Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

воды и не тонет личинка малярийного комара. Чтобы избавить окрестность от малярии, надо покрыть пруд тончайшей нефтяной пленкой.

Капли росы и дождя не смачивают воско­вую поверхность листьев, а потому не закры­вают поры, и растения дышат свободно. Силы смачивания помогают влаге подниматься по стеблям и стволам растений. Напротив, благо­даря тому что плазма крови не смачивает стен­ки самых тонких капиллярных сосудов, облегчается кровообращение, кровь не свер­тывается. Выпадение осадков, образование и рассеивание тумана и облаков — все это по­верхностные явления. Мелкие зародышевые капельки и кристаллики влаги испаряются, крупные, наоборот, растут за счет конденсации пара и слияния друг с другом — идет дождь или снег. Все это связано с проявлениями поверхностной энергии.

Но если множество процессов в природе, в организмах растений и животных вызвано особыми свойствами поверхностей, то не на­учится ли человек управлять ими так же, как сейчас он управляет подобными процессами в технике. На этот вопрос можно дать утвер­дительный ответ. Физико-химия поверхност­ных явлений и дисперсных систем — наука быстро развивающаяся, и от нее надо ожидать очень много нового и ценного. Порукой этому служат необозримые применения ее уже в наши дни: от обогащения руд до книгопечатания, от моющих средств до производства полимеров.

ПУТЬ К ПРОЧНОСТИ — ЧЕРЕЗ РАЗРУШЕНИЕ

Странно звучит, не правда ли? Всем изве­стно, что прочность — это сопротивление твер­дого тела разрушению. И все-таки, как это ни парадоксально, путь к самой высокой проч­ности ведет через разрушение твердого тела — через его превращение в мельчайшие крупинки. Чтобы понять это удивительное противоречие, выясним, что такое реальные твердые тела и чем они отличаются от идеальных. В кристал­лах расстояния между молекулами, атомами или ионами в среднем очень малы и правиль­ные ряды этих частичек образуют простран­ственную решетку. Такого порядка в располо­жении молекул нет в жидкостях, хотя и здесь молекулы расположены очень плотно. Стекла — вязкие жидкости, они практически не текут и могут быть прочными и упругими, как кри­сталлы, хотя и лишены правильной структуры.

Но беспорядочное тепловое движение моле­кул образует и в кристаллах, и в стеклах изъя­ны, или дефекты,— места с меньшей плотно­стью «упаковки» молекул и с увеличенными расстояниями между ними. Такие дефекты плот­ной структуры — слабые места с пониженной прочностью. Они-то и есть причина того, что прочность реальных твердых тел в несколько сот раз ниже, чем прочность идеальных крис­таллов и стекол. У идеального твердого тела тот же состав и строение, что и в реальном теле, но в его правильной или просто плотной структуре нет слабых мест, изъянов.

Разрушение любого реального твердого те­ла — процесс постепенного раскрытия сначала наиболее слабых мест, а затем все менее и менее опасных дефектов. Представим себе, что тело образовано сеткой переплетенных стальных цепей, в которых на каждые сто стальных звень­ев приходится в среднем по одному бумажному звену. Ясно, что под нагрузкой в такой кон­струкции будут разрываться бумажные звенья, стальные же останутся нетронутыми. В обрыв­ках сетки будет оставаться все меньше и меньше бумажных звеньев, наконец останутся только стальные Такие обрывки цепей из стальных звеньев — маленькие осколки твердого тела — будут очень прочны, в них уже почти совсем не встретишь изъянов.

Теперь вам понятен парадокс: измельчение твердого тела — путь к его упрочнению. Легко сообразить, что крупинки твердого тела станут особенно прочными, близкими к идеальной, т. е. наибольшей прочности, когда их размер приближается к среднему расстоянию между дефектами в структуре (рис. 5). Современные методы структурного анализа показывают, что в среднем один дефект — зародыш разруше­ния — приходится в твердом теле на несколько сот нормальных расстояний между центрами молекул. Это нормальное расстояние равно нескольким ангстремам — десятимиллионным долям миллиметра. Значит, среднее расстояние между дефектами — десятые доли микрона (около 10-4 мм). И действительно, тонкое измельчение твердых тел в обычных мельни­цах, постепенно замедляясь, прекращается вовсе, когда размеры крупинок достигают мик­рона или долей микрона. В таких крупинках уже почти нет изъянов, они становятся очень прочными.

Но ведь нам нужны не отдельные, пусть даже сверхпрочные крупинки, а прочное тело большого размера. Устранив бумажные звенья, мы должны теперь соединить обрывки сталь-

421