Рис. 2.6. Нагретый стальной шар не проходит в кольцо, а холодный – свободно проваливается.
Согласно молекулярно-кинетической теории, изменение объема тел при изменении температуры объясняется следующим образом. При нагревании тела увеличивается скорость движения его частичек (атомов, ионов, молекул), столкновение и действие их друг на друга становятся более сильными. В результате увеличиваются междумолекулярные промежутки. Это проявляется увеличением объема тела.
И снова прекрасно! Но как могут столкнуться атомы, когда они жестко связаны, к примеру, в кристаллах?
Согласно существующим теориям, расширение тел происходит потому, что столкновения молекул и атомов между собой (ангармонические колебания) раздвигают границы нагреваемого тела. Чем выше температура тела, тем больше столкновений.
Но есть маленький вопрос: что заставляет молекулы и атомы увеличивать скорость движения? Температура? Теплота? Тогда как они это делают? Физика оставляет это объяснение за скобками теории теплоты.
В такой ситуации пытался разобраться А. И. Ботуленко, который провел обширный анализ термического расширения твердых тел на примере стекла. В своем исследовании он отмечает следующее: «В идеальной решетке атомы должны занимать постоянные места». И далее, более категорично: «Модель теплового расширения твердых тел за счет ангармонических колебаний атомов является фантазией физиков-теоретиков, а попросту говоря, выдумкой, отбросившей науку назад на долгие годы от правильного понимания теплового расширения тел» [5].
Объяснение автора сводится к следующему: «Таким образом, при нагревании твердых тел увеличиваются геометрические размеры атомов, и в связи с ослаблением химических связей растет расстояние между центрами соседних атомов (ионов), что приводит к их тепловому расширению» [Там же].
Несмотря на обнаженную проблему, уважаемый автор также не смог найти ту силу, которая растягивает и сжимает твердые тела. В принципе автора понять можно, так как в физике нет адекватной теории расширения тел при нагревании.
Если следовать в русле классической физики, следует принять, что толкающиеся молекулы внутри тела увеличивают объем и тем самым увеличивают его внутреннее давление. Но тогда внешняя оболочка, если мы говорим о твердом теле, под действием этого давления должна треснуть! Я сейчас указываю на тела, нагреваемые искусственно изнутри, например, печь, электрическая лампа накаливания.
Если оболочку твердого тела, выполненную из твердого неэластичного материала, внутренние силы пытаются расширить вопреки ее воле, то она должна потрескаться. Но такого на практике не наблюдается, тогда как понять этот парадокс? Ни одно тело, ни один предмет при нагревании (в пределах допустимых температур) – не трескается! Чем объяснить данное явление?
2.7.2. Расширение тел за счет электромагнитного излучения
А объяснить