 87280, произведен-
ныхъ въ 5 мин. или 300 сек. Наконецъ, разделивъ 87280 на 300, получимъ
почти 291 — число, означающее, сколько волнъ произведено въ 1 сек. сире¬
ною, или струною, ибо та и другая издавали одинъ и тотъ лее топъ.
479. Зубчатое колесо. Волны можно считать еще посредствомъ зубча-
гаго колеса D (фиг. 661), при¬
водимая) во вращательное движе¬
ше помощш безконечнаго ремня т
п колеса 11 съ рукояткой- Противъ
зубцевъ утверждаютъ игральную
карту С, которая, будучи откло¬
няема отъ йоложетя равновЬая
Ударами зубцовъ, стремится казк-
ДЫй разъ принять свой нрсзкнШ Фиг 6о1.
572 о движенш.
видъ и приходить такимъ образомъ въ дрожаше. Число этихъ дрожашй при
одномъ обороте колеса В равняется числу зубцовъ. Въ О находится счисли-
тель со стрелками, па подоб!е счислителя въ сирене, показывающей число
оборотовъ колеса В.
480. Узловыя тонки. Натянутая струна АВ (фиг. 662),
приведенная въ дрожаше, можетъ разделиться на несколько равныхъ
Й частей, изъ которыхъ каж¬
дый две смежныя Аа, аЪ,
ЪВ колеблятся въ против-
фиг‘ 6Ь2‘ ныя стороны, между т4мъ
какъ точки д4лешя а и Ъ остаются въ покое; оне называются узлами
или узловыми точками. Въ существовашп ихъ можно убедиться такъ.
Если произвести музыкальный тонъ вблизи монохорда, и если какая
нибудь изъ равныхъ долей струны, напримеръ треть, можетъ издавать
тотъ же самый тонъ, то струна разделится на три части, дрожаиця въ
противныя стороны. Если разместить по струне бумажки формы К, то
оне, при дрожанш струны, свалятся и останутся только на узлахъ
а и Ъ. Можно произвести то же явлеше еще иначе. Разделяютъ ко¬
былкой струну монохорда на две части такъ, чтобы меньшая укла¬
дывалась целое число разъ въ большей, наприм. 4 раза; потомъ, мень¬
шую приводятъ въ дрожаше; тогда большая часть струны разделится
тремя узлами на четыре равныя части, которыя будутъ дрожать въ
противныя стороны, производя въ 5 разъ большее число колебашй, чемъ
можетъ дать целая струна.
481. КоЛЕБАН1Е упругихъ пластинокъ. Упругая пластинка, укреп¬
ленная неподвижно въ одной точке, будучи выведена изъ положешя равнове-
cia смычкоыъ, или какъ нибудь иначе, начинаетъ дрожать. Число колебашй,
а, следовательно, и высота звука, зависитъ отъ величины и вещества пла¬
стинки; съ уменьшешемъ ея размеровъ, число колебашй увеличивается.
Пластинка можетъ дрожать или вся, или частями, такъ что каждыя две
смежныя части колеблятся въ протпвныя стороны, а линш, ихъ разграничи-
ванищя, остаются въ покое; эти линш
называются узловыми. Длядоказатель-
-7 — ства, стеклянную пластинку тп (фиг.
у ' 663) привинчиваютъ въ «, посредствомъ
станка АВ, къ чему нпбудь неподвиж¬
ному; потомъ, посыпавъ напластпнку
мелкаго песку, проводить по одному пзъ
ея краевъ смычколъ; тогда съ дрожа-
щихъ частей песокъ соскакиваетъ на
узловыя лннш, образуя разныя фигу¬
ры, которыхъ видъ зависитъ отъ точки
укреплешя, размеровъ и формы пла-
стпнкп и высоты пронзведеннаго звука.
8АК0НЫ КОЛЕБАШЯ.
573
На фигур* 663, показаны некоторые виды узловыхъ лишй на пластинкахъ:
квадратной, круглой и треугольной; а означаетъ точку опоры, с—ту точку
пластинки,по которой проводятъ смычкомъ. Изменяя точку прикрЬплешя, или
касаясь пальцемъ одной изъ дрожащихъ частей, можно получить иныя кривыя
Фиг. 664.
линш. Вообще должно заметить, что каждому тону, который можно извлечь
изъ данной пластинки, соотвЬтствуетъ особенная система узловыхъ лишй. ЧЬмъ
выше тонъ, т’Ьмъ фигура сложнЬе. Эти фигуры называются хладтевыми,
по имени открывшаго ихъ физика Хладни.
482. Камертонъ. Камертонъили
ошпазонъ состоитъ изъ двухъ пластинокъ
а и Ъ (фиг. 664), прикрЬпленныхъ къ нож-
кЬ с; если эти пластинки сжать и потомъ
предоставить самимъ себЬ, то он* станутъ
колебаться, издавая извЬстный тонъ. Ка¬
мертонъ служитъ для настраивашя музы-
кальныхъ инструментовъ. Прежде каждое
государство имЬло свой камертонъ, но въ
1856 году на международномъ конгресс*
принято употреблять только одинъ обирй
камертонъ, именно такой, который изда-
етъ 1а съ 870 колебашямпвъ секунду*).
483. Колебав IE воздуха въ трубахъ. Духовые инструменты состоять
изъ трубъ, въ которыхъ заставляютъ колебаться самый воздухъ. ЗдЬсь на¬
блюдается слЬдукящй законъ:
Число колебанш обратно пропорщонально длить трубы и не за¬
виситъ отъ прочихъ обстоятельствъ, какъ напр, вещества и толщины стЬнокъ
трубы. Если поперечное сЬчсше весьма мало относительно длины трубы, то
число колебашй не зависитъ также и отъ площади сЬчеюя, но когда сЬчете
велико, то, съ возрасташемъ его, число колебашй уменьшается.
Самый низый тонъ, употребляемый въ музыкЬ, соотвЬтствуюнцй 32 колс-
батямъ въ секунду, даетъ труба длиною въ 17,5 фута, если она открыта
съ обЬихъ сторонъ. Трубы, закрытый съ одной стороны, даютъ тоны октавою
ниже.
Все сказанное относится только къ основному тону, то есть самому низ¬
кому, который труба извЬстной длины можетъ произвести. КромЬ основного то¬
на, труба можетъ дать еще нЬкоторые друпе; если она открыта съ обЬихъ сто¬
ронъ, то число колебашй этихъ тоновъ пропорщонально натуральнымъ числамъ:
2, 3, 4, 5, 6...: въ закрытыхъ съ одной стороны—нечетнымъ числамъ: 3, 5,
*) Припять въ Россш въ 1878 г.
574
о движкнш.
7,... Если напр, самый низшй тонъ, производимый открытой съ обопхъ кон-
цовъ трубой, имеетъ 300 колебатй въ секунду, то та же труба можетъ дать
тоны соответственно числамъ:600,900,1200... На произведете того или, дру¬
гого изъ такихъ тоновъ оказываетъ вл1яше способъ вдувашя, а также толщина
сгЬнокъ трубы: трубы съ тонкими стенками не даютъ обыкновенно основного
тона. При этомъ труба делится на части узловыми плоскостями, на которыхъ
воздухъ остается въ покое: чемъ больше узловыхъ плоскостей, темъ тонъ выше.
Воздухъ въ трубахъ приводится въ движете или вдувашемъ (охотничгё и
пастушесшй рога), или темъ, что дуютъ мимо отвертя (флейта), или, нако¬
нецъ, колеблющеюся пластинкою, которую называютъ язычкомъ (гобой, клар-
нетъ). Въ большей части духовыхъ инструментовъ, для укорачивашя столба
колеблющагося воздуха и, следовательно, для повышешя тона, сделаны от¬
верстия, закрываемый клапанами, или пальцами играющаго.
484. Отзывчивость. Представимъ себе две струны, А и В, и предпо-
ложимъ, что оне способны издавать одинъ и тотъ же тонъ; если одну изъ
нихъ, наприм. А, привести въ дрожаше, то звуковыя волны достигаютъ дру¬
гой струны В, и она вачинаетъ дрожать въ униссонъ съ струною А. Если
струна В издаетъ тонъ более низшй, чемъ струна А, но можетъ быть разде¬
лена узловыми точками на татя равныя части, которыя даютъ униссонъ съ А,
то эти части также придутъ въ дрожаше, и струна В будетъ звучать въ унис¬
сонъ съ А. Напротивъ, когда струна В, или ея части не могутъ издавать
тона одинаковаго съ А, то дрожашя струны А не вызываютъ дрожашй въ
струне В.—Это свойство, принадлежащее не только струнамъ, но и всякимъ
звучащимъ теламъ, называется отзывчтостж; оно весьма легко наблю¬
дается на фортешано, въ которомъ надо для этого поднять педаль, чтобы
струны были свободны. Фортешано способно отзываться на звуки всякой вы¬
соты, потому что содержитъ большое количество струнъ; кромё того, каждая
струна можетъ разделиться на большее или меньшее число частей; чемъ эти
части мен4е, тёмъ выше издаваемый ими тонъ. Если надъ открытымъ форте-
niano произвести сильный звукъ, то некоторый струны приходятъ въ дрожа¬
ше, а проч1я остаются въ покое.— Всяшй струнный инструментъ представ-
ляетъ подобное явлете, хотя и ве столь ясно.
Если у отвертя открытой трубы произвести одинъ изъ тоновъ, которые
можно извлечь изъ той же трубы чрезъ вдуваше въ нее воздуха [483], то
она начинаетъ звучать въ униссонъ съ произведеннымъ тононъ, и звукъ уси¬
ливается. Впрочемъ, широшя и коротшя трубы усиливаютъ не только те тоны,
которые оне способны издавать, но и соседше. Можно сделать такую широ¬
кую и короткую трубу, что она будетъ усиливать всяше тоны.
Перепонка (изъ пергамента, бумаги, пузыря и проч.), въ надлежащей мере
натянутая, отзывается на всяше тоны, разделяясь узловыми лишями на боль¬
шее или меньшее число частей.
485. Дека. Для усиливашя звука въ музыкальныхъ инструментахъ, упо¬
требляется дека; это есть деревянная, обыкновенно сосновая, доска съ тон¬
кими параллельными жилками, служащая покрышкой или дномъ ящику, ко¬
тораго высота весьма мала относительно прочихъ размеровъ. Воздухъ, заклю¬
ченный въ такомъ ящике, можетъ быть приведенъ въ дрожаше всякимъ зву-
комъ, который чрезъ то усилится [484]; кроме того, дрожптъ сама дека въ
униссонъ съ произведенным?, тономъ, разделяясь, соответственно его высоте,
ЗАКОНЫ КОЛЕБЛИ!!!.
575
на большее или меньшее число частей, изъ которыхъ каждая дрожитъ от¬
дельно [481]. Колебашя стенокъ ящика также имеютъ въ этомъ случае не¬
которое значеше. Звукъ еще более усиливается отъ дрожатя струекъ декп,
которой нарочно даютъ неправильный видъ, чтобы струйки имели разную
длину, и чтобы каждая изъ нихъ приводилась въ дрожаше соответственнымъ
тономъ [484].
Чтобы усилить звукъ камертона, его упираютъ во что нибудь твердое или
прикрепляюсь къ ящику, котораго стенки вместе съ воздухомъ, заключен-
нымъ въ ящике, приходятъ въ дрожаше (фиг. 664).
. 486. Второстепенные тоны. Тонъ, издаваемый струною, приведен-
s ною въ дрожаше смычкомъ, или какъ нибудь иначе, всегда сопровождается
еще другими тонами, которые называются второстепенными или гармо¬
никами и находятся въ следующей зависимости отъ главнаго. Если число
колебашй главнаго тона примемъ за 1, то число колебашй второстепен-
ныхъ тоновъ выразится рядомъ натуральныхъ чиселъ: 2, 3, 4, 5, 6
Пусть основной тонъ есть do; условимся подписывать подъ назвашями то'-
новъ разематриваемой октавы нумеръ 1, следующей высшей — 2, и т.д.;
тогда тоны, издаваемые въ одно время струною, будутъ: doi, dot, sol2.
do3, mis, sol3... Некоторымъ числамъ никакого тона въ д1’атонической гамме
не соответствуетъ; таковы числа: 7, 11 и друпя. По причине слабости гар-
моникъ относительно главнаго тона, мы ихъ обыкновенно не слышпмъ; но при
некоторомъ вниманш можпо ихъ съ большею пли меньшею легкостью разли¬
чить. Такъ, на вшлончелв и даже на фортешано легко заметить sol3 и mi3.
Для объяснешя гармоникъ, донускаютъ, что когда струна дрожитъ, то
дрожитъ не только она вся, но и ея части: половины, трети, четверти, пятыя
доли и т. д. Такъ какъ число колебашй обратно пропорщонально длине стру¬
ны, то половины даютъ вдвое более колебашй, чемъ целая струна, тре¬
ти—въ три раза, четверти—въ четыре и т. д. Справедливость этого объяс¬
нен]^ можно подтвердить опытомъ. Струну монохорда, натянутую такъ, что¬
бы она издавала тонъ do, приводятъ въ дрожаше и потомъ осторожно ка¬
саются середины струны; тогда дрожатя целой струны замолкаютъ, и мы ясно
слышимъ тонъ октавою выше. Если коснуться трети, то легко заметить sol.,;
если отделить прикосновешемъ пальца lU струны, то будемъ слышать толь¬
ко do3 и т. д.
Гармоники паблюдаются при веякомъ звуке, но тогда one находятся въ
другой зависимости отъ главнаго тона, чемъ въ случае струнъ.
487. Резонаторы. Резонаторы
имеютъ назначеше усиливать звуки.
Резонаторъ Гельмгольца имеетъ видъ
полаго мёднаго шара (фиг. 665) съ
двумя отверетшмп: широкое С обра¬
щается къ звучащему телу, другое 0
Г
узкое О прикладывается къ уху; по¬
добный шаръ определенной величины
способенъ отзываться и усиливать
одинъ только топъ некоторой высоты:
чемъ тонъ нише, темъ шаръ долженъ
быть больше.
Фиг 665.
576 о движеши.
*
Резонаторы, между прочимъ, употребляются для распознавашя гармоникъ,
сопровождающих!, какой либо звукъ. Вблизи звучащаго тЬла помЬщаютъ резо-
наторъ, способный издавать только одинъ определенный тонъ; если есть такой
же тонъ въ числ* гармоникъ наблюдаемаго звука, то этотъ тонъ усилится, и
мы будемъ его слышать. Подобнымъ способомъ даже въ шум* можно открыть
музыкальные тоны, которые при непосредственномъ наблюденш незаметны.
488. Звонкость. Каждый звукъ, кромЬ его высоты и силы, имЬетъ еще
одно качество, по которому мы можемъ отличить какой либо звукъ отъ мно¬
жества другихъ; такъ мы безъ труда распознаемъ звуки, произведенные
скрыпкой, отъ звуковъ флейты, или человЬческаго голоса- Это свойство на¬
звано, довольно неудачно, звонкостью; иные называютъ оттпнкомь, тем-
бромъ и цвптомъ звука. Наше ухо въ отношенш тембра чрезвычайно чув¬
ствительно; мы отличаемъ голосъ извЬстнаго намъ человЬка между сотнями
другихъ и нерЬдко признаемъ забытаго нами знакомаго, котораго мы не встрЪ-
чали мнопе годы, только по тембру его голоса.
ИзслЪдовашя германскаго ученаго Гельмгольца показали, что тембръ за¬
виситъ отъ гармоникъ, сопровождающихъ основной тонъ, и пхъ относитель¬
ной силы. Приборъ, которымъ онъ пользовался, состоялъ изъ 8 камерто-
новъ, расположенныхъ вблизи резонаторовъ, запираемыхъ до большей или
меньшей степени клапанами; движете клапановъ управлялось клавишами.
Камертоны приводились въ постоянное дрожаше помощпо электромагнитовъ;
но когда отвершя резонаторовъ закрывались, то звуки были весьма слабы.
Надавливая на клавиши съ опредЬленною силою, усиливали до надлежащей
степени нЬкоторые тоны. Самый большой камертонъ издавалъ тонъ яг въ 122
колебашя; если назовемъ этотъ тонъ чрезъ sii, то проч1е тоны были:
sii, si-2, fa3, si3, rev fav la,t дгэзъ, яг4.
Сочетая тЬ или друпе тоны и усиливая одни преимущественно предъ дру¬
гими помощш резонаторовъ, Гельмгольцъ получплъ звуки разныхъ оттЬн-
ковъ.
Чрезъ смЬшеше звуковъ, тому же ученому удалось произвести тембры
гласныхъ буквъ. Такъ, А получается посредствомъ сочеташя тоновъ: si\,
fa3, rev fat, la4 дьэзъ; тонъ fa3 долженъ быть слабъ. Гласная И зак¬
лючаешь: слабый яг,, еще слабЬе si3 и /а3, очень сильный si3 и нЬсколь¬
ко слабЬе rev Гласная У производится чрезъ яг) и весьма слабый fa3. ■
Если надъ открытымъ фортешано произнести громко гласную букву, то
нЬкоторыя струны начинаютъ дрожать; сочеташе издаваемыхъ ими музыкаль-
ныхъ тоновъ воспроизводитъ въ совершенств* ту же букву, — далее съ со-
хранешемъ тембра голоса.
Составь гласныхъ буквъ весьма мало изслЬдованъ. ОдиЬ пзъ нихъ, какъ
нанримЬръ ш, с, ф, и проч., состоять изъ многихъ весьма высокихъ тоновъ,
между собою не гармонирующихъ. Друпя же, напримЬръ б, п, т, представ-
ляютъ только начало п конецъ согласныхъ (ба, аб). Происхождеше ихъ, вЬ-
роятно, зависитъ отъ нсодновременнаго возникновешя или исчезашя гармо¬
никъ, характерпзующихъ гласную букву: если къ гласной букв* приставляютъ
въ начал* согласную (ба), то гармоники, свойственный гласной букв*, явля¬
ются не разомъ, и порядокъ ихъ возникновешя характеризует^ согласную
букву; если согласная приставляется въ конц* гласпой буквы (аб), то поря¬
докъ noTyxauia гармоникъ также зависитъ отъ согласной.
ЗАКОНЫ КОЛЕБАНШ.
577
Изъ всего вышесказаннаго выходитъ:
Вели бы гармоники, сопровождаюпця звуки, были съ точностйо опреде¬
лены, а законы дрожашя были вполне известны, то придавъ ту или другую
форму звучащему телу и приготовивъ его изъ надлежащаго вещества, можно
было бы построить такой снарядъ, который воспроизводилъ бы всякаго цвета
звуки, не исключая человеческой речи. Такъ какъ эти законы почти неиз¬
вестны, то вопросъ остается нерёшеннымъ. Практика опередила науку и
достигла уже весьма важныхъ результатовъ: существуютъ церковные органы,
весьма близко подражакнще музыкальнымъ инструментамъ и даже человече¬
скому голосу.
Человеческая речь сопровождается огромнымъ количествомъ гармоникъ.
Каждая изъ гласныхъ буквъ и особенно некоторый согласныя содержать мно¬
жество тоновъ разной высоты. Самыя изменешя голоса, вызываемом внутрен¬
ними движешями: радостью, гневомъ, печалью и проч., нельзя иначе объ¬
яснить какъ сочеташемъ гармоникъ. Не смотря на такую сложность, практика
пошла и здесь впереди научныхъ изыскашй. Въ настоящее время, пользуются
всеобщей известностью фонографъ и телефонг, два снаряда, воспроизво-
дяпце человеческую речь довольно явственно, особенно телефонъ, хотя и не
столь хорошо, какъ обыкновенно думаютъ: некоторый согласныя, напримеръ
шъф, совершенно не воспроизводятся; цветъголоса не сохраняется. Съ ббль-
шимъ совершенствомъ действуетъ перепонка, примененная въ игрушке, на¬
зываемой нитянымъ или дтьтскимъ телефономъ. Две перепонки изъ пу¬
зыря слабо натягиваютъ на рамки. Затемъ, берутъ тонкую и крепкую нить
не более 10—15 саженей длины; одинъ конецъ ея закрепляютъ въ середине
одной перепонки, другой конецъ—въ середине другой перепонки. Двое берутъ
каждый по перепонке и отходятъ другъ отъ друга, на такое разстояше, чтобы
нить была сильно натянута. Нить должна быть перпендикулярна къ перепон-
камъ. Надлежащимъ образомъ натянутая перепонка способна прШти въ дро-
жаше отъ всякаго звука. Дрожашя перепонки передаются нити и возбуждают^
въ ней продольных дрожашя, подобныя дрожаюямъ воздуха въ трубе (фиг.
047). Дрожашя нити сообщаются второй перепонке, и она издаетъ такой же
звукъ, какой былъ проивведенъ у первой перепонки. Какъ бы ни былъ сло-
женъ звукъ, перепонка отзывается на все его гармоники и почти безъ ослаб-
лешя и изменешя передаетъ ихъ, при помощи нити, второй перепонке, если
нить не слишкомъ длинна. Поэтому, всяшй звукъ, всякое слово, сказанное
даже шепотомъ у одной перепонки, слышны у другой, съ сохранешемъ тембра.
Чемъ длиннее нить, темъ звуки слабее.
I
О работ* силъ.
489. Понят]Е о работ*. Работать значитъ преодолевать какое нибудь
препятеше или сопротивлеше. Въсамомъ деле, чтобы мы ни работали, всегда
приходится побеждать то или другое сопротивлеше; если нетъ сопротпвлешя,
то не можетъ быть и работы. Распиливая бревно, мы встречасмъ сопротив¬
леше въ твердости дерева; чемъ тверже дерево, темъ труднее его пилить,
мягкое дерево—пилить легче. Когда лошадь везетъ возъ по горизонтально п
Дороге, то должна предолевать треше колесъ объ оси и дорогу; ч4мъ меньш <•
треше, темъ легче работа лошади; если бы трешя совсе.чъ не было, то не была
578 о движенш.
бы и работы, потому что возъ, приведенный въ движете, двигался бы только
всл4дств1е инерцш. Чтобы привести въ движете покоющееся т-Ьло, или оста¬
новить движущееся, надо преодолеть, кроне трешя и другихъ сопротивлетй.
еще инерцш; чемъ менее масса тела, темъ менее сопротивлете инерцш.
Чтобы упростить последующее изложеше, мы разсмотримъ сопротивлете
инерцш позднее отдельно, и начнемъ съ движешя равномернаго и прямолц-
нейнаго, въ которомъ инерщя не изменяетъ величины работы.
Работа поднятш. Работа, состоящая въ поднятш груза по вертикаль¬
ному направленш, равномернымъ движешемъ, представляетъ npocTeftmifi видъ
работы. Противодейств1е тогда равно весу подымаемаго груза.
Примемъ, за единицу работы, работу, состоящую въ поднятш одного пуда
на высоту одного фута, и будемъ называть ее пудофутомъ. Чтобы поднять 2
пуда на высоту фута, надо совершить работу, вдвое бблыную, т. е. 2 пудофута.
Работа подняйя р пуд. на высоту 1 фута будетъ равна р пудофутамъ. Чтобы
р пудовъ поднять еще на 1 футъ, надо совершить также р пудофутовъ ра¬
боты. Вообще, работа поди™ р пуд. на высоту h футовъ равна ph пудофу¬
тамъ. Отсюда выходитъ, что одна и та же работа можетъ выражать поднята
различныхъ грузовъ; такъ, работа въ 60 пудовъ равна поднятш 15 пуд. на
4 фута, или 4 пуда на 15 футовъ, или 1 пудъ на 60 футовъ и т. д.
Кроме пудофута, употребительны еще фунтофутъ или работа, состоящая
въ поднятш фунта на высоту фута, и килограмметръ—поднята килограмма
на метръ.
490. Работа при равномърномъ и пря-
молинейномъ движенш. Всякую работу
можно выразить подютемъ груза. Пусть напр,
тело М (фиг. 666) приведено въ движете по
вг' ‘ горизонтальной плоскости. Если бы не было со¬
противлетй, то отъ одного толчка тело двигалось бы равномерно; но, вслед-
CTBie встречаемыхъ имъ препятствгй, скорость будетъ уменьшаться. Чтобы дви¬
жете осталось равномернымъ, необходимо къ телу приложить силу Р, кото¬
рая бы преодолевала силу В, равную сумме всехъ сопротивлетй. Вместо си¬
лы Р, можно вообразить грузъ р, который привязанъ къ веревке, перекину-
той^чрезъ блокъ й и прикрепленной къ телу М. Если пространство, пройден¬
ное тёдомъ, есть /», то работа силы Р будетъ равна Ph или ph, потому что
при равномерномъ движенш обе силы Р и р должны быть равны.
Когда тело нужно подымать равномернымъ движешемъ по на¬
клонной плоскости, то силу Р надо увеличить составляющею веса,
параллельною длине наклонной плоскости.
Когда пилятъ бревно (фиг. 667), то сумму сопротивлетй, ис-
пытываемыхъ зубцами пилы, можно заменить грузомъ^з, который
долженъ быть равенъ силе, движущей пилу- Поэтому, работу
здесь можно выразить чрезъ ph, где h есть пространство, прой¬
денное пилою. .
Механическою*)работой называютъ произведете Ph,
т. е. произведен1е силы Р на пространство h, пройденное
точкою ея приложетя по направленш силы. Если направ-
лете силы не совпадаетъ съ направлешемъ движешя, то рабо~
() Въ отлтпе отъ работы умственной или духовной.
О РАБОТ! СИЛЪ.
579
л
Фиг. 668.
тою называется PhCosd, т. с. произведете силы на пространство,
пройденное точкою ея приложетя, и на косинусъ угла d, образован-
наго направлетями силы и движетя *).
Различают! работу двигателя и работу сопротивлешя, разумея подъ
эгимп терминами произведете изъ силы (или двигателя) на пространство, прой¬
денное точкою ея приложешя, и произведете сопротивлешя на пространство,
пройденное точкою его приложешя.
491. Теорема. При равномгьрномъ и прямолинейномъ движенш
работа двигателя равна работгъ сопротивлешя.
Когда сила приложена къ т'Ьлу непосредственно, то
теорема очевидна. Такъ, при движенш т$ла по горизон¬
тальной плоскости (фиг. 666) необходимо, чтобы
Р—Р, и, следовательно, Ph=Ph.
Обыкновенно сила действуетъ на тело посредствомъ
машпнъ; но какъ каждая машина, какъ бы она сложна
ни была, можетъ быть разложена на простыя, то спра¬
ведливость упомянутой теоремы нужно доказать только
для простыхъ машинъ.
Разсмотримъ вопервыхъ воротъ.
Допустимъ, что сила Р уравновешивается грузом! Q (фиг. 668); если
при томъ никакого сопротивлешя движешю нетъ, и мы сообщили вороту тол¬
чекъ въ сторону силы Р, то воротъ придетъ
во вращательное и равномерное движете, а
точки приложешя силъ Р и Q опшпутъ въ
некоторое время дуги Аа и ВЪ. Но известно,
что [75]
P.Aa=Q.Bl.
Итакъ, принимая силу Р за двигателя, a Q
за сопротивлеше, находимъ, что работа дви¬
гателя равна работе сопротивлешя.
Пусть параллельный силы Р и Q (фиг. 669) уравновешиваются на ры¬
чаге АВ. Если сопротивлешй движешю нетъ, и рычагу дали толчекъ, то
произойдет! вращеше въ сторону одной изъ силъ, наприм. Р- Тогда имеемъ
[60]:
P. Aa^Q. ВЪ,
что согласно съ теоремою.
Въ случае неподвижнаго блока (фиг. 670),
P=Q.
Такъ какъ пространства, пробегаемый точками приложе¬
ния обеихъ силъ, равны, то, назвавъ эти пространства
чрезъ а, получимъ:
Pa=Qa.
Въ подвижном! блоке (фиг. 671) имеемъ [72];
P(AA'+CC')=Q, ВВ'.
А
Л
Фиг. 669.
Фпг. 670.
*) По этому опредйлент, работа сопровождается всегда дтшжешемт.; давле-
производимое силою, безъ движешя^ ие считается раоотою.
580
0 ДВИЖЕНШ.
Подобнымъ образомъ можно доказать упомянутую теорему для зубчатыхъ ко¬
лесъ и безконечнаго ремня.
Когда силы, дййствуюпця на рычагъ, не параллельны, а въ ворот!;, блок!;,
зубчатыхъ колесахъ не перпендикулярны къ ращусамъ, то вей предыдупця
алгебричесшя выражешя надо умножить на косинусы угловъ, образованныхъ
направлешями силъ и направлешями движешй; теорема им!;етъ мйсто только
относительно составлснныхъ такимъ образомъ произведен^.
Работа силы S (фиг. 672), которая заставила пробежать безъ трешя грузъ
Q всю длину ЕК наклонной плоскости, снизу вверхъ, равна S . ЕК, Пре-
т пятствуетъ этому движенйо не вся сила Q, а только
часть ея Р, параллельная длине наклонной плоскости п
равная 5. Поэтому, въ случай равномйрнаго движешя
S. ЕК=Р.ЕК.
Но известно, что [78]
следовательно, ^ EJE ^ ЕЕ
Такъ какъ EF=EK CosFEK, то
8. EK=Q.EK. Cos FEE,
то есть работа S. ЕК двигателя S равна работ!;
Q. ЕК Cos FEK сопротивлешя Q.
Изъ доказанной на¬
ми теоремы выходитъ:
Малою силою мож¬
но, помощш машинъ,
преодолеть произволь¬
но большую силу л
представить всякую ра¬
боту подъ разными ви¬
дами; напримйръ подшше 4 пуд. на высоту 15 футовъ можно заменить под-
штемъ 10 пуд. на высоту 6 фут. и проч., но увеличить работу ника-
кимъ сочеташемъ машинъ невозможно.
492. Работа полезная и вредная. Работа сопротивлешя можетъ быть
полезная и вредная-, первою называется та, которую имеется въ виду произ¬
вести, напримйръ поднять грузъ; вторая всегда сопровождаетъ первую и пре¬
одолевается по необходимости; таковы: треше, сопротивлеше средины и проч.
Пусть напримйръ въ воротйгири Ри ф (фиг. 668) уравновешиваются. Если¬
бы не было сопротивлешя, то отъ одного толчка въ сторону силы Р, грузы
Q и Р получили бы равномйрное движеше: первый по направленш снизу
вверхъ, второй—наоборотъ. Но вслйдетше трешя оси о подставку, несовер¬
шенной гибкости веревки и проч., движеше будетъ замедленное; чтобы сде¬
лать его равномйрнымъ, должно взять другую силу Pi, больше силы Р. На¬
звавъ равнодействующую всйхъ сопротивлешй чрезъ q и прилагая ее къ точ¬
ке В, будемъ иметь:
Pi. Aa—Q. Bb-\-q. ВЪ,
т- е. работа двигателя равна сумме работъ сопротивлешй: полезной и вред¬
ной. То же равенство справедливо для всйхъ другихъ машинъ. Такимъ обра¬
зомъ, на практике работа двигателя всегда бываетъ болте работы пе-
лезнаго сопротивлешя. Машина считается тймъ болйе совершенною, чймъ
яснее въ ней вредныхъ сопротивлешй.
Г
Фиг. 671.
Фиг. 672.
А
О РАБОТ® СИЛЪ.
581
Изъ предыдущаго выходитъ, что нелепо изобретать такую машину (рег-
iietuum mobile), которая бы, разъ приведенная въ движеше, двигалась вйчно,
безъ участчя непрерывной силы.
493. Измъреhie силы работою. Въ поняпе о работй не входитъ вре¬
мя: одно и то же количество механической работы считается равнозначащимъ,
въ какой бы промежутокъ времени —большой или малый—она ни была про¬
изведена. Поэтому, одна работа не даетъ еще поштя о величине силы, ко¬
торая совершила эту работу: сила прямо пропорщональна произведенной ею
работй и обратно пропорщональна времени, въ которое совершена эта ра¬
бота, потому что, при уменьшенш продолжительности времени работы, потре¬
буется сила съ бблыпимъ напряжетемъ, чтобы произвести ту же работу. Для
паровыхъ машинъ за единицу берутъ силу, способную произвести работу, рав¬
ную 15 пудофутамъ въ секунду, и называютъ ее паровою лошадью [227].
494. Работа инерщи. Когда тйло движется неравномерно, то къ ра¬
боте сопротивленШ присоединяется работа инерщи. Разсмотримъ простййнпй
случай, когда тйло движется по прямой линш, подъ вл1яшемъ постоянной
силы, не встрйчая никакихъ сопротивлешй. Такъ какъ дййств1е равно про-
тпводййствш [37], то движущая сила должна быть равна сопротивленш
инерщи. Слйдовательно, вместо того, чтобы разыскивать работу инерцш, мы
можемъ искать работу силы, потому что обе работы должны быть равны.
Назвавъ постоянную силу чрезъ F, а пространство, пройденное точкою ея
приложешя, чрезъ h, найдемъ, что искомая работа выражается числомъ
Fh\
Такъ какъ въ этомъ случай движете будетъ равномерно ускоренное, то, обо-
значивъ ускореше чрезъ а и предположивъ, что сначала тйло было въ по-
Koijнайдемъ:
v = V 2 ah,
гдй v означаетъ скорость, которую пршбрйло тйло пробйжавъ пространство
h подъ в.шшемъ силы F-, отсюда
j 4,5
— 2 а ’
подставивъ на мйсто h равное ему количество въ произведенш Fh, получимъ:
FJi=F
2а *
Но такъ какъ [455] F—та, гдй т—масса тйла, то
Fh=
(F)
mv'2
Количество -g-, то есть половина произведенш изъ массы на квадратъ
скорости, называется живою силою. Итакъ, работа инерцш, если тгьлу
сообщена скорость v, равна живой силгъ.
Если сила заставила тйло пройти пространство при чемъ тйло пршбрй-
ло скорость v , то соответствующая работа Fh\ выразится такъ:
’ т,, mv,2
2 ’ ’ • C^i)
Нцчптая выражеше (F) изъ выражешя (F\), найдемъ:
* «и<1 2 «по'З
F(Ai-*) =
mvi
mv*
Т
582
О ДВИЖЕНИЕ
F (7*i Л) выражаетъ работу силы F, когда точка ея приложсшя прошла
пространство (7д—*)• Итакъ, вообще, работа инерцш равна приращент
живой силы. Для примера опред^лимъ работу инерцш, или равную ей работу
пороховыхъ газовъ въ дулФ орудия, если снарядъ въ 2 пуда в!су получилъ
скорость 2000 футовъ;
Чтобы остановить движущееся т$ло, надо сделать работу, равную работ Ф
инерцш. Если человФкъ вФсомъ въ 4 пуда б'Ьжитъ со скоростью 12 фут. въ
секунду, то, чтобы остановить его, надо сдФлать работу почти въ 9 нудо-
футовъ.
Соотношевie^между теплотой и механической работой.
495. Переходъ механической работы въ теплоту п обратно.
Многочисленные опыты и наблюдешя доказываютъ слФдующШ замечательный
законъ: 1) если уничтожается по какой либо нрвчивФ механическая работа,
то освобождается теплота; 2) когда производимъ работу, то исчезаетъ некото¬
рое количество теплоты *).
Въ доказательство приведемъ несколько убедптельнейшпхъ опытовъ и
сначала те, изъ которыхъ выходитъ первая часть закона.
Когда тело двигается и встречаетъ какое нибудь сопротивлеше, какъ
треше, сопротивлеше средины и проч., то скорость уменьшается, а, значить,
часть той работы, которая была употреблена, чтобы прнвестп это тело въ
движеше,—уничтожается; на место уничтоженной работы, освобождается теп¬
лота. Такъ, ядро, двигаясь въ воздухе, заметно делается теплее, а аэролиты
накаливаются столь сильно, что горятъ въ кислороде воздуха. Оси, при бы-
стромъ вращевш на нихъ колесъ, скоро нагреваются, особенно когда оне не
смазаны жирнымъ веществомъ для уменынешя трешя. Два деревянные бруска
прп тренш другъ о друга могутъ загореться. Теплотою, производимою тре-
шемъ, можно даже пользоваться для отапливашя вместо горючаго матер1ала,
какъ напр, въ машине Бомона и Мейера [231]. Трешемъ же можно привести
въ кииФше воду (фиг. 301).
Чтобы сгустить воздухъ въ закрытомъ со всехъ сторонъ сосуде, ну жно
совершить механическую работу, которая, уничтожаясь сопротивлешемъ воз¬
духа, возвышаетъ его температуру. На этомъ основано устройство воздушнаго
огнива.
*) Законъ этотъ былъ открыть Майеромъ; чтобы понять его надлежащимъ об¬
разомъ, надо уметь съ ясностью различать работу производимую отъ работы уни¬
чтожаемой. Следуюпце примеры даютъ возможность легко постигнуть это ра.;-
anraie. Чтобы поднять грузъ на некоторую высоту, надо произвести работу. Если
поднятый нами грузъ будетъ спущенъ въ прежнее положеше, то наша работа уни¬
чтожится. Чтобы опять поднять грузъ на прежнюю высоту, снова потребуется
совершить такую же работу, какъ н въ первый разъ. Когда мы нилпмъ бревно,
то производимъ работу, которая тотчасъ же уничтожается сонротпвлешемъ дере¬
ва. Пороховые газы, образуюпцеся въ api пллершскомъ орудш, приводятъ своею
упругостью ядро въ движеше; здесь работаетъ упругость газа, и работа состоитъ
въ иреодолеваши инерщи ядра. Когда ядро, достигнувъ преграды, остановится, то
им)3 а/за,а
2
. (2000)2=124360 подофут.
СОО'ГНОШЕШК МЕЖДУ ТЕПЛОТОЙ JI МЕХШ1ЧИЖОЙ РАБОТОЙ. 588
Бъ нодгверждеше второй части упомянутаго закона, то есть когда произ-
водять работу, то исчезаетъ теплота,—приводить следуюнця явлешя.
Иаровыя машины имеютъ назначеше производить работу; при этомъ исче¬
зав гь теплота, освобождаемая горючимъ матер1аломъ. Если определить съ
одной стороны количество тепла, уносимаго паромъ изъ парового котла, а съ
другой — количество тепла, которое приносить паръ въ холодпльншгь, то
окажется, что первое количество болёе второго; недостающее количество
теплоты исчезло. По наблюдешямъ Гирна надъ одной машиной Уата въ 106
1
.шшадиныхъ силъ, исчезала^ всен теплоты, которую паръ уносилъ пзъ котла.
Вообразимъ цилиндръ (фиг. 673), за¬
крытый снизу дномъ, а сверху поршнемъ, и
содержаний сжатый воздухъ. Чтобы удер¬
жать воздухъ отъ расширетя, положимъ
на поршень множество маленькихъ гирекъ.
Станемъ снимать съ поршня гирьки, одну
за другой. Вместе съ темъ, воздухъ мало
но налу начнетъ расширяться и подвигать
поршень съ оставшимися гирьками. Здесь
воздухъ производить работу, на которую
тратнтъ свою собственную теплоту, и по¬
этому охлаждается. Отсюда понятно, поче¬
му сгущенный газъ, выпускаемый идъ резер¬
вуара, сильно охлаждается; работа его за¬
ключается въ преодолевали давлешя атмосферы.
Следуюпуе опыты также елужатъ подтверждешемъ упомянутаго закона о
переходе теплоты въ работу п обратно.
Если выкачиваемъ воздухъ изъ-подъ колокола воздушнаго насоса, то мы
совершаемъ только часть той работы, которая нужна для выдвигашя порш¬
ня *); другая часть производится расширяющимся, подъ колоколомъ воздуш¬
наго насоса, воздухомъ, п температура его понижается. — Если, нанротивъ.
впускать воздухъ подъ колоколъ воздушнаго насоса, где уже было произве¬
дено разрежете, то внешнШ воздухъ, входя подъ колоколъ, сжимаетъ нахо-
дящШся тамъ воздухъ и, значить, производить работу; работа его здесь уни¬
чтожается, и вместо нея освобождается теплота, которая возвышаетъ темпе¬
ратуру воздуха въ колоколе.
Джоуль взялъ два равныхъ медныхъ шара, соединенныхъ трубкой, кото¬
рая запиралась краномъ. Въ одномъ онъ сгустилъ воздухъ до 22 атяосферъ,
а пзъ другого вытянулъ воздухъ и, когда оба шара приняли температуру среды,
кранъ былъ открыть. Скоро въ обонхъ шарахъ упругость газа сделалась рав¬
ною 11 атмосф., причемъ температура перваго понизилась, а второго на столько
же возвысилась, такъ что количество тепла въ обоихъ шарахъ осталось то яге
самое. Изъ этого, конечно, не следуетъ заключать, что здесь не было никакой
механической работы, но, сколько было ея произведено при расширенш воз¬
духа въ первомъ шаре, столько же потеряно, когда воздухъ, входящШ во вто-
Сила, употребляемая нами при этомъ. равна разности давленш на поршень
насоса извн£ и нзвнутри (не принимая во вшшаше ipenifl).
584
О ДВИЖЕНШ.
рой шарь, преодол'йвалъ тать упругость газа. Тотъ же опытъ былъ повторенъ
въ томъ же порядке, съ тою только разницею, что второй резервуаръ былъ
иаполненъ водою; впущенный воздухъ въ этотъ резервуаръ долженъ былъ вы¬
гонять воду и преодолевать большее противъ прежняго сопротивлете; тогда
произошло понижете температуры. Количество теплоты Джоулъ опред'1;лялъ,
погр}жая весь приборъ въ калорпметръ съ водою.
Наконецъ, явлешя трешя, сжашя, расширешя, удара и проч. [231, 232.
233] подтверждаютъ тотъ же законъ.
49в. Механически коэффищентъ теплоты. Отношеше между ко¬
личествами исчезнувшей теплоты и произведенной чрезъ то работы, илп между
количествами уничтоженной работы и освобожденной теплоты,—есть число
совершенно определенное и постоянное для всехъ случаевъ. Мсханическимъ
коэффициентом?, или эквивалентомь теплоты называется число еди¬
ницъ работы, производимыхъ потерею единицы тепла, или число единицъ ра¬
боты, которыя, уничтожаясь, освобождаютъ единицу теплоты. Эквивалентъ
теплоты найдется, если сосчитать съ одной стороны число единицъ потерян¬
ной пли произведенной работы, съ другой соответственно—число единицъ
образовавшейся или утраченной теплоты; это можно исполнить разными спо¬
собами.
Джоулъ съ этою целью накачивалъ воздухъ въ резервуаръ.
Для вычислешя употребленной на то работы, заметимъ, что после каж-
даго качатя поршня, упругость увеличивается на одну и ту же величину; при
томъ, по причине малой емкости цилиндра нагнетательнаго насоса въ сравне-
нш съ объемомъ резервуара, можно было допустить, что поршень, при каж¬
домъ своемъ движенш сверху до низу, преодолеваетъ одно и то же давлеше.
Назвавъ чрезъ Р сопротивлете, испытываемое поршнемъ со стороны упру¬
гости ежпмаемаго воздуха во время перваго качашя, и чрезъ S пространство,
пробегаемое поршнемъ, найдемъ, что работа, потраченная на первое качаше,
равна PS. Обозначивъ чрезъ р возрастите сопротивлетя после каждаго ка-
чашя, получимъ для второго,1 третьяго и т. д. колебашй соответственно ра¬
боты;
(P+p)S, (P+2p)S, (P+3p)S
Джоулъ сделалъ 300 качашй. Назвавъ общую работу чрезъ L, получимъ:
Z=PS+(P+i>)S+(P+2p)&'+ + РА
где Р, есть последнее наибольшее сопротивлете, испытываемое поршнемъ.
Замечая, что полученное выражете есть ариеметическая прогресшя, найдемъ:
Р=300 Р\~8.
Если измерена поверхность поршня и определена упругость воздуха въ резер¬
вуаре до опыта и после, то легко выразить Р и Р, въ единицахъ веса.
Количество тепла Джоулъ определилъ калориметромъ, состоящимъ изъ
ящика, наполненная) водою, въ которую погружали резервуаръ для ежа™
воздуха и нагнетательный насосъ; зная весъ и температуру воды до и после
опыта, можно вычислить Q—количество освободившейся теплоты. Это коли¬
чество означаетъ не только теплоту, которая произошла отъ сгущешя возду¬
ха, но п отъ трешя поршня о стенки цилиндра- Это последнее количество, ко¬
торое обозначимъ чрезъ q, надо найти изъ особаго опыта и вычесть изъ Q,
или придать къ L работу, потраченную па преодолеваше трешя; но опрсде-
СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ТЕПЛОТОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТОЙ. 585
,CHie этой работы чрезвычайно затруднительно; следовательно, остается толь¬
ко одно средство—искать q. Для этого должно повторить опыта, оставляя
резсрвуаръ открытымъ, чтобы воздухъ не сгущался. Освободившаяся въ ка¬
лориметре теплота будетъ происходить только отъ трешя и. следовательно,
равна q- Такимъ образомъ, работа L, уничтожаясь, производить <2—q те¬
плоты, а потому механическШ коэффициента тепла равенъ^ ^ Джоулъ на-
шелъ этимъ способомъ 444 килограмметра, где за единицу тепла принято то
его количество, которое нужно, чтобы нагреть одинъ килограммъ воды на 1 °
но термометру Цельйя.
Пзъ многихъ другихъ опытовъ, произведенвыхъ темъ же ученымъ и ины¬
ми, найдены были числа близшя къ предыдущему, но не тожественныя. Эти
разности должно отнести частш къ погрешвостямъ наблюденШ, частно къ
тому обстоятельству, что всегда вычисляютъ только внешнюю работу, а вну¬
треннюю, заключающуюся въ преодолевали сцеплешя частицъ, мы не умеемъ
взять во внимаше. МеханическШ эквивалента принимаютъ равнымъ _424 кп-
лограмметрамъ. Переводя это на руссшя единицы меры, найдемъ 34,8 пудо-
Д»ута, то есть количество тепла, потребное для нагрёвашя
одного фунта воды на 1° целывева термометра, способно
поднять 1 пудъ на высоту 34,8 футовъ.
СледующШ выводъ механическаго коэффищеита тепло¬
ты принадлежитъ Персону. Обозначимъ чрезъ р, а и с со¬
ответственно весъ одного кубическаго фута воздуха прп 0 ’
п обыкновенномъ давленш, коэффищентъ расширетя и
теплоемкость при постоянномъ объеме. Пусть газъ заклю-
ченъ въ цилиндръ, закрытый невесовымъ поршнемъ Ж(фиг.
<>74), котораго площадь равна квадратному футу. Давле-
nie В, испытываемое поршнемъ, съ обеихъ сторонъ будетъ
одно и то же. Нагреемъ газъ на 1°, не дозволяя ему расширяться; на это
нужно истратить ср единицъ тепла, где р должно быть выражено въ фун-
тахъ. Еслибы мы газъ нагревали отъ 0 ’ до 1°, не мешая поршню двигаться,
го потребовалось бы тепла ср, где с'—теплоемкость воздуха при постоянномъ
щвлевш. Заметимъ, что с', какъ известно, более с, а потому и с'р>ср. Раз¬
ность въ теплоте происходить отъ того, что во второмъ случае сделана внеш¬
няя механическая работа, заключающаяся въ преодолевали давлешя наруж-
наго воздуха; эта работа равна alt, а какъ на нее употреблено с'р—ср еди¬
ницъ теплоты, то механическШ эквивалента выразится чрезъ
аМ
(С'—С)Р
Въ случае воздуха, надо положить а=0,00368, В—57,96 пуда, с=
6,1686, с'=0,2377 и р=9,2 золот.= ^ фунта; тогда найдемъ для экви¬
валента тепла около 33.
Указанный пр^емъ способенъ дать выводы надежные, потому что здесь
весь излишекъ теплоты тратится почти только на внешнюю механическую
работу. Къ сожаление, къ числу с = 0,1686 нельзя иметь большого дове¬
рия, по причине несовершенства щйемовъ, служащихъ для определешя этой
величины.
58(5 о движенш,
497. Приложешя. Изъ отношешя между механической работой и те¬
плотой выходятъ мнопя любопытный следеттая.
При удар* т4ла въ неподвижную преграду, или вообще при остановка
отъ какой бы то ни было причины, количество освобождающейся теплоты из¬
меряется живой силой [494] -g-, где подъ т надо разуметь отношеше веса
тела къ ускоренно. Следовательно, количество тепла прямо пропорщонально
весу тела и квадрату уничтоженной скорости. Если артиллерШсгай снарядъ
30 фунт, веса, двиганнщйся со скоростью 2000 фут. въ секунду, будетъ
остаповленъ неподвижнымъ предметомъ, то уничтожится механическая рабо-
. 1 30 (2000)2
та, равная живой силе • ——9— > что приблпзите.тьно составляетъ
40584 пудофута.
Разделивъ это число на механическШ эквивалентъ 34,8, найдемъ, что въ
разсматриваемомъ случае должно освободиться 1339 единицъ тепла. Если
ядро въ 30 фунтовъ сделано изъ железа, котораго теплоемкость приблизи¬
тельно равна 0,11, то для нагревашя всей его массы на 1° потребуется 3,3
единицъ тепла. Поэтому, разделивъ 1339 на 3,3 и допустивъ, что теплота
безъ потери передалась ядру, найдемъ, что его температура поднялась бы на
400°. Еслибы артиллер1йстй снарядъ имелъ скорость при ударе въ 2 раза
больше, то теплоты освободилось бы въ 4 раза более, п ядро нагрелось бы
на 1624’.
Подобнымъ образомъ можно доказать, что, еслибы по какому либо случаю
земля была остановлена на своей орбите, то освободилось бы такое количе¬
ство тепла, которое въ состоянш было бы обратить бблыную часть земныхъ
веществъ въ парообразное состояше.
Чтобы поднять камень въ 1 пудъ весомъ на 34,8 фут. высоты, надо со¬
вершить работу 34,8 пудофута, или истратить единицу теплоты. Обратно,
если камень того же веса упадетъ съ той же высоты, то освободится едини¬
ца теплоты, пли же этимъ падешемъ можно совершить 34,8 единицъ работы.
Вообще, всякая масса, поднятая на высоту, представляетъ запасъ механиче¬
ской работы или эквивалентнаго количества теплоты, какъ напримеръ теку¬
чая вода, которою пользуются или для произведешя работы (мельницы, лесо¬
пильни), или теплоты (теплородный снарядъ Мейера и Еомона).—Способность
тела совершить механическую работу называется его энерггей. Камень, ле-
жанцй на горе, содержитъ больше энергш, нежели тотъ же камень у по¬
дошвы горы. Движущееся ядро содержитъ более энергш, нежели ядро по-
коющееся.
Человекъ еовершаетъ работу иа счетъ своей собственной теплоты. По¬
траченная теплота возобновляется усиленнымъ дыхашемъ, и при томъ въ боль-
шемъ количестве, чемъ тратится на работу; отъ этого, во время работы мы
согреваемся.
498. Механическая гипотеза теплорода. Превращеше механиче¬
ский работы въ теплородъ и обратно—теплорода въ работу—привело къ осо¬
бенной гипотезе, удовлетворительно объясняющей все явлешя тепла и на¬
званной механической гипотезой теплорода. По этой гипотезе, тепло¬
родъ есть дрожательное или поступательнное движете матер1альныхъ частицъ:
количество его пропорцншалмго сумме живыхъ силъ; возвышеше температуры
C00TH011IEHIE МЕЖДУ ТЕПЛОТОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ РАБОТОЙ.. 587
„роюфп^оинльно ириращешю этим суммы. Движете частицъ, сообщаемое на¬
шему телу, производитъ на насъ впечатлеше, которое веизвестнымъ сиосо-
бомъ преобразовывается въ ощущеше тепла, подобно тому, какъ дрожатель¬
ное состоите воздушныхъ частицъ возбуждаетъ въ насъ ощущеше звука.
Частицы всехъ телъ, находясь въ постоянномъ движенш, приводятъ въ
движете эфиръ, помещенный въ междуатомныхъ пространствахъ; последшй
сообщаетъ свои движешя эфиру внешнему, который уже заставляетъ дви¬
гаться эфиръ, заключенный между частицами другихъ т'Ьлъ, и самыя части¬
цы. Такимъ образомъ, становится понятнымъ переходъ тепла въ виде лучей
чрезъ болышя разстояшя. Теплопроводность объясняется тЬмь, что Maiepi-
альная частица тела, приведенная въ движеше, приводить въ движете смеж¬
ный частицы.
Если тело подвергается удару, или испытываетъ треше со стороны дру¬
гого, то потраченная механическая работа употребляется на увеличеше ско¬
рости частицъ тела или, что все равно, на возбужденie теплоты, подобно тому,
какъ отъ трешя смычка происходить колебашя струны. Когда газъ чрезъ рас-
шпреше производитъ механическую работу, то температура его понижается,
потому что часть живой силы движешя частицъ преобразовывается въ меха¬
ническую работу. Когда, напротивъ, газъ сдавливаютъ, то внешняя работа
употребляется на увеличеше живой силы частицъ газа, и температура его
возвышается. Отсюда же объясняется, почему количество утраченной теплоты
находится въ опред’Ьленномъ отношенш къ произведенной работе, и почему
механическая работа можетъ преобразоваться въ теплородъ, котораго коли¬
чество находится въ постоянномъ отношенш съ работой.
Чтобы расплавить фунтъ льду приО°, не изменяя его температуры, надо
сообщить ему 79 единицъ теплоты. Такъ какъ эта теплота исчезаетъ, то на
место ея должно явиться соответственное количество работы, именно 34,8 X
79 пудофутовъ. Итакъ, чтобы превратить фунтъ льда въ воду, надо произве¬
сти работу, равную 34,8X79 пудофутовъ. то есть поднятш одного пуда на
высоту 2749,2 фут. Въ чемъ состоитъ эта работа, неизвестно. Вероятно,
выше 0°, то движете, которое имели частицы льда, становится невозмож-
нымъ; частицы начинаютъ двигаться иначе, принимая такого рода движеше.
которое свойственно частнцамъ воды. Во всякомъ случае, необходимо допу¬
стить, что живая сила частицъ воды более живой силы частицъ льда. Иначе
сказать: энерпя воды бол’Ье энергш льда при одной и той же температур'];.
При плавленш льда, вся теплота, притекающая ко льду, употребляется только
на увеличеше живой силы его частицъ, безъ изменешя температуры. Когда
ибратно вода при 0° обращается въ ледъ, некоторый движешя частицъ воды
становятся невозможными; живая сила, соответствующая этому движении,
уничтожается и обращается въ теплоту. Вообще, чтобы расплавить какое бы
то ни было твердое тело, или обратить пары въ жидкость, надо произвести
некоторую механическую работу, состоящую въ увеличенш живой силы чп-
стнцъ; напротивъ, при переходе пара въ жидкость, илп жидкости въ твердое
состояше, часть живой силы частицъ уничтожается, а на место ея освобож¬
дается теплота. Так имъ образомъ, по механической гипотезе, т епдота при
плавленш и кипЬиш не скрывается, а исчезаетъ, а при ожижешп и отвер-
Д’Ьванш, не освобождается изъ скрытого состояшя, а происходить изъ
уничтоженной работы.
588
О ДВИЖЕНШ.
Освобождеше теплоты при химическихъ соединешяхъ можно объяснить по-
добнымъ образомъ. Простыя т'Ьла, находясь въ свободномъ состоянш, обла-
даютъ вообще большею живою силою или эперпей, нежели когда они входятъ
въ составъ сложныхъ веществъ. Отъ этого, при химическомъ соединенш часть
живой силы частицъ простыхъ тЬ.ть уничтожается и превращается въ тепло¬
ту. Такъ 8 фунтовъ водорода и одинъ фуптъ кислорода освобождаютъ при
образованш воды 277136 единицъ теплоты и, значитъ, теряютъ часть живой
силы, равную 34,8X277136 пудофутовъ. Обратно, чтобы разложить 9 фун-
товъ воды, надо совершить работу, равную 34,8X277136 пудофутовъ, или
истратить 277136 единицъ теплоты.
Какую скорость т4ло пршбрйтаетъ,
падая въ пустот-!, съ высоты 1000 фу¬
товъ, н во сколько времени пробежите
ото пространство? — Камень, падая съ
вершипы колокпльпп, достпгъ земли въ
3 сек.; какъ высока колокольня? — Съ
какою скоростью надо бросить т-Ьло
вверхъ, но вертикальному направлению,
чтобы оно поднялось на 750 футовъ?—
Определить пространство, пробегаемое
свободно падающимъ т-Ьломъ в-в 5-ю се¬
кунду отъ начала падешя, и вообще въ
м-ую секунду?—Определить, на сколько
пространство, пройденное свободно па-
дающимъ т'Ьломъ въ некоторую единп-
цу времени, бол-Ье пространства, нрой-
деннаго въ предыдущую единицу вре¬
мени.—Какой высоты достигнете т-Ьло,
брошенное снизу вверхъ со скоростью
120 футовъ? — Какъ спльно натянется
нитка, длиною въ 4 фута, которой одинъ
конецъ укр-Ьпленъ неподвижно, а къ
другому привязанъ шаръ весомъвъЗ'/а
фунта, вращающшея по окружности,
около неподвижной точки, совершая пол¬
ный оборота въ 1 секунду?— Некоторый
маятникъ совершаете на вершине горы,
впродолжеше сутокъ, 98720 колебашй,
а у подошвы—98770: какое отношеше
силъ тяжести въ м-Ьстахъ наблюдешй?—
Почему опасно спрыгнуть съ большой
высоты? — Какая разница произойдете
въ двпжеши ст-Ьнныхъ часовъ, если уве¬
личить в-Ьсъ гири?—Какое будетъ изм-h-
неше въ двпжеши маятника, если надъ
чечевицей прикрепить къ стержню еще
другую чечевицу?—Одинаковы, или раз¬
личны времена колебашй двухъ маят-
пиковъ одинаковой формы и различна-
го веса? — Зачемъ тормозятъ колеса
при спуске съ горы?—Почему бильярд¬
ный шаръ, приведенный въ движете
ударомъ мя ниже центра, откатывает¬
ся назадъ, после удара о покоющшея
шаръ? — Почему куча песку не разсы-
пается? — Отъ какнхъ обстоятельств»
зависитъ время одпого качашя на ка-
челяхъ? — Когда сильно ударяютъ по
столу, то вс-Ь вещи, находяпйяся на
немъ, влдрагиваютъ; отъ чего это?—
Почему при стрельбе пзъ пушекъ, и
вообще прп влрывахъ, лопаются стекла
въ рамах-ь? —Зачемъ во время гололе¬
дицы посыпаютъ панели иескомъ? —
Какъ велика работа, которую нужно
употребить, чтобы вскатить бочку ве-
сомъ въ 20 пудъ на наклонную пло¬
скость, которой длина равпа 15 фу¬
тамъ, а наклонеше къ горизонту 30°?—
Въ опыт! Bio звукъ, лрошедпйй по ве¬
ществу трубы, длиною въ 931 метръ,
упредилъ звукъ, достигmifi наблюдателя
чрезъ воздухъ, на 24/я сек.; во сколько
разъ скорость звука въ чугун-Ь более
скорости звука въ воздухе?—Какъ из¬
менилась бы сила тяжести на земпой
поверхности, если бы земной шаръ, со¬
храняя то же количество матерш,
уменьшился въ объеме въ 27 разъ? —
Гирею въ 40 пудъ (баба) вколачпваютъ
сваи; определить давлеше, испытывае¬
мое сваей, и количество освобождаю¬
щейся прп этомъ теплоты, если гиря
падаетъ съ высоты 20 футовъ, а про¬
должительность удара равна 0,01 се¬
кунды. —Изменяется ли живая сила отъ
удара упругихъ ииеупругнхъ шаровъ?—
Онредёлить высоту струи (фиг. 644),
если гиря Q весить 200 килограммовъ,
а площадь поршня равна 50 квадр. сан-
тиметрамъ.
КРАТК1Й ОЧЕГКЪ ВАЖНЪЙШИХЪ ХИМИЧЕСКИХЪ ЯВЛЕН1Й.
58»
ПРИБАВЛЕН1Е I
Кратгйй очервъ вазвн'Ьйшихъ химическихъ явден1й.
1. Кислородъ. Просты# тгьла или элементы редко встре¬
чаются въ природе отдельно, но обыкновенно въ соединешяхъ по 2,
но 3 и более. Чтобы получить ихъ въ чнстомъ виде, пользуются осо¬
быми нр1емами. Для примера разсмотримъ добываше одного изъ про¬
стыхъ телъ, именно кислорода. Въ стеклянный приборъ АВ (фиг.
675), называемыйретортощ кладутъ несколько красной ртут¬
ной окиси', это вещество краснаго цвета и обыкновенно имеетъ видъ
порошка. При достаточномъ возвышеши температуры, окись ртути раз¬
лагается на ртуть (жидкш металлъ белаго цвета) и газообразное те¬
ло—кислородъ. Если опытъ производятъ на воздухе, то отделяющШ-
ся кислородъ будетъ разсеиваться въ атмосфере. Чтобы собрать его от¬
дельно, въ горло реторты В, чрезъ пробку Ъ, плотно вставляюсь ко¬
ленчатую стеклянную трубку FJ), а свободный конецъ ея подводясь
подъ отверстте стойки ЮГ, укрепленной въ жестяномъ пли стеклян¬
номъ ящике GH] въ последнШ, называемый пневматической ванной.
наливаютъ воды на столько, чтобы стойка КК была ею покрыта. За¬
темъ, наполняютъ водой стеклянный газопргемникъ или цилиндръ МК
(фиг. 676), закрываютъ отверстие пластинкой и, опрокинувъ этотъ
цилиндръ, погружаюсь (фиг. 675) отверспемъ въ ванну; потомъ, от-
нявъ подъ водой пластинку, газогцнемникъ помещаюсь на подставке
КК, противъ одного изъ сделанныхъ въ ней отверсгШ. Вода, под¬
держиваемая атмосфернымъ давлешемъ, не можетъ вылиться изъ ци¬
линдра. Установивъ такимъ образомъ приборъ, нагреваюсь реторту на
газовой или спиртовой лампе. Вскоре заметимъ, что чрезъ водугазо-
Фиг. 675,
Фиг. 676,
590
Ш'ИВАВЛКНШ j.
lipieMHHKa начинаютъ подыматься пузырьки, наполненные смесью изъ
кислорода и воздуха, находившагося прежде въ реторт*; между т*мъ
вода упругостью газа вытесняется постепенно изъ цилиндра MN.
Когда вся вода выльется, то газопр1емникъ сдвигаютъ съ подставки,
закрываютъ подъ водою его отверсие стеклянной пластинкой и пере-
вертываютъ. Собранный газъ не чистъ, потому что содержитъ много
атмосфернаго воздуха; второй газощлсмнпкъ можно наполнить почти
чистымъ кислородомъ.
Кислородъ есть газъ безцветный, почему наполненный имъ стек¬
лянный цилиндръ кажется какъ-бы пустымъ; не обладаетъ также ни
запахомъ, ни вкусомъ, а изъ другихъ свойствъ замечательна его спо¬
собность поддерживать гореше телъ. Если въ газопр]‘емпикъ. напол¬
ненный кислородомъ, ввести тлеющую лучинку, то она воспламеняется
и горитъ весьма ярко. Стальная пружина, на конце которой насаженъ
раскаленный уголь, горптъ, раз¬
брасывая во все стороны рас¬
плавленные шарики стали (фиг.
677). Къ толстой проволоке А
(фиг. 678) приделываютъ ча¬
шечку Ь, кладутъ на нее фосфо¬
ру, зажигаютъ его и потомъ
опускаютъ въ склянку, напол¬
ненную кислородомъ; фосфоръ
Фпг. 678. воспламеняется и горитъ силь¬
нымъ пламенемъ, нестерпимымъ для глазъ. Во всехъ этихъ случаяхъ,
гореше, спустя несколько времени, начинаетъ ослабевать и, нако¬
нецъ, совершенно прекращается, а въ склянке кислорода более не ока¬
зывается. Отсюда выходитъ, что для гор*шя нуженъ кислородъ, и что
при горенш количество этого газа постепенно уменьшается.
Кислородъ встречается почти во вс*хъ телахъ природы; въ атмо¬
сфере онъ смешанъ съ различными газамп, отъ чего въ воздухе тела
горитъ медленно, слабо. Для дыхашя также необходимъ кислородъ;
впрочемъ, въ атмосфере чистаго кислорода животное скоро умираетъ.
При горенш телъ въ воздухе, количество кислорода становится мень¬
ше, такъ что, когда это явлеше совершается въ запертомъ со всехъ
сторонъ пространстве, то воздухъ теряетъ, наконецъ, способность
поддерживать гореше. Отъ дыхашя воздухъ также портится; по¬
этому, 'животное съ развитыми дыхательными органами не можетъ,
безъ опасности для своей жизни, долго оставаться въ запертомъ про¬
странстве.
Фпг. 677.
КРАТКШ ОЧЬТКЪ ВАЖНЬЙШИХЪ ХИМИЧЕСКИХЪ ЯВЛШЙ. 591
2. Пгостыя п сложный тъла. Окись ртути при нагреванш по¬
степенно убываетъ, а въ газопр1емнике получается кислородъ. КромЬ
того, на холодныхъ частяхъ реторты появляется налетъ, который есть
ни что иное, какъ ртуть. Если опытъ будетъ достаточно продолжите-
ленъ, то въ ретортё красной ртутной окиси вовсе не останется. Следо¬
вательно, окись ртути состоитъ изъ двухъ т^лъ: ртути и кислорода.
Никакими, въ настоящее время известными, средствами мы не въ со¬
стояли разложить кислородъ, ртуть, также железо, фосфоръ и проч.;
ташя тела въ химш называются простыми или элементами, въ от-
лгае отъ сложных* или разлагающихся, какова напр, окись ртути.
Простыхъ телъ открыто до 68. Ихъ обозначайте первыми буквами
латинскихъ названш; если эти буквы у двухъ различныхъ элементовъ
одинаковы, то приписываюсь еще одну букву, взятую изъ назвашя
элемента. Знакъ напримеръ кислорода О (oxigeniiim), водорода И
(hidrogenium), ртути Ид (hidrargium), фтора F (Апог), железа Fe
(ferriim) и проч.
Простыя тела разделяютъ на металлоиды и металлы; приме¬
ромъ первыхъ могутъ служить: кислородъ, сера, хлоръ и др., приме¬
ромъ вторыхъ—золото, серебро, ртуть и др. Металлы отличаются отъ
металлоидовъ особеннымъ блескомъ, болынимъ удельнымъ весомъ,
твердостью и др. физическими признакими, но строгаго различ1я между
металлами и металлоидами не существуете.
Въ следующей таблице помещены знаки главнейишхъ элементовъ.
Кислородъ О. Калш К. Хромъ Сг.
Водородъ И. Натрш Na. Олово Sn.
Хлоръ Cl. Bapiii Ва. Свинецъ РЬ.
1одъ I. Кадьцш Са. Висмуте Вг.
Фторъ F. МагнШ Mg. Сурьма Sb.
Вромъ Вг. Стронцш Sr. Медь Си.
Сера S. Марганецъ Мп. Ртуть Ид.
Азотъ N. Железо Fe. Серебро Ад.
Углеродъ С. Кобальте Со. Платина Ft.
Фосфоръ р. Никкель Ni. Золото Ли.
Мышьякъ As. Цинкъ Zn.
Кремшй Si. КадмШ Cd.
3. Водородъ. Для добывашя водорода употребляютъ двугорлую
склянку А (фиг. 679); изъ одного горла с выходитъ газоотводная
трубка, оканчивающаяся подъ газопр]емникомъ пневматической ванны,
а въ другое горло Ь вставляютъ воронку е съ длинной трубкой ed, до¬
ходящей до дна склянки. Въ сосудъ А кладутъ цинковыхъ стружекъ.
592
ПРИБАВЛЕН1Е 1.
li.iii зеренъ и наливаютъ чрезъ воронку е воды и сер¬
ной кислоты. Какъ только цинкъ иридетъ въ сопри-
косновеше съ кислотой, тотчасъизъ жидкости начи-
наютъ отделяться пузырьки газа, который чрезъ газо¬
проводную трубку входить въ газопр1емникъ. Этотъ
газъ и есть водородъ. Водородъ — газъ безцветный,
безъ запаха и вкуса, легче всехъ другихъ газообраз-
ныхъ т^лъ. Вследште своей легкости, онъ можетъ
Фиг, 679. быть употребляемъ для наполнешя аэростатовъ. Если
водородъ выпускать изъ газопроводной трубки прямо на воздухъ
(фиг. 680) и направить на зажженную лучину, то онъ воспламеняется
и горитъ слабымъ синимъ пламенемъ. При этомъ водородъ соединяется
съ кислородомъ воздуха и даетъ воду въ виде пара. Водородъ горешя
а не поддерживаешь; чтобы убедиться въ этомъ, вно-
w сятъ зажженную свечку въ опрокинутый сосудъ съ
водородомъ; свеча тотчасъ потухаешь. Водородъ ды-
хашя не поддерживаешь; животныя быстро задыхают¬
ся въ этомъ газе. Смесь, состоящая изъ двухъ объс-
мовъ водорода и одного объема кислорода, даешь такъ
называемый гремучт газъ; если заключить его въ
склянку и зажечь, то водородъ и кислородъ соединя¬
ются безъ остатка, образуя водяные пары; при этомъ
происходитъ сильный взрывъ, отъ котораго сосудъ раз¬
бивается въ дребезги. По этой причине, когда хотимъ -
зажечь освобождающейся изъ склянки водородъ (фиг.
680), то должно подождать, пока этотъ газъ не вытеснить изъ сосуда
всего воздуха; въ противномъ случае, кислородъ воздуха составить съ
водородомъ гремучую смесь, которая можетъ загореться, какъ скоро
приблизимъ пламя къ выходящей струе газа. Если на струю водорода
направить струю кислорода и смесь зажечь, то гореше происходитъ
безъ взрыва. Пламя гремучаго газа обладаешь такой высокой темпера¬
турой, что въ немъ плавятся все металлы, а мель и известь до того
сильно накаливаются, что издаютъ светъ равносильный 1600 свечамъ;
этотъ светъ называется друммондовымъ.
4. Вода. Вода, встречаемая въ природе, никогда не бываетъ чи¬
ста; невская напримеръ содержитъ въ растворе 2и^р- по весу различ¬
ишь примесей, въ числе которыхъ находится мелъ, англШская соль
и глауберова соль (отъ последнихъ двухъ, вероятно, зависитъ легкое
слабительное действие невской воды) *).
*) Точнее: 0,000015 мЬлу (углеизвестковой соли), 0,000007 англшской соли
с-Ьрномагшевой) и 0,000002 глауберовой (сЬрионатргевой).
КГЛТКШ ОЧКРКЪ ВАЖНШШИХЪ ХШШЧЕСКИХЪ ЯВЛЕНШ.
593
Воды другихъ рЬкъ—также озеръ, ключей—пчЬютъ друпя прпмЬси, что
завпсптъ отъ состава грунта, омываеиаго водой. Въ общежитщ различаютъ
мягкую (прЬсную) воду отъ жесткой: последняя содержитъ болЬе примЬсей.
особенно известковыхъ солей; въ ней не растворяется иыло, не развариваются
овощн, при кипяченш она даетъ много осадка н негодна для питья. Морская
вода имеетъ болЬе или менЬе однообразный составь; въ ней находится между
прочимъ около 2,/2°/о поваренной соли и ‘/г °/о магтевыхъ солей, которыя
прпдаютъ морской вод'Ь горькосоленый вкусъ. Минеральныя воды отличаются
большпяъ колпчествомъ прим’Ьсей, а нЬкоторыя обладаютъ цЬлебными свой¬
ствами. Къ такимъ водамъ принадлежать: сЬрныя (сЬрнистый водородъ), же-
лЬзныя (углежелЬзная соль), соляныя (поваренная соль) и др. Теплыми во¬
дами называютъ тЬ, которыхъ температура значительно превышаетъ темпе¬
ратуру окружающаго воздуха.
Химически чистая вода, то есть освобожденная отъ посторонних!.
прим'Ьсей, прозрачна, безъ вкуса и запаха, въ неболыпомъ количеств);
безцвЬтна, а въ большой массЬ имЬетъ свЬтлозеленый цвЬтъ. Вода спо¬
собна растворят въ себЬ всЬ газы, мноия жиды я и твердыя тЬла.
Почти для каждаго вещества существуете предЬлъ, за которыми даль -
нЬйшее раствореше дЬлается невозможными; такой растворъ называет¬
ся тсыщеннымъ. Съ увеличивашемъ температуры, растворимость
большей части твердыхъ тЬлъ увеличивается, а газовъ—уменьшается.
Для удалешя изъ раствора газовъ, растворъ кипятите, или ставят!,
подъ колоколъ воздушнаго насоса и уменыпаюте давлеше. Впрочем!,
для полнаго удалешя легко растворяющагося газа эти способы оказы¬
ваются ведостаточными.
Кислородъ съ водородомъ образуйте, кромЬ воды, еще одно сое¬
динеше—перекись водорода. Это тЬло на одно и то же количество
водорода содержитъ вдвое болЬе кислорода, чЬмъ вода; оно не постоян¬
но, то есть легко разлагается, освобождая часть своего кислорода, и
превращается въ воду. Перекись водорода представляетъ при обыкно¬
венной температурь безцвЬтную жидкость.
5. Хлоръ. Положимъ въ колбу (сосудъ изъ тон-
каго стекла, имЬющш видъ бутылки Ж) (фиг. 681)
нЬсколько перекиси марганца, а чрезъ воронку в при-
льемъ немного соляной кислоты. Весьма скоро послЬ
того, особенно если еще колбу слегка подогрЬть, нач¬
нете отделяться чрезъ трубку п въ болыпомъ коли-
чествЬ желтовато-зеленаго цвЬта газъ хлоръ. Со¬
брать его можно въ пневматической ваинЬ, надъ на¬
сыщенными растворомъ поваренной соли, который ма¬
ло растворяете хлоръ. Фиг- 681.
Хлоръ отличается удушливымъ запахомъ. Плотность его относи-
38
594
ПРИБАВЛЕН! Е I.
тельно воздуха 2, 4. Хлоръ растворяется въ вод*; такой растворъ
называется хлорной водой. Если составить см*сь изъ равныхъ объе-
мовъ хлора и водорода и подвергнуть эту см*сь д*йствщ солнечныхъ
лучей, то газы мгновенно соединяются съ весьма сильнымъ и оласнымъ
взрывомъ; при разс*янномъ же св*т*—соединеше газовъ идетъ мед¬
ленно. Продуктъ соединешя есть газъ, называемый хлористъшъ водо-
родо№,—т%зъ безцв*тный, им*етъ острый запахъ, легко растворяется
въ вод*. Вода, насыщенная этимъ газомъ, изв*стна подъ именемъ со¬
ляной или хлористоводородной кислоты. Соляная кислота безцв*т-
на, им*етъ острый запахъ, очень кисла на вкусъ и можетъ растворять
мнопе металлы.—Хлоръ им*етъ сильное стремлеше къ соединенш съ
водородомъ; этимъ объясняется д*йс™е хлора на органичесюя веще¬
ства, которыя содержатъ въ своемъ состав* водородъ; въ соприкоснове-
нш съ хлоромъ они уступаюсь ему свой водородъ и, разрушаются. Отъ
этого, хлоръ, когда его вдыхаютъ, производить удушье и кровохар¬
кание; обезцв*чиваетъ органичешя краски и на этомъ основанш упо¬
требляется для б*лешя писчей бумаги, льняныхъ, хлопчатобумажных*
и пеньковыхъ тканей; разрушаетъ мгазмы или газообразный вещества,
носяпцяся въ воздух* и вредныя для здоровья, и потому употребляется
при заразительныхъ бол*зняхъ для очшцешя воздуха. Хлоръ также
легко соединяется почти со вс*ми металлами.
6. По способу д*йс/гая на друия т*ла, къ хлору весьма близки
фторъ, брот и годь, хотя по наружному виду весьма различны:
фторъ есть безцв*тный газъ, бромъ—красно-бурая, сильно пахучая
и весьма ядовитая жидкость, а юдъ—твердое т*ло стального цв*та,
легко испаряющееся; пары его им*ютъ фшетовый цв*тъ.
7. Съра. Сгьра, вс*мъ изв*стное твердое т*ло желтаго цв*та,
не им*етъ ни вкуса, ни запаха.
Самородная с*ра встр*чается преимущественно около вулкановъ, въ см*-
шенш съ различными землистыми веществами. Очищаютъ ее посредствомъ су¬
хой перегонки, которая состоитъ въ сл*дующемъ. Нечистую с*ру нагр*ва-
югь въ печи въ глиняномъ кувшин*; пары с*ры изъ этого кувшина прово-
дять въ другой, пом*щенный вн* печи; зд*сь пары охлаждаются, получается
жидкая с*ра, которая и разливается потомъ въ формы. Сопровождайся с*-
ру различный прим*си, не переходяиця по большей части въ пары, остаются
въ первомъ кувшин*. Для получешя совершенно чистой с*ры перегонку по-
вторяютъ н*сколько разъ.’
Будучи нагр*та н*сколько выше 100°, с*ра плавитсялп обра¬
щается въ бл*дножелтую и подвижную жидкость; при дальн*йшемъ
нагр*ванш становится бурой и густ*етъ такъ, что съ трудомъ выли¬
вается изъ опрокинутаго сосуда; если еще повысить температуру, то
КРАТК1Й ОЧЕРКЪ ВАЖНФЙШПХЪ ХИМИЧЕСКНХЪ ЯВЛЕШЙ. 595
ctpa опять делается жидкою. Густая сера, будучи вылита въ воду,
превращается въ тело очень упругое и не скоро твердеешь; впрочемъ.
по прошествии некотораго времени, она снова принимаетъ все свойства
обыкновенной серы.
Сера имеетъ обширныя приложешя; упомянемъ, между прочимъ,
фабрикацш серныхъ спичекъ и пороха.
Сера, подобно хлору и кислороду, действу ешь на мноия тела; сме-
шавъ ее, напримеръ, съ опилками железа, меди и др. гг нагревая смесь,
получимъ ея соединешя съ металлами. Сернистая соедииешя металловъ
встречаются также въ природе.
Горящая на воздухе сера непосредственно соединяется съ кисло-
родомъ и образуетъ безцветный газъ съ сильнымъ нестерпимымъ запа-
хомъ, который известенъ всякому, кому случалось зажигать серную
спичку. Этотъ газъ называется сгьрнпстымъ ангидридомъ, а водный
его растворъ—сгьрмистой кислотой. Сернистая кислота имеетъ
свойство обезцвечивать мнопя органичесшя вещества, и потому упо¬
требляется для белеюя соломы, шерсти, шелка и др.
Сернистая кислота способна поглощать кислородъ воздуха и пере¬
ходитъ при этомъ въ сгьрную кислоту, известную въ торговле подъ
именемъ купороснаю масла. Крепкая серная кислота имеетъ видъ
масла; она безцветпа, безъ запаха, съ весьма кислымъ вкусомъ; при
смешиваши съ водою смесь сильно нагревается.
Если отделить отъ серной кислоты всю воду, то получается твер¬
дое тело белаго цвета, называемое спрнымъ ангидридомъ.
Если въ двугорлую банку (фиг. 680) положить сернистаго же¬
леза, состоящаго изъ серы и железа, а чрезъ воронку прилить немно¬
го слабой (разведенной водой) серной кислоты, то изъ жидкости вы¬
деляется газообразное соединеше серы съ водородомъ, называемое сгьр-
нистымъ водородомъ; водный растворъ этого газа называется сгьрни-
стоводородной кислотой. Сернистый водородъ отличается весьма
непргятнымъ запахомъ (тухлыхъ яицъ), вредно действуешь на органы
дыхашя; даже небольшое его количество производитъ тошноту и голо-
вокружеше. Этошь же газъ образуется при гшенш различныхъ живот¬
ныхъ веществъ: яицъ, мяса, крови и т. п.; встречается въ воде мно¬
гихъ ключей, известныхъ подъ именемъ серныхъ водъ.
8. Главнъйппе законы химпческихъ ЯВЛЕН1Й. Хиыиче-
скимъ явлетемъ или реакцией называется всякое изменеше состава те¬
ла, происходящее при действш разнородныхъ веществъ другъ на дру¬
га, а также при действш света, теплота и другихъ физическихъ дея¬
телей. Большее или меньшее стремлеше телъ ко взаимному соединешю
Г) 9 6
ПРИБАВЛЕН] К I.
для образоватя новыхъ гЬлъ называется химическимъ сродствомъ.
Химическимъ сродством называютъ также первоначальную причинл
хияическихъ явленШ. Химпчесшя явлешя подчинены, какъ показали
опыты, слЬдующимъ законамъ.
1) Вгьсъ тгьлъ дгъйствующихъ всегда равенъ вгьсу тгълъ про-
исходящихъ, то есть, при веЬхъ явлешяхъ какъ химическихъ, такъ
и физпческихъ, матерея не теряется и не творится вновь. При нагр-Ь-
ванш ледъ таетъ; легко уб-Ьдиться, что фунтъ льду можетъ дать ни
болЬе, ни менЬе одного фунта воды. Если взв-Ьсимъ некоторое коли¬
чество окиси ртути и потомъ полученные изъ нея ртуть и кислородъ,
то найдемъ, что тотъ и другой в-Ьсъ между собою равны. Разлагая
100 ч. по в-Ьсу воды, всегда получимъ 89 ч. кислорода и 11 ч. водо¬
рода; соединяя 1 ч. водорода съ 35,5хлора, всегда получимъ 36,5 хло¬
ристаго водорода; и т. д. Когда т-Ьло горитъ, то вещество, невидимому,
уничтожается, но не трудно показать, что и зд'Ьсь имеетъ м4сто тотъ
же общШ законъ. При горюши тЬло соединяется съ кислородомъ воз¬
духа, отъ чего образуются газы, которые распространяются потомъ въ
атмосфер-Ь. Если производить опытъ въ запертомъ со вс-Ьхъ сторонъ
пространств!;, то окажется, что вЬсъ т'Ьла и воздуха до гор-Ьтя ра¬
венъ в'Ьсу образовавшихся газовъ. Такимъ образомъ, здЬсь матер1я
не потерялась, а только изменила свой видъ. Возьмемъ еще примЬръ.
Изъ зерна происходить ц-Ьлое растете. Казалось бы, что въ этомъ слу¬
чай матер1я создается; но точныя изсл-Ьдовашя показали, что растете
увеличивается въ объемЬ и вЬс-Ь на счетъ веществъ, которыя втягива¬
ются листьями изъ воздуха и всасываются корнями изъ почвы. Спра¬
ведливость этого объяснешя подтверждается, между прочимъ, тЬмъ.
что каждое растете можетъ произрастать только на такой почвЬ, ко¬
торая содержитъ вещества необходимый для питатя растетя.—Уве-
личиваше объема и вЬса животныхъ очевидно происходить отъ прини¬
маемой ими пищи.
2) Чрезъ сочетание простыхъ тЬлъ получаются либо химические
соединетя, либо смгъси. Главное отлич!е химическаго соединешя отъ
см-Ьси заключается въ томъ, что первое однородно по всей своей массЬ:
въ немъ нельзя видеть составныя части, даже при помощи сильно уве-
личивающаго микроскопа. Второе oMnnie состоитъ въ томъ, что слож¬
ное т-Ьло, полученное химическимъ процессомъ, не похоже по своимъ
свойствамъ на составляющая его части. Наконецъ, химичесюя соеди¬
нения бываютъ только въ опредЬлепныхъ пронорщяхъ, и два простыя
т'Ьла не даютъ безчисленнаго множества сложныхъ тЬлъ, а весьма не-
мнопя. Простыя см'Ьси не имЬютъ этихъ свойствъ; въ нихъ почти всегда
КГЛТЕ1Й ОЧЕРКЪ ВЛЖНЪЙШИХЪ ХИМИЧЕС'ПИХЪ ЯВЛЕН1Й. 597
легко заметить неоднородность частей; онЬ не имЬютъ опредЬленпыхъ
составовъ и разнообразны до безконечности.
3) Если какое либо тпло А соединяется съ другимъ В въ
нгьсколькихъ пропорщяхъ, то на одно и то же количество тгь¬
ла А, вступающаго въ эти соединетя, количества тгьла В на¬
ходятся между собою въ весьма Простыхъ отношешяхъ. Такъ,
водородъ съ кислородомъ даетъ два соединен)'я—воду и перекись водо¬
рода, въ которыхъ, при одномъ и томъ же количествЬ водорода, тре¬
буется для составлетя перекиси вдвое бол'Ье кислорода, нежели для
образовашя воды. Ангидриды, сЬрный и сЬрнистый, содержать, при
одномъ и томъ же количествЬ сЬры, первый въ 1V2 раза болЬе кисло¬
рода, нежели второй.
4) Станемъ соединять между собою простыя тгьла А, В,
С, В,.... и назовешь чрезъ Ъ, с, d, гшименьшгя количества
тгьлъ В, С, В необходимый для образовашя химическихъ
соединены съ однимъ и тгъмъ же гсоличествомъ тгьла А, то
тгьла В, С, В...., встуггаютъ во взаимныя соединетя въ коли-
чесгпвахъЪ, с, d , или кратныхъ этимъ величинамъ. Возь-
чемъ напрпмЬръ для сравнешя 1 грамяъ водорода. Наименьшее ко¬
личество кислорода, вступающее въ реакцщ съ водородомъ (для обра-
зовашя воды), равно 8 граммамъ; наименьшее количество хлора —
35,5 (хлористый водородъ); сЬры—16 (сЬрнистый водородъ. Когда
кислородъ, хлоръ, сЬра соединяются между собою, то не иначе, какъ
этими количествами, или кратными ихъ; такъ, для соединетя сЬры съ
кислородомъ можно взять 16 сЬры и 8 кислорода (сЬрноватистый
ангидридъ), или то же количество сЬры и 16 кислорода (сЬрнистый
ангидридъ), или 24 кислорода (сЬрный ангидридъ) и проч. —Ко¬
личества, которыми простыя тЬла другъ на друга реагируютъ, назы¬
ваются паями.
ПослЬдше три закона могутъ быть объяснены на основанш ато¬
мистической гипотезы. Каждое тЬло состоитъ изъ атомовъ, обнаружн-
вающихъ взаимное притяжеше, но не касающихся другъ друга, вслЬд-
CTBie отталкивательной силы или теплорода. Атомы группируются въ
частицы по два, по три и болЬе. Когда два простыя тЬла, способный
цЬйствовать другъ на друга химически, приходить въ соприкосновеше.
го частицы простыхъ тЬлъ разрушаются, образуя новыя частицы.
При этомъ частицы сложнаго тЬла составляются различным ь обра-
■!Омъ: одинъ атомъ какого либо простаго тЬла можетъ соединиться
съ 1, 2, 3, 4, 5 атомами другого тЬла, или 2 атома перваго
съ 1, 2, 3, 4, 5.. • • атомами второго, пли 3 атома перваго съ
598
ПРИБАВЛЕН1Е I.
1, 2, 3, 4, Ъ.... атомами второго, и т. д.—Атомы разныхъ эле¬
ментовъ имЬютъ разный вЬсъ; наиримЬръ, вЬсъ атома хлора въ 35,5
разъ бол'Ье вЬса атома водорода.
Отсюда выходитъ, что химичесюя соединешя должны имЬть опре-
дЬленный (постоянный) составь и два простыя тЬла не могутъ образо¬
вать безконечное множество соединешй(2-й законъ).—Количества про¬
стыхъ тЬлъ, образующихъ нЬсколько химическихъ соединешй, пропор-
цюнальны числу атомовъ, входящихъ въ составь частицъ, и, слЬдова-
тельно, должны выражаться весьма простыми числами (3-й законъ).—
Чтобы объяснить 4-й законъ, надо допустить, что паи пропорщональ-
ны вЬсу атомовъ, а такъ какъ атомы недЬлимы, то простыя тЬла мо¬
гутъ соединяться между собою только въ количествахъ, пропорщональ-
ныхъ вЬсамъ своихъ атомовъ. Паи обозначаются знаками элементовъ
[2]; такъ, пай водорода обозначаютъ чрезъ В, кислорода — О, хло*
ра—С1 и проч. При этомъ пай водорода принимаютъ за единицу мЬры,
то есть полагаютъ, что Н= 1.
Чрезъ изучеше реакщй простыхъ и сложныхъ тЬлъ, нашли, что
паи элементовъ, отнесенные къ водороду, выражаются слЬдующнми
числами:
Частицы простыхъ и сложныхъ тЬлъ составлены изъ различнаго
числа атомовъ. Частица ртути, наприм., состоитъ только изъ одного
атома, частица кислорода, водорода, хлора — изъ двухъ атомовъ,
мышьяка—изъ четырехъ.
Частица воды состоитъ изъ двухъ атомовъ водорода и одного
атома кислорода. Ее можно изобразить чрезъ 222"+ О, или короче
В-20; здЬсь подъ И разумЬютъ одну вЬсовую единицу (напр, граммъ)
водорода, а подъ О—16 такихъ же единицъ (16 граммовъ) кисло¬
рода. Частица хлористаго водорода состоитъ изъ одного атома во¬
дорода и одного атома хлора и можетъ быть обозначена чрезъ НС1,
гдЬ Н означаетъ вЬсовую единицу водорода, а Cl 35.5 тЬхъ же
В= 1
0=16
67=35,5
<5=32
26=14
0=12
Р=31
+s=75
Si='28
/6=39
Na=23
Ва=137
Оа=40
А1=21,Ь
Мд=24
Мп=55
Fe= 56
Zn= 65
Cr= 52,2
Sn=U8
Вг=210
Sb= 122
Ом=63,4
IJb=201
Hg=200
Лд= 108
Аи= 196,5
Р*=197
КРАТК1Й ОЧЕГКЪ ВАЖНЪЙШИХЪ ХИМИЧЕСКИХЪ ЯВЛЕН1Й. 599
единицъ хлора. Подобнымъ образомъ сернистый ангидридъ изобра-
Зная составь частицы сложного т'Ьла, не трудно вычислить Bisco-
выя количества простыхъ т'Ьлъ, въ него входящихъ. Для примера вы-
числимъ количества водорода, серы и кислорода въ 50 граммахъ сер¬
ной кислоты. Такъ какъ
16,33 гр. и кислорода 50. 9в=32,6э гр.
Упругость газа объясняется, какъ известно, взаимнымъ отталки-
вашемъ его частицъ. Отталкиваше зависитъ отъ температуры и разсто-
яшя между частицами. Съ понижешемъ температуры и увеличешемъ
разстоятя, отталкиваше уменьшается, а вместе съ темъ ослабеваешь
упругость газа; напротивъ, при возвышенш температуры и при сближенш
частицъ, отталкиваше увеличивается, и упругость возрастаешь. Такъ
какъ частицы весьма малы въ сравнеши съ разстояшями между ними,
го надо допустить, что взаимное ихъ отталкиваше не зависитъ отъ со¬
става частицы и количества содержащагося въ нихъ вещества. Следо¬
вательно, всяюе газы и пары, при одной и той же температуре, должны
обладать равными упругостями, если разстоятя между частицами ихъ
одинаковы. Отсюда выходитъ:
Равные объемы всгъхъ газовъ и паровъ, при одинаковыхъ упру¬
гости и температуры, долэюны содержать одно и то же число
частицъ. Хиничешя формулы сдожныхъ телъ изображаютъ величи¬
ны, пропорщональныя весу частицъ. Поэтому, предыдущий законъ
.можно выразить такъ: впсовыяколичества веществъ,изображаемый
химическими формулами, занимаютъ въ состоянш пара или
газа, при одинаковыхъ упругости и температуры, равные объ¬
емы. Наприм., 18 грам. воды, 30,5 гр. хлористаго водорода, 98 гр.
серной кислоты и проч. занимаютъ въ состоянш пара или газа, при
одинаковыхъ упругости и температуре, равные объемы, и именно таше
же какъ 2 гр. водорода, 32 кислорода и проч.
По этому закону, объемъ сложнаго тела можетъ быть менее суммы
Сернистый водородъ . . . .
Перекись водорода
Сернистая кислота
Серный ангидридъ
Серная кислота .
ждется формулой
S02
S02+H20 ИЛИ H2S03
S03
S03+H»0 или H2S04
B2S
H20.,
E,SOt=2.H-\- 5+1.0 = 98,
600
ПРИБАВЛЕН»: I.
объемовъ простыхъ телъ, входящихъ въ его составъ. При образовала
хлористаго водорода, одна частица хлора и частица водорода даютъ
две частицы хлористаго водорода, такъ что одинъ объемъ хлора и та¬
кой же объемъ водорода даютъ 2 объема хлористаго водорода; значить,
здесь не происходить сокращенгя въ объеме. Напротивъ, при образо¬
вали воды, две частицы водорода и одна частица кислорода даютъ
две частицы водяного пара, такъ что 2 объема водорода и 1 объем ь
кислорода сокращаются въ два объема водяного пара.
5) При соприкосновеши сложнаго тЬла съ другимъ сложнымъ или
простымъ, могутъ образоваться новыя сложныя тела. Такъ, при сопри¬
косновеши соляной кислоты съ цинкомъ, хлоръ соединяется съ цин¬
комъ, а водородъ освобождается; реакщя выражается следующимъ ра-
венствомъ:
2 HCl+Zn=ZnCh+Я,.
Вещество 2лгС1.2 называется хлористымъ цинкомъ. Водородъ также от¬
деляется при соприкосновеши цинка съ серной кислотой [3]:
HtSOt+Zn^ZnSOi-t- Я,.
Вещество ZnS04 называется серноцинковою солью или цинковымъку-
поросомъ. Железо производить подобное же явлеше:
HtPOi+Fe^FeSOt+H,.
Тело FeS04 называется железнымъ купоросомъ.
Если металлы кaлiй и натрш будутъ брошены въ воду, то одинъ
пай водорода замещается паемъ металла, а водородъ отделяется:
Но0+К=НК0+Н.
Я,Ь + Яа=ЯШО+Я.
Тела ЯКО и HNaO—твердыя, белаго цвета и называются: едкое
кали и едкш натръ.
Если на раскаленный уголь, или железо направить струю водя¬
ного пара, то кислородъ соединяется съ этими телами, а водородъ осво¬
бождается:
Ш + iH.,0^=Fe,04 + 8 Я.
С+Я20=С0+Я2.
Fc-zOi называется окисью железа, СО—окисью углерода.
При обливанш сернистаго железа FeS серною кислотою, освобож¬
дается сернистый водородъ и образуется железный купорось [7]:
FeS+ЯЯ04=FeSOi+H2S.
6) При всякомъ химичеспомъ явленш обыкновенно освобож¬
дается теплота. Такъ, при добыванш водорода, посредствомъ цин¬
ка и серной кислоты [3], склянка сильно нагревается. Еслп смеши¬
вать серную кислоту съ водою, то происходить не менее сильное возвы-
КРАТК1Й ОЧЕРКЪ ВАЖН'ЬЙНШХЪ ХИМИЧЕСКНХЪ ЯВЛЕШЙ. 601
шеше температуры. Подобное смешиваше въ стеклянном ь сосуде съ
толстыми стенками производить не должно, потому что сосудъ легко мо¬
жетъ лопнуть. Обыкновенный способъ возбуждешя теплоты въ общежи¬
тии есть сожигаше дерева, угля и проч.; освобождеше теплоты происхо¬
дитъ зд'Ьсь вследспис химическаго соединетя горящаго Т'Ьла съ кисло¬
родомъ воздуха.
9. Азотъ. Атмосферный воздухъ состоитъ изъ многихъ газовъ:
изъ нихъ кислорода содержится 21°/0 по объему и азота 78%; на про-
ше газы, изъ которыхъ бол'Ье всЬхъ паровъ воды и угольнаго ангидри¬
да, приходится менее 1%. Для получешя азота, въ фарфоровую чашеч¬
ку, вдЬланную въ пробку, плавающую на водЬ, кладутъ нисколько ку-
сочковъ фосфора, который потомъ зажигаютъ; чашечку покрываютъ
стекляннымъ колпакомъ, такъ чтобы края его нисколько погрузились
въ воду. ГорЬш'с фосфора будетъ продолжаться до тЬхъ поръ, пока
подъ колпакомъ есть кислородъ; послЬ того, все пространство въ кол¬
паке, надъ водою будетъ наполнено почти чистымъ азотомъ.
Азотъ — газъ безцветный, безъ запаха и вкуса, не горитъ и не
поддерживаетъ ни горЬшя, ни дыхашя. Изъ соедииешй его замеча¬
тельны: амжакъ, закись азота, окись азота, азотистый анги¬
дридъ, азотноватая окись, азотный ангидридъ.
Амм1акъ есть газъ безцвЬтный, съ сильнымъ проницательнымъ за-
пахомъ; при вдыхаю и производитъ воспалеше оболочекъ дыхатель-
ныхъ органовъ; въ амгшчной атмосфере животныя быстро умираютъ.
Химическая формула этого газа NH3. Амм1акъ въ большомъ коли¬
честве растворяется въ водЬ; напитанная этимъ газомъ вода известна
въ общежитш подъ именемъ нашатырнаго спирта. Амипакъ можно
добыть, нагревая смЬсь изъ извести и нашатыря.
Азотный ангидридъ есть тЬло твердое при обыкновенной темпе¬
ратуре; соединяется химически съ водою и даетъ азотную кислоту.
которой формула HN03.
Азотная кислота есть безцветная жидкость съ острымь запахомъ:
легко уступаетъ прикасающимся съ нею теламъ кислородъ; поэтому,
органпчешя вещества разрушаются этою жидкостью; на коже остается
волдырь, какъ отъ обжога. Растворяетъ мнопе металлы, кроме зо¬
лота и платины, которыя растворяются только въ царской водкгь. со¬
стоящей изъ см'Ьси азотной и соляной кислотъ. Азотную кислоту можно
добыть изъ селитры (КЬТ03), действуя на последнюю серной кислотой:
при этомъ калш (К) селитры п водородъ серной кислоты обменива¬
ются местами:
2(KN03) + H2S04=2(HN03)-fKiS04:
602 ПРИБАВЛЕН]Е I.
получаются азотная кислота и с’Ьрнокал1ева соль (K,S04). Ilponia
упомянутыя соединешя азота все при обыкновенной температуре газо¬
образны. Изъ нихъ азотноватая окись бурооранжеваго цвета, имеетъ
удушливый запахъ и весьма вредна нри вдыхавш.
10. Фосфоръ. Фосфоръ встречается въ природ/Ь только въ сое-
диненш съ другими телами; его находятъ въ семенахъ растешй, въ
крови и особенно въ нервахъ и костяхъ животныхъ. Въ чистолъ виде
фосфоръ безцветенъ и прозраченъ, но отъ дейгшя света становится
непрозрачнымъ и получаетъ светлоорапжевый цветъ; нерастворимъ въ
водё, почему въ ней обыкновенно и сохраняется. Фосфоръ имеетъ
сильное сродство съ кислородомъ и соединяется съ нпмъ даже при
обыкновенной температуре на воздухе, образуя фосфористую кис¬
лоту, отъ чего въ темноте светится. Еогда онъ горитъ, то является
густой белый дымъ, который потомъ оседаетъ въ виде хлопьевъ, по-
хожихъ на снегъ; это — фосфорный ангидридъ; последнш при сме-
шенш съ водою даетъ фосфорную кислоту HsP04. Фосфоръ заго¬
рается даже отъ трешя; на этомъ основано его употреблеше въ фос-
форныхъ спичкахъ. Фосфоръ чрезвычайно ядовптъ; обжоги, произво¬
димые горящимъ фосфоромъ, весьма опасны.
11. Углеродъ. Алмазъ, графить, каменный и древесный уголь
представляютъ различный видоизменешя углерода. Каждое изъ нихъ
имеетъ свои отличительные физичесые признаки; алмазъ, напримеръ,
встречается въ виде более или менее правильныхъ кристалловъ и ошли¬
фованный (бршшантъ и роза) обладаешь сильной игрой. Древесный и
костяной уголь получается при обжиганш дерева и костей. Изъ соеди-
ненш углерода съ кислородомъ заметимъ угольный ангидридъ или угле¬
кислый газъ С02 и окись углерода СО. Угольный ангидридъ предста¬
вляетъ безцветный и очень тяжелый газъ, не поддерживаюпцй mi го-
решя, ни дыхашя; въ воде растворяется въ неболыиомъ количестве;
съ увеличешемъ давлешя, увеличивается и количество растворяющагося
газа. Шипучесть винъ и напитковъ происходить отъ отдЬляющагося
углекислаго газа. Этотъ газъ встречается въ воздухе, образуется при
горенш, гшенш, дыханш и другихъ процессахъ.
Кроме углекислаго газа, уголь при горенш образуетъ съ кпслоро-
домъ окись углерода—газъ, весьма вредно действующи! при вдыха-
нш. Этотъ газъ известенъ въ общежитш подъ именемъ угара и полу¬
чается каждый разъ, когда къ горящему углю цритекаетъ недостаточное
количество воздуха; такъ напримеръ, бываетъ въ печахъ, при прежде-
временномъ закрытш трубъ. Окись углерода горитъ на воздухе синим о
нламенемъ и при этомъ обращается въ угольным ангидридъ.
КРАТК1Й ОЧЕРКЪ ВАЖНЪЙШИХЪ ХШНПЧКСКНХЪ ЯВЛЕШЙ. G03
12. Соединсшя углерода многочисленны и разнообразны; описаше этихъ
сосдинсшй составляетъ предметъ особепнаго отдела хим1п —органической хи-
.1 пи. Они весьма непостоянны: достаточно невысокой температуры, или вл1я-
nifl влажнаго воздуха для изменешя ихъ состава. Онп встречаются уже го¬
товыми въ растешяхъ и животныхъ; впрочемъ, въ настоящее время нашли воз¬
можность мнопя изъ нихъ приготовлять искусственно, напримеръ муравьиную
кпслоту, уксусную кислоту и др. Разсмотримъ некоторый изъ этихъ органи-
ческихъ соединешй.
Вълковина и сахаристыя вещества. Бплковинанаходится въ яич-
номъ белке птицъ, также въ крови и сокахъ многихъ животныхъ и растенШ.
Яичный белокъ состоитъ изъ небольшихъ клеточекъ, содержащихъ водный
растворъ белковипы и некоторыхъ солей: поварепной, фосфорной и др. Отде¬
ленная отъ постороннихъ примесей, чистая белковина полупрозрачна, некрн-
сталлична, растворима въ воде; при нагреванш (до 70°), или при действш
крепкихъ кислотъ, свертывается и становится нерастворимою.
Казеинъ или творожина отличается отъ бёлковины темъ, что не свер¬
тывается при кппяченш съ водою. Казеинъ находится въ молоке, горохе, бо-
бахъ и др. Молоко состоитъ изъ смеси воды, белковины, казеина, молочнаго
сахара, шариковъ жира и др. Капельки жира образуютъ иа поверхности от-
стоявшагося молока сливки, а при ебиваши—масло. Казеинъ молока пр и дей¬
ствш воздуха, сычуга, кислотъ свертывается, увлекая съ собою жирные ша¬
рики; такой свертокъ называется творогомъ.
Изъ другихъ белковинныхъ веществъ упомянемъ о фибритъ и клейко-
вингь.
Тростниковый сахаръ Сю Ищ Оц содержится въ соке многихъ рас-
lemfi, напримеръ сахарпаго тростника, моркови, свекловицы и др. Для из-
влечешя сока изъ тростника, последнШ прессуютъ между чугунными цилинд¬
рами; выжатый сокъ очшцаютъ, сгущаютъ и выпариваютъ. После выпарнва-
шя, получается нечистый сахаръ, называемый сырцомъ или сахарнымъ пе-
скомъ; сгущенный растворъ сырца раффгтируютъ, то есть обезцвечпва-
ютъ костянымъ углемъ и выпариваютъ; после того, получается чистый сахаръ.
Одна часть холодной воды растворястъ 3 части по весу сахару, а кипящая—
вэ всякой пропорцш. Въ совершенно чистомъ алкоголе сахаръ нерастворима..
При высокой температуре сахаръ чернеетъ, отделяетъ воду и переходитъ въ
карамель. Прозрачный некристалличесмй сахаръ называется въ общежитш
леденцомъ.
Виноградный сахаръ (С6 HVI 06) встречается во многпхъ нлодахъ:
елпве, винограде и др. Белое порошкообразное вещество, часто замечаемое
на высушенныхъ плодахъ, и есть виноградный сахаръ; онъ не такъ сладокъ,
какъ тростниковый.
СладкШ вкусъ молока зависитъ отъ содержащагося въ немъ молочнаго
сахара. Къ сахаристымъ веществамъ относятся еще клгътчатка, крахмаль,
камедь (Св Ню Об) и др.
Обыкновенный спиртъ. Чистый спиртъ пли алкоголь С, Не О есть
оезцветная жидкость съ пр1ятнымъ, опьяпяющшгь запахомъ; идгЬетъ едкШ и
жтучШ вкусъ; кипитъ при 78 и ни при какой, намъ известной, низкой тем¬
пературе не переходитъ въ твердое состояше. Водка есть смесь пзъ спирта и
поды.
11РИБ.\ВЛБШЕ I.
Кронк обыкновснпаго спирта, известны еще масляный, древесный ц
ipyrie. При окислеши спирты лишаются сначала части своего водорода и пе-
реходятъ въ такъ называемые альдегиды, ноелкдше, при дальнкйшемъ окис-
ленш, обращаются въ кислоты.
13. II гож к н IE. Броэгсете есть химическое явление. Между разными ро¬
дами брожешй, наибодке пзелкдовапо и пмкетъ важное значеше въ общежи-
Tin-r-спиртовое брожеше. Оно заключается въ томъ, что сахаристое вещество
въ пр исутствш бклковаго распадается отъ дМств1я дрождей главнымъ обра¬
зомъ па спиртъ и углекислый газъ. Дрождп, какъ показали микроскопичесш
изелкдовашя, суть клкточкп низшихъ растешй. Зародыши этихъ организмовъ
всегда есть въ воздухк; падая въ жидкость, способную къ броженш, и находя
век средства къ питаш'ю, они развиваются, размножаются и уыираютъ. Пи-
таше совершается на счетъ бклковыхъ и сахаристыхъ веществъ и за уничто-
жешемъ ткхъ илп другихъ прекращается. Еслп дрожди собрать и обсушить,
то они не теряютъ способности возбуждать вновь брожеше. какъ только бу¬
дутъ введены въ жидкость, способную бродить. Сладше сокп растешй, заклю¬
чая въ себк сахаристыя и бклковыя вещества, приходятъ при сопрпкоснове-
нш съ воздухомъ сами собою въ брожеше. Между такими соками замкчателенъ
виноградный, который посл’к брожешя превращается въ виноградное вино.
Еслп молодое, не вполнк выбродившее вино доканчиваетъ брожеше въ заку-
поренныхъ бутылкахъ, то получаются шипуч!я вина. Съ помощш дрождей
возбуждается брожеше въ хлкбномъ ткстк; освобождающшся при этомъ уголь¬
ный апгпдридъ увеличпваетъ объемъ ткста и дкластъ хлкбъ порпстымъ.
Для приготовлен!я пива, обливаютъ теплой водой солодъ и оставляютъ
на нксколько часовъ прп температурк 65 — 70°; получается сладкая жидкость
(сусло); жидкость эту процкживаютъ и варятъ до ткхъ поръ, пока она не едк-
лается евктлою и прозрачною. Послк этого, прибавляютъ дрождей для воз¬
бужден! я брожешя; перебродившая жидкость и есть ппво. При прпготовленш
спирта, емкшиваютъ ржаную муку (или вареный картофель) съ растертынъ
ячменпымъ солодомъ, обливаютъ горячей водой и держатъ эту смксь при тем-
пературк 70 ’. Сладкую и охлажденную жидкость подвергаютъ брожешю, при¬
бавляя къ ней пивныхъ дрождей. По окончанш брожешя, спиртъ отдкляютъ
отъ остальной массы посредствомъ перегонки.
14. Уксусная кислота. Для получешя уксусной кислоты (С\ Ог),
наливаютъ въ кадки перебродившее вино и подвергаютъ его в.>пятю воздуха;
иногда для ycKopenin прибавляютъ пивныхъ дрождей. ОбразующШся при этомъ
продуктъ очищаютъ и получаютъ уксусную кислоту. Эту же кислоту получа-
ютъ еще при сухой перегонкк дерева. Безводная уксусная кислота представ¬
ляетъ безцвктпую жидкость съ чрезвычайно сильнымъ запахомъ; имкетъ кис¬
лый вкусъ, весьма ядовита; растворима въ водк, и слабый растворъ ея назы¬
вается въ общсл;пт1и уксусомъ.
Кромк уксусной, извкстны еще муравьиная, масляная, стеариновая,
пальмовая, олеиновая, щавелевая, янтарная, винная, лимонная и дру-
ыя органичесшя кислоты. На основан!и химическихъ свойствъ, органичесюя
кислоты раздкляютъ на нксколько порядковъ; кислотамъ каждаго порядка
соотвктствуютъ спирты, изъ которыхъ чрезъ окислеше получается большая
часть КИСЛОТЪ.
Синильная кислота CNH или шанистый водородъ при температурк
КГАТШЙ ОЧЕГКЪ ВЛЖНЪЙШИХЪ ХИМИЧЕСКИХЪ ЯВЛЕШЙ. 60->
ниже 27° есть жидкость, легко испаряющаяся, пм'Ьетъ сильный горькомин¬
дальный запахъ; въ высшей степени ядовита: одни испарен)'я ея способны
убить человека. Чрезвычайно слабый растворъ ея употребляется въ медпцп -
Jit подъ именемъ лавровишневой воды. Синильная кислота встречается bi
лпстьяхъ лавровишпи, въ вишневыхъ косточкахъ, въ горькомъ ипнд»л4 и пр.
Синильную кислоту можно разсматривать какъ химическое соединение во¬
дорода съ цганомъ или синеродомъ CN, Сннеродъ есть газъ, отлвчаюпцйся
слабымъ горькоминдальнымъ запахомъ; горитъ пурпуровымъ пламенелъ.
15. Эфпръ. При нагр'Ьвапш с’Ьрпой кислоты съ равнымъ количествомъ
ир’йпкаго спирта, отделяются пары, которые по охлажденш переходятъ въ
жидкость, называемую спрнымъ эфиромъ (С4 Н10 О). Эфиръ представляетъ
весьма подвижную жидкость, быстро испаряется, несколько расгворичъ въ
воде, легко воспламеняется и растворяетъ большую часть жирныхъ ыаслъ:
имеетъ характерный запахъ, знакомый всякому, кто употреблялъ гофмансия
капли, который состоять изъ смеси алкоголя и эфира. Каждому спирту соот-
ветствуетъ эфиръ; такимъ образомъ, мы знаемъ эфиры; масленый, бензойный,
щавелевый и др.
16. Углеводороды. Углеродъ съ водородомъ даетъ целый рядъ
соединенш, такъ называемыхъ углеводородом. Между ними заметимъ
ыпилет С2П4. Это газообразное тело составляетъ главную часть
газа, употребляемаго для освЬщешя. Получается светильный газъ при
накаливаяш каменнаго угля въ закрытыхъ котлахъ, но не чистый, а
въ смеси съ другими продуктами. Чистый же газъ безцветенъ, не па-
хучъ, почти нерастворимъ въ воде и горитъ яркимъ пламенсмъ. Этотъ
же газъ образуется при разложенш сала, масла и другихъ жирныхъ ве¬
ществъ во время горешя. При гореши, светильный газъ распадается
на углеродъ и водородъ, которые, соединяясь потомъ съ кислородомъ.
переходятъ въ угольный ангидридъ и воду. Яркость пламени этого газа
зависитъ отъ накаленныхъ частицъ
углерода. Если отнять отъ пламени
угольную пыль, то светъ значитель¬
но ослабляется. Если наприыеръ къ
светильному газу примешать воздухъ,
то угольная пыль, тотчасъ по освобо¬
ждены! изъ углеводорода, сгораетъ, со¬
единяясь съ кислородомъ воздуха. Та¬
ково пламя горелки Бунзена. Этотъ
приборъ состоитъ изъ вертикальной ме¬
таллической трубки ВС (фиг. 682),
соединенной нижнею частно, помощш
трубки А, съ газопроводной трубкой;
тазъ, выходяпцй чрезъ верхнШ конецъ
С, зажигаютъ. У основанш трубки ВС
ООО
ПГЛБАВ.ШНК J.
есть отверст Б, которыя по произволу можно открыть и закрыть. Если
они открыты, то чрезъ нихъ входитъ воздухъ, см'Ьшиваютщйся СЪ CBt-
тиль нымъ газомъ,и св’Ьтъ пламени тотчасъ же ослабляется. Надъ горел¬
кой С располагаютъ жестяной колпакъ В. Прим'Ьшивате воздуха къ
светильному газу производитъ еще одно важное явлете: по причине бы-
страго сгорашя углерода, освобождается большое количество тепла. Отъ
этого, нссветящееся пламя горелки Бунзена имеетъ более высокую тем¬
пературу, нежели светлое, и употребляется въ лаборатор1‘яхъ во всехъ
■гехъ случаяхъ, где имеется надобность въ усиленномъ отделена! тепла.
Плямя свечи (фиг. 683) состоитъ изъ трехъ частей: темной вну¬
тренней а, яркой средней Ъ и едва заметной, си-
неватаго цвёта, наружной с. Внутренняя часть
состоитъ изъ светильнаго газа; здесь, по недо¬
статку кислорода, не происходитъ горКннт, а,
следовательно, и нетъ той высокой температуры,
которая необходима для накаливашя частицъ
углерода. Накаленными оне являются въ сред¬
ней части, где происходитъ гореше; во внешней,
напротивъ, весь углеродъ сгораетъ на счетъ ки¬
слорода воздуха, почему эта часть, не содержа
Фиг. сьз. свободнаго углерода, весьма бледна.
Кроме этилена, къ углеводородамъ принадлежать: болотный газъ (СТВ),
терпентинное масло или скинпдаръ, бензолъ, бензинъ, нефть, фотогенъ и пр.
Неф ть есть смЗянеше многихъ углеводородовъ, газообразныхъ, жидкихъ и да¬
же т вердыхъ, которые кипятъ при разной температуре; ксросинъ добывается
изъ нефти и состоитъ изъ жидкихъ углеводородовъ, которыхъ точка кипешя
не ниже 120° и не выше 300°.
17. Металлы. Металлами, какъ въ общежитш, такъ и въ на¬
уке называютъ тела, отличаюнцяся особымъ металлическимъ блескомъ,
звонкостью, тягучестью, ковкостью и др., но строгаго различ1я между
металлами и металлоидами не существуетъ. Металлы весьма редко
встречаются въ природе въ чистомъ виде или самородными, какъ на-
нримеръ золото, серебро, платина и др., но большею частно въ соеди¬
нении съ кислородомъ, серою, угольпымъ ангидридомъ и др., образуя
руды. Одни изъ металловъ, и притомъ немнопе, употребляются въ чи-
сгомъ виде, друпе въ виде сплавовъ. Сплавы для артиллершскихъ
орудШ, колоколовъ, телескопическихъ зеркалъ и бронза состоятъ изъ
мЬди и олова въ различныхъ пропорщяхъ. Желтая медь или латунь
и томбакъ—сплавы меди и цинка, нейзнлъберъ меди, цинка и
никкеля. Оплавъ для типографическихъ буквъ состоитъ изъ свинца и
сурьмы.
КРАТКХЙ ОЧЕРКЪ ВАЖНЪЙШИХЪ ХИМИЧЕСКИХЪ ЯВЛЕШЙ. G07
Соедииеш'е металловъ со ртутью называются амальгамами', та¬
кимъ образомъ, имеются калшва, натр1ева, цинковая, оловянная, се¬
ребряная, золотая и друия амальгамы. Оловянная амальгама употреб¬
ляется для наведешя зеркалъ; для этого, отполированное стекло по-
крываютъ амальгамой и слегка нагреваютъ; ртуть испаряется, а на
стекле остается тонкщ слой олова. Серебряная и золотая амальгамы
употребляются для золочешя и серебрешя: очищенную металлическую
вещь, нанрнмеръ медную, покрываютъ амальгамой и подвергаютъ
нагреванш; ртуть испаряется, а серебро и золото остаются.
Къ сплавамъ можно отнести еще соединешя железа съ углеродомъ:
сталь и чугунъ; первая содержитъ меньше углерода (до 1 */2 %), не¬
жели второй (до 5%).
Все металлы соединяются съ кислородомъ и даютъ окислы, ко¬
торые по количеству кислорода называются закисями, окисями, пере¬
кисями и кислотами; наименьшее количество кислорода находится въ
закиси, наибольшее въ кислоте.
При д'Ьйствш металловъ или ихъ окисловъ на кислоты, получа¬
ются соли. Соль есть кислота, въ которой водородъ замещенъ метал-
ломъ; такъ, чрезъ заменешевъ серной кислоте (H2S04) водорода ме¬
талломъ, напр, цинкомъ, получаемъ ZnS04—цинковый купоросъ. На-
зваше солей образуется изъ двухъ словъ, изъ которыхъ первое есть
прилагательное, составленное изъ назвашя кислоты и металла, а второе
—существительное, общее для всехъ соединенш: соль. Такимъ обра¬
зомъ, ляпнсъ AgN03 называется азотносеребряная соль, медный ку-
иоросъ CuS04 — серномедная соль, железный купоросъ FeS04 —
серножелезная соль. Если весь водородъ кислоты замещенъ металломъ,
то соль называется среднею, если же только часть водорода, то—кис¬
лою. Такимъ образомъ, заменяя въ серной кислоте П,804 одинъ пай
водорода кал1емъ, иолучимъ HKS04—кислую сернокал!еву соль, а
замещая весь водородъ темь же металломъ, будемъ иметь K.2S04—
среднюю сернокал!еву соль.
Бумажка, окрашенная въ синш цветъ лакмусова раствора, въ ки¬
слоте и въ кислой соли краснеетъ. Большая часть металлическихъ оки¬
словъ действуетъ противоположно кислотамъ: красная лакмусовая бу¬
мажка, опущенная ‘въ растворъ металлическаго окисла, получаетъ
црежнш синш цветъ. Въ средней соли и окисле синяя бумажка не из¬
меняется въ цвете. Желтый настой инбпря имеетъ обратный свойства:
бумажка, имъ окрашенная, буреетъ въ окисле и не изменяется въ ки¬
слоте и средней соли; бурый цветъ возстановляется кислотой въ жел¬
тый. Настой изъ ф1алокъ имеетъ синш цветъ, который отъ кислоты
UFIIBСВЛЕН1Е I.
краснЬетъ, а отъ окисла дЬлается зеленымъ. Окислы, измЬняюнуе жел¬
тый цвЬтъ инбиря въ бурый, сити цвЬтъ ф]'алковаго настоя— въ зеле¬
ный и красный цв'Ьтъ лакмуса—въ синш, называются вообще щело¬
чами и основапгями; таковы КНО и NallO. 1Ш3 также имЬетъ
щелочныя свойства.
18. Калш, натрш и кальщй—металлы бЬлаго серебрпстаго цвЬтя
(кальщй желтоватъ), съ сильнымъ блескомъ, который скоро тускнЬетъ
чрезъ окислеше металла въ кислородЬ воздуха; разлагаютъ воду съ
освобождешемъ водорода. Калш и натр!н легче воды, и потому на ней
нлаваютъ; въ случаЬ ка.ш, освобождающшся водородъ, по причинЬ
высокой температуры, самъ собою воспламеняется и горитъ фюлетовымъ
пламенемъ; этотъ цвЬтъ зависитъ отъ паровъ к<шя. Окиси этихъ ме¬
талловъ обозначаются формулами К20 (окись кал1я), Na20 (окись нат-
pifl) и СаО (окись кальщя). ПослЬднее называется негашеной из¬
вестью. Если присоединить къ ней одинъ пай воды (Н.20), то полу¬
чается тЬло СаН»02, называемое гашеною известью. Известь упо¬
требляется при постройкЬ здашй для связывашя кирпичей и камней.
Металлъ магшй сЬраго цвЬта съ слабымъ металлическимъ блес¬
комъ; имЬетъ замЬчательное свойство горЬть въ воздухЬ, издавая ослЬ-
нительный свЬтъ; иногда употребляютъ для освЬщешя ироволоки или
полоски магтя, которыя, по мЬрЬ сгорашя, подвигаются впередъ осо-
баго рода снарядами. При горЬши получается окись магшя, называемая
магнезгею.
Описанные металлы, въ которьшъ относятся также литш, барш,
сгронщй, алюминш и проч., называются легкими, потому что имЬютъ
весьма малый удЬльный вЬсъ; всЬ они жадно соединяются съ кислоро¬
домъ, а потому не употребительны въ общежитш и не встрЬчаются в!»
ириродЬ въ чистомъ видЬ.
Металлы: марганецъ, желЬзо. мЬдь, олово, свинецъ, цинкъ и проч.,
называемые, по причинЬ значительнаго удЬльнаго вЬса, тяжелыми,
мало измЬняются при обыкновенной температурь подъ вл1яшемъ кисло¬
рода воздуха, и потому мнопе изъ нихъ въ общежитш употребительны.
Благородными называются металлы, которые, вовсе не измЬня¬
ются при обыкновенной температурь и только окисляются въ сильном ь
жару, или при дЬйствш сильныхъ кнелотъ; сюда принадлежать: ртутт.
'•еребро, платина и золото.
19. Металлы, соединяясь съ кислотами, даютъ множество солей:
изъ нихъ наиболЬе употребительны въ общежитш слЬдующш:
Призматическая селитра или азотпокал’ева соль KN03 отлн -
чается острымъ прохлаждающпмъ вкусомъ; кристаллизуется въ видЬ
КГАТК1Й ОЧЕРКЪ ВАЖИЪЙШИХЪ ХИМИЧЕСКНХЪ ЯВЛЕШЙ. - 60У
призмъ; имЬетъ обширное употреблешс. СмЬсь селитры, серы и угля,
вь надлежащей пропорцш и особеннымь образомъ обработанная, назы¬
вается порохомъ; въ прикосновеши съ раскаленным ь теломъ, порохъ
загорается и превращается въ газы, которые, помещаясь въ моментъ
образовашя въ маломь пространстве, вя’кютъ громадную упругость н
при посл’Ьдующемъ затемъ расширеши производите взрывъ; вотъ по¬
чему порохъ употребляется въ огяестр'Ьльномъ искусстве.
Большое сходство съ призматической селитрой представляете ку¬
бическая селитра или азотнонатуйева соль NaN03.
Хлористый натрш NaCl составляете ббльшую часть солей камен¬
ной и поваренной) первая залегаете иногда толстыми и обширными
пластами внутри земли, вторая добывается изъ морской и иногда озер¬
ной воды.
Углекал1ева соль К,СО& входите въ составь потяша, добывае¬
мая изъ золы растеши, произрастающихъ внутри матернковъ. Угле-
натр!ева соль Na2COB или сода извлекается изъ золы приморскихъ
растеши. Поташъ и сода употребляются между прочимъ при приготов-
ленш мыла и стекла.
Сало состоитъ изъ соединешй кислотъ: стеариновой, олеиновой, паль¬
мовой и другихъ съ глицериномъ. Чистый глицеринъ представляетъ густую,
иепахучую сладкую жидкость, способную растворяться въ вод’Ь и спирте. Оле-
шгъ—прозрачная жидкость, употребляемая иногда для осв'Ьщешя. Большая
часть массы стеариновыхъ свечей состоитъ изъ стеариновой кислот», а паль-
мовыхъ свечей — изъ пальмовой кислоты. При действш кииящаго раствора
поташа или соды на расплавленное сало, кислоты сала выгЬспяютъ угольный
ангидридъ, соединяясь съ металлами шшемъ или натр1емъ и образуя продукте,
называемый мыломъ. Такимъ образомь, мыло есть соль жирной органической
кислоты съ металлами ка.щемъ или натр1емъ. Вместо сала, можно взять какое
нпбудь жирное масло: конопляное, оливковое и др.
Для приготовлешя стекла см’Ьшиваютъ въ надлежащей пропорцш соду или
поташъ съ кремпеземомъ и известью и смесь накаливаютъ до тЬхъ поръ, по¬
ка масса не сделается жидкою; при этомъ отделяется 67Оз. (Кремнеземъ есть
|'0единен1е элемента кремтя съ кислородомъ; встречается въ природе въ ви¬
де горнаго хрусталя, кварца, песку и проч.). Полученная такимъ образомъ
масса и есть стекло. Стеклянный вещи приготовляютъ или выдувашемъ, или
отливкой. Между различными родами стеколъ замегимъ кронгласъ или обык¬
новенное стекло, и флинтгласъ. Флинтгласъ вм-Ьсто извести содержитъ окись
свинца; онъ тяжелее, мягче и легкоплавче кронгласа.
Гипсъ или серноизвестковая соль CaSOi употребляется при леп-
ныхъ работахъ и приготовленш статуэтокъ. Если смешать гипсъ въ
виде порошка съ достаточнымъ количествомъ воды, то можно получить
родъ теста, которое скоро твердеете на воздухе, сохраняя форму и
39
610
ПРИБАВЛЕНИЕ II.
все неровности сосуда. ЛучшШ (очищенный) гипсъ называется але¬
бастре мъ,
М-Ьлъ, мраморъ, исландсшй шпатъ состоять преимущественно изъ
углеизвестковой соли СаС03, которая при накаливаши разлагается на
угольный ангидридъ и известь. Угольный ангидридъ легко вытесняется
изъ соеднненш почти всеми кислотами; такъ, при обливанш мрамора
хлористоводородною кислотою выделяется угольный ангидридъ.
ПРИБАВЛЕН1Е II.
Придояеше фивикн въ объяснен!» атмосферных^ явлетй.
1. Составь и высота атмосфегы; метеоры.—Атмосфера
окружаетъ землю со всехъ сторонъ; высота ея не менее 200 верстъ
и у экватора должна быть больше, нежели у полюсовъ, потому что
экватор1альныыъ странамъ соответствуетъ наименьшая величинасилы
тяжести и наивысшая температура.
Главныя составныя части атмосфернаго воздуха азотъ и кисло- '
родъ; на 78 частей по объему перваго приходится 21 часть второго.
Во всехъ странахъ земного шара, на всехъ высотахъ, этотъ составь
не изменяется. Къ воздуху примешаны въ болыпемъ или меныпемъ
количестве (около 1°/°) пары воды, углекислый и друпе газы. Уг¬
лекислый газъ образуется преимущественно отъ дыхатя животныхъ
и горешя, а растетя, вдыхая въ себя этотъ газъ, разлагаютъ его,
задерживаютъ углеродъ и выдыхаютъ кислородъ. Есть въ воздухе
еще газообразныя, вредныя для человека и животныхъ, вещества, на¬
зываемый млазмами, которыя встречаются преимущественно въ бо-
лотистыхъ местахъ и до сихъ поръ мало изследованы.
Кроме того, нередко кислородъ воздуха подъ вл!яшемъ атмо¬
сфернаго электричества превращается частш въ озонъ.
Явлешя, совершающаяся въ атмосфере, называются метеорами.
Метеоры нроисходятъ отъ трехъ причинъ: теплорода, электричества
и света.
Явяетя, зависящая отъ теплорода.
2. ВЛ1ЯН1Е АТМОСФЕГЫ НА НАГР®ВАН1Е ЗЕМНОЙ HOBEPXHO-
сти. MipoBoe пространство имеетъ весьма низкую температуру; Пулье
полагаетъ ее въ—140°. Чрезъ эту холодную среду, теплородные лучи
небесныхъ телъ проходятъ по всемъ паиравлешямъ, не изменяя
однакожъ ея температуры; встречая на пути нетеплопрозрачное тело,
они поглощаются. Такимъ образомъ, земной шаръ получаетъ со всехъ
сторонъ теплородные лучи, но только солнечные лучи оказываютъ
вл!яше; теплота нрочихъ небесныхъ светилъ не ощутительна.
Теплородные лучи солнца, проходя чрезъ воздухъ, задерживаются
въ большей или меньшей степени, въ зависимости отъ длины нрой-
яплвшя, :нвисящ1л отъ твнлород\.
611
деннаго ими пути въ атмосфер*. Пусть man (фиг. 1)—земля и /7—
граница атмосферы. Если солнце S находится въ зенит* м*ста а,
то лучи достигаютъ а, пройдя наименьшш путь «7», и иепыты-
ваютъ поэтому наимень¬
шую потерю; ч*мъ вы¬
сота солнца меньше.
т*мъ больше этотъ путь
и больше поглощеше;
наибольшая потеря бу¬
детъ, когда солнце S2
въ горизонт*. Въ выс-
шихъ слояхъ атмосфе¬
ры воздухъ весьма р*-
докъ, и потому тепло-
прозраченъ. Солнечные
лучи проходятъ чрезъ него безъ задержки, и онъ остается весьма
холоденъ. Только въ низшихъ слояхъ атмосферы бываетъ значитель¬
ное поглощеше. Если принять толщину поглощающаго слоя рав¬
ною 3 верстамъ, то длина горизонтальнаго луча я 7 будетъ бол*е
вертикальнаго аЬ въ 30 слишкомъ разъ. Пулье изъ своихъ онытовъ
заключилъ, что при горизонтальномъ направленш тенлородныхъ лу¬
чей и при самомъ чистомъ воздух* доходитъ до земли отъ 0,5 до
0,6, а по паблюдешямъ Секки только 0,16 всей теплоты, упавшей
на атмосферу, между т*мъ какъ при отв*сномъ направленш 0,8.
Если воздухъ содержитъ сгущенный паръ, наприм. въ вид* обла¬
ка, то до земной поверхности достигаете ничтожное количество теп¬
лоты. Сухой воздухъ въ нижнихъ слояхъ атмосферы также много за¬
держиваетъ теплоты. Напротивъ прозрачный паръ, т. е- не перешед-
roiii въ жидкое состоя Hie, но близгай къ состоянш насыщетя, увели¬
чиваете прозрачность атмосферы, какъ для св*товыхъ, такъ и для
теплородныхъ лучей. Къ этому заключешю приводить насъ съ одной
стороны вс*мъ изв*стное явлеше, что отдаленные предметы, напр,
гребни горъ, лучше видны при влажномъ водух*, ч*мъ при сухомъ,
съ другой—опыты Жамена и Массона, но которымъ средины, про¬
зрачный для какихъ либо цв*тныхъ лучей, теплопрозрачны и для лу¬
чей тепла т*хъ же показателей преломлешя. Наконецъ, въ высшихъ
слояхъ атмосферы воздухъ, сколько бы ни было въ немъ нрозрачнаго
пара, одинаково пропускаетъ теплородные и св*товые лучи.
Днемъ, поел* восхода солнца, земля нагр*вается и начинаете лу-
чеиспускать въ небесныя пространства. Воздухъ, теплопрозрачный
для лучей болыпихъ показателей преломлешя, мало прозраченъ для
лучей слабой преломляемости. Нагр*тая почва испускаетъ только
темную теплоту, т. е. лучи, наимен*е нреломляюнреся, которые
не могутъ проникнуть чрезъ воздухъ. Они нагр*ваютъ атмосферу и
преимущественно ея нижше слои. Зд*сь происходите совершенно’
то же явлеше, что и въ парникахъ: теплородные лучи солнца, обла-
даюпце большими показателями преломлешя, проникаютъ чрезъ
стекло, а лучи нагр*той почвы задерживаются.
8
613
НРИВАВЛЕШЕ И,
Ночью, когда надъ горизонтоыъ н'Ьтъ дневного светила, нетъ
притока солнечной теплоты, и земля вы^стЬ съ воздухомъ мало по
малу охлаждаются, никогда однакоже не достигая темиературы не-
беснаго пространства.
Отсюда видимъ, что воздухъ оказываетъ двойное дгЬйств1е: съ
одной стороны, мало задерживая солнечную теплоту, онъ даеть воз¬
можность нагреваться земной поверхности, съ другой, задерживая
земную теплоту, самъ нагревается и предохраняетъ землю отъ слиш¬
комъ сильнаго охлаждешя. Когда нетъ притока тепла, какъ нанр.
зимою и даже летомъ ночью,—чемъ воздухъ непрозрачнее, гЬ.чъ
температура выше; самые сильные холода наблюдаются нри безоблач-
номъ небё, зимою.
Касательно вльяшя водяного пара на прозрачность воздуха су¬
ществуете следующее весьма вероятное мнете, отчасти оправданное
прямыми наблюдешями. Воздухъ, совершенно очищенный отъ посто-
роннихъ веществъ, остается одинаково теплопрозрачнымъ, будетъ ли
онъ сухой, или смешанъ съ водянымъ, ненаеыщающимъ свое про¬
странство, паромъ въ болыпемъ или меньшемъ количестве. Следова¬
тельно, водяной паръ самъ но себе, непосредственно, не изменяете
теплопрозрачности атмосферы; онъ оказываетъ в.йяте косвенное.
Атмосфера населена огромнымъ количествомъ микросконическихъ ор-
ганизмовъ (животныхъ, или растенш), отъ которыхъ, если наровъ не¬
много, она становится менее прозрачною, что и въ самомъ деле
наблюдается во время засухъ. Большое количество водяного пара,
близкаго къ состоянш насыщенгя, делаете воздухъ прозрачнымъ.
Можетъ быть, увлажая эти организмы, онъ дЬлаетъ ихъ прозрачными,
или увеличиваете ихъ весъ, и они падаютъна зейлю. Эти организмы
наееляюте самые нижше слои атмосферы. Въ высшихъ слояхъ воз¬
духъ редокъ, но, не смотря на свойственную ему сухость, теплопро-
зраченъ, но причине отсутствия упомянутыхъ организмовъ. Поэтому,
на плоскихъ возвышенностяхъ (Тибете, Квито) бываютъ самые силь¬
ные жары и самые сильные холода: днемъ лучи солнца почти безъ
задержки достигаютъ земли, ночью земля свободно лучеиспускаетъ
тенлоту и охлаждается значительно ниже температуры воздуха.
Влгян1Е косвенности наденм лучей.—Нагреваше земной
поверхности солнечными лучами зависитъ еще огъ косвенности ихъ
падетя. Изъ физики известно, что количество падающаго на какую;
либо площадь тепла прямо пропорщонально синусу угла, составляв-
маго лучами съ этой площадью. Значите, чемъ ближе направлеше
лучен къ отвесному, темъ сильнее производимое ими нагреваше.
Отъ разстояшя между солнцемъ и землею нагреваше не зависитъ,
потому что разстояше это весьма мало изменяется.
3. Измъненге температуры. Въ разныхъ точкахъ земной по¬
верхности и даже въ одномъ и томъ же месгЬ, но въ разное время
года и сутокъ, температура воздуха бываетъ неодинакова. Она из¬
меряется термометромъ, который долженъ быть поставленъ вдали отъ
здашй и защищенъ отъ дождя, лучей солнца и проч. Предосторож¬
ности эти необходимы для того, чтобы термометръ показывалъ только
температуру воздуха, независимо отъ нсякихъ другихъ обстоятельствъ.
НВЛКН1Я, ЗШКГЩП! ОТЪ ТККЛОГОДА.
613
Чтобы найти закопъ Д'Т.йсттйя солнечной теплоты на землю, бе¬
рутъ среднюю изъ наблюденныхъ температуръ; этимъ назвашемъ обо¬
значается число, получаемое отъ раздйлешя суммы зам'Ьченпыхъ тем-
нературъ на ихъ число. Если напр, впродолжеше года будемъ заме¬
чать температуру каждый день, въ одинъ и тотъ же часъ сутокъ.
напр, въ 10 часовъ утра, сложимъ наблюденныя величины и разде-
лимъ на 365, то получимъ среднюю температуру этого часа- Средняя
температура имеетъ весьма важное значеше. Если въ иное время не¬
который обстоятельства, какъ напр, ясный день, теплый ветеръ, воз-
вышаютъ температуру воздуха, то конечно бываютъ и нротивополож-
ныя явлешя: покрытое облаками небо, холодный ветеръ, отъ кото¬
рыхъ температура понижается. Въ сумме вл1яше этихъ случайно¬
стей будетъ уменьшено и даже совершенно уничтожилось бы, если
бы каждой неправильности соответствовала равная ей и противопо¬
ложная; чемъ более сделано паблюденШ, темъ более веронтенъ най¬
денный результата. Следовательно, средняя температура показываетъ
весьма близко только действие солнечныхъ лучей, независимо отъ вся-
кихъ другихъ обстоятельствъ, и при томъ такъ, какъ если бы тепло,
получаемое землею отъ солнца въ каждую единицу времени, было
всегда одно и то же.
Средняя температура сутокъ найдется, если сложимъ темпера¬
туры, наблюденныя черезъ каждый часъ, и сумму раздел имъ на 24;
чтобы получить среднюю температуру месяца, складываютъ средшя
температуры всехъ сутокъ этого месяца и сумму делятъ на число
сутокъ; если сложить средшя температуры м&сяцевъ какого-либо года
и сумму разделить на 12, то найдемъ среднюю температуру этого
года. Средняя температура, взятая за мнопе годы, называется сред¬
нею температурою мгьста-, она почти постоянна;напр., средняя тем¬
пература за 20 л'Ьта равна средней температур!; за друпе 20 л'Ьтъ.
Наибольшая и наименьшая температуры.—Впродолжеше
сутокъ средняя температура часа изменяется: одинъ разъ достигаетъ
наибольшей и разъ наименьшей величинъ; нервая бываетъ въ три
часа но нолудни, вторая—незадолго до восхода солнца. Это явлеше
объясняется сл4дующимъ образомъ. Начиная съ восхода солнца, тен-
лородные лучи этого светила постепенно приближаются къ отвес¬
ному направленш, отъ чего дейстие ихъ увеличивается; по мере
нагревашя земной поверхности, возрастаетъ ея лучеиспускательная
сила; но какъ расходъ тепла менее прихода, то температура уве¬
личивается. При далыгЬйтемъ возвытенш солнца надъ горизонтомъ.
притокъ теплорода нродолжаетъ возрастать и въ полдень, во время
наибольшей высоты солнца, достигаетъ наибольшей величины; но не
гогда еще бываетъ время наибольшей температуры, потому что въ
это мгновеше притокъ тепла превышаетъ расходъ. После полудня,
когда лучи солнца начинаютъ косвеннее падать на земпую поверх¬
ность, притокъ тепла уменьшается, но расходъ, отъ нродолжающа-
гося возвышешя температуры, все-еще увеличивается, а потому бу-.
деть такое мгновеше, когда приходъ сделается равнымъ расходу; это
и будетъ время наибольшей температуры. Потомъ. расходъ делается
614
ПРИБАВЛЕНЫ! JI.
больше прихода, и земля начинаете охлаждаться. Съ нонижешемъ
температуры уменьшается лучеиспускаше. Ночью остается только
одинъ расходъ, который продолжаете убывать, и незадолго до вос¬
хода солнца становится такъ малъ, что вознаграждается тЬмъ нич-
тожнымъ количествомъ теплорода, которое отражаютъ частицы верх-
нихъ слоевъ атмосферы съ ноявлешемъ утренней зари. Въ эту нору
температура бываетъ наименьшая. ЗатЪмъ, явлеше повторяется въ
дрежнеыъ порядке.
Многочисленный наблюдшая показали, что средняя изъ наиболь¬
шей и наименьшей температурь равна средней температуре сутокъ.
Самая высокая температура, которая когда либо наблюдалась, за¬
мечена у Евфрата и равна 44°,4 (Р), наименьшая—67°,5въ Сибири.
Впродолжеше года температура, изменяясь, достигаете около
10-го (юля наибольшей величины и около половины явваря—наи¬
меньшей. Объяснеше этого явлешя подобно предыдущему. Начиная
съ 9-го марта, когда день бываетъ равенъ ночи, продолжительность
дня и полуденная высота солнца увеличиваются, а вместе съ темъ
увеличивается количество получаемой землею теплоты; однакоже наи¬
большая температура не соответствуете наибольшей продолжитель¬
ности дня и наибольшей полуденной высоте солнца (10-го ноня),
потому что тогда земля менее изъ себя испускаетъ теплоты, нежели
нрюбретаетъ, и температура ея продолжаете возрастать. Но, вслед-
CTBie уменыпешя притока теплоты и увеличешя потери на лучеис¬
пускание, будетъ мгповеще, когда притокъ и потеря сделаются рав¬
ными, что случается около 10-го тля; въ это время бываете наи¬
большая температура. Потомъ, температура понижается, но наимень¬
шей величины достигаете после того, какъ бываетъ наименьшая дол¬
гота дня и самая малая полуденная высота солнца (10-го декабря),
потому что хотя съ этого мгноветя нритокъ тепла начинаете уве¬
личиваться, но онъ менее расхода, и температура продолжаете убы¬
вать до половины января, когда приходъ и расходъ делаются рав¬
ными; это и будетъ время наименьшей температуры. ЗатФмъ, при¬
ходъ начинаетъ превышать расходъ, и температура возвышается до
своей наибольшей величины.
4. Неравномерное раснределеше тепла на земной по¬
верхности.—Места, лежанця на одномъ мерид(ане, имеютъ не¬
одинаковую среднюю температуру; она уменьшается отъ экватора по
обе стороны его къ нолюсамъ. Главнейшая причина тому—полуден¬
ная высота солнца. Между тропиками солнце въ полдень бросаете
лучи на земную поверхность почти отвесно, и потому производить
весьма сильное нагревание. Напротивъ, въ мёстахъ, лежащихъ около
полюсовъ, высота солнца бываете всегда незначительная, лучи его
надаютъ почти горизонтально и отъ того действуютъ весьма слабо.
Въ странахъ умереннаго иояса, где высота солнца въ полдень имеете
посредственную величину, температура бываете умеренная.
ЕромЬ этой главной причины, немаловажное вл1яше оказываютъ
ДРУПЯ обстоятельства. Сюда преимущественно относятся: высота ме¬
ста, направлеше ветровъ, близость морей и озеръ, теплыя морсшя
течешя, количество падающей воды изъ атмосферы и проч.
ЯВЛЕН»!, ЗЛВИСЯЩШ ОТЪ ТЕПЛОРОДА.
G15
5. Высота мъста.—Съ подняиемъ надъ земною поверхностью,
средняя температура и разность между наибольшей и наименьшей
температурами становятся меньше. Это явлеше объясняется сл'Ьдую-
щимъ образомъ. Лучи солнца, проникая чрезъ атмосферу, нагреваютъ
земную поверхность, которая въ свою очередь сообщаетъ теплоту ниж-
нимъ слоямъ воздуха. Нагретый воздухъ, но причине своей отно¬
сительной легкости, подымается, но, встречая меньшее давлеше, рас¬
ширяется и поэтому охлаждается *); когда температура его сделается
равною температуре окружающаго воздуха, то дальнейшее движе¬
те вверхъ прекращается. Поэтому, восходящее течеше нагр1;таго воз¬
духа должно иметь пред4лъ, далее котораго оно распространяться
не можетъ; ч4мъ мен’Ье воздухъ нагреть, т'Ьмъ ниже онъ подымается.
Следовательно, по M’bpi удалешя отъ земной поверхности, темпера¬
тура должна уменьшаться, а вместе съ т4мъ и разность между наи¬
большей и наименьшей температурами.
Въ такомъ виде явлеше действительно наблюдается на аэроста-
тахъ и уединенныхъ горахъ. Не такъ бываетъ на плоскихъ возвы-
шенностяхъ. Здесь теплородные лучи солнца, мало задерживаемые
воздухомъ, сильно нагрЬваютъ земную поверхность, но зато ночью,
по причине теплопрозрачности воздуха, земля быстро охлаждается.
Поэтому, лета здесь знойныя и зимы холодный; переходъ отъ дня
къ ночи также весьма резокъ.
Восходя по высокой горе, мы замечаемъ те же явлешя, какъ
при переходе отъ экватора къ полюсу; температура постепенно по¬
нижается, а соответственно тому изменяется растительность. По¬
дымаясь, наир., на высокую гору троппческаго пояса, мы встречаемъ
у подошвы ея пальмы и друия растешя жаркаго климата; восходя
далее, находимъ лимонныя и лавровыя деревья, потомъ дубъ, бе¬
резу, сосну, далее кустарники, мхи; наконецъ, растительность ис¬
чезаешь; затемъ, начинаются вечные снега. ,
6. Направлеше в®тра.—Направлеше господствующихъ вет-
ровъ оказываетъ большое вл1яше на температуру места; если нре-
обладаюпце ветры теплые и влажные, то температура возвышается;
обратно, холодные и cyxie ветры ионижаютъ температуру.
Въ северномъ умеренномъ поясе нреобладаютъ два ветра: се¬
веро-восточный и юго-западный, въ южномъ—юго-восточный и се¬
веро-западный.
Въ Европе, особенно по западнымъ берегамъ ея, юго-западный
в'Ьтеръ теиелъ и напитанъ парами, такъ какъ онъ дуешь изъ тен-
лыхъ странъ и съ моря, а северо-восточный холоденъ и сухъ, по¬
тому что нриходитъ изъ странъ холодныхъ и идетъ по материку,
*) Опыты показывают!., что газы при расширенш охлаждаются только въ томъ
случа* если при этомъ производят!, механическую работу. Въ атмосфер* именно
та'къ и бываетъ потому что воздухъ при расширенш долженъ иреодол*ть давлеше
окружающих* его массъ; сверхъ того, теплота расходится на поднятте самого воз¬
духа —Кром* указанной причины уменьшены! температуры съ высотою, существуем,
еще другая: это—осаждеше водяного пара и выд*леше скрытой теплоты, преимуще¬
ственно въ нпжнихъ слояхъ атмосферы.
616
ПРИВЛВЛШЕ II.
гд'Ь оставляете большую часть своей влаги. Юго-заиадиый ветеръ,
принося съ собою большое количество паровъ, способствуете обра-
зовашю водяныхъ метеоровъ: дождя и проч. Но какъ при переход-1;
воды изъ газообразна го состояшя въ жидкое освобождается зна¬
чительное количество скрыта го теплорода, то температура воздуха
отъ того еще бол-Ье увеличивается. Напротивъ, северо-восточный
ветеръ ионижаетъ температуру, какъ потому, что онъ самъ по сей;
холоденъ, такъ и отъ того, что, по причине его сухости, вода лег¬
ко испаряется.
7. Близость моря. — Близость моря возвышаетъ температуру
и д-Ьлаетъ ее более однообразною. Во время лета теплородные лучи
солнца нагреваютъ не одну только поверхность воды, какъ это бы¬
ваетъ съ землею, но целый слой значительной толщины, потому
что вода есть тело довольно прозрачное. При этомъ вода испа¬
ряется и поглощаетъ теплородъ, переводя его въ скрытое состо¬
яше. По причине большей теплоемкости, вода для нагревашя тре¬
буетъ много тепла, и потому нагревается мало. Отъ этого, въ при¬
морских ь странахъ летнш зной ум-Ьряется, и жары не бываютъ
такъ сильны, какъ въ середине материка. Зимою происходитъ об¬
ратное явлете: вода уменыпаетъ холодъ. Море охлаждается гораздо
медленнее материка, потому что охлпжденныя частицы воды на по¬
верхности опускаются, какъ более тяжелыя, и замещаются нижними,
более теплыми, которыя потомъ. въ свою очередь, охлаждаются. Кроме
того, въ приморскихъ странахъ воздухъ, притекающШ съ моря, на-
питанъ парами, которые, переходя въ капельное состояше, осво-
бождаютъ скрытый теплородъ.. Близость моря более уменьшает-!,
зимнш холодъ, чемъ умеряетъ летнш зной, и, следовательно, дол¬
жна возвышать среднюю температуру года. Въ подтверждеше сказан-
наго приводится таблица, изъ которой видно, что средняя темпе¬
ратура темъ более, а разность между зимней и летней темпера¬
турами темъ менее, чёмъ место лежитъ западнее, хотя пять ниже-
поименованныхъ городовъ лежатъ почти на одной и той же широте.
СЪпер. ши¬
рот».
Вост. дол¬
гою.
Сред, теп-
пер. годи.
Сред, тем¬
пер. шли.
Сред, тем¬
пер. янвир.
Нерчинскъ
51°58'
134°15'
—3°,4
14°,2
-22°,7
Иркутскъ
52°17’
122° 1'
—0°,4
14°,8
-17°,0
Оренбург-!
51°46'
72°45'
2°.6
16°,8
—12°,5
Курскъ
51°44'
53°51'
3°.9
15°,4
—7°.9
Варшава
52°13'
38°42'
5-,8
15°,0
—3°,9
8. Вл1ЯН1Е пръсныхъ озегъ. — Пресная вода озеръ имеетъ
иное д-Ммчйе, чемъ соленая морская. При понижевш температуры
ниже 4° (С), пресная вода перестаетъ опускаться на дно, потому
что дЬлается менее плотною и чрезъ то быстро охлаждается. Та¬
кимъ образомъ, умеряя летнш жаръ, пресныя озера мало умеряютъ
ВОДЯПЫЕ МЕТЕОРЫ.
617
зимшй холодъ. Утимъ между прочими объясняется относительно
низкая температура сЬверной Америки, гдЬ находится множество
болыпихъ и малмхъ лр-Ьсныхъ озеръ.
9. Климатъ. — Обстоятельства, им'Ьюпця гшяше на темпера¬
туру, онред'Ьляютъ климатъ места. Различаютъ двухъ родовъ кли¬
мата: континентальный или рпзтй и мореной или мягкт. Первый
отличается резкими переходами отъ тепла къ холод}7, холодною зи¬
мою, знойнымъ л'Ьтомъ, водяные метеоры весьма p-Ьдки. Въ стрп-
нахъ, им-Ьющихъ морской климатъ, зимняя стужа и летит жарт,
умеренные; земля обильно орошается атмосферною водою. Соответ¬
ственно климату страны, въ ней возделываются те или друпя ра-
стетя. Такъ, въ Астрахани вызреваетъ виноградъ, но каштанъ отъ
вимнихъ стужъ погибаетъ; напротивъ, въ Англш, по причинЬ ея
прохладнаго лета, разведете винограда невозможно, между тЬмъ
мягкая зима не мЬшаетъ произрастать каштану.
\ Водяные метеоры.
10. Съ поверхности океановъ и другихъ водннхъ нространствъ,
а также съ поверхности влажной почвы, уносятся восходящими по¬
токами воздуха въ атмосферу водяные пары. Чрезъ охлаждете пары
переходятъ въ жидкое состояте и даютъ начало водянымъ мете-
орамъ; сюда принадлежать: роса, иней, туманъ, облака, дождь,
снегъ, крупа и градъ.
11. Роса.—Роса есть капли воды, ноявляюпцяся на листьяхъ ра-
стетй и на другихъ предметахъ, вскоре после захода солнца. Про-
исхождете ея объясняется следующими образомъ. Во время жар-
каго дня образуется много паровъ, но, после заката солнца, земля
и все предметы начинаютъ быстро охлаждаться чрезъ лучеиспу-
скате, между темъ какъ воздухъ сохраняетъ почти столько же теп¬
лоты, такъ что разность температуръ атмосферы и земныхъ пред¬
метовъ иногда доходитъ до 12°. Более всего охлаждается неполи¬
рованная поверхность худыхъ проводниковъ, потому что тамя по
верхности обладаютъ большою лучеиспускательною способностью; эта
потеря не вознаграждается притокомъ теплорода отъ внутреннихъ
частей тела, такъ какъ въ худыхъ проводникахъ теплородъ пере¬
дается медленно. Наконецъ, по достаточномъ охлажденш, предметы
покрываются каплями воды; то же самое замечаемъ на наружных-/,
стЬнкахъ стакана съ холодной водой, внесенпаго въ теплую комнату.
Ч-Ьмъ более разность между температурою дня и ночи, и ч-Ьмибол-Ье
въ воздухе паровъ, тЬмъ роса обильнее; отсюда понятно, почему
такъ много бываетъ росы въ странахъ приморскихъ и особенно тро-
ническаго пояса. Въ песчаныхъ степяхъ росы вовсе не замечается
Она также не бываетъ во время ветра, или когда небо покрыто
облаками. При нЬтрЬ слои воздуха безпрерывно меняются и не
успеваютъ достаточно охладиться отъ сонрикосноветя съ земными
телами. При пасмурномъ небе, тенлородные лучи, испускаемые зем¬
лею, отражаются облаками назадъ, и земные предметы не могутъ
618
ПРИБАВЛЕН!» II.
на столько охладиться сами и охладить нрилегающШ слой воздуха,
чтобы пары, въ немъ заключакнщеся, достигли состояшя насыщешя.
ЕсЛи воздухъ весьма чистъ, то температура земли можетъ опу¬
ститься ниже 0°, и роса появляется въ видё ледяныхъ иглъ, хотя
температура воздуха будетъ выше замерзашя; это и есть ранте
морозы, случающееся весною и осенью, а иногда и лЕтомъ, и отъ
которыхъ такъ страдаютъ молодыя растешя.
Зимою, во время холодовъ, вей земные предметы—деревья, зда-
шл и проч.—охлаждаются весьма сильно; если потомъ воздухъ сде¬
лается теплее, то изъ него осаждается на эти предметы роса въ
виде чрезвычайно малыхъ кристалловъ; эта замерзшая роса назы¬
вается инсемъ. 1
12. Туманъ и облака. — Если водяные нары не насыщаютъ
пространства, то они, подобно воздуху, прозрачны, безцветны и по¬
тому невидимы; но какъ скоро, вследсгае охлаждешя, пары пере¬
ходятъ въ жидкое состояше, то являются чрезвычайно малыя канли
воды, которыя, когда ихъ много, представляются белою непрозрач¬
ною массою. Туманъ есть именно ташя водяныя капли; будучи
весьма малы, оне иснытываютъ большое сопротивлеше атмосферы,
а потому падаютъ весьма медленно; если при этомъ есть хотя слабое
течеше снизу теплаго воздуха, то водяныя капли вовсе перестаютъ
падать и даже подымаются, не смотря на то, что ихъ плотность
гораздо более плотности воздуха.
Пусть вода реки, озера или моря теплее атмосферы; тогда самый
нижшй слой воздуха напитается парами воды, нагр’Ьется и, сделав¬
шись легче, подымется; здесь онъ опять охладится, и пары перей-
дутъ въ капельное состояше. Поднявппйся теплый воздухъ заме¬
стится холоднымъ и тяжелымъ, который, въ свою очередь, нагреется,
наполнится парами и также подымется. Такимъ образомъ, надъ
поверхностью воды туманъ какъ-бы растетъ, подымаясь все выше
и выше. Такое явлеше можетъ случиться, спустя несколько времени
после заката солнца, когда воздухъ достаточно охладится, между
темъ какъ вода будетъ еще иметь почти прежнюю температуру,
какъ по причине большой теплоемкости, такъ и потому, что частицы
ея, охлажденный на поверхности чрезъ лучеиспускаше, опускаются
и замещаются более теплыми.
Туманъ можетъ также образоваться отъ нрикосновешя холоднаго
воздуха съ теплой и влажной почвой.
Холодныя страны, омываемыя теплою водою,—самыя туманныя.
Сюда принадлежитъ Ньюфаундлендъ. Находясь нодъ высокими ши¬
ротами, этотъ архипелаги имеетъ весьма холодный воздухъ; въ то
же время вода омывающаго его моря имеетъ сравнительно высокую
температуру. Эта вода приносится морскимъ течеюемъ, которое
называется Голъфштремъ или Заливное Течете и идетъ отъ эква¬
тора. То же течете достигаетъ береговъ западной Европы и де-
лаетъ Великобриташю одною изъ самыхъ туманныхъ странъ, потому
что температура воздуха ея значительно ниже температуры водъ
Заливного Течешя.
ВОДЯНЫЕ МЕТЕОРЫ.
619
13. Облако есть то же самое, что и туманъ, но только на боль¬
шей высоте надъ земною поверхностью; туманъ, уносимый иногда
восходящими течешями воздуха, превращается въ облако; обратно,
облако, опускающееся до земли, какъ это нередко наблюдается въ
гористыхъ местахъ, превращается въ туманъ. Наконецъ, подымаясь
по высокой горЬ, можно иногда достигнуть облака, которое тогда
превращается въ туманъ; восходя далЬе, минуемъ туманъ и уви-
димъ ниже себя облако.
Плаваше облаковъ объясняется такъ же, какъ и нлаваше мел-
кихъ водяныхъ капель тумана.
Облака, подобно туману, образуются чрезъ охлаждеше влажнаго
воздуха, хотя и при другихъ услов!яхъ- Вообразимъ дв'Ь массы хо-
лоднаго и теплаго воздуха и пусть ни та, ни другая не насыще¬
ны содержащимся въ нихъ паромъ. Если смешиваются ташя двЬ
массы воздуха, то можетъ случиться, что средняя температура упа-
детъ ниже температуры насыщешя пара, и тогда избытокъ пара не-
рейдетъ въ жидкое состояше.—Если надъ какимъ либо местомъ зем¬
ной поверхности окажется теплый нагретый столбъ влажнаго воз¬
духа, то, подымаясь, онъ охладится и также можетъ дать начало
облаку.
Различаютъ три главныхъ вида облаковъ: перистым, кучевым
и слоистым. Перистыя облака имеютъ видъ тонкихъ параллельныхъ
волоконъ, направляющихся съ ЮЗ на СВ въ северномъ полушарш
и съ СЗ на ЮВ—въ южномъ. Они состоятъ изъ ледяныхъ кристал-
ловъ и находятся на недосягаемой высоте; нотому-то они и кажутся
намъ одинаково удаленными, смотримъ ли мы на нихъ изъ равнинъ,
или съ вершинъ самыхъ высокихъ горъ.
Кучевыя облака имеютъ полушарообразную форму и образуются
восходящими атмосферными потоками. Они бываютъ только в ь теплое
время, потому что только тогда возможны восходящая течешя, и
нлаваютъ обыкновенно на незначительной высоте.
Слоистыя облака представляютъ горизонтальныя стенообразныя
массы, появляющаяся при закате солнца и исчезающая при восходе.
Кроме этихъ главныхъ формъ облаковъ, различаютъ еще пере¬
ходным: неристо-слоистыя, слоисто-кучевыя и перисто-кучевыя.
Дождевое облако отличается отъ нредыдущихъ болынимъ скопле-
шемъ водяныхъ капель. Оно бываетъ столь густо, что не пропускаетъ
чрезъ себя лучей солнца, и потому кажется более или менее чернымъ.
14. Дождь и снъгъ.—Если не-гъ восходящаго течешя воздуха,
то облако понижается, и если при иаденш встречаетъ сухой воз¬
духъ, то разрешается въ пары и исчезаетъ. Иногда существуетъ
постоянная причина осаждешя пара; тогда можетъ случиться, что
съ одной стороны облако наростаетъ, а съ другой исчезаетъ въ cv-
чомъ воздухе, или подъ вл!яп1емъ нагревательной силы солнца.
Если, наконецъ, падаюпце водяные шарики, изъ которыхъ состоитъ
облако, встрЬчаютъ теплый и влажный воздухъ, то они увеличи¬
ваются отъ осаждешя на нихъ пара и надаютъ на землю въ вид'Ь
более или менЬе крупныхъ капель. Такимъ ооразомъ происходить
620
ПРИ1ШШШЕ II.
дождь. Когда температура воздуха ниже замерзашя, то на первую
замерзшую частицу воды осаждаются друпя и получается стыъ.
Снежинки им'Ьютъ весьма развообразния формы; фиг. 2 изображаете.
8 такихъ формъ. КристаллическШ снегъ наблюдается только при
тихомъ состоянш атмосферы. Если воздухъ облаковъ не спокоенъ,
то снежинки скатываются въ шарики; этотъ метеоръ называется
крупою.
Количество выпадающей изъ атмосферы воды весьма различно
для разныхъ странъ; вообще замечено, что ея падаетъ т’Ьмъ бол’Ье,
чЬмъ мЬсто лежитъ ближе къ экватору. Страны гористыя или ле-
жапря вблизи морей и озеръ но большей части обильно орошаются
метеорическою водою; середины материковъ испытываютъ, напротивъ,
въ ней постоянный недостатокъ; есть ташя м'Ьста на земномъ шар’Ь,
гд'Ь никогда не бываетъ дождя; таковы стеиь Сахара, Тибетъ, Перу.
Если бы вода, падающая изъ атмосферы, не впитывалась землею,
то она составила бы въ' Петербурге слой толщиной 18 дюймовъ; на
западномъ склонЬ Гатскихъ горъ 302 дюйма.
Самый характеръ дождей не одинаковъ для разныхъ местностей
и временъ года. Въ тропическомъ поясе дождевыя капли бывают!,
весьма крупныя, дождь идетъ недолго, но выиадаетъ воды въ это
время весьма много. Въстранахъ умереннаго пояса дождливое время
тёмъ короче и дождевыя капли темъ крупнее, чемъ температура
воздуха выше.
Снегъ и дождь имеютъ одну и ту же причину, и происхождение
того или другого зависитъ отъ температур'! Если дождевое облако
образовалось въ нижнихъ теплыхъ слояхъ атмосферы, то является
дождь; въ высшихъ слояхъ всегда почти образуется сначала снегъ,
который потомъ, входя въ нижше теплые слои, таетъ и превращается
въ дождь. Такимъ образомъ, когда на горахъ въ летнее время па¬
даетъ сн’Ьгъ, то въ долинахъ идетъ дождь.
15. Градъ. —До сихъ поръ неизв’Ьстна причина града даже
нетъ сколько-нибудь удовлетворительной гипотезы.Самое же явлеше
состоитъ въ томч, что изъ атмосферы книадаютъ куски льда пли
Фиг. 2.
, ВОДЯНЫЕ МЕТЕОРЫ. 621
градины. Градины обыкновенно бываютъ величиною съ небольшой
ор-Ьхъ, а иногда въ голубиное и даже въ куриное яйцо; оне имеють
неправильную форму. Середина градины состоитъ изъ сп-Ьжнаго ядра,
иокрытаго концентрическими слоями льда. Градъ предшеетвуется
всегда проливнымъ дождемъ и сопровождается сильными грозами;
онъ обыкновенно бываетъ среди лета и больше днемъ, нежели ночью.
Градъ продолжается нисколько минутъ, р'Ьдко * 4 часа- Этотъ ме-
георъ производитъ сильныя опустошешя, уничтожаетъ хлебные по¬
севы и, если крупенъ, то бываетъ гибеленъ даже для людей и жи-
вотныхъ.
16. Снъжная лишя.—На горахъ, выше п'Ькотораго нред'Ьла,
атмосферическая вода преимущественно падаетъ въ виде снега,
который потомъ частш или весь истаиваетъ. Ч1шъ м'Ьсто лежитъ
выше, т'Ьмъ ниже температура, и т'Ьмъ менее истаиваетъ спЬга.
Если впродолжеше года падаетъ снега более, чемъ таетъ, то на
поверхности горы, выше известной лиши. снЬгь никогда не исче¬
заете Нижняя граница постояннаго cirbra называется стъжною
литею; здесь количества падающаго и тающаго cirbra въ течете
года одинаковы. Выше этой лиши лежатъ страны в'Ьчнаго сн'Ьга,
на которыхъ сн'Ьга выиадаеть бол'Ье, нежели истаиваетъ.
Сн'Ьжная лишя не есть лишя определенная; она подымается и
опускается въ зависимости отъ разныхъ- условш. Если увеличивается
количество падающаго снЬга, или понижается температура, то снеж¬
ная лишя спускается и достигаетъ въ умеренныхъ ноясахъ глубо-
кихъ долинъ. Напротивъ, съ наступлешемъ теплаго времени, или
при маломъ количестве иадающаго снега, снежная лишя поды¬
мается. Такъ, въ жаркомъ поясе, по причине высокой температуры,
снеговая лишя вообще имеетъ самое высокое положете — около
15000 футовъ; по мере вриближешя къ нолюсамъ, она понижается
и въ полярныхъ странахъ лежитъ на уровне океана- Средняя высота
снЬжной лиши на южныхъ склонахъ швейцарскихъ горъ, но причине
теплыхъ и сухихъ африканскихъ вЬтровъ, находится выше, чемъ
на северныхъ. По западнымъ склонамъ Скандинавекихъ горъ вына-
даетъ большое количество снега, приносимаго влажными западными
ветрами, и высота снежной лиши меньше, чемъ на восточнихъ.
Въ Гималае, на южномъ склоне страна вечнаго снега спускается
ниже, нежели на северномъ. Причины того—влажный югозанадный
ветеръ, осаждающш на южномъ склоне большое количество пара,
и Тибетская сплошная возвышенность, способствующая таянш cirbra
на северномъ склоне. Покатость горъ также оказываетъ вл1яше на
снежную линш: чемъ круче гора, темъ легче снегь скатывается
въ долины и высота снежной лиши более.
Выше снежной лиши количество снега годъ отъ готу должно
бы безгранично увеличиваться; ливины и глетчеры д'Ьлаютъ это
количество почти постоянными.
17. Лавины и глетчеры. — Сн'Ьговыл массы скопляются въ
горахъ въ весьма разнообразныхъ формахъ, образуя холмы, навиенпе
своды, слабо укрепленные своими основашями на голыхъ екалахъ,
622
ПРИБАВЛЕН»; II.
и проч. Но причинЬ слабой опоры, при и'Ьграхъ и даже отъ силь¬
наго звука, массы снега срываются, или скользятъ по склонамъ
горъ и низвергаются съ возрастающею скоростда въ долины, увлекая
за собою друпя массы; падаютщя съ горъ сн’Ьжныя массы назы¬
ваются лавинами. Лавины бываютъ такъ велики, что засыпаютъ
Ц’Ьлыя деревни, запруживаютъ горный реки и служатъ нередко нри-
чиною наводнешя. Въ Швейцарш есть долины, потому только не¬
обитаемый, что часто посещаются лавинами.
Известно, что, при увеличении давлешя, точка плавашя льда по¬
нижается. Поэтому, въ нижнихъ слояхъ вечнаго снега, испытываю-
щихъ громадное давлеше сверху, ледяные кристаллики, изъ кото¬
рыхъ состоять снежинки, въ точкахъ соприкосновешя плавятся;
освобождающаяся вода наполнлетъ промежутки между кристалликами
и, не испытывая давлешя; или сравнительно слабое, снова замер-
заетъ. Такимъ образомъ, нижше слои вечнаго снега, покрывающаго
высошл горы, переходятъ въ сплошной ледъ, но на поверхности
снегъ не изменяетъ своего вида.
Спускаясь съ вершины горы, мы замечаемъ, что снегъ посте¬
пенно принимаетъ крупно-зернистое сложеше и называется тогда
фирномъ. Это происходить вследсияе попеременнаго таяшя и за¬
мерзашя, при переходе отъ дневнаго жара къ ночной стуже; со¬
вершенно то же самое мы видимъ весною на нашихъ поляхъ, когда
снегъ, отъ дейс'ппя еолнечныхъ лучей, постепенно принимаетъ видъ
крупныхъ ледяныхъ зеренъ. Ниже странъ фирна, освобождающаяся
днемъ вода наполняетъ промежутки между зернами, а къ ночи за-
мерзаетъ, и, наконецъ, весь снегъ превращается въ ледъ. Вся эта
масса льда и снега медленно сползаетъ съ горъ въ долины и уще-
.ня, где также не перестаете двигаться и спускается нередко ниже
лиши вечнаго снега.
Эти медленно движупцлсл ледяныл массы называются ледниками
или глетчерами. Встречая при своемъ движенш въ русле долины
неровности, изгибы, изменяющееся падете, ледъ растрескивается,
но, отъ продолжающагося давлешя, льдины въ точкахъ соприкосно¬
вешя снова спаиваются, такъ что глетчеръ всегда сохраняете форму
долины.
Попеременный растрескивашя и спаивашя даютъ леднику весьма
неправильный видъ, напоминаюпцй море во время сильнаго волне-
шя; Мег des Glaces—одинъ изъ ледниковъ, спускающихся съ Мон¬
блана, имеете именно такой видъ.
Скорость движешя глетчеровъ весьма различна и изменяется отъ
200 до 800 фут. въ годъ. Подобно рекамъ, въ верхнихъ частяхъ
своихъ онъ движется скорее, чемъ въ нижнихъ, въ середине бы¬
стрее, чемъ по берегамъ; точно такъ же на поверхности скорость
более, чемъ у русла, въ узкихъ местахъ более, чемъ въ широкихъ.
Ледники достигаютъ огромныхъ размеровъ; Алетчъ глетчеръ, дъ
Швейцарш, имеете 80 верстъ въ длину, при средней ширине въ 'г,
версты и глубине до 600 футовъ. Ледники околополярныхъ странъ
обладаютъ еще бблыпими размерами.
ВОДЯНЫЕ МЕТЕОРЫ.
623
Съ окружающихъ горъ, на, ледникъ скатываются лавины и кам¬
ни; участвуя въ общемъ движенш, камни достигаюсь подножш глет¬
чера, гдф такимъ образомъ накопляются высогая гряды, называемый
моренами.
Вода, образующаяся отъ таяшя льда, течетъ ручьями по по¬
верхности ледника, пока не найдетъ исходъ къ руслу его, низвер¬
гаясь каскадами въ трещины, или бездонные колодцы. Отъ этого,
изъ поднояая ледника всегда вытекаетъ болФе или менФе обильный
нотокъ.
18- Источники. — Водяные пары, сгущаясь въ жидкое или
твердое состояше, падаютъ изъ атмосферы на землю. Самое большое
количество ихъ осаждается на возвншенностяхъ. ЗдФсь вода стекаетъ
или непосредственно по поверхности горъ, или проникаетъ во вну--
тренность ихъ, и, достигнувъ непроницаемаго слоя, скопляется въ
бол'Ье или менФе значительныхъ подземныхъ водоемахъ. Найдя гдф
нибудь исходъ, вода вытекаетъ въ вид!; источниковъ ши ключей;
отъ сл1лшя источниковъ образуются ручьи и рпки.
Къ ключамъ принадлежать артемансте колодцы, названные
такъ по французской провинцш Артуа, гдф ихъ весьма много.
Пусть некоторая страна находится въ котловинной впадцнФ А
(фиг- 3) й лежитъ на вФсколькихъ слояхъ а, Ь, с; а и с состоятъ
изъ глины, не пропускающей чрезъ себя воду, а Ъ—изъ песку, или
другой горной породы, которая напротивъ проникается водою
и выдается гдф нибудь на поверхности земли въ точкахъ ii и 1>3.
Атмосферная вода, надающая на эти выдаюпцлся части, стекаетъ
въ Ъ—самый низъ слоя здФсь она находится подъ давлешемъ
выше ея лежащихъ водяныхъ слоевъ, но выйти никуда не можетъ,“по
Фиг. з.
причинФ непроницаемости горвыхъ породъ а и с. Если на местности
А прорыть отверспе о, то вода будетъ выходить въ видф фонтана,
высота котораго, впрочемъ, не превзойдетъ болФе низшй уровень й, или
Ъг. Въ мФстности Б не получится даже вовсе фонтана, и вода въ от¬
верти остановится, не дойдя до поверхности земли. TaRie колодцы
имФютъ различную глубину: Гренельсюй въ ПарижФ идетъ съ 1845
футовъ глубины и подымается на 50 фут. выше уровня Парижа.
Артез1анскШ колодвцъ въ ПетербургФ имФетъ 658 футовъ глубины.
Способъ просверливашя отверсий для получешя артез1анекихъ ко-
624
ПРИБАВЛЕНЫ! II.
лодцевъ, навивается буре темъ, а инструмента, для этого употреб¬
ляем ый,—буромъ.
Ръки.—Plum въ равнинахъ имйютъ свое начало на возвышеш-
яхъ, хотя би даже незначнтельныхъ, на которыхъ вообще выпадаетъ
воды больше, нежели на низменностяхъ. Иногда рйка начинается
малымъ ручьемъ и увеличивается впадающими въ него другими
ручьями. Иногда вытекаетъ изъ болотъ, или озеръ, въ свою очередь
питаеыыхъ ключами. Но самыя болытя рйки текутъ изъ горъ, вер¬
шины которыхъ увЬнчаиы снйгомъ. Горныя рйки отличаются своей
быстротой, но по мйрй того, какъ сходятъ въ низменности, скорость
ихъ уменьшается, и онй становятся судоходными. Вообще при од-
номъ футй, или болйе, падешя рйки на 200 фут. судоходство не¬
возможно. Еще большее падеше образуетъ быстрины и пороги. Если
русло представляетъ уступъ въ камениетомъ грунтй, то получаются
водопады. Самые знаменитые водопады: Hiarapcdfi, Рейнсшй, водо-
падъ на рйкй Заыбезе, Иматра и друпе.
Рйки, им'Ьюшдя начало въ равнинахъ, подвержены разливамъ отъ
осеннихъ дождей и въ особенности отъ таяшя снйга весною; таковы
рйки Европейской Россш. Высота воды въ рйкахъ, вытекающихъ изъ
снйговыхъ горъ, зависитъ отъ таяшя снйговъ и ледниковъ въ го¬
рахъ, и бываетъ поэтому наибольшею въ самое жаркое время года.
Когда въ Швейцарш дуетъ южный теплый вйтеръ, то вей рйки взду¬
ваются. Во время разливовъ быстрота рйкъ увеличивается, и вода
уноситъ много минеральныхъ и органичеекихъ нерастворимыхъ ве¬
ществъ въ видй грязи или ила. По приближенш къ устью, скорость
уменьшается, и илъ осаждается; образуется наносная иочва, состав¬
ляющая такъ называемую дельту. При впадеши своемъ рйка имйеть
наклонность дйлоться на рукава; поэтому, дельта перерйзывается
иногда весьма болыпимъ числомъ рукавовъ. Самыя больппя дельты
лежать при устьй Нила, Ганга, Инда, Миссисипи, и обыкновенно от -
личаются плодородною почвою и нездоровымъ климатомъ.
Пространство земли, орошаемое рйкою и ея протоками, называет¬
ся бассейномъ этой рйки; а граница, раздйллющая два смежные рйч-
ные бассейна,—водораздельною литею или водораздгьломъ. Иногда
главныя рйки между собою соединяются посредствомъ своихъ при-
гоковъ. Такъ изъ Ориноко выходить рукавъ Кассишаре, впадаюпий
въ Pio-Herpo, притокъ Амазонки.
Уровень океана не повышается отъ впадающихъ въ него рй::ъ,
потому что вода, приносимая ими, возмЬщаетъ воду, поднявшуюся
въ видй вара съ поверхности океана.
Озера.— Котловины или впадины на земной поверхности обык¬
новенно наполнены водою, образуя такимъ образомъ озера-, одни изъ
нихъ прйсноводныя, друпя соленыл. Нйкоторыя не имйюгъ ни при-
токовъ, ни истоковъ и иитаются ключами; друпя имйютъ или исто¬
ки, или иритоки, или тй и друпе. Высота ихъ уровня различна. Одни
лежагь ниже уровня океана; наирим. KacniftcKOe море (ниже уровня
океана на 83 фута), Мертвое море (ниже на 1312 фут-)- Друтчя озера
находятся выше океана; это преимущественно горныя озера. Вода
о в:трахъ.
625
ихъ красиваго зеленаго или синяго цвЬта; таковы: Женевское озеро
(1230 фут.)» Люцернское (1407 фут.), Комо (702 фут.), Лаго-Маджоре
(678 фут.), Байкалъ (1793 фут.). Самое высокое озеро по своем}
положенно Титикака (12846 фут.), лежащее въ Боливскихъ Андахъ.
Некоторый озера суть ничто иное, какъ расширеше русла рЬкъ; такъ.
Женевское озеро есть расширеше Роны, Констанское—Рейна.
Озера, принимаются притоки и не выпускаюпця р’Ькъ,—солены.
: »то объясняется тЬмъ, что притоки постоянно принослтъ раствори-
чыя минеральныя частицы, преимущественно хлоронатр1еву соль и
отчасти магнез1альныл соли. Прибывающая вода испаряется, а раз-
солъ увеличивается до насыщешя; въ такомъ состоянш находится
Элтонское озеро, въ которомъ содержится до 29% слишкомъ солей.
Воды Мертваго моря, имЬюпця въ растворЬ 261/2% солей, также.
вЬроятно, достигли состояшя насыщешя. Въ томъ и другомъ озерЬ
иЬтъ животныхъ. Разсолъ Касшйскаго моря меньше, чЬмъ въ океанЬ,
и вЬроятно болЬе уже не увеличивается, потому что рыбы и друпя
морск1я животныя поглощаютъ столько солей, сколько вносится рЬ-
ками.—Если бы въ озерахъ безъ истоковъ вода не испарялась, то
уровень ихъ становился бы выше, но какъ онъ всегда одинъ и тотъ
же, то надо заключить, что количество воды, приносимой притоками
и цадающей изъ атмосферы, равно количеству испаряющейся воды.
, О в4трахъ.
19. Причина вътра. — ВЬтеръ есть движуицйсл воздухъ; это
движете можетъ имЬть разныя направлешя и скорости. ВЬтеръ по-
лучаетъ назваше отъ страны горизонта, изъ которой дуетъ; такимъ
образомъ, бываютъ вЬтры: сЬверный, южный, сЬверо-восточный и
т. д., обозначаемые соотвЬтстпенно: С, Ю, СВ, и т. д. Скоростью
движешя воздуха опредЬляется сила вЬтра; скорость доходить до
200 слишкомъ футовъ въ секунду.
ВЬтры происходятъ отъ неравномЬрнаго распредЬлешя атмос¬
фернаго давлешя на земную поверхность.
Частица воздуха тогда только можетъ остаться въ покоЬ, если
она испытываетъ со всЬхъ сторонъ одииаковыя давлешя. Если дав¬
лешя не равны, то воздухъ приходитъ въ движеше и течетъ по зем¬
ной поверхности изъ той страны, надъ которой стоить большое атмос¬
ферное давлеше, въ мЬстность, гдЬ это давлеше почему либо умень¬
шилось. Такимъ образомъ возникаетъ вЬтеръ.
Одна изъ причинъ уменыпешя барометричеекаго давлешя—воз-
вишеше температуры воздуха.
Пусть наприм. въ А (фиг. 4) температура болЬе, нежели въ В;
тогда въ А воздухъ расширится, атмосфера удлинится въ высоту и
станетъ стекать на атмосферу, лежащую надъ В. Поэтому, въ В ат¬
мосферное давлеше увеличится, а въ Л уменьшится, и воздухъ, поте-
рявъ равновЬйе, потечетъ у поверхности земли отъ Вкъ-А, а вверху
—отъ А къ В. Пъ мЬстЬ О, лежащемъ между А и В, будетъ дуть
вЬтеръ по направленш отъ В къ А. Въ маломъ видЬ можно произ-
40
626
ПРИБАВЛЕН1Е И.
вести вЬтеръ, если растворить дверь изъ теплой комнаты въ холодную;
тотчасъ обнаружатся два течешя воздуха: одно внизу двери—изъ хо¬
лодной комнаты въ теплую, другое вверху—въ обратную сторону.
Другая причина вЬтра—большая или меньшая примись къ воз¬
духу водяного пара. ИзвЬстно, что плотность водяного пара менЬе
плотности воздуха; поэтому, при одинаковыхъ температурь и упру¬
гости, сухой воздухъ плотнЬе влажнаго.
Осаждеше водяного пара также можетъ повести къ уменыпешы
плотности воздуха, потому что, переходя въ капельное состояше,
паръ сокращается въ объемЬ. КромЬ того, при переходЬ пара въ
капельное состояше, освобождается скрытая теплота, которая воз-
вышаетъ температура воздуха и еще болЬе уменыпаетъ его плот¬
ность и давлеше.
Упомянутыя выше причины въ свою очередь зависятъ отъ дру¬
гихъ причинъ, которыя, вслЬдгатае ихъ измЬнчивости и многочис¬
ленности, дЬлаютъ вЬтеръ явлешемъ чрезвычайно сложнымъ и не-
постояннымъ-
Можно принять однакоже за несомнЬнное, что большая разность
между температурами экватор1альныхъ и полярныхъ странъ есть глав¬
ная причина атмосферныхъ движешй. Для простоты предположимъ,
что земля имЬетъ совершенно однообразную твердую поверхность;
допустимъ еще, что температура въ неизмЬняемой, для всЬхъ ме-
рвддановъ, постепенности понижается отъ экватора къ полюсамъ, и
что земной шаръ пребываетъ въ покоЬ. Тогда образовались бы въ
каждомъ географическомъ полушарш по два атмосферныхъ течешя:
нижшя холодныя—отъ полюсовъ къ экватору по земной поверхно¬
сти, и верхшя теплыя—отъ экватора къ полюсамъ.
Пусть рео (фиг. 5) изображаете какой нибудь земной мерид1анъ,
щ—экваторъ, р — сЬверный полюсъ, о—южный; п представлялъ бы
тогда холодный поверхностный потокъ воздуха сЬвернаго inwiymapiH
или сЬверный вЬтеръ, т—верхнее
течете къ сЬверному полюсу или
южный вЬтеръ. Точно такъ же и
въ южномъ полушарш получились
бы два вЬтра: s—южный поверх¬
ностный, отъ южнаго полюса къ
экватору, и t—сЬверный вверху, въ
обратную сторону. Такимъ обра¬
зомъ, по всему экватору существо¬
вало бы восходящее течете воз¬
духа, которое потомъ спускалось
бы на поверхность земли въ по¬
лярныхъ странахъ.
20. Вращеше земли на оси оказываете сильное вл!яше на на¬
правлеше экватор1альныхъ и полярныхъ воздушныхъ течешй.
Пассатные вфтры. — Земной шаръ, вмЬстЬ съ атмосферою и
всЬми земными предметами, вращается въ противную сторону види-
маго суточнаго движешя солнца, т. е. отъ запада въ востоку; при
о ъъшхъ,
627
этомъ разным точки поверхности земли описываютъ разной величи¬
ны круги, которые тЬмъ бол'Ье, чЬмъ мЬсто лежитъ ближе къ эква¬
тору. Пусть частица воздуха въ сЬверномъ полушарш движется съ
сЬвера на югъ; она идетъ изъ странъ, гдЬ скорость точекъ земной
поверхности относительно не велика, въ страны, гдЬ эта скорость
болЬе, а потому отстаетъ отъ общаго движешя; намъ, не замЬчаю-
щимъ движешя земли, должно казаться, что частица перемЬстилась
къ западу. Такимъ образомъ, воздухъ, невидимому, имЬетъ два дви-
жетя: одно—дЬйствительное—на югъ, а другое—кажущееся—на за-
падъ; отъ совокупности ихъ происходить одно направлеше къ юго-
западу, иначе сказать сЬверо-восточный вЬтеръ. По мЬрЬ прибли-
жешя къ экватору, воздухъ нагрЬвается, скорость отъ сЬвера къ
югу уменьшается, и еЬверовосточный вЬтеръ между тропиками пе-
реходитъ въ ВСВ и даже иногда въ В.
Въверхнихъчас-
тяхъ атмосферы про¬
исходить явлеше об¬
ратное. Масса возду¬
ха, движущаяся съ
юга на сЬверъ, те¬
четъ въ страны, гдЬ
скорость вращешя
около оси меньше, и
потому уходить впе-
редъ, т. е. на вос-
токъ, а, слЬдователь-
но, вообще движеше
будетъ на сЬверо-
востокъ; намъ, не за-
мЬчающимъ вращательнаго движешя земли, покажется, что дуетъ
юго-западный вЬтеръ.
Подобнымъ образомъ въ южномъ полушарш существуютъ вЬтры:
юго-восточный и сЬверо-западный; первый дуетъ внизу, второй —
вверху.
Эти четыре вЬтра называются пассатами.
Нижше пассаты — СВ сЬвернаго полушар1я и ЮВ южнаго ио-
xymapifl — дЬйствительно наблюдаются; они дуютъ въ Атлантиче-
скомъ и Великомъ океанахъ между 30° сЬверной и 30° южной ши¬
роты съ удивительною правильное™. Непосредственное наблюде-
Hie надъ пассатами ЮЗ и СЗ, по причинЬ ихъ большой высоты,
врядъ ли возможно; ихъ нЬтъ даже на высочайшихъ точкахъ Кор-
дильеровъ, но существоваше ихъ не подлежитъ сомнЬшю. Они не¬
обходимы уже потому, что воздухъ, приносимый нижними пассата¬
ми къ экватору, долженъ стекать въ обратную сторону; иначе, внЬ-
тропичесшя страны лишились бы своей атмосферы. НерЬдко видятъ
облака, движущаяся въ противоположную сторону съ ниаснимъ пас-
сатомъ. При извержеши вулкана Козигв1я, въ ГватемалЬ, вулкапи-
ческШ пепелъ нопалъ въ ЮЗ пассатъ ц отнесенъ былъ на островъ
628
ПРИБАВЛЕН1Е II.
Ямайку. Приближаясь къ тропикамъ, верхше пассаты спускаются,
и потому доступны наблюдешямъ. Такъ, на вершин* Тенерифскаго
пика постоянно дуетъ ЮЗ в*теръ, между т*мъ какъ у подошвы—
СВ.—Въ странахъ умЬреннаго и холоднаго поясовъ дуютъ в*тры
переменные; законы ихъ мало известны *).
Поясъ тишины.—Тамъ, гд* встречаются СВ и ЮВ пассаты,
надлежало бы получиться, отъ сложешя скоростей, воздушному те-
ченда съ В на 3; но, по причин* высокой температуры, происхо¬
дить быстрое течете кверху. Отъ сочеташл обоихъ движенш, т. е.
вверхъ и на западъ, восходящШ воздушный потокъ уклоняется отъ
вертикальнаго направлешя. Такимъ образомъ, земля окаймляется
полосою, шириною отъ 4° до 5° по широт*, гд* н*тъ никакихъ пра-
вильныхъ в*тровъ; эта полоса земной поверхности называется эква-
торгалънымъ поясомъ тишины или экватор1алънымъ затишьемъ.
Тишина прерывается только проливвыми дождями, сильными гро¬
зами и ураганами.
Въ Великомъ океан* середина пояса тишины лежитъ не далеко
отъ земного экватора, уклоняясь н*сколько къ с*веру; въ Атлан-
тическомъ океан* весь поясъ лежитъ въ с*верномъ полушарш. Эква-
тор1альное затишье перем*щается всл*дъ за солнцемъ, потому что
середина его соотв*тствуетъ наибольшей температур* земной поверх¬
ности. Такимъ образомъ, во время нашего л*та онъ отодвигается
къ с*веру, а зимою къ югу. Вм*ст* съ поясомъ тишины, перем*-
щаются и системы пассатныхъ в*тровъ-
Изъ того, что поясъ экватор!альнаго затишья лежитъ большею
частш въ с*верномъ нолушарш, очевидно надо заключить, что се¬
верное полушар1е тепл*е южнаго.
Всл*дств1е восходящаго течешя воздуха на экватор*, происхо¬
дить сл*дуюнця явлен in. Средняя высота барометра въ экватор!аль-
номъ затишь* ниже, нежели въ стран* пассйтовъ.—ВосходящШ съ
поверхности океана нагр*тый воздухъ содержитъ большое количе¬
ство паровъ. Подымаясь въ верхше слои атмосферы, онъ охлаждается
и осаждаетъ свой паръ; отъ этого, въ экватор1альномъ затишь* про¬
ливается огромное количество дождя, сопровождаемаго сильною гро -
зою, и небо почти постоянно, впродолжеше дня, надъ вс*мъ поя¬
сомъ тишины, покрыто облаками; отсюда вазваше экваторгальнос
облачное кольцо. Но, всл*дсттае освобождешя скрытой теплоты, воз¬
духъ такъ нагр*вается, что паръ перестаетъ осаждаться.Между т*мъ,
находясь сверху подъ непрестаннымъ д*йств1емъ солнечныхъ лучей,
облака разр*шаются снова въ пары и уносятся ЮЗ и СЗ пассата¬
ми.—Въ пояс* экващнальнаго затишья, при восход* солнца небо
чисто, потомъ постепенно покрывается облаками; около четырехъ ча-
«'овъ но полудни начинается проливной дождь, продолжающШся не-
1>*дко, хотя съ меныпимъ обил1емъ, всю ночь; къ четыремъ часамъ
утра онъ опять усиливается. Въ такомъ вид* совершается явлеше
круглый годъ (за небольшими исключешями) надъ поверхностш оке¬
*) См. ни;ке, и. теашсстологш.
0 ISliTPAX'L.
ана, во всЬхъ местностяхъ, которыя не выходятъ изъ пояса тиши¬
ны. Если же м^сто иногда лежитъ въ поясЬ затишья, иногда въ стра¬
не пассатовъ, то въ первомъ случай стоитъ время дождливое, во
второмъ сухое. Внутри материковъ, вследствие м^стныхъ причинъ.
явлеше изменяется. Дождь бываетъ въ иные часы дня, изменяю¬
щееся въ зависимости отъ годового движешя солнца.
21. Монсуны.—Пассаты наблюдаются только вдали отъ мате-
риковъ и преимущественно въ Беликомъ океане. Материки сильно
действуютъ на пассаты; примеромъ можетъ служить Восточная Индш.
Эта страна лежитъ въ техъ широтахъ, где долженъ дуть северо-
восточный пассатъ. Зимою, съ октября до апреля, здесь действи¬
тельно дуетъ северо-восточный ветеръ, по летомъ огромный мате-
]шкъ Азш нагревается сильнее Индейскаго океана; отъ этого про¬
исходитъ юго-западный ветеръ, дующШ безпрерывно отъ апреля до
октября. Эти ветры называются муссонами или монсунами. При сме¬
не монсуновъ, продолжающейся недели две, дуютъ переменные ве¬
тры. Подобное явлеше видимъ въ Гвинее, где, д'ейсттаемъ степи
Сахары, юго-восточный пассатъ превращается въ южный и даже юго-
западный,—и въ другихъ странахъ.
Бриз ы.—Некоторое сходство съ монсунами представляютъ бри¬
зы или береговые ветры; они дуютъ по берегамъ материковъ, или
болыпихъ острововъ: ночью—съ берега въ море, днемъ — съ моря
на берегъ, и съ особенною правильностью наблюдаются въ жаркомъ
поясе. Днемъ суша нагревается сильнее воды, и потому надъ ма-
терикоыъ получается восходяпцй потокъ воздуха, для замещетя ко¬
тораго является морской ветеръ. Ночью материкъ охлаждается быст¬
рее океана, происходитъ восходяпцй воздушный потокъ съ водной
поверхности. Въ обоихъ случалхъ должны существовать два течешя,
другъ другу противоположный: когда, внизу дуетъ ветеръ съ моря,
вверху—съ берега и обратно.
22. Мъстнык вътры.—Въ некоторыхъ странахъ дуютъ ветры,
называемые мпстнымщ происхождеше ихъ не объяснено. Сюда въ
особенности принадлежать горяч1е ветры пустынь; они обладаютъ
необыкновенною сухостью, несутъ съ собою тонкую песчаную пыль
и, по причине этихъ свойствъ, весьма вредны для людей и живот¬
ныхъ. Изъ такихъ ветровъ уномянемъ: Самумъ—въ Аравш, Шам-
синъ—въ Египте, Гарматтанъ—въ Сенегамбш, Сирокко—проникаю-
щш изъ Сахары, чрезъ Средиземное море, въ Италию и даже въ Швей-
царпо, где онъ называется Фёнъ.
23. Угаганъ. — Ураганъ или торнадосъ есть вертикальный
столбъ воздуха, въ которомъ воздушный частицы стремятся съ огром¬
ной скоростью къ оси столба, описывая спиральныя линш. Вся эта
вращающаяся масса имеетъ въ то же время поступательное движе¬
те. Вихри или крутяпцеся столбы пыли, замечаемые въ жаркое вре¬
мя года, даютъ слабое подоб1е этого явлешя. Вначале д1аметръ ура¬
гана бываетъ отъ 200 до 450 верстъ, но потомъ увеличивается и
доходитъ до 2000. Скорость вращешя въ разныхъ точкахъ урагана
различна; на самой оси воздухъ имеетъ только восходящее движе-
630
ПРИБАВЛЕНИИ II.
Hie; по мЬрЬ удалешя отъ оси, скорость вращешя увеличивается,
быстро достигаетъ наибольшей величины и потомъ мало по малу
уменьшается къ окружности. Въ ураганахъ сЬвернаго полушар1я вра¬
щательное движете совершается въ сторону, противоположную на¬
правлению стрелки часовъ; въ южномъ полушарш—по направленш
стрЬлки. Въ каждой точкЬ земной поверхности, чрезъ которую идетъ
ураганъ, ветеръ постепенно усиливается, потомъ ослабЬваетъ и, въ
моментъ прохождешл оси, совершенно затихаетъ, а затЬмъ начинаетъ
дуть по противоположному направленш. Въ мЬстностяхъ, лежащихъ
на пути урагана, но внЬ его оси, ветеръ постепенно измЬнлетъ свое
направлеше. Опытные моряки, по состоянш неба и виду моря, узнаютъ
приближеше урагана, а по измЬнснш нанравлешя вЬтра опредЬ-
ляютъ, въ какой части урагана они находятся, и стараются уда¬
литься отъ оси его.—Поступательное движеше урагана имЬетъ ско¬
рость отъ 15 до 85 верстъ въ часъ.
Наиболее извЬстны ураганы Антильскихъ острововъ, ИндЬйскаго
океана и Китайскаго моря. Начало ихъ въ странЬ пассатовъ. Ура¬
ганы Антильскаго архипелага удаляются отъ экватора на СЗ. На
широтЬ 30°, северной границы СВ пассата, они поворачиваютъ на
СВ и достигаютъ иногда Европы. Ураганы ИндМскаго океана так¬
же удаляются отъ экватора къ полюсу, сначала уклоняясь на ЮЗ
и потомъ на ЮВ. Ураганы обыкновенно сопровождаются страшной
грозой и проливными дождями. ДЬйств1я ихъ ужасны. Болытя де¬
ревья вырываются съ корнями, цЬлые лЬса уничтожаются; люди и
животныя подымаются на воздухъ; корабли выбрасываются на бе-
регъ, строеюя разрушаются и жители погибаютъ подъ развалинами;
на оси урагана, по причинЬ уменыпеннаго атмосфернаго давлешя,
море высоко подымается и производитъ наводнеше.
Причина урагановъ до сихъ поръ съ достовЬрностыо неизвест¬
на *).—Циклоны—тЬ же ураганы, и отличаются отъ нихъ только
тЬмъ, что имЬютъ меныше размЬры.
24. Смерчъ.—Смерчъ есть явлеше, подобное урагану и также
необъясненное удовлетворительно. Онъ состоитъ въ слЬдующемъ.
Надъ поверхностью моря, съ нЬкотораго мЬста небеснаго свода,
спускается облако въ видЬ воронки; вода начинаетъ волноваться
и потомъ подымается въ вид'Ь обратной воронки, пока обЬ ворон¬
ки не соединятся, и затЬмъ принимаютъ поступательное движете.
Въ поднятой водЬ замЬчается спиральное движете, столь быстрое,
что даже рыба имъ увлекается. Подобное явлеше надъ сушей по¬
дымаете столбъ пыли и друпе леггае предметы, и тогда называется
тромбой. Смерчъ и тромба имЬютъ одно и то же начало, потому
что смерчъ, вступая съ моря на берегъ, превращается въ тромбу,
а тромба, переходя съ суши на воду, даетъ смерчъ.
Движете воды въ смерчЬ и воздуха въ тромбЬ весьма сильно.
Тромба срываете крыши и относите ихъ на большое разстояше,
подымаетъ довольно тяжелые предметы, ломаете болышя деревья:
*) Весьма правдоаодооиое о'л.яснеше изложено ниже, въ темпестодогш.
О ВФТРАХЪ.
631
с.ыерчъ затопляетъ неболытя суда и даже можетъ сделать важныл
иовреждешя большимъ кораблямъ.
25. ВЛ1ЯН1Е ВЪТРОВЪ НА ВЫПАДЕН1Е метеорической гво-
ды. —Количество выпадающей метеорической воды зависитъ отъ
направлешя вЬтра и рельефа страны. Если на пути влажныхъ вЬ-
тровъ находятся бол'Ье или менЬе возвышенные горные кряжи, то,
иодымаясь по наклону горъ, воздухъ охлаждается и выдЬляетъ свои
пары. Ташя страны обильно орошаются метеорическою водою. По
Фугую сторону возвышенностей лежатъ обыкновенно бездождныя
страны. Такъ, часть Южной Америки, лежащая въ южномъ полу-
гаарш, находится въ странЬ ЮВ пассата, который запасается па¬
рами въ южной части Атлантическаго океана и, двигаясь по ма¬
терику Америки, изливаетъ огромное количество воды, дающее на¬
чало великимъ рЬкамъ Ориноко и АмазонкЬ. Когда эти вЬтры пе-
рейдутъ чрезъ Кордильеры, то въ Перу оказываются сухими; отъ
этого, въ Перу никогда не бываетъ дождя, и растительность под¬
держивается только обильными росами. Патагошя лежитъ внЬ юго-
воеточнаго пассата, и потому не имЬетъ постоянныхъ вЬтровъ.
Когда здЬсь дуютъ вЬтры съ Атлантическаго океана, то въ вос¬
точной Патагонш бываетъ худая погода, но въ западной, защи
щенной горами,—въ то же время хорошая. При СЗ вЬтрЬ, на бе¬
рега западной Патагонш притекаетъ весьма влажный воздухъ; онъ
спускается изъ верхнихъ слоевъ атмосферы, куда былъ поднята въ
жватор!альномъ затишьЬ, и здЬсь проливается огромное количе¬
ство воды, такъ что море, на нЬкоторомъ разстояши отъ береговъ,
дЬлается прЬснымъ. Мексика находится въ странЬ СВ пассата,
вЬтра весьма сухого, и здЬсь рЬдко падаютъ дожди; часто на боль-
шомъ пространствЬ почва безплодна и солонцевата. СЬвернЬе ея,
за Скалистыми горами, спускается ЮЗ пассата и проливаетъ обиль¬
ное количество воды, дающее начало огромнымъ рЬкамъ Мисси¬
сипи, Миссури и великимъ прЬснымъ озерамъ, изливающимъ избы-
гокъ своей воды чрезъ величайшую рЬку Св. Лаврентая. СЬверо-
восточный пассатъ въ ИндостанЬ сухъ; когда онъ дуетъ, то здЬсь
вообще сухая погода; только по восточному берегу, вслЬдств!е окай
мляющихъ его возвышешй, осаждается нЬкоторое количество воды.
Но когда дуетъ ЮЗ муссонъ, то въ Индш вообще бываетъ дожд¬
ливое время года, и особенно много воды выдЬллется на запад-
помъ берегу, вдоль котораго идутъ Гатсшя горы. Остатки пара
осаждаются на Гималайскомъ хребтЬ и даютъ начало большимъ рЬ¬
камъ Индш. Въ ГвинеЬ южный муссонъ снабжаетъ водою Нигеръ
и друпя рЬки.
Югозападный пассатъ достигаетъ Европы. Отсюда понятно, по¬
чему всЬ страны этой части свЬта, находящаяся подъ непосред-
ственнымъ дЬйствщмъ ЮЗ экватор1альнаго потока, какъ напр. Ве¬
ликобритания, западная Норвепя, обильно орошаются метеориче¬
скою водою. Въ мЬстностяхъ, закрытыхъ горными кряжами съ за¬
пада, дождей падаетъ мало- Южная Poceia, защищенная возвышен¬
ностями центральной Европы, страдаетъ засухами. Астрахансшя
632
Х1РИБАВ.ЧЕН1Е II.
степи и аз1ятстл пустыни, лежапря на северо-востоке отъ Кае-
шйскаго моря, почти не получаютъ води изъ атмосферы, потому
что Кавказсыя горы и возвышешя Малой Азш задерзкиваютъ всю
влагу.
Безплодность Сахары объясняется тФмъ, что она лежитъ въ по-
яеЪ экватор1альнаго затишья; съ раскаленной песчаной поверхно¬
сти подымается восходящее течете воздуха; оно замещается воз-
духомъ, который притекаетъ съ севера и юга, оставивъ всю свою
влагу на Атласе и на возвышенностяхъ Гвинеи и центральной Афри¬
ки. Этотъ сухой воздухъ хотя и охлаждается, подымаясь въ верх¬
ше слои атмосферы, но не даетъ водяныхъ метеоровъ, и неувла-
жаемал почва Сахари остается безплодною.
Бездождье Тибета и Гоби также происходитъ отъ окружающихъ
ихъ возвыщенщ.
Атмосферное электричество.
26. Электричество воздуха и облаковъ. — Въ воздухе по¬
чти всегда есть свободное электричество; оно обнаруживается по-
мопцю электроскоповъ, которые отличаются отъ обыкновенныхъ
темъ, что имеютъ высойй и заостренный вертикальный шпиль, со¬
единенный съ золотыми или соломенными листками. Воздухъ чрезъ
вл1яше возбуждаетъ въ шпиле оба электричества: разноименное
заставляетъ выходить изъ ocTpia, а одноименное отталкиваетъ
въ электроскопъ. Помощпо такихъ приборовъ было доказано, что
въ атмосфере всегда есть свободное электричество, то положитель¬
ное, то отрицательное, но обыкновенно въ незначительномъ коли¬
честве. Самое большое напряжеше электричества бываетъ во время
грозы. Дождевое облако, изъ котораго выходитъ молшя, всегда со¬
держитъ электричество. Въ первый разъ это было доказано северо-
американскимъ ученныъ Франклиномь. Онъ пустилъ во время грозы
на нитке змея, какими обыкновенно забавляются дети, и снаб-
дилъ его наверху ocrpieMb; нитка была прикреплена къ сте¬
клянной подставке, чтобы электричество не могло уйти въ землю.
Когда мелкш дождь смочилъ нитку, сделавъ ее такимъ образомъ
полупроводникомъ, то Франклинъ заметилъ движеше волоконъ
нитки и, приближая къ ней руку, получилъ искру. Этотъ опытъ
повторяли мноп'е ученые и еще съ болыпимъ успёхомъ; змей за¬
меняли высокимъ уединеннымъ металлическимъ стержнемъ съ ост-
р!емъ на конце, или ввивали въ нитку тонкую металлическую про
волоку. При такихъ услов1яхъ можно получить искры длиною въ
9 футовъ.—Иногда облака наэлектризованы ноложительно, иногда
отрицательно; нередко бываетъ два слоя облаковъ, одинъ надъ
другимъ, наэлектризованныхъ разноименно.
Причина образовашя электричества въ воздухе неизвестна;
всего ^вероятнее предположеше, что оно освобождается при ис-
паренш морской воды, потому что водные растворы солей, при
отделенш изъ нихъ пара, электризуются отрицательно, а паръ
АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
683
положительно. Въ поясй тишины, подымающейся воздухъ уносить,
вмйстй съ парами, съ поверхности моря электричество; часть его
возвращается морю сильными грозами, часть съ пассатами перено¬
сится въ отдаленный страны земли.
Воздухъ, какъ худой проводникъ, электризуется равномерно
по всей своей массе, но когда, вслйдсгае осаждешя пара, обра¬
зуется облако, то электричество собирается только на поверхности
облака и прюбрйтаетъ большое напряжете, потому что облака
состоять изъ водлныхъ капель, а вода есть посредственный про¬
водникъ электричества.
27. Молнхя и громъ.—Молтя есть ни что иное, какъ элект¬
рическая искра весьма большого напряжешя, перескакивающая изъ
одного облака въ другое, или въ какой нибудь земной предметъ.
Когда облако, заряженное положительнымъ электричествомъ.
проходитъ надъ земнымъ предметомъ, то возбуждаетъ въ немъ чрезъ
вл!яте оба электричества: положительное отталкиваетъ въ землю, а
отрицательное притягиваетъ на верхъ предмета. Разнородный элект¬
ричества облака и земного предмета притягиваются, и если они
въ болыпомъ количеств!;, то воздухъ не въ состоянш препятство¬
вать ихъ взаимному соединению, и электричество облака перехо¬
дить на предметъ. Если бы на посл'Ьднемъ было столько отрица¬
тельная) электричества, что оно, соединясь съ положительнымъ
электричествомъ облака, могло привести предметъ къ естествен¬
ному состоя Hi ю, то тймъ бы и окончилось все явлеше. Но на¬
электризованный предметъ, по причинй весьма большого разстоя¬
тя отъ облака, содержитъ электричества гораздо менЬе, а потому
электричество облака только частш уничтожится; другая же часть
его устремится чрезъ предметъ въ землю. Если тйло хороппй про¬
водникъ, и потому не представляетъ сопротивлетя течетю элект¬
ричества, то электричество уйдетъ въ землю, не произведя никакого
замЬтнаго дЬйств1я; въ противномъ случай, то есть если предметъ
худой проводникъ, электричество облака сдЪлаетъ то же самое,
что электричество лейденской банки, только съ большею силою.
Молтя убиваетъ человйка и животныхъ, зажигаетъ горкшя
вещества, плавитъ металлы; если входитъ въ землю, то расплав-
ляетъ кремнистыя вещества, которыя потомъ опять затвердйваютъ:
отъ этого, получаются длинныя трубки, длиною въ нйсколько фу¬
товъ и называемый фульгуритами. Проходя черезъ деревья, мол¬
тя обращаетъ въ паръ соки въ сосудахъ, отъ чего дерево раз-
щепляется.
Молтя обыкновенно падаетъ на высоте предметы и притомъ
xopomie проводники электричества. Этимъ объясняется, почему
бблыпая часть неечастныхъ случаевъ бываетъ подъ деревьями.
Равнымъ образомъ, опасно во время грозы находиться среди со¬
вершенно открытой мйстности. Въ домахъ несчастья рйдки, по¬
тому что электричество по большей части находить себй путь въ
землю черезъ стйны.
Молшя является чаще всего въ видй ломаной линш, нерйдко
634
ПРИБДДЩПЕ II,
разветвляющейся, которой длина доходитъ до 15-ти верстъ. Трудно
объяснить, почему молшя югЪетъ видъ зигзага, а не прямой ли¬
ши; вероятно, это происходитъ отъ того, что электричество вы-
бираетъ такой путь, где оно можетъ встретить наименьшее со-
противлеше. Но должно заметить, что наблюдаемый видъ молнш
есть кажушдйся, перспективный,—въ действительности нёкоторыхъ
острыхъ угловъ зигзага, можетъ быть, не существуетъ. Въ под-
тверждеше этого мнешя служить то обстоятельство, что иногда
молшя пересекаетъ, повидимому, свой путь; такое пересечете
есть, конечно, перспективное явлете. Молшя продолжается чрез¬
вычайно коротшй промежутокъ времени. Отъ этого, все движу-
пцеся предметы, будучи освещены въ темную ночь молтею, кажут¬
ся неподвижными. Скачущая лошадь представляется остановившею¬
ся; спицы быстро вращающагосл колеса бываютъ отчетливо видны.
Чемъ суше воздухъ, разделяющей землю отъ электричеекаго слоя
облаковъ, и ч4мъ более осаждеше пара, темъ большее напряжете
прюбретаетъ электричество. Этимъ объясняются сильныя грозы Се-
веро-Американскихъ Соединенныхъ Штатовъ, воздухъ которыхъ за¬
мечательно сухъ. Въ некоторыхъ местахъ пояса тишины громъ не
перестаетъ, по причине постояннаго осаждешя водяного пара. По
мере удалешя отъ экватора къ полюсамъ, грозы р4же и слабее; въ
полярныхъ странахъ он4 неизвестны.
Громъ въ отношеши молнш то же, что трескъ въ отношеши искры,
получаемой изъ кондуктора электрической машины. На пути электри¬
ческой струи воздухъ сильно накаливается и расширяется; кроме того,
частицы наэлектризованнаго воздуха взаимно отталкиваются. После
прохождешя молнш, воздухъ снова устремляется въ прежнее поло-
жеше равновешя и производитъ звукъ.
Такимъ образомъ, молшя и громъ суть явлешя современныя; а
если громъ мы слышимъ после молнш, то это происходитъ отъ того,
что светъ передается почти мгновенно, а звукъ для передачи тре¬
буетъ некотораго времени. Причина, почему громъ продолжается не¬
сколько времени, заключается въ томъ, что разныя точки молнш на¬
ходятся отъ насъ въ разныхъ разстояшяхъ. Неравномерность звука
или раскаты грома происходить отъ интерференщи звуковыхъ волнъ
и отражешя отъ земныхъ предметовъ и облаковъ. Что земные пред¬
меты увеличиваютъ раскаты грома, ясно изъ того, что въ горахъ
громъ сильнее и продолжительнее. Полагаютъ еще, что въ острыхъ
углахъ зигзага молнш звуки должны быть сильнёе.
Такъ какъ скорость звука въ воздухе известна и именно равна
приблизительно */з версты въ секунду, то легко определить разстол-
nie отъ насъ ближайшей точки молнш: заметивъ время, протекшее
отъ ея появлен!я до того мгновешя, когда начинаемъ слышать громъ,
должно число секундъ разделить на три, и мы получимъ разстоя¬
ше въ верстахъ. Если бы наприм. прошло 12 секундъ, то молшя на¬
ходится отъ насъ въ разстояши 4-хъ верстъ. Такимъ образомъ най¬
дено,^ что за 25 верстъ громъ не слышенъ.—Отражеше отдаленной
МОЛН1И въ облакахъ и воздухе, безъ грома, называется зарницею.
АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
28. Возвратный ударъ.—Когда молш'я ударяете въ предмета»
то нередко производите разрушительное дЬйсуше и на друпя тела,
находянуяся отъ перваго иногда въ значительномъ разстояши. Это
явлеше объясняется такимъ образомъ. Когда облако заряжено по¬
ложительнымъ электричествомъ, то на верхнихъ частяхъ предметовъ
накопляется отрицательное; но когда облако разрядится черезъ одинъ
изъ предметовъ, то отрицательное электричество другихъ предме¬
товъ, не будучи удерживаемо положительнымъ электричествомъ обла¬
ка, устремится въ землю и произведетх то же дМств1е, какъ и на¬
стоящая молшл. Такое явлеше называется возвратнымг ударомъ.
29. Огни Св. Эльма.—Если грозовыя облака стоятъ низко, воз¬
духъ влаженъ и, следовательно, хорошо проводить электричество,
то электричество облаковъ не можетъ нрюбрести слишкомъ большое
напряжете. Тогда электричество, накопляющееся на остроконеч1лхъ
предметовъ, постепенно вытекаетъ въ воздухъ и нейтрализуете элек¬
тричество облака. Отъ этого, все остроконеч1я—вершины колоколенъ,
громоотводовъ, каски, копья, даже уши лошадей светятся; при этомъ
слышится легшй трескъ, какъ изъ предметовъ, приближенныхъ къ
кондуктору электрической машины. Это явлеше называется огнями
Св. Эльма; оно совершенно безопасно и указываете на невозмож¬
ность большого накоплешя электричества въ облакахъ.
30. Громоотводы.—Здашя, для предохранешя ихъ отъударовъ
молнш, снабжаются громоотводами. Громоотводъ есть заостренный
металлическШ стержень о (фиг. 6), утвержденный на крыше зда-
шя; если крыша железная или вообще
металлическая, то ее достаточно соеди¬
нить съ землею стержнемъ с, который
своими разветвлешями т опускается въ
колодезь, или но крайней мере во влаж¬
ную почву. Если крыша сделана изъ не¬
проводника электричества, то со стерж-
пемъ а должны быть соединены разныя
части крыши посредствомъ металличе-
скихъ листовъ. Когда облако возбуж¬
даетъ чрезъ вл1яше электричество въ
громоотводе, то электричество, разно¬
именное съ электричествомъ облака, вы¬
текаетъ чрезъ ocTpie и постепенно раз¬
ряжаете облако; если же облако было
слишкомъ сильно наэлектризовано, то его электричество переходите
въ ocTpie громоотвода и, не встретивъ сопротивлешя своему движе¬
шю, свободно уходите въ землю, не причинивъ здаюю никакого вреда.
31. Полярныя С1ЯН1Я.—У еЪвернаго и южнаго полюсовъ земли
наблюдается великолепное явленш, называемое нолярнымь огянгвлхъ^
сгьвсрнымъ и южнымъ. Оно представляется подъ весьма различными
видами, но въ общихъ чертахъ заключается въ слФдующемъ. Во время
ночи, на небесномъ своде, на той стороне горизонта, куда указываете
полюсъ магнитной стрелки, появляется светлая дуга, обращенная
686
Ш’ЯБЛВЛЕШЕ И.
своею выпуклостью вверхъ и окаймляющая черный сегментъ (фиг. 7).
Изъ нел начинаютъ подыматься столбы света, быстро изменявшиеся
въ цвЬте и сил'Ь, то уничтожающееся, то снова появляющиеся; въ
самой дуге замЬтно волнообразное движеше отъ одиого края до дру¬
гого. Св$товыя полосы иногда переходить за зенитъ, где образуютъ
светлое пятно, называемое короною полярнаго с1ятя, и предсгав-
ляютъ такимъ образомъ часть свЬтлаго купола. Спустя нисколько
времени, свЬтъ постепенно ослабЬваетъ и, наконецъ, совершенно
у н и чтожается.
При болыпомъ развитш, явлеше бываетъ видно не только въ стра-
нахъ полярныхъ, но даже ум4реннаго пояса до 40° широты.
Полярное йяше производится течешемъ электричества отъ по-
люсовъ къ экватору, по верхнимъ слоямъ атмосферы, гд’Ь сопроти¬
влеше электричеству весьма незначительно. Справедливость этого
нредположешл подтверждаютъ мнойя явлешя. Течете электричества
чрезъ стеклянную трубку, въ которой воздухъ былъ разрежешь прн
помощи воздушнаго насоса, весьма похоже на полярное йяше. Не¬
задолго до начала и во все продолжеше полярнаго йяшя, магнит-
Фнг. 7.
ная стрелка отклоняется отъ своего обыкновеннаго положешя то въ
ту, то въ другую сторону. Наконецъ, во время сильныхъ полярныхъ
йянШ на всЬхъ телеграфическихъ проволокахъ, им'Ьющихъ напра-
влеше съ сЬвера на югъ, замечаются индуктированные токи, кото¬
рые бываютъ такъ сильны, что нельзя передавать депеши. Такимъ
образомъ, остается объяснить только происхождеше свободнаго элек¬
тричества въ полярныхъ странахъ; правда, есть несколько гипотезъ,
но все оне мало вероятны.
ОптичееиДе метеоры.
32. Онтическ1е метеоры.—СвЬтовне лучи, проходя чрезъ
атмосферу, производятъ разныя оптическая явлешя, которыя но
большей части удовлетворительно объясняются на основанш зако-
новь свЬта.
оптически; метеогы.
637
Голубой цвътъ неба.—Причина голубого щгЬта неба заклю¬
чается въ тонъ, что частицы атмосфернаго воздуха, будучи освещаемы
лучами солнца, имеютъ способность разеЪивать только голубые лучи.
Отсюда ясно, что цвФтъ неба долженъ быть тФмъ ярче, чФмъ плот¬
нее воздухъ, потому что съ плотностью воздуха увеличивается число
частицъ, разс'Ьпвающихъ лучи; въ самомъ дФлФ, воздухоплаватели
утверждаютъ, что въ верхнихъ областяхъ атмосферы небесный сводъ
кажется темным?.. Примесь водяныхъ наровъ, разсФивающихъ без-
цвфтные лучи, изменяете цвете неба, делаете его сЪрымъ въ боль¬
шей или меньпгей степени. Причину шаровидности небеснаго свода
надо искать въ томъ свойстве нашего глаза, по которому, если пред¬
метъ находится отъ насъ далее извЬстнаго предела, то мы теряемъ
всякую возможность судить о разстояши, и намъ кажется, что всФ
таше предметы удалены отъ насъ одинаково.
33. Изъ-заоблачныя схян1я.—Если небо покрыто густыми
облаками, и въ промежуткахъ между ними прорываются солнечные
лучи, то являются бФлыя полосы, повидимому, расходящейся отъ солн¬
ца Это явлете называется изъ-заоблачнымъ сгятсмъ и происходитъ
отъ cat та, разс-Ьиваемаго частицами атмосферы, лежащими на пути
солнечныхъ лучей. То же самое наблюдается въ темной комнате, въ
которую впущены чрезъ отверейе лучи света: частицы воздуха и пы¬
линки обозначаюсь направлеше лучей. СвФтлыя полосы изъ-заоблач-
наго сшхпя должны быть, по причин1}-, большого удалешл солнца, между
собою параллельны, но, всл'йдстгяе перспективы, опФ кажутся рас¬
ходящимися, подобно тому, какъ отдаленная часть весьма длинной
и прямой улицы кажется уже, нежели та часть, которая находится
вблизи наръ.
34. Загя.—Заря есть явлеше, замечаемое после заката солнца
и незадолго до его восхода, и заключается въ томъ, что та часть
неба, въ которой находится солнце, окрашивается цветами—отъ зо-
лотисто-желтаго до темно-пурпуроваго. Заря происходитъ оть осве-
щешя лучами солнца верхнихъ слоевъ атмосферы. Бремя, протек¬
шее отъ начала до конца зари, называется сумерками.
35. Мигажъ.—Иногда предметы, далеко находящееся за гори-
зонтомъ, и потому невидимые, показываются надъ нимъ въ прямомъ
или обратномъ положен}и и почти всегда несколько измененные. Это
явлеше называется миражемъ или зеркальностью воздуха; въ Си-
щши известно подъ именемъ фата-моргана, въ Россш—марево.
По большей части оно наблюдается въ песчаныхъ степяхъ тропи-
ческаго пояса и состоитъ въ следующемъ. Надъ горизонтомъ появ¬
ляются два изображешя предмета: прямое и ниже—обратное, и какъ
бы второе было отражешемъ перваго въ спокойной поверхности воды
Подобное явлеше можно произвести искусственно, если смотреть вдоль
раскаленной докрасна чугунной полосы; предметы, находящееся на
другомъ ея конце, кажутся удвоепннми.
Миражъ происходитъ при необыкповенномъ распределен} и плот¬
ности атмосферы. Въ состоянш равновейя воздуха, илотность по¬
степенно убнваетъ съ удалешемъ отъ земной поверхности, но при
638
ПРИБАВЛЕШЕ II.
иеключительныхъ услов1яхъ верхше слои атмосферы могутъ быть
плотнее нижнихъ. Такъ, въ песчаныхъ степяхъ, напр, въ Египта,
Caxapi, отъ сильнаго дМетв!я солнечныхъ лучей, ирилегающш къ
почве слой воздуха сильно нагревается и, расширяясь, становится
менее плотнымъ; отъ этой), показатель его преломлешя также убы¬
ваете. Такимъ образомъ, начиная отъ поверхности земли ЗШ
койной поверхности моря; хотя вода нагревается не столь сильно,
какъ суша, зато примёсь водяныхъ паровъ уменьшаете плотность
воздуха. Можно представить себе глазъ наблюдателя и видимую имъ
точку с въ разныхъ положешяхъ относительно АВ. Мы разсмотримъ
только тотъ случай, когда глазъ лежитъ въ В на пределе АВ, а
точка с выше. Лучи могутъ достигнуть глаза двумя путями. Пере¬
ходя изъ средины менее преломляющей въ болёе преломляющую,
лучъ скВ будетъ приближаться къ отвесной лиши и опишете кри¬
вую лишю скВ, выпуклую кверху, какъ при астрономической ре-
фракщи *). Глазъ увидитъ тогда точку с въ С\, выше действительнаго
ея положешя, по направленно прямой лиши Bci, касательной къ
кривой скВ въ В. Другой лучъ cm также пойдете по кривой cm,
выпуклой кверху, пока не достигнете до АВ\ далькЬйшш путь свой
онъ совершаете, переходя изъ средины более преломляющей въ ме¬
нее преломляющую; поэтому, онъ удаляется оте отвесной лиши и
описываете кривую линно тп, выпуклую книзу. Можетъ случиться,
что въ точкЬ п уголъ падешя будетъ более предельнаго угла пол •
наго внутренняго отражешя, и тогда лучъ отразится, какъ отъ го-
ризонтальнаго плоскаго зеркала, или какъ отъ поверхности воды
въ спокойномъ состоянш. Пссле того, лучъ будетъ переходить изъ
средины менее преломляющей въ болёе преломляющую, и потому-
станетъ приближаться къ отвесной лиши, описывая кривую пВ, вы¬
пуклую книзу. Тогда глазъ увидитъ точку с въ с,, ниже ея дей¬
ствительнаго положешя, по направленно лиши Всг. Если вместо точ¬
ки с будетъ предметъ, получатся два его изображешя: первое—пря¬
мое и приподнятое, а второе—обратное и ниже действительнаго но-
ложешя предмета. Отъ нёкоторыхъ точекъ, лежащихъ вблизи АВ,
лучи въ глазъ нридги не могутъ; поэтому, между с и сг является не¬
лепое серое пространство, и все явлеше представляется такимъ об-
разомх, какъ будто-бн с2 было отражешемъ с въ зеркальной поверх-
НОСТИ поди.
*) Объ ftc’j ро*:о» и* еской ре^авц’и излагается вь материки1 еском географии.
(фиг. 8), илот-
ностьвоздуха воз¬
растаете до не-
А
ла АВ, где она
наибольшая, и по¬
томъ уменыпает-
S—
м-
'AV ся. То же самое
бываетъ и на спо-
Фиг. 8.
0ИТИЧЕСК1Е МЕТЕОРЫ. 639
36. Радуга.—Если дождевыя капли освещаются солнцемъ, то
въ нихъ является радуга. Она имеетъ видъ дуги, окрашенной веёми
цветами призматическаго спектра: внутренняя часть—фюлетовымъ
цветомъ, и наружная—краснымъ; между ними помещаются всЬ про-
4ie цвета. Ч4мъ солнце выше, т4мъ ниже радуга; ея совеЬмъ не
бываетъ, когда высота солнца более 42°. Иногда замечается еще
и другая радуга, окаймляющая первую въ разстояши 9°; въ ней на¬
блюдаются тё же цвета, хотя гораздо слабее и въ обратномъ поряд¬
ке: фюлетовый лежитъ на внешней части дуги, красный—внутри.
Можно произвести радугу искусственно; если будемъ смотреть
на фонтанъ со стороны солнца, то въ капляхх воды увидимъ радугу.
Луна, когда бываетъ въ полномъ блеске, также даетъ радугу, ко¬
торой цвета однако довольны слабы.
Явлеше радуги вполне удовлетворительно объясняется прелом-
летемъ и отражешемъ света въ дождевыхъ капляхъ.
Вообразимъ горизонтъ места HR (фиг. 9), и пусть солнечный
лучъ Sz падаетъ на каплю воды них, имеющую видъ шара, котораго
центръ въ о. Проведя рад!усъ ое, построимъ уголъ падешя о. Войдя
въ каплю, лучъ приблизится къ перпендикуляру, образуя уголъ пре-
ломлешя они, который назовемъ чрезъ Ъ. При паденш преломленнаго
луча ей на внутреннюю сторону капли, въ точке и, часть луча вый-
детъ, часть отразится по их. Въ точке х часть луча отразится во
внутренность капли, часть выйдетъ по xL подъ угломъ преломлешя в;
пусть эта часть луча входитъ въ глазъ наблюдателя L. Мы разсмо-
трели путь только одного луча. Если бы на каплю упалъ целый пу-
чекъ S (фиг. 10) параллельныхъ лучей, то вообще, по выходе изъ
капли, лучи jS', будутъ расходящимися; весьма немноие изъ нихъ по-
падутъ въ глазъ наблюдателя, и, следовательно, произведутъ слабое
впечатлеше. Простыми вычислешями можно доказать, что есть такое
положеше капли на небесномъ своде, при которомъ параллельные лу¬
чи, вошедппевъ ка¬
плю, и по выходе изъ
нея, остаются па¬
раллельными; таше
лучи производятъ
на глазъ достаточно
сильное впечатлеше
и называются дтья-
тельными. Прове-
дёмъ чрезъ глазъ L
прямую лишю MN,
параллельную лучу
S (фиг. 9) солнца.
Если лучи были кра¬
сные, то уголъ D,
равный /_xLN, со¬
ставленный литею
MN и литею Lx,
Фиг. 9.
640
Ш’ЯИАВЛЕШЕ II.
по направлению которой лежитъ капля, испускающая деятельные
лучи, равенъ 42°; для фюлетовыхъ лучей ,/-D=lO'.
Отсюда выходитъ, что всякая точка небеснаго свода, для которой
уголъ D равенъ 42°, покажется красною. Татя точки будутъ распо¬
ложены по поверхности конуса, въ которомъ ось LK и производя¬
щая лишя Lx составляютъ уголъ 42°. Разсуждая подобнымъ обра¬
зомъ для фюлетовыхъ лучей, найдемъ, что внутри конуса xLN бу¬
детъ другой конусъ, котораго ось LN и производящая лишя обра¬
зуютъ уголъ въ 40°; между этими двумя конусами находятся кону¬
сы вс^хъ прочихъ лучей. Такимъ образомъ, наблюдатель долженъ
увидеть на небосклоне, въ противоположной стороне отъ солнца,
цветную дугу, шириною въ 2°, окрашенную всеми цветами спек¬
тра; внутри будетъ фиолетовый цвёте, потомъ сищй, голубой и т.
д., и, наконецъ, красный.
Мы разсмотрели, какая должна быть радуга отъ одной светя¬
щейся точки; но солнце есть светящееся тело, котораго каждая точ¬
ка даетъ цветную дугу шириною въ 2°. Эти дуги другъ друга частно
покрываютъ, и цвета перемешиваются; чистыми остаются только
цвета красный и фиолетовый. Такъ какъ угловой д1аметръ солнца
равенъ то лишя MN (фиг. 9), идущая отъ нижней точки солнца,
и лишя тп—отъ верхней точки того же светила, образуютъ уголъ
въ 1Ы°. Поэтому, ширина радуги будетъ увеличена на 1Ы°, и, сле¬
довательно, вся ширина ея должна быть 2 '/20, что и въ самомъ деле
наблюдается.
Изъ фигуры выходитъ, что высота xLR вершины радуги равна
/_xLN—/_RLN или 42°—ZBLN, где /_RLN есть, очевидно,
высота нижней точки солнца. Значитъ радуга возможна только въ
такомъ случае, когда высота нижней точки солнца менее 42°; если
высота равна 42°, то радуга вершиною своею касается горизонта.
Въ Петербурге меридоанальная высота солнца, во время солнцестоя-
шя, равна 52° 31'; следовательно, въ эту пору радуга около по¬
лудня невозможна.
Светъ можетъ достигнуть наблюдателя после двухъ отражешй
въ дождевой капле, какъ это показано на фигуре 11, где В изобра¬
жаете лучъ солнца, О каплю и L глазъ наблюдателя. Можно дока¬
зать, что деятельные красные лучи составляютъ уголъ 51° съ лишей,
проведенною чрезъ глазъ наблюдателя и некоторую точку солнца;
для фйолетовыхъ лучей тотъ же уголъ равенъ 54 . Следовательно,
во второй радуге цвета расположены въ обратномъ порядке. Раз¬
ность обоихъ утловъ составляете 3°; приложивъ сюда видимый •.’lia-
метръ солнца, получаемъ 3‘/2°—ширину второй радуги.
Вычислеше также показываетъ, что радуги отъ 3-хъ и 4-хъ от-
раженШ мох’утъ образоваться въ тёхъ дождевыхъ капляхъ, которыя
находятся между наблюдателемъ и солнцемъ; по причине яркости
этого светила, оне никогда не бываютъ видимы. Пятая радуга долж¬
на быть на противоположной стороне отъ солнца, между первыми
двумя радугами, но она такъ слаба, что не была наблюдаема. ^
37. Вънчики. — Иногда солнце и луну, въ разстояши отъ 1
ОПТИЧЕСШЕ МЕТЕОРЫ.
641
до 4°, окаймляютъ одинъ или нисколько цветныхъ круговъ, окра-
шенныхъ внутри фюлетовымъ, а вне краснымъ цв^томъ. Подобное
явлеше замечается, когда смотрятъ на светящийся предметъ чрезъ
стекло, покрытое мелкими каплями воды. Тагая капли получаются,
если на стекло подышать. Пламя газа, или лампы, видимое черезъ
стекла уличныхъ фонарей и оконъ въ домахъ, также окружается
цветными каймами. Поэтому, весьма вероятно, что венчики происхо¬
дить отъ той же причины, и въ самомъ деле они наблюдаются только
въ томъ случае, когда между глазомъ наблюдателя и солнцемъ или
луною находятся облака, состояния изъ малыхъ водяныхъ шариковъ.
38. Цвътные круги.—Въ полярныхъ странахъ и даже, въ хо¬
лодное время, въ умеренныхъ поясахъ, несколько круговъ цветныхъ
и безцветныхъ появляются около луны, но съ больпшмъ блескомъ ко¬
нечно около солнца. Во-первыхъ замечаютъ цветной кругъ АСА'С'
около солнца S (фиг. 12) въ разстоянш 22° слишкомъ. Цвета этого
круга обратны цветамъ венчиковъ: внутри лежитъ красный цветъ,
Фиг. 12.
снаружи—фюлетовый. Въ разстояши 4G является иногда и другой
41
642
ПРИБАВЛЕНИИ II.
кругъ В В В'В' того же рода, т. е. снаружи фиолетовый и внутри
красный. При болыпемъ развитш явлешя, чрезъ солнце проходятъ
два бЬлыхъ круга: горизонтальный ЪВАА'В'Ъ' и вертикальный
DCC'iy. Иногда являются еще цвЬтныя дуги dBd, аСа, dC'a' и
d'lyd', касательныя къ цвЬтнымъ кругамъ. На взаимныхъ нересЬче-
шяхъ круговъ получаются свЬтлыя нятна; самыя ярыя А, А\ В,
В' и въ пересЬченш бЬлыхъ круговъ, противъ солнца, называются
ложными солнцами или лунами.
Весьма рЬдко наблюдаются разомъ всЬ круги и дуги—чаще яв¬
ляются тЬ или друпе, или части ихъ. Наконецъ, горизонтъ можетъ
закрыть часть явлeнiя, какъ это показано на фигу pi. Самое обык¬
новенное явлеше—одинъ ближайппй къ светилу кругъ АСА' С', рЬже
—два цветные круга, около луны, когда между этимъ свЬтиломъ
и глазомъ находятся легшя перистыя облака. Въ морозные дни, нри
закатЬ солнца, нерЬдко можно видеть по обЬ стороны светила стол¬
бы, которые составляютъ часть цветныхъ круговъ. У поселянъ они
известны подъ именемъ морозныхъ столбовъ.
ВсЬ эти явлешя удовлетворительно объясняются преломлешемъ.
и отражешемъ свЬта въ ледяныхъ кристалликахъ, которыми неред¬
ко наполненъ воздухъ, отъ чего прозрачность его делается менЬе
обыкновенной.
39. Понят1Е о темпестолопи. Подъ именемъ темпестологш
разумЬютъ часть метеорологш, занимающуюсяизучев1емъ законовъ, по
.которымъ изменяется погода: цЬль ея—предсказывать, на болЬе или
менЬе продолжительный промежутокъ времени, состояше атмосфе¬
ры, т. е. направлеше и силу вЬтра, температуру, выпадете метео-
рическихъ осадковъ и проч., иными словами,—погоду.
Погода главнЬйпгимъ образомъ зависитъ отъ направлешя вЬтра,
какъ въ нижнихъ, такъ и въ верхнихъ слояхъ атмосферы, потому
что отъ направлен!я вЬтра зависятъ его качества: температура, ко¬
личество содержащегося въ немъ пара и проч., т. е., именно, тЬ
элементы, которые составляютъ погоду.
Изобары; Minimum и Maximum. Для предсказашя погоди
необходимы многочисленным метеорологичесшя наблюдешя, одновре¬
менно произведенный на большомъ пространств^ земной поверхно¬
сти. ЧЬмъ обширнЬе пространство, чЬмъ больше метеорологическихъ
обсерваторШ, тЬмъ точнЬе будутъ предсказашя погоды. СдЬланныя
наблюдешя, между которыми высота барометра *) имЬетъ наиболь¬
шее значеше, сообщаются ежедневно одинъ или два раза въ день,
по телеграфу, къ извЬстнымъ часамъ въ центральную обсерваторпо.
ЗдЬсь наблюдешя наносятся на географическую карту; именно, со-
одиняютъ лишями тЬ точки земной поверхности, который имЬютъ
одну и ту же высоту барометра. Ташя кривыя лиши называются изо-
бпцамн. На фиг. 13 изображены три изобары. Внутренняя изобара
*) Сосби аются также: температура, направлеше и сила riTpa, количество атмо-
сфервыхъ осадковъ, облачность, влажность и видь моря, если ы’Гсто приморское»
ТЕМПЕСТОЛОИЯ.
643
740
соединяетъ т4 точки, гд* давлеше 730шш. Во внутрь ея давлеше
атмосферы уменьшается, и наименьшее давлеше 720“™ или, такъ
называемый, минимумъ (minimum) находится внутри. Снаружи изо¬
бары 730mm, давлеше во все стороны увеличивается. Изобара 740mm
проходитъ чрезъ точки земной поверхности, где давлеше равно 740mm.
Уходя еще далее отъ минимума, мы достигаемъ изобары 7 50,nm. Между
изображенными изобарами, понятно, можно начертить сколько угодно
изобаръ съ промежуточными высотами барометра, если существуетъ
достаточное число метеорологическихъ станцш.
Иногда изобары окружаютъ не минимумъ давлешя, а максимумъ
' (maximum), т. е. самое большое давлеше. На фигуре 14 показанъ
maximum въ 770mm; отъ него давлеше во всЬ стороны уменьшается,
что видно по изобарамъ 760mm, 750mm и 740mm.
Для Европы при-
нимаютъ во внима-
Hie только т4 изоба¬
ры, которыя прохо¬
дятъ по ея матери¬
ку, восточной части
Атлантическаго оке¬
ана и Средиземному
морю, потому что, по
недостатку наблюде-
вш, нельзя начер¬
тить изобары чрезъ
середину Атлантиче¬
скаго океана, мате-
рикъ Африки, Центральную и Северную Азш и Ледовитый океанъ*).
Въ Европе всегда есть максимумы и минимумы, а такъ какъ вы¬
сота барометра, въ каждомъ мёсте, отъ одного до другого дня ме¬
няется, то максимумы и минимумы, вместе съ окружающими ихъ
изобарами, перемещаются, при чемъ изменяется и форма изобаръ.
Минимумы и максимумы сопровождаются ветрами.
Вътгы минимума и максимума. Частица воздуха тогда толь¬
ко можетъ пребывать въ покое, когда она испытываетъ со всехъ
сторонъ одно и то же давлеше. Если давлешя не равны, частица
въ покое не останется и будетъ двигаться въ сторону наименыпаго
давлешя. Поэтому, въ массе воздуха должны возникнуть ветры, ва-
правляюшдеся по земной поверхности, со всехъ сторонъ къ мини¬
муму и во все стороны отъ максимума. Между двумя изобарами ве¬
теръ дуетъ отъ изобары болыпагб давлешя къ изобаре меныпаго
Iran Tretrj я Сила ветра темъ более, чемъ быстрее изменяется дав-
леше, по мере приближешя къ минимуму, или максимуму. Изые-
Фиг. 13.
Фиг. 14.
*) Въ Америк* хорошо организована система метеорологическихъ станщй,
но которыя не находятся въ постоянномъ спошенш съ Европой; при
томъ изм*-
нете погоды въ Америк* ие оказываетъ влаяшя на нашу атмосферу, и только Hi-
которые ураганы достигаютъ чрезъ океанъ до оереговъ Европы,
644
ПРИБАВЛЕШЕ II.
нете высоты барометра на одну географическую милю называется
ipadieumoMb. Направлеше град1ента принимается перпендикулярнымъ
къ изобарамъ или по направленш кратчайшаго разстояшя между
двумя смежными изобарами; стрелки на фиг. 13 и 14 представ¬
ляютъ направлешя град!ентовъ. 44мъ бол'Ье град!енты, тЬмъ силь¬
нЬе вЬтеръ.
Изъ сказаннаго, казалось бы, следовало заключить, что вЬтры
должны дуть по направленш градоентовъ или перпендикулярно къ
изобарамъ. Въ действительности, направлеше вЬтровъ иное, и это
отступлеше удовлетворительно объясняется вращешемъ земли на
оси,—совершенно такъ же, какъ подобное же отступлеше въ пасса-
тахъ и муссонахъ. Всякая частица" воздуха, въ напгемъ полушарш,
двигающаяся съ южной стороны горизонта, между востокомъ и запа-
домъ, къ северной сторонЬ,—упреждаетъ движеше земли на востокъ
и отступаетъ къ востоку. Частица воздуха, двигающаяся по проти¬
воположному направленш, отъ сЬверной стороны горизонта къ юж¬
ной, отстаетъ отъ движешя земли и отступаетъ къ западу. Отступле¬
ше увеличивается по мЬрЬ приближешя къ полюсу; въ экватор1аль-
ныхъ странахъ оно весьма мало. Отступлеше тЬмъ болЬе, чЬмъ бли¬
же къ меридаану направлеше движешя. Такимъ образомъ, частица
воздуха приближается къ минимуму не по кратчайшему пути, но опи-
сываетъ кривую спиральную линш; направлеше движешя противопо¬
ложно стрЬлкЬ часовъ. На фигурЬ
15 точками представлены двЬ изо¬
бары, окружающая минимумъ, а
непрерывныя лиши изображаютъ
пути воздуганыхъ частицъ, прибли¬
жающихся къ минимуму. — Воз¬
духъ, приносимый в'Ьтромъ со
всгЬхъ сторонъ въ область мини¬
мума, подымается здЬсь въ верх-
Hie слои атмосферы и стекаетъ на
окружающая местности.
Направление вЬтра лежитъ ме¬
жду градаентомъ и изобарою. ЧЬмъ
сильнЬе вЬтеръ, тЬмъ болЬе онъ
отступаетъ отъ градаента и тЬмъ
ближе лежитъ къ изобарЬ; весьма сильные вЬтры дуютъ почти по
направленш изобаръ.
Минимумъ съ его вЬтрами можно разсматривать какъ огромныхъ
размЬровъ вихрь. Воздухъ, его составляющей, безпрестанно перемЬ-
няется: внутренняя часть имЬетъ восходящее течете, на мЬсто ко¬
тораго прибываютъ струи воздуха по спиральнымъ лишямъ, отъ ок-
раинъ вихря.
Не трудно убЬдиться, что движете частицъ воздуха въ макси-
мумЬ, есть также криволинейное и совершается по направленш стрЬл-
ки часовъ. На фигурЬ 16 изобары представлены точками, а пути
частицъ—непрерывными лишями.
ТЕМПЕСТОЛОГШ.
645
Движеше воздуха въ максиму¬
ма также вихревое; зд'Ьсь воздухъ
спускается изъ верхнихъ слоевъ ат¬
мосферы и потомъ расплывается во
всЬ стороны по земной поверх¬
ности.
Если станемъ лицомъ въ ту сто¬
рону, куда дуетъ в’Ьтеръ, то mi¬
nimum будетъ впереди насъ и ни¬
сколько вл'Ьво, a maximum—сзади
и нисколько вправо.
Вихревое движете воздуха въ
минимумахъ и максимумахъ юж-
наго noxymapia противоположно
предыдущему: въ минимумахъ—по Фиг- 16-
направленш стрелки часовъ, въ максимумахъ — по обратному на¬
правленш.
В’Ьтры, окружаюпце minimum и maximum, обладаютъ противо¬
положными свойствами, а потому оба вихря приносятъ совершенно
различную погоду.
Массы воздуха, прибывающая со вс’Ьхъ сторонъ къ минимуму,
подымаются въ верхте слои атмосферы. Подымахищйся воздухъ охла¬
ждается, и если онъ въ достаточной степени влаженъ, то выд'Ьляетъ
водяные метеоры.
Самые влажные в’Ьтры приходятъ съ большихъ водныхъ про-
странствъ; въ Европ’Ь—съ Атлантическаго океана. Принимая вих¬
реобразное движете, они мало по малу отстусаютъ отъ своего на¬
правлетя. Западный, напримеръ, в'Ьтеръ переходить постепенно въ
ЮЗ, потомъ въ Ю, и достигаетъ восходящаго течешя въ ЮВ на¬
правленш. Во веЪхъ м'Ьстностяхъ, окружающихъ минимумъ, гд4 бу¬
дутъ дуть в’Ьтры, пришедппе съ Атлантическаго океана, погода бу¬
детъ теплая и ненастная. Напротивъ, в4тры, возникппе на Ледо-
витомъ океан4 и на сЬвер'Ь
Азш, приносятъ холодную
и, по большей части, ясную
погоду. Пусть вихрь двигает¬
ся съ 3 на В (фиг. 17). Пря¬
мая литя, проведенная чрезъ
minimum приблизительно съ
СВ на ЮЗ, д’Ьштъ вихрь на
части, HMfaonjia различную
погоду. Въ восточной (перед¬
ней) половинЬ дуютъ в’Ьтры
ЮВ, Ю, ЮЗ и 3, теплые и
большею частш влажные, со¬
провождаемые водяными ме- [{/ J»
теорами; барометръ стоить
низко. Въ западной (задней) ФИГ. 17_
dhi\
-з
646
ПРИВА.ВЛКН1К II.
половин1>—преобладаютъ ветры СЗ, С, СВ и В—холодные и содер¬
жание въ себе незначительное количество водяного пара; погода бы¬
ваетъ холодная и преимущественно ясная. Барометръ стоить высоко.
Въ вихре съ максимумомъ воздухъ спускается изъ верхнихъ
областей атмосферы на страны съ большимъ давлешемъ и потомъ
расплывается въ разныя стороны по земной поверхности. Спускаю¬
щаяся весьма холодныя массы воздуха согреваются и хотя оста¬
ются холодными, но пары, содержащееся въ нихъ, удаляются отъ
состояшя насыщешя. Значить, вс’Ь в’Ьтры максимума должны быть
сухи и холодны; местности, надъ которыми стоить максимумъ, име¬
ютъ погоду ясную и въ зимнее время холодную, потому что, по
причине прозрачности воздуха, земля сильно охлаждается чрезъ
лучеиспускаше теплорода.
Движен1Е вихрей. Если пары, содержащееся въ воздухе,
переходятъ въ жидкое состояше, то оставляютъ пустое про¬
странство, а это влечетъ за собою уменыпеше давлешя атмосферы.
Если въ какой нибудь местности образовался минимумъ, то воз¬
бужденные имъ ветры, прибывая къ минимуму и выделяя свои
пары, будутъ поддерживать низкое барометрическое давлеше, и
преимущественно въ той части вихря, где будетъ более обиль¬
ное выделеше водяныхъ метеоровъ, т. е. преимущественно въ вос¬
точной (передней) половине вихря. Такимъ образомъ, въ ту сору,
какъ притекаюпця массы воздуха съ запада увеличиваютъ давле¬
ше въ минимуме,—на восточной стороне давлеше падаетъ и об¬
разуется новый минимумъ. Иначе сказать—минимумъ перемещает¬
ся. И въ самомъ деле, минимумы двигаются, приблизительно, на
востокъ, или СВ, и вообще на восточную часть горизонта. Ско¬
рость ихъ движетя различна и доходить до 80 верстъ въ часъ.
Не следуетъ думать, что новый, минимумъ долженъ быть ме¬
нее прежняго, потому что величина последняго изменяется и мо¬
жетъ увеличиться, или уменьшиться, въ зависимости отъ скорости
прибывающихъ массъ воздуха, ихъ температуры и количества со¬
держащегося въ нихъ пара. Для движешя вихря достаточно, что¬
бы въ соседней местности возникло атмосферное давлеше, кото¬
рое было бы меньше современнаго ему давлешя въ прежнемъ ми¬
нимуме.
Мы разсмотрели движеше минимума на восточную сторону го¬
ризонта; бываютъ движешя обратныя—къ западной стороне го¬
ризонта, съ севера на югъ, съ юга на северъ, хотя и весьма
редко. Чтобы объяснить это, необходимо принять, что самое обиль¬
ное выделеше водяныхъ метеоровъ бываетъ, во всякомъ случае,
въ передней половине вихря, хотя бы эта половина была обраще¬
на не на востокъ, а къ другой стороне горизонта; и действитель¬
но, въ передней части вихря погода хуже, чемъ въ задней.
Въ максимумахъ осаждеше пара чрезвычайно редко; поэтому, дви¬
жете ихъ не зависитъ отъ образовашя водяныхъ метеоровъ, и ма¬
ксимумы двигаются крайне медленно, или долго держатся надъ од¬
ною и тою же местностью. Погода стоить тихая и ясная, а зимою
холодная.
ТЕМИЕСТОЛОГШ.
647
См*на вътговъ. При прохожденш вихря съ минимумомъ
чрезъ какую-либо местность, ветры сменяются въ извЬстномъ по¬
рядка, въ зависимости отъ направлешя вихря и смотря по тому,
въ какихъ частяхъ вихря находится местность.
Пусть минимумъ двигается въ направленш отъ а къ Ъ (фиг. 18),
отъ запада къ востоку.
ЗдФсь могутъ встретиться
три различные случая. Если
местность лежитъ на пути аЬ
минимума,то въ моментъ вступ-
лешя вихря на эту местность
подымается ЮВ вЬтеръ; сила
ветра увеличивается по мФрФ
приближешя минимума, но на¬
правлеше его не изменяется-
Высота барометра уменьшает¬
ся. Въ серединФ вихря вФтеръ
падаетъ, а потомъ вдругъ на-
чинаетъ дуть съ противопо¬
ложной стороны; въ данномъ
случаФ—съ СЗ. Барометриче¬
ская высота увеличивается.
Если вихрь проходить чрезъ
некоторую местность по лиши тп, своею правою 'стороною, то
вЬтеръ начинается съ Ю (въ точкЬ м); мало по малу онъ перехо¬
дитъ въ ЮЮЗ, далЬе вь ЮЗ, 3, ЗСЗ, СЗ, такъ что поворачи-
ваше ветра совершается по направленш стрЬлокъ часовъ. Для
местности, прорезывающей лЬвую сторону вихря по линш cd, пер¬
вый вЬтеръ будетъ съ юго-восточной стороны горизонта; за нимъ
послЬдуютъ: В, ВСВ, СВ и С; слЬдовательно, смЬна вЬтровъ со¬
вершается тогда по направленш, обратному движетю часовой стрел¬
ки. ТЬ же суждешя можно приложить ко всякой части вихря.
По мЬрЬ движешя минимума съ 3 на В, разныя местности
входятъ въ область вихря, и въ нихъ возникаютъ вЬтры, соответ¬
ственно ихъ положенш. Весьма интересно, что въ лЬвой сторонЬ
вихря восточные вЬтры распространяются противоположно своему
направленш, т. е. чЬмъ местность лежитъ болЬе къ востоку, тЬмъ
позднЬе подымается вЬтеръ. Южные ветры въ правой половинЬ
вихря распространяются бокомъ на В. Распространеше западныхъ
вЬтровъ совпадаетъ съ ихъ направлешемъ.
Мы разсмотрЬли смЬну вЬтровъ въ предположеши, что вихрь
двигается съ запада на востокъ. Если вихрь идетъ съ ЮЗ на
СВ, или вообще съ западной стороны горизонта на восточную,
уклоняясь на сЬверъ, или югъ, вЬтры могутъ быть иные, но смЬ-
на ихъ всегда совершается въ правой сторонЬ вихря—по направ¬
ленно стрелки часовъ, въ лЬвой по обратному направленш. Обык¬
новенное движеше вихрей—съ ЮЗ на СВ. НеизвЬстныя причины
усшщваютъ иногда осаждеше пара въ западной части вихря, такъ
Фиг. 18.
648
ИРИБЛВЛЕН1Е II.
что онъ принимаетъ необычное направлеше, съ восточной стороны
горизонта на западную. Тогда смёна вйтровъ совершается въ
обратномъ порядка выше указанному, но т^мъ не менее въ пра¬
вой стороне вихря—по направленш стрелки часовъ и въ левой—
по обратному.
Все вышеизложенное относится къ вихрямъ еЬвернаго полуша-
pia; въ вихряхъ южнаго полуппцля направлеше в4тровъ и ихъ сме¬
на противоположны предыдущему.
Изложенная Teopia вполне применима только къ сильнымъ в4т-
рамъ, сопровождающимъ сильный минимумъ, съ большими град1ен-
тами, и наилучше къ тропическимъ ураганамъ, гдЬ град1ентъ до-
стигаетъ величины 3mm, 6, между т4мъ какъ въ нашихъ буряхъ
онъ, къ счастш, редко превышаетъ 0mm, 3. Малые размеры урага-
новъ объясняются небольшимъ уклонешемъ в'Ьтровъ подъ в^пяшемъ
вращешя земли на оси. По м4р4 удалешя отъ экватора, это вл1яше
увеличивается, ураганы расширяются и вместе съ т’Ьмъ ослабе-
ваютъ, а разнообраз1е м’Ьстныхъ усил!й обширнаго пространства,
которое обнимаетъ выхрь, уклоняетъ ветры въ большей или мень¬
шей степени отъ ихъ правильности.
Предсказан1е погоды. Совокупность всЪхъ СВОЙСТВЪ В'Ьтровъ,
окружающихъ минимумъ, даетъ возможность определить, въ какой
части вихря мы находимся, какое направлеше имеетъ минимумъ
и въ какой стороне отъ насъ онъ лежитъ; отсюда можно сделать
заключеше о вёроятномъ состоянш погоды на 2—4 дня впередъ.
Для более точнаго предсказашя погоды, надо иметь сведешя о
положеши минимумовъ и максимумовъ за несколько дней. Съ этою
целью, все обсерваторш какой либо страны или государства еже¬
дневно, въ определенный часъ, посылаютъ чрезъ телеграфъ числен-
ныя данныя о состоянш погоды въ центральную обсерваторш.
Здесь они наносятся на карту. Имея за несколько дней систе¬
мы изобаръ, можно указать дальнейшее движеше минимума съ
окружающими его ветрами, а отсюда выводятъ заключешя о со¬
стоянш погоды на неделю или более впередъ. Если той или
другой местности угрожаетъ буря, то туда посылаются телеграм¬
мы. Въ приморскихъ местахъ вывешиваются сигналы, и моряки
и рыбаки, сообразуясь съ ними, уходятъ въ море или остаются въ
безопасной гавани. Такъ какъ наилучше предугадывается бурное
состояше атмосферы, то темпестолопя оказываетъ более услугь
морякамъ, чемъ земледельцамъ, для которыхъ выпадете водяныхъ
метеоровъ имеетъ первенствующее значеше. Чтобы предсказывать
погоду съ бблыпею точностью, чтобы не только предупреждать о
приближенш бури, но и определять, хотя бы приблизительно, ко¬
личество атмосферныхъ осадковъ и температуру,—необходимы бо¬
лее многочисленный чемъ теперь метеорологичесшя станцш, свя-
занпыя телеграфными проволоками съ центральною обсерватор!ею.
Для разъяснешя сказаннаго, мы разсмотримъ ходъ бури, про¬
шедшей по Северной Европе въ течете 20—24 iewiK 1879 года.
Фигура 19 представляетъ 5 географическихъ картъ Европы съ
фонографъ. 649
начерченными на нихъ изобарами для 5 дней; числа, поставлен-
-3 iioaa. 24 {юля.
Фиг. 19.
ныя на изобарахъ, означаютъ высоту барометра въ миллиметрахъ.
20-го шля обнаружился довольно сильный минимумъ наАтланти-
ческомъ океан’Ь, на СЗ Великобританш, съ большими град1ента-
ми. На карте показаны окружаюнщ его изобары: 736, 740 и 745;
он'Ь смыкаются въ Атлантическомъ океане, но нанравлешя ихъ
на карте не показаны, по недостатку наблюдешй. Въ Южной Евро¬
па господствуетъ высокое атмосферное давлеше. Къ 21-му шля ми¬
нимумъ ослабЬлъ и передвинулся на В; онъ окруженъ сомкнутой
изобарой въ 740mm. 22-го шля минимумъ ослабёлъ еще болёе и
достигъ береговъ Швецш. 23-го шля, минимумъ, продолжая осла¬
бевать, былъ уже надъ Ладожскимъ озеромъ, 24-го достигъ Б'Ь-
лаго моря, а 25-го исчезъ. 24-го шля показался на западе Ирлан-
дш новый минимумъ, довольно слабый. Въ течете этихъ дней
были сильные ветры въ Англш и Франщи. Въ то же время въ
Южной Европе стояло высокое барометрическое давлеше. 23-го
шля максимумъ обозначился ясно; онъ стоялъ надъ Нспашей и
Южной Франщей. 24-го было два максимума: одинъ во Франщи,
другой къ югу отъ Испаши.
ИРИБАВЛЕН1Е III.
Фонографъ. Фонографъ состоитъ изъ цилиндра А (фиг. 1)г
вращающагося на оси сс' и приводимаго въ такое движеше руко¬
яткою й. Одна часть с оси имеетъ винтовые нарезы, а одна изъ
подставокъ Ъ—гайку. При вращенш оси, цилиндръ А получаетъ
горизонтальное движеше между подставками, въ ту или другую
сторону, смотря по направленш вращешя; если рз'КОятку враща-
650
П “ИВАВЛЕН1Е III.
ютъ по направленш стрелки часовъ, то винтъ с ввинчивает^ ы>
гайку, и цилиндръ А подвигается къ поставка I; при вращатель-
номъ движенш въ противоположную сторону, цилиндръ удаляется
отъ той же подставки. При каждомъ полномъ оборотЬ, цилиндръ
А подвигается впередъ, или назадъ, на величину, равную разстоя¬
нш между винтовыми нарЬзами. На самомъ цилиндрЬ А также
нарЬзанъ винтъ; разстояше между его витками совершенно такое
же, какъ и на оси с. Необходимая часть фонографа—упругая пла¬
стинка, приготовляемая изъ пергамента, металла, или слюды; она
утверждается по своей окружности и закрываетъ отверспе трубки
р, обращенное къ цилиндру А. Фиг. 2 изображаетъ разрЬзъ фо¬
нографа, перпендикулярный къ его длинЬ; тп обозначаетъ упругую
пластинку; по серединЬ ея утверждается стальной штифтикъ s съ
тупымъ концомъ, который устанавливается какъ разъ противъ од¬
ного изъ нарЬзовъ винта на цилиндрЬ А; эта установка достигается
при помощи особыхъ винтовъ, не показанныхъ на фигурЬ и кото¬
рыми можно передвигать стойку Q, поддерживающую трубку р съ
пластинкой тп. Равнымъ образомъ на фигурЬ не показанъ другой
винтъ для приближешя или удалешя стойки Q отъ цилиндра.
Чтобы произвести опытъ, цилиндръ туго об-
тягиваютъ оловяннымъ листомъ*) и края скрЬп-
ляютъ клеемъ. ЗатЬмъ, подвигаютъ стойку Q къ
цилиндру, чтобы штифтикъ вдавилъ оловянный
листъ въ нарЬзы винта. Фигура 3 изображаетъ,
въ увеличенномъ размЬрЬ, продольный разрЬзъ
края цилиндра А съ его винтовыми нарЬзами;
. тонкая лишя представляетъ оловянный листъ,
облегаюпцй цилиндръ, s — штифтикъ упругой
пластинки тп. Если станемъ вращать рукоятку
d (фиг. 1), то цилиндръ А получитъ горизон¬
тальное движене, но конецъ штифта постоянно бу¬
детъ погруженъ въ углублеше винта и опишетъ
по оловянной пластинкЬ углубленную спиральную линш.
• Если предъ отверстаемъ О
трубки р будетъ произведешь
звукъ, а цилиндръ приведешь
во вращательное движеше, то
пластинка тп и прикрЬплен-
ный къ ней штифтъ придутъ
въ дрожаше. Смотря по роду
звука, дрожашя упругой пла-
зависимости отъ этого и конецъ
штифта описываетъ разнообразныя кривыя линш. Погружаясь въ
винтовые нарЬзы цилиндра А, штифтъ оставляетъ на оловянномъ
листЬ углублешя. Величина этихъ углублешй, а также форма и
норлдокъ бываютъ различны и зависятъ отъ качества произведен-
наго звука: его силы, высоты и цвЬта.
*) Иравпдыг] е—лриготовленнымъ изъ сплава олова со евин iom ь.
Фиг. 2.
Фиг. 3.
стинки будутъ различны; въ
ФОНОГРАФ!.
651
Отодвинемъ стойку у отъ цилиндра А и, вращая рукоятку d
въ противоположную сторону, приведемъ цилиндръ А въ прежнее
положеше, такъ чтобы конецъ штифта стоялъ противъ той же
точки оловяннаго листа, съ которой начать былъ опытъ. Потомъ,
приблизивъ подставку Q къ цилиндру, чтобы штифтикъ вошелъ въ
нарйзы на столько же, какъ и прежде, станемъ вращать рукоятку
въ ту же сторону, какъ и въ первый разъ. Тогда конецъ штифта,
упираясь въ оловянный листъ и двигаясь по оставленным! имъ
слйдамъ, получаетъ тй же дрожашя, катя имйлъ въ первый разъ,
и сообщаетъ эти дрожашя упругой пластинкй. Такимъ образомъ,
въ пластинкй повторяются прежшя дрожашя; они сообщаются воз-
ДУХУ, и изъ отверсия О исходить звуви. На основанш вышеизло-
женнаго, можно надйяться, что эти звуки будутъ повторешемъ
тйхъ звуковъ, которые были произведены предъ фонографомъ. Они
и въ самомъ дйлй весьма схожи, но не тожественны. Наилучше
воспроизводится мелод!я въ среднемъ регистрй, хотя и съ значи-
Фиг. 1.
тельнымъ измйнешемъ тембра. При этомъ необходимо, чтобы вра-
щеше рукоятки было совершенно равномерное. Если движеше уско¬
ряется, то тонъ повышается, въ обратномъ случай — понижается.
Для получешя равномйрнаго движешя, въ фонографахъ новййшаго
устройства вращеше производится часовымъ механизмом!. Члено-
раздйльные звуки, сопровождаемые, какъ извйстно, весьма высо¬
кими гармониками, воспроизводятся неудовлетворительно, въ особен¬
ности нйкоторыя согласныя буквы (ф, ад, ад). При томъ, во всякомъ
случай, звуки должны быть очень сильны и производимы у самого
отверсия О трубки.
Если трубкй р дать видъ, изображенный на фигурй 4, то на
фонографй можно запечатлйть двй мелодш; такимъ
способомъ превосходно воспроизводится дуэтъ, ис¬
полненный человйческими голосами, или духовыми
инструментами.
Фонографъ, въ настоящемъ его состоянш, есть
снарядъ еще весьма несовершенный и хотя въ науч-
номъ отношенш яр^дстзвллвтъ выоокщ интересу но
для практики-—пока безполезенъ.
Причина несовершенства фонографа лежитъ въ недостаточной
Фиг. 4.
652
НРИГ.АВЛЕШЕ III.
отзывчивости упругой пластинки и особенно въ дурныхъ качествахъ
оловяннаго листа. Матер1алъ, изъ котораго приготовляется обкладка
цилиндра А, долженъ быть очень мягокъ, чтобы на немъ отпе¬
чатлевались всяшя дрожашя штифта, даже самыя слабыя, а для
воспроизведешя звуковъ надлежало бы иметь матер1алъ твердый,
чтобы дрожашя сообщались штифту и пластинке безъ потери.
Фонографъ изобретешь Эдиссономъ.
Телефонъ. Необходимейшая часть телефона—подковообраз¬
ный магнить NES (фиг. 5). Къ полюсамъ его JV и S прикасаются
две катушки Ъ, т. е. две железный пластинки, обмотанный очень
тонкой проволокой, концы которой а и к выходятъ наружу и за¬
креплены въ винтахъ*). Въ весьма близкомъ разстояши отъ полю-
совъ катушки помещается железная пластинка тп. Все эти части
закреплены въ деревянномъ футляре, котораго очертав1я показаны
на фигуре пунктиромъ. Въ верхней части футляра сделано чаше¬
образное углублеше, на дне котораго есть отверсме О, обращенное
къ пластинкё тп.
Представимъ себе два телефона, находящееся въ двухъ различ-
ныхъ местностяхъ. Соединимъ концы а и к проволоки одного те¬
лефона съ концами проволоки другого. Если у отвертя одного
(фиг. 7) изъ телефоновъ производить звуки, наприм. петь, или
говорить, то въ другоыъ телефоне эти звуки будутъ слышны, хотя
бы разстояше между телефонами было весьма велико, однако же
не болФе 60 верстъ. Телефонъ, въ который говорятъ, мы будемъ
называть передаточнымъ, а телефонъ, которымъ слушаютъ — прг-
смнымъ.
До сихъ поръ иФть удовлетворительна™ объясне-
шя явлешй, наблюдаемымъ въ телефоне; следующее
объяснете наиболее употребительно. Оно основано на
томъ, что, чрезъ усилеше или ослаблеше магнитизма,
можно возбудить индуктированные токи.
Если кусокъ железа приблизить къ одному изъ по-
... люсовъ магнита, то въ железе на ближайшемъ конце
J. возбудится противоположный магнитизмъ, который въ
свою очередь будетъ действовать на полюсь магнита
и усилить въ немъ магнитизмъ. Это приращеше ма¬
гнитизма исчезаетъ, какъ только железо будетъ уда¬
лено отъ магнита. Приложимъ къ магниту NS (фиг.
6) катушку Ь, то есть кусокъ железа ns, обмотанный
проволокой, концы которой а я к соединимъ съ чув-
ствительнымъ гальваноскопомъ. Въ ближайшей точке,
его s къ полюсу Ik обнаружится южный магнитизмъ,
а въ точке и—северный. Станемъ приближать другой
Фаг. 6. кусокъ железа с къ полюсу п катушки. Тогда магни¬
тизмъ, возбужденный магнитомъ въ железе катушки,
будетъ усиливаться, а въ проволоке катушки явится индуктиро¬
*) фигур! винты не обозначены; ихъ можно вид'Ьть иа фигурЬ 7.
У
ТЕЛЕФОНЪ.
658
ванный токъ, который обнаружится отклонешелъ магнитной стрЬлки
въ гальваноскоп^. Если удалять кусокъ железа с отъ полюса п ка¬
тушки, то магнитизмъ ослаб4ваетъ; является индуктированный токъ
противоположнаго направлешя.
Когда железная пластинка тп въ телефон4 (фиг. 5) дрожитъ, то,
приближаясь къ катушкамъ Ъ, или удаляясь, она возбуждаетъ въ
нихъ индуктированные токи. Эти токи (фиг. 6) б4гутъ на другую
станцш въ npieMHufi телефонъ и, смотря по ихъ направленш, уси-
ливаютъ или ослабляютъ магнитизмъ жел4зныхъ стержней катзт-
шекъ. Если магнитизмъ усиливается, то притяжете пластинки къ
полюсамъ увеличивается и она еще бол4е закривляется во внутрь; при
ослабленш магнитизма, пластинка распрямляется. Такимъ образомъ,
пластинка npieMHaro телефона приходить въ ташя же дрожашя,
какъ и пластинка передаточнаго телефона. Если у отверстая переда-
точнаго телефона производится сложный звукъ, состояний изъ мно¬
гихъ тоновъ разной высоты, р-ч
то железная пластинка де¬
лится узловыми лишями на
части. Дрожашя каждой час¬
ти даетъ свою систему индук-
тированныхъ токовъ; вся со¬
вокупность токовъ передает¬
ся въ npieMHbra телефонъ и
воспроизводить т4 же дрожа-
шя въ железной пластинк’Ь,
кашя были въ передаточномъ
снаряд4. Дрожашя железной
пластинки npieMHaro телефо¬
на сообщаются воздуху.
Приведенное объяснеше
нельзя считать удовлетвори-
тельнымъ,такъ какъ есть про-
тивор4чапцяему явлешя. До¬
статочно сказать, что можно
заменить железную пластин-
ку другою изъ немагнитнаго
металла, или изъ пергамен¬
та, и даже совеЪмъ принять
пластинку; наконецъ, что въ
особенности удивительно, мо¬
жно, вм’Ьсто магнита, взять
пучокъ ненамагниченныхъ
жел4зныхъ проволокъ; звуки
въ npieMHOMb аппарат^ бу¬
дутъ все таки слышны, хотя
и гораздо слабее.
Другая объяснешя также не обнимаютъ всЬхъ явлешй.
Телефонъ есть снарядъ несовершенный. Весьма высоте тоны
; vy, ?
Фиг. 5.
654:
ПРШ1А.ВЛЕШЕ III,
либо вопсе.не передаются, или весьма худо; поэтому, звуки воспро¬
изводятся съ измйнешемъ цвета, а некоторый согласныя буквы со¬
вершенно теряются. ТгЬмънемен’Ьечленораздельная р4чь настоль¬
ко внятна, что при н4которомъ навыке можетъ быть разобрана.
Самый важный недостатокъ телефона — слабость звуковъ; сила
звука при передаче уменьшается по крайней м4р4 въ 10000 разъ.
Поэтому, необходимо говорить въ передаточный телефонъ весьма
громко, а въ комнате, гд-Ь находится пр1емный приборъ, должна
быть полная тишина. По той же причине приходится им'Ьть осо¬
бые сигнальные снаряды, чтобы привлечь внимаше, когда хотятъ
телефонировать, потому что въ неболыпомъ разстояши отъ npieM-
наго снаряда (2—3 метра) звуковъ не слышно. Единственно удоб¬
ный сигнальный приборъ — электрическш звонокъ. Попытки избе¬
жать гальванической батареи, необходимой для звонка, были до
сихъ поръ неудачны.
Фиг. 7.
Цвета звука и въ особенности человеческая р4чь характери¬
зуются огромннмъ количествомъ весьма высокихъ гармоникъ, и
можно сказать безъ преувеличешя, что членораздельные звуки со¬
провождаются сотнями тысячъ разнообразныхъ колебанш въ се¬
кунду; каждое колебаше возбуждаетъ въ проволокахъ телефона два
индуктированныхъ тока. Сосуществование въ одной проволоке такого
огромнаго-числа токовъ заслуживаетъ удивлешя, но вместе съ т4мъ
не позволяетъ надеяться, что телефонъ можетъ действовать на
болыпихъ разстояшяхъ, не смотря на то, что электричество имеетъ
весьма большую скорость, не уступающую скорости света. Въ самомъ
деле, далее 60 верстъ телефонъ оказался безсильнымъ.
Одну изъ проволокъ, соединяющихъ телефоны, нельзя заменять
землею, потому что тогда появляются постороннее звуки, вероятно,
возбуждаемые токами, существующими въ земле. Если при этомъ
проволока лежитъ на столбахъ, поддерживающихъ телеграфный
проволоки, то присоединяется стукъ клавишей телеграфа Морса, и
съ такою отчетливостью, что можно читать по слуху передаваемый
телеграммы.
Не смотря на свои недостатки, телефонъ, на небольшихъ раз-
стояшдхъ, нередко применяется; нельзя, однакожъ, не признать,
что во многихъ случаяхъ примФнеше его истекаетъ не столько
изъ его полезности, сколько изъ справедливаго удивлешя къ т4мъ
явлешямъ которыя представляетъ этотъ снарядъ.
Телефонъ изобретенъ Беллемъ.
COXPAHEHIE ЭНЕРГШ.
655
ПРИБАВЛЕН1Е 1У.
СсхраневДе анергт.
Понятое объ энергш. Энерггей тЬла называется его способ¬
ность совершить механическую работу.
Различаютъ два рода энергш кинетическую и потентальную.
Кинетическая энерпя. Кинетическою энериею обладаетъ вся¬
кое тЬло, находящееся въ движенш, каково-бы это движете ни
было: поступательное, вращательное, колебательное. Если всЬ точки
т'Ьла двигаются съ одинаковой скоростью, то кинетическая энергш
равна половинЬ произведетя массы тЬла на квадратъ его скоро¬
сти. Когда скорссти различны, то она выражается суммою живыхъ
силъ всЬхъ матер1алъныхъ частицъ тЬла. Какъ примЬры тЬлъ съ
кинетической энерией упомянемъ: земной шаръ, потому что онъ
имЬетъ поступательное движете около солнца и вращательное на
оси; движуп^йся артиллерШсшй снарядъ, выброшенный пороховыми
газами изъ оруд1я; камень, падаюпцй на землю; желЬзнодорожный
ноЬздъ въ движенш; вЬтеръ или движупцйся воздухъ; струна въ
дрожанш и проч.
Если нЬтъ препятствШ движенш, то кинетическая энерпя ни
чЬмъ не обнаруживается. Въ противномъ случаЬ, скорость движу¬
щегося тЬла уменьшается и препятешя нреодолЬваются, иначе
сказать: совершается механическая работа, равная уменыпенш жи¬
вой силы.
Потенщальная энерпя. Вода, стекающая съ высоты въ низ¬
менность, можетъ привести въ движете колеса мельницы и совер¬
шить механическую работу. Закрученная пружина, поднятая гиря
приводятъ въ движете часы и друпе механизмы.
Потенщальной энерпей называется способность покоющагося
тЬла совершить механическую работу, когда оно станетъ перехо¬
дить изъ одного положешя или состояшя въ друпя, когда напр,
вода, поднятая на высоту, стекаетъ внизъ, закрученная пружина
разкручивается и проч.
ВсЬ силы природы суть потенщальныя энергш, потому что нсЬ
онЬ способны, при извЬстныхъ услов1яхъ, совершить работу. Теп¬
лота застаЕЛяетъ тЬла расширяться и, значить, производитъ ра¬
боту, состоящую въ преодолЬванш наружнаго давлешя и сцЬпле-
тя. Паровыя машины суть снаряды, имЬюпце цЬлью превращеше
теплоты въ работу. Магнитъ и электромагнитъ притягиваютъ же-
лЬзо- два наэлектризованння тЬла взаимно притягиваются или от¬
талкиваются и проч. СлЬдовательно, теплота, магнитизмъ и электри-
чество суть потенщальныя энергш.
Одно и тоже вещество можетъ имЬть различную энергш въ
зависимости отъ его физическаго состояшя. Такъ, при переходЬ
твердаго тЬла въ жидкое, а жидкаго въ парообразное, энерпя ве¬
656
ПРИБАВЛЕН1Е IT.
щества увеличивается, потому что при плавленш, испаренш и ки-
п'Ьнш исчезаетъ теплота, переходя въ потенщальное (скрытое) со¬
стояше.
Простыя химичесшя вещества обладаютъ большею потенщаль-
ною энерпею, нежели образовавпняся изъ нихъ сложныя, потому
что при химическнхъ Ьоединешяхъ освобождается теплота.
Превращение энергш. Энергш могутъ превращаться одна въ
другую. Камень находящейся въ поко’Ь, на некоторой высот!;, надъ
земной поверхностаю, обладаетъ потенщальной энерпей. Если ка¬
мень падаетъ, то, по м$р4 приближешя къ земле, потенщальная
энерпя его уменьшается; зато возрастаетъ его скорость, а вм’Ьст!;
съ т'Ьмъ увеличивается его кинетическая энерпя. Ядро, брошенное
снизу вверхъ по вертикальному направленш, обладаетъ только ки¬
нетической энерпей. По м-bpi поднятая ядра, скорость его и ки¬
нетическая энерпя уменьшаются, а потенщальная энерпя возра¬
стаетъ и достигаетъ своего maximum’a, когда скорость обратится въ
нуль и ядро на мгновеше остановится.
Если движущееся тЬло будетъ остановлено неподвижною пре¬
градою, то кинетическая энерпя уничтожится, а на место ея явится
теплота; вообще, кинетическая энерпя можетъ превратится въ те¬
плородную и, обратно, тепдородная энерпя перейти въ кинетиче¬
скую. Потенщальная и теплородная энергш не могутъ непосред¬
ственно заменить одна другую, а при помощи кинетической; по¬
тенщальная энерпя переходитъ въ кинетическую, а последняя въ
теплоту; обратно: теплота превращается въ кинетическую энергш,
которая потомъ переходитъ въ потенщальную.
Превращеше энерпй можетъ совершится нисколько разъ. Ра-
ботникъ пилитъ бревно. ЗдЬсь собственная теплота человЬка тра¬
тится на то, чтобы сообщить кинетическую энергш пиле. Пила
встречаетъ сопротивлеше со стороны дерева, и кинетическая энер¬
пя превращается въ теплоту, которая обнаруживается возвыше-
шемь температуры опилокъ и пилы. Вообразимъ железнодорожный
поЬздъ. Часть тепла, уносимаго паромъ изъ котла, превращается
въ кинетическую энергш по-Ьзда; но когда скорость сделается по¬
стоянною, то приращеше этой энергш употребляется на поборете
препятсийй поезду и заменяется теплотой въ осяхъ, кодесахъ.
рельсахъ и проч.
Станемъ натирать сукномъ смоляную палку. На эту работу мы
теряемъ нашу собственную теплоту. Часть работы снова обращается
въ теплоту, которая обнаруживается нагрЬвашемъ палки и сукна;
другая часть переходитъ въ электричество, замечаемое нами на
палке и на сукне. БолЬе очевидные примеры превращешя кине¬
тической энергш въ электрическую представляютъ эдектрофорная
(Гольца) и динамо-электрическая машины.
Обратно, электричество можетъ быть обращено въ теплоту и
работу. Известно, что проводникъ, по которому течетъ электриче¬
ство, нагр1)11аетсЯ1 а электричество исчезаетъ- Составимъ гальва¬
ническую ц-Ьиь изъ батареи, проводниковъ, электромагнитной ма-
С0ХРАНЕН1К ЭИЕГГШ.
657
пшнн и гальванометра. Пом4стивъ все это въ ящикъ, погрузим?,
въ калориметръ съ водою. Замкнемъ ц'Ьпь и, задержавъ движеше
электродвигателя, станемъ собирать теплоту въ течете некотораго
промежутка времени, наприм. 1 часа. Заметимъ приращеше теп¬
лоты въ калориметре и отклонеше стрелки въ гальванометре. По-
вторимъ тотъ же опытъ еще разъ, но при этомъ заставимъ электро¬
двигатель совершать работу. Мы найдемъ теперь въ калориметре
меньше теплоты, а на гальванометре меньшее, противъ прежняго,
отклонеше магнитной стрелки; недостающее количество тепла про-
норцюнально совершенной работе. Въ последнемъ опыте часть
электричества превратилась въ теплоту, другая—въ работу.
Химическая энерпя веществъ, проявляющаяся въ химическихъ
реакщяхъ, даетъ, какъ общеизвестно, теплоту и даже светъ.
Телефонъ Белля представляетъ превосходный примеръ превра-
щешя энергш. Дрожаше воздуха у передаточнаго телефона частно
превращается въ дрожа Hie железной пластинки и другихъ принад¬
лежностей телефона, частщ отражается и разсеивается въ окру-
жающемъ воздухе. Живая сила дрожашй, поглощенныхъ телефо-
номъ, превращается въ энерпю индуктированныхъ токовъ, которые
бегутъ на другую станцш, частш превращаются въ теплоту и на-
греваютъ проводники, частш действуютъ на магнитъ npieMHaro те¬
лефона. Вследстгйе изменешй въ силе магнита, железная пластин¬
ка приходить въ дрожаще, которое передается воздуху. Такимъ об¬
разомъ, звукъ, после несколькихъ преобразованш, снова превра¬
щается въ звукъ.
Обыкновенно энерпя не вполне превращается въ другую: часть
ея остается неизменною или переходить въ иныя энерпи. При элек-
тризованш напримеръ чрезъ треше, часть механической работы об¬
ращается въ теплоту, другая въ электричество. Въ паровыхъ ма-
пшнахъ только небольшое количество тепла утилизируется въ ра¬
боту, а остальное разсеивается въ воздухе и передается окружаю-
щимъ предметамъ. Въ телефояахъ Белля энерпя звука испытыва-
етъ многократныя превращешя; отъ того-то, звуки въ пр1емномъ те¬
лефоне весьма слабы.
Сохранеше энергш. Всякая энерпя, при переходе въ друпя.
не теряется и не прибываете, такъ что сумма энергш дпйствую-
ги,ихъ равна сумма энергш происходящихъ. Этотъ законъ природы,
названный закономъ сохранения энергш, оправданъ многочисленными
наблюдешя ми. Приведемъ несколько вримеровъ.
Въ механике доказывается, что, какова бы ни была машина, ра¬
бота двигателя всегда равна работе сопротивлешй полезныхъ и вред-
ныхъ; эта теорема есть, очевидно, частный случай закона сохране-
Hia энерпи.
Чтобы привести тело въ движеше, надо истратить работу, рав¬
ную живой силе. Обратно, встретивъ препятств1е и потерявъ всю
скорость, тело производим, механическую работу, равную своей жи¬
вой силе.—Чтобы поднять некоторый грузъ (воду, гирю) на н*ко-
торую высоту, надо истратить работу, равную произведепда веса
42
<558
ПРИБАВЛЕН1Е IV.
этого груза на высоту. Обратно, спускаясь въ прежнее положеше,
тЬло можетъ совершить какъ разъ такую же работу.
Вообще, чтобы увеличить нотенщальную энергш, надо затратить
кинетическую; загЬмъ, потенщальная энерпя, переходя въ кине¬
тическую, возвращаетъ потраченную работу.
Исчезающая теплота даетъ определенное количество механиче¬
ской работы; обратно, уничтожаемая работа даетъ теплоту въ томъ
же отношенш.
Въ большинстве случаевъ, вещества, соединяясь между собою
химически, освобождаюсь теплоту. Такъ, 1 граммъ водорода, сгарая
въ 8 граммахъ кислорода, выделяетъ 34462 един, теплоты. Обрат¬
но, чтобы разложить 8 грам. воды, надо истратить 34462 един, тепла.
Если 1 граммъ цинка растворить въ серной кислоте, то выде¬
лится 568 един, теплоты. Если законъ сохранешя энергш справед-
ливъ, то то же самое количество тепла должно освободиться, когда
одинъ граммъ цинка растворится въ элементе Сми, съ тою только
разницею что выделеше водорода будетъ не на цинке, а на пла¬
тине. При этомъ теплота выделяется не только въ жидкости эле¬
мента, но разсеивается по всей цепи, нагревая проводники и рас¬
пределяясь пропорщонально сопротивленш частей цепи, такъ что
при весьма болыпомъ сопротивленш соединительнаго проводника по¬
чти вся теплота освобождается въ этомъ проводнике. Сколько бы
мы ни взяли элементовъ Сми, какъ бы ихъ не сочетали,—количе¬
ство теплоты, освобождаемой во всей цепи (въ батарее и соедини-
тельныхъ проводникахъ), равно тому количеству, которое способенъ
освободить цинкъ, растворенный въ гальванической батарее. Если
въ гальваническую цепь входитъ электромагнитный двигатель, то
часть тепла исчезнетъ, но въ заменъ ея будетъ произведена работа
въ эквивалентномъ количестве.
Чтобы разложить сложныя вещества на составныя части, надо
истратить такое же количество тепла, какое дали бы те же состав¬
ныя части, соединяясь между собою химически. Если въ гальваниче¬
скую цепь ввести приборъ для разложешя наприм. серной кислоты,
разбавленной водою, то въ цепи окажется меньше тепла, чемъ сле¬
довало бы ожидать по растворенному количеству цинка —и именно на
столько меньше, сколько нужно истратить тепла для разложешя воды.
Изложенное здесь, впрочемъ, относится только къ батарее Сми.
Въ другихъ батареяхъ, кроме химическаго дейстшя цинка на сер¬
ную кислоту есть и иныя дейстшя, сопровождавшийся поглоще-
шемъ или выделешемъ тепла. Темъ не менее законъ сохраненш
энергш и здесь остается въ силе: количество тепла, разсеивающа-
гося во всей цепи, соответствуетъ во всей точности химическимъ
реакщямъ въ батарее.
Обхснеше закона сохранен!» энергш. Разнообразный яв¬
лешя природы сводятся къ немногимъ первоначальнымъ причинамъ
или силамъ природы; Сходство дРйствш силъ, переходъ одной энер¬
гш въ другую и законъ сохранешя энергш заставляютъ подозре¬
вать единство силъ, иначе сказать: все явлешя природы имеютъ
СОХРАНЕН»; ЭНЕРГШ.
659
только одну, всЬмъ имъ общую, причину. Сущность этой причины
неизвестна; объ ней можно делать только более или менее правдо¬
подобный догадки. Въ настоящее время устанавливается и мало по
малу вырабатывается гипотеза, которую можно назвать динамиче¬
ской гипотезой о веществе.
Каждое тело состоитъ изъ мельчайшихъ частицъ, отделенныхъ
другъ отъ друга большими промежутками. Частицы взаимно при¬
тягиваются и находятся въ быстроыъ движенш. Вследстше притя-
жешя, частицы стремятся сблизиться до соприкосновешя; быстрое
движете удерживаетъ ихъ въ некоторомъ другъ отъ друга разсто¬
янш, хотя отъ времени до времени оне сталкиваются;—и видимый
объемъ тела несравненно болёе суммы объемовъ всехъ частицъ, вме¬
сте взятыхъ. Подобное устойчивое равновейе отдельныхъ телъ мы
наблюдаемъ въ солнечной системе; планеты и солнце, не смотря
на ихъ взаимное притяжеше, не сливаются въ одну массу, только
по причине ихъ движешя.
Каждая частица есть группа атомовъ, которые также находятся
въ движенш.
При взаимномъ химическомъ действш веществъ, частицы раз¬
рушаются и образуются новыя частицы. Такъ напримеръ, частица
кислорода и частица водорода состоятъ каждая изъ двухъ атомовъ:
первая—двухъ атомовъ кислорода, вторая—двухъ атомовъ водоро¬
да. При образоваши воды, реагируютъ две частицы водорода и
одна частица кислорода; образуются две частицы воды, такъ что каж¬
дая состоитъ изъ двухъ атомовъ водорода и одного атома кислорода.
Можно представить себе самое разнообразное движеше частицъ
и составляющихъ ихъ атомовъ: поступательное, вращательное, коле¬
бательное, вращательно-колебательное и проч.
Для объяснешя взаимнаго действия телъ чрезъ разстояшя (лу¬
чистая теплота, свЬтъ, магнитизмъ и проч.), необходимо допустить
существоваше эфира—весьма тонкаго вещества, наполняющаго весь
Mipb, какъ междупланетныя пространства, такъ и междучастичныя,
и между атомный. Частицы эфира, подобно частицамъ физическихъ
тЬлъ, находятся въ движенш.
Каждой силе природы соответствуютъ те или друпя движешя
матергальныхъ частицъ и составляющихъ ихъ атомовъ и частицъ
эфира. Лучи световые, теплородные и химичесше зависятъ отъ дро¬
жашя эфирныхъ частицъ, перпендикулярнаго къ распространенно лу¬
чей. Явлешя, наблюдаемыя въ газахъ, объясняють поетупателънымъ
движешемъ матер1альныхъ частицъ; въ жидкостяхъ—неустойчивымъ
движешемъ, родъ котораго неизвёстенъ; въ твердыхъ телахъ ча¬
стицы имеютъ устойчивое движете.—Въ электричестве чрезъ в.н-
яше, въ индукцш, магнитизме участвуетъ движете эфира, но’ка-
кое именно—не определено; вместе съ тёмъ, необходимо принять, что
электричество и магнитизмъ суть, некоторые, впрочемъ, неизвест¬
ные роды движешя вещества, потому что электричество чрезъ пу¬
стоту не передается, а въ железе и стали отъ намагничивашя из¬
меняется расположев1е частицъ.—Причина химическнхъ явлешй. за¬
ключается въ движенш атомовъ; и проч.
600 ПРИБАВЛЕНИЕ IV.
I
Такимъ образомъ, силы природы, съ точки зр4шя динамической
гипотезы, суть не потенщальныя (какъ выше сказано), а кинетичс-
смя энергш. Правда онределенныхъ представленгё о движешяхъ ма¬
терии и эфира, свойственныхъ силахъ природы, не выработано; но
и то немногое, что до сихъ поръ найдено, даетъ возможность объ¬
яснить, по крайней мЬре въ общихъ чертахъ, наблюдаемый явле¬
шя и приводить къ важнымъ заключешямъ.
Движете одного рода можетъ превратиться въ другое: посту¬
пательное—во вращательное или колебательное и проч. Часть жи¬
вой силы ноступательнаго движетя смычка превращается въ живую
силу дрожашя струны и воздуха. Колебательное движете поршня
въ паровой машине превращается во вращеше мотыля и оси. Па¬
дете гири —во вращете колесъ въ часахъ, и тому подобное. Такъ
какъ силы природы суть только разные роды движешя частицъ и
атомовъ матерш и эфира, то превращеше силъ природы одной въ
другую становится понятнымъ. При тренш, наприм., смолы о сукно,
расходуется механическая работа; вместо нея, возбуждаются два
рода движешя въ частицахъ смолы и сукна; одицъ родъ движешя
составляетъ теплоту, другой—электричество.
Чтобы объяснить освобождеше теплоты при химическихъ явле-
шяхъ, надо допустить, что энерпя атомныхъ движешй у простыхъ
т4лъ больше, чёмъ у сложныхъ. При химическомъ соединенш про¬
стыхъ телъ, частицы ихъ разрушаются и образуются новыя частицы,
составленныя изъ разнородныхъ атомовъ. НЗжоторыя движешя, ко-
^ торыя были возможны въ частицахъ простыхъ тЪлъ, становятся не¬
возможными при новой ихъ группировка. Живая сила потерянныхъ
движешй превращается въ движеше самихъ частицъ или теплоту.
Химическая энерпя веществъ гальваническаго элемента, вве-
деннаго въ ц’Ьпь, уменьшается; вместо нея, является другое дви¬
жете, соответствующее гальваническому току, а это движете пре¬
вращается опять въ то движеше, которое составляетъ теплоту. Если
въ ц^пи есть электромагнитная машина, тсР часть такого движешя
превращается въ механическую работу.
Въ механике доказывается, что сумма живыхъ силъ системы
движущихся телъ есть величина постоянная. Такъ какъ все силы
природы представляютъ некоторый родъ движешя, то, при превра-
щенш ихъ, общая сумма всехъ энерпй изменяться не можетъ. Ко¬
личество тепла, электричества или другого деятеля природы можетъ
увеличиться и уменьшиться, но тогда, вмёсто исчезнувшей энерпи.
является другая въ эквивалентномъ количестве, такъ что сумма
вспосъ энергш остается величиной неизмгънной а въ этомъ имен-
по и состоитъ законъ сохранешя энерпи.
По причине нелрерывнаго лучеиспускашя, солнце и звезды дол¬
жны охлаждаться. Теряемая ими теплота разсеивается по вселен-
ной и увеличиваетъ живую силу нагреваемыхъ т4лъ и щ'рового
:"!*ира. Такимъ образомъ, энерпя горячихъ телъ уменьшается, а хо-
лодпыхъ возрастаетъ, и температуры разныхъ точекъ вселенной ирй"
ближаются къ равенству; энерпя же всего м1роздав1я остается
личиною постоянною.
Сtt-no ^toomtji^i-uu-t.(.ko<.<Ajyi кеишьм^ -^са-у^лц м.а^ иГ91о^«Л^склсЬулл/А/^1. dcJS-Ъ
1
«