§ 217. Молекулярное движение

Сопоставим несколько простых фактов, позволяющих сделать заключение о движении молекул. Положим в стакан холодного чая кусок сахара. Сахар растает и образует густой сироп на дне стакана. Этот сироп хорошо виден, если посмотреть сквозь стакан на свет. Оставим стакан в покое на несколько часов. Останется ли сироп на дне стакана? Нет, он постепенно разойдется по всему стакану. Это распространение сахара по объему стакана происходит самопроизвольно, так как никто чая не перемешивал. Точно так же расходится по комнате запах (например, если открыть флакон с духами); это происходит даже и в том случае, если воздух в комнате совершенно неподвижен.

Произведем еще такой опыт: уравновесим на весах большой открытый сверху сосуд. Если в этот сосуд напустить углекислый газ, то равновесие нарушится, так как углекислый газ тяжелее воздуха. Однако через некоторое время равновесие восстановится. Дело в том, что углекислый газ разойдется по всему помещению, а сосуд будет заполнен воздухом с очень малой примесью углекислого газа. Во всех этих случаях одно вещество (сахар, пары ароматических веществ, углекислый газ) распространяется в другом (в воде, в воздухе). Это явление, при котором два вещества сами собой смешиваются друг с другом, называется диффузией. При диффузии вещество распространяется во все стороны, также и вверх, т. е. против силы тяжести. Явление диффузии показывает, что молекулы вещества все время движутся. Например, при диффузии сахара в воде разные молекулы растворенного сахара движутся в разные стороны между тоже движущимися молекулами воды, и, таким образом, сахар постепенно распространяется по всему сосуду, заполненному водой.

Итак, явление диффузии явно показывает, что молекулы все время движутся и притом в различных направлениях. Такое движение молекул можно обнаружить не только в газах и в жидкостях, но также и в твердых телах. Оно называется молекулярным тепловым движением.

Здесь может возникнуть вопрос: почему же мы при обычном наблюдении не замечаем этого движения в телах? То есть почему тело не движется как целое, хотя все его молекулы находятся в движении? Объяснение лежит в том, что при молекулярном движении разные молекулы движутся в самых разнообразных направлениях, так что тело в целом покоится. При полной беспорядочности движения молекул и громадности их числа для любой молекулы найдется другая молекула, летящая приблизительно в противоположную сторону с той же скоростью. Так как газ заключен в оболочку, не дающую молекулам разлететься, то в газе движение молекул сводится к беспорядочному движению туда и обратно, по всем направлениям. Поэтому нет движения в какую-либо сторону.