Закон сохранения массы вещества и движения

Одним из важнейших научных подвигов М.В. Ломоносова является открытие и экспериментальное обоснование всеобщего закона сохранениямассы вещества и движения. Он сформулировал закон как единый всеобщий «естественный закон природы», (М.В.Ломоносов ставил опыт: Он взвешивал запаянную реторту с металлом до прокаливания и после, не впуская воздуха, и обнаружил, что масса запаянного сосуда не изменилась. Основываясь на своих опытах, М.В. Ломоносов сформулировал вывод, что в процессе обжига металла участвует воздух). «Нет никакого сомнения – говорил он, - что частички из воздуха, текущего непрерывно над подвергаемым обжиганию телом, соединяются с последним и увеличивают его вес». М.В. Ломоносов установил, что прибавление массы металла при прокаливании есть результат соединения его с воздухом, причём при прокаливании металла в закрытом сосуде масса его увеличивается на столько же, на сколько уменьшается масса воздуха.

М.В. Ломоносов все свои научные обобщения делал на основе этого закона.

Закон сохранения энергии

М.В. Ломоносов много раз возвращался к вопросу о сохранении массы вещества, он связывал этот закон с законом сохранения энергии.

«Закон сохранения энергии» в общей форме был впервые высказан именно М.В. Ломоносовым. Так в своей диссертации «О действии химических растворителей вообще», он писал: «Когда какое-либо тело ускоряет движение другого, то сообщает ему часть своего движения; но сообщить часть движения оно не может иначе, как теряя точно такую же часть. Поэтому частицы воды, ускоряя вращательное движение частиц соли, теряют часть своего вращательного движения. А так как последнее – причина теплоты, то нисколько не удивительно, что вода охлаждается при растворении соли»(1). Здесь М.В. Ломоносов совершенно чётко указывает, что одна форма движения, механическая, может переходить в другую - тепловую.

Исходя из механической теории теплоты, М.В. Ломоносов решает такую важную проблему физики и химии, как основы кинетической теории газов. Ломоносов фундаментально разрешает этот вопрос в своей работе «Опыт теории упругости воздуха», он пишет: «Отдельные атомы воздуха, взаимно приблизившись, сталкиваются с ближайшими в нечувствительные моменты времени, и когда одни находятся в соприкосновении, вторые атомы друг от друга отпрыгнули, ударились в более близкие к ним и снова отскочили; таким образом, непрерывно отталкиваемые друг от друга частыми взаимными толчками, они стремятся рассеяться во все стороны…

Воздушные атомы действуют друг на друга в зависимости от увеличения или уменьшения степени теплоты более сильным или более слабым взаимным соприкосновением»(2).

Физическая химия

Физическая химия для Ломоносова – это «наука, дающая объяснение на основании физических начал и опытов тому, что происходит при смешении тел вследствие химических операций».

М.В. Ломоносов говорит не только о родстве физики или химии. Они составляют для него неразрывное целое. Изучение физических свойств тел раскрывает природу вещества, а изучение состава вещества и происходящих в нём химических процессов раскрывает причину физических его свойств. Следуя этому определению, Ломоносов изучает физические явления, происходящие во время (или результате) химических превращений, и стремится поставить на службу химии все доступные и известные в его время приборы и методы физического исследования.

Намеченная Ломоносовым широкая программа физико-химических опытов, потребовали также создания целой серии новых приборов.

Так он придумывает особое «точило» - прибор для исследования твёрдости разных камней и стёкол.

Для исследования вязкости жидких материй Ломоносов изобретает особый прибор – вискозиметр. С помощью этого прибора производились точные и надёжные измерения консистенций самых различных жидкостей, что делало его поистине универсальным.

Для измерений температуры Ломоносов сконструировал собственный термометр, наиболее рациональный из всех существовавших.

Рефрактометр (оптический прибор) – «машина, через которую можно узнать рефракцию (преломления лучей) светлых лучей, проходящих сквозь жидкие материи».

Ломоносов первый занимается изучением кинетики физико-химических процессов. Он вводит в химию не только весы, но и часы для определения скорости протекания реакций. М.В. Ломоносов не только разрабатывает теоретические положения физической химии и ведёт экспериментальную работу в этой области, но и читает первый в мире курс этой науки.

Теоретические основы химической науки у М.В. Ломоносова получили окончательное завершение в «Слове о пользе химии», а затем в курсе, который он в 1752 – 1754 гг. читал студентам академического университета. Этот курс был назван «Курсом истинной физической химии».

М.В. Ломоносов не только чётко сформулировал задачи в области физической химии, не только читал лекции по этому курсу, но и выполнил научные исследования в области физической химии. Особенно большой интерес представляли работы Ломоносова по растворам. В программу работ по растворам он включал:

- поднятие раствора по капиллярным трубкам;

- влияние электрического тока на растворы;

- просмотр растворов в микроскоп;

- что приносит электрическая сила растворам солей;

- замерзание растворов;

- растворимость в зависимости от температуры;

- понижение температуры при растворении некоторых солей;

- понижение температуры от замерзания растворов.

Примеры мы видим ежедневно: растворяем в воде соль или сахар,

М.В. Ломоносов указал: растворимость изменяется с повышением температуры, в частности, соль поглощает теплоту; растворы замерзают при более низкой температуре, чем растворители (тело, производящее растворение, у химиков зовётся растворителем); растворимость металлов в кислотах, он указал, что при растворении металлов выделяются газы и теплота, а растворение солей не сопровождается выделением газов.

С полным правом можно считать, что основателем физической химии, начертавшим гениальную программу работ в этой области и разработавшим основные разделы этой науки, является М.В. Ломоносов.