Выводы? Они прекрасны! И их два.
Первый. Энергия одних видов может переходить в другие, например, потенциальная в кинетическую, химическая в тепловую.
Второй. Энергию можно запасать. Поднял гирю — запас энергию.
Сжал пружину — запас энергию.
Зарядил аккумулятор — запас энергию.
Покушал — запас энергию в виде жира на боках.
Разогнал тело — придал ему энергию.
Значит, что такое энергия? Это некое свойство, способность тела совершить полезное действие, какую-то работу. Запустить ход часов, если это гиря. Вытолкнуть присоску на палочке из ствола детского пистолета, если это сжатая пружина. Зажечь лампочку, если это батарея или аккумулятор. Разогнать машину, если речь о бензине. Насытить хилого мальчика, придав ему скорость, если речь о пище.
Вот что такое энергия.
? Ну, а если нужно что-то сделать, а энергии нету?Идите ищите! Не будет энергии — не будет работы. Чудес не бывает. Сходите в магазин, купите аккумулятор. Постройте электростанцию. Разверните солнечную батарею. Поднимите гирю. Покушайте.
Но помните — за все за это придется заплатить. И за батареку, и за еду из магазина. И за электричество в розетке. Даже на поднятие гири часов вы потратите свою личную энергию, которую получили из пищи. Совсем немножечко, но потратите.
Так уж устроен этот мир, что за все хорошее в нем приходится платить — за любое строительство, за любое созидание. Только за разрушение платить ничего не нужно: если опустить ручки и ничего не делать, все рано или поздно разрушится или испортится. Отчего это так, мы поймем позже. А пока нам нужно запомнить то, что все и так знают: энергия из ниоткуда не берется. Сколько позаимствовал, столько и потратишь, и ни капелькой больше.
? А где позаимствовать? Где взять энергию? Откуда она вообще в природе берется?Ну, за всю природу говорить пока рано, а вот откуда энергия на нашей планете, я скажу вам по секрету. В конечном счете от Солнца! Почти вся энергия, которой мы пользуемся — солнечная. Исключение — энергия земных недр, которую мы выковыриваем в виде полезных ископаемых. Например, топливо для атомных электростанций — ископаемый дар планеты. А вот энергия гидроэлектростанций имеет солнечную природу. Если б не было Солнца, все на планете вымерзло бы, не текли бы реки, а, значит, их течение не вращало бы турбины электростанций.
Энергия ветра, который крутит лопасти ветряков, — тоже солнечная в конечном итоге. Ведь Солнце нагревает атмосферу, отчего и случаются ветры, дожди, ураганы…
И пища, которую мы едим, — тоже дар звезды по имени Солнце. Потому как без света не могут расти растения, которые мы кушаем. Растениями питаются также животные, которых мы едим. Кушать было бы нечего без Солнца!
В Солнце энергии много, ее хватит еще на сотни миллионов лет, а там что-нибудь придумаем…Про энергию мы еще поговорим. А сейчас я озвучу один хитрый вопрос, который должен был прийти вам в голову еще в прошлой главке.
Вот мы говорили о делимости вещества. Узнали, что все сложные вещества состоят из простых (элементарных). Простых веществ, которые еще называют химическими элементами, около сотни, и все они занесены в табличку Менделеева.
Самая маленькая частичка сложного (то есть сложенного из простых) вещества называется молекулой. И если молекулу разделить, получатся атомы уже совсем других веществ — те самые детальки мирового конструктора. У них уже совсем другие свойства: поваренная соль белая и полезная, а натрий и хлор, из которых сделана соль, очень даже агрессивные и ведут себя совершенно по-другому. Это понятно.
Но что будет, если попробовать разделить атом химического элемента, то есть детальку конструктора? Атом вообще делим?
Вот какой вопрос должен был прийти вам в голову. Приходил?
Глава 3Как устроен атом и вообще весь мир
Да, друзья мои, атом делим! Эту радостную новость я вам сообщаю сразу.
Атом тоже являет собой составную конструкцию. Получается, что детальки тоже устроены из деталек, только более мелких. Почему же греки называли атом неделимым? Мы уже знаем ответ: потому что деление мельчайшей крошки вещества — атома — приводит к тому, что вещество перестает существовать в своем привычном виде! Как перестает существовать автомобиль, если его разобрать на отдельные части — колеса, поршни, гайки, рычаги…
Все в мире сделано, как мы уже выяснили, из примерно сотни атомов (химических элементов). А сами атомы? Они состоят всего из трех деталек, только в разных сочетаниях.
Всего из трех!
В это трудно поверить, но все многообразие окружающей нас природы — звезды, планеты, мама с папой, хлеб, собака, воздух — это всего лишь разные наборы трех частичек, которые сначала складываются в атомы, а уж затем атомы составляют молекулы, строящие мир. Но в основе мира — всего три частицы. Частицы эти называются элементарными.
Опять возникает это слово «элементарные»!
Простейшие химические вещества, которые занесены в таблицу Менделеева, называют химическими элементами. И частицы, из которых сделаны эти элементы, тоже называются элементарными.
А имена у них есть?
Есть. Знакомьтесь:
Протон, Нейтрон, Электрон. Вся святая троица.Но прежде, чем рассказать про них подробнее, я отвечу на закономерный вопрос, который должен был снова у вас возникнуть: а из чего сделаны элементарные частицы? Может, они тоже из каких-то еще более мелких деталюшек состоят?
Не вдаваясь в ненужные подробности, отвечу так: нет! Не состоят!
— Позвольте! — скажет мне какой-нибудь умный ребенок, поправляя пальчиком круглые очки. — Позвольте! Весь мой опыт говорит о том, что если по чему-то сильно стукнуть, оно развалится на части. Чашка на осколки, молекула на атомы, атомы — на эти ваши элементарные частицы. А если стукнуть по частицам, на что они развалятся, гражданин хороший?
— Какой умный мальчик! — отвечу я с некоторой робостью. — Проник в самую суть вещей! Стукнуть, говорит, надо. Именно так и поступают физики, когда изучают частицы! Они разгоняют их в специальных ускорителях и стукают друг об друга. А чем их еще стукнуть, чтобы разломать, если они — самые маленькие в мире? Вот их друг об друга и стукают.
И как вы думаете, что получается?
Элементарные частицы не разваливаются на составляющие, а превращаются в другие элементарные частицы. Причем эти превращения, которые называют ядерными реакциями, зависят от скорости, до которой разогнали частицы. То есть от той энергии, которую частицам сообщили. Дело в том, что энергия (скорость) может превращаться в вещество, в массу. И более того — при глубоком рассмотрении оказывается, что это одно и то же — энергия и масса, представляете! Мир един. Но об этом мы поговорим позже.
А сейчас познакомимся поближе с элементарными частицами. Они ужасно милые! (Вообще говоря, элементарных частиц довольно много. Но главных, из которых сделано все вещество в мире, всего три, как уже было сказано. Ими мы и займемся, а остальной вселенский мусор оставим взрослым физикам.)
С чего начнем?
Давайте с электрона. Он самый маленький, а маленьких обижать нельзя.
Итак, под свет прожекторов на сцену нашего внимания, раскланиваясь, выходит электрон. Что мы можем о нем сказать? Какого он цвета? Он шершавый? Он влажный, твердый, газообразный? Он теплоемкий?
Нет! Все те свойства, к которым мы привыкли в нашем большом мире (он называется макромир), не имеют никакого отношения к миру элементарных частиц (микромиру). Нет в микромире ни цвета, ни запаха, ни шершавости, ни твердости. Это все свойства макромира. Все эти свойства складываются из множества частиц, это макросвойства. А по отдельности частицы этих свойств не имеют.
А что же они имеют?
Ну, что есть у того же электрона? Ведь какие-то свойства у него должны быть! Иначе бы его не существовало! Ведь существовать — это значит проявлять себя как-то, то есть иметь свойства!
Да, некоторые свойства у электрона есть. У него есть масса. Про нее мы уже говорили — электрон очень легонький, самый легонький из всей троицы.
Электрон в 1820 раз легче протона. Для сравнения: если протон — это танк, то электрон — это одна канистра с топливом. Если протон — человек, то электрон — это авторучка в его кармане. Вот такая разница в массе.
Заметили, кстати, новый физический термин необыкновенной сложности — «масса»? Я его как бы между делом ввел. Надеюсь, не огорчил.
Что это такое? Масса — это просто количество вещества. Чем тело тяжелее, тем оно массивнее. Папа массивнее ребенка. Танк массивнее автомобиля. Солнце массивнее Земли.
Массу не нужно путать с весом. Хотя многие взрослые путают. Даже генералы и начальники. А, может, и сам президент. Между тем это совершенно разные вещи! Вес — это сила, с которой Земля притягивает массу. Сила, с которой массивное тело давит на опору, на которой лежит, или растягивает подвес, на котором висит. В космосе, в невесомости никакого веса нет, потому невесомость так и называется. Но все равно даже в невесомости толстый космонавт гораздо массивнее щуплого. И если они оттолкнутся друг от друга, то полетят в разные стороны с разными скоростями — толстый медленно, а щуплый быстро! Потому что количество вещества в их телах разное, в толстом вещества много, а в худом кот наплакал.
Вес и масса физиками даже измеряются в разных единицах — масса в килограммах, а сила в особых единицах — ньютонах. Массу определяют с помощью весов, а силу с помощью специальных приборов — ньютонометров. Усекли?
Массу ученые люди еще называют мерой инертности тела. Действительно, массивное тело очень инертное, чтобы его разогнать, нужно много усилий потратить. А легкое тело и разогнать легче, его инертность мала.
Электрон очень легок. Его масса составляет столь мизерную величину, что ее написание потребует от меня особой внимательности — чтобы в нулях не ошибиться: