Калоян Манолов - Великие химики. В 2-х т. Т. 2

Установленный принцип не только открывал перспективы управления равновесными процессами, но и позволял определять необходимые условия для промышленного воспроизводства равновесных реакций.

Однако, несмотря на всю важность открытия, сделан был лишь первый шаг. Предстояла огромная и чрезвычайно кропотливая работа — изучение множества равновесных реакций во всем доступном для работы температурном интервале. Следовало составить диаграммы, по которым можно будет наблюдать, как ведет себя система при изменении концентрации, давления, температуры. Но измерение высоких температур было еще несовершенным и неточным. Газовый термометр позволял измерять температуру до 500°С. Перед Ле Шателье встала задача изобретения термометра для измерения высоких температур.

С повышением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается. Возникла мысль использовать нить тугоплавкого металла в устройстве для быстрого измерения сопротивления.

Ле Шателье возлагал большие надежды на свою новую идею. Закупили тугоплавкие металлы и сплавы, измерительную аппаратуру, приборы. Тонкие спирали помещали в печь и медленно нагревали. Часто результаты повторных опытов не совпадали. Ле Шателье нервничал.

— Непонятно! В области электричества наблюдается самая хорошая воспроизводимость результатов. Видимо, здесь действуют другие факторы, которых мы не знаем и поэтому не учитываем. Какая у вас сейчас проволочка? — спросил Ле Шателье помощника.

— Спираль платиновая, один из выводов — из платино-иридиевого сплава, — ответил Ришар.

— Включите батарею. Попробуем с дополнительным сопротивлением.

Ришар нажал кнопку. Ле Шателье следил за стрелкой амперметра. Она медленно ползла к нулю, но не останавливалась на месте, а слегка колебалась. Ле Шателье внимательно следил за нею.

— В цепи протекает слабый ток!

— Это невозможно! — возразил Ришар.

— Соедините проводники, минуя ключ. Очевидно, он в неисправности.

Ришар отключил батарею и соединил проводники. Стрелка продолжала колебаться.

— Дайте чувствительный гальванометр. В цепи все-таки есть ток!

Ле Шателье был прав. Стрелка гальванометра действительно значительно отклонилась.

— Выключите печь и откройте ее, чтобы быстрее охладилась. — Ле Шателье не сводил глаз со стрелки. Прошло несколько минут, и она начала чуть заметно отклоняться.

— Превосходно! — промолвил Ле Шателье дрожащим от возбуждения голосом. — У нас будет новый термометр.

Вместо спирали Ле Шателье поставил два проводника — один из платины, другой из платино-родиевого сплава, спаянных с одного конца и соединенных с чувствительным гальванометром с другого. При нагревании в месте спайки возникал ток, который вызывал отклонение стрелки. Два металлических проводника образуют термопару, с помощью которой и сегодня с большой точностью измеряются очень высокие температуры [236].

Конструирование пирометра дало возможность более глубокого изучения явлений. Ле Шателье обратился к проблемам, которые имели большое значение для промышленного производства, особенно в производстве стали и других металлов.

Многостороняя научная деятельность требовала от Ле Шателье строгого распределения времени. Он рано вставал и отправлялся в кабинет готовиться к лекциям или работать над рукописью. Он писал множество научных статей и приступил к работе над книгами, в которых обобщал свои многолетние исследования горения газов и опыты с гидравлическими материалами… Послеобеденное время Ле Шателье посвящал научным исследованиям в лаборатории, где теперь у него было много помощников. Некоторые из них продолжали изучать процессы затвердевания цемента, гипса, бетонных смесей, но большинство занималось новой проблемой — сплавами.

Каждую неделю сотрудники лаборатории проводили семинар, на котором обсуждали результаты своих исследований, обменивались мыслями и наблюдениями.

— Покажите, что вы получили, Раймон, — обратился Ле Шателье ж одному из сотрудников.

— Это кривые охлаждения водных растворов нитрата калия, а это — хлорида калия, здесь — нитрата натрия. Ход кривых совершенно идентичен.

Раймон положил листы с аккуратно вычерченными графиками на стол.

— Сначала кривая резко опускается вниз. Это соответствует периоду, при котором раствор равномерно охлаждается. С этого момента начинается экзотермический процесс образования кристаллов — температура понижается медленнее, поэтому наклон кривой уменьшается. При дальнейшем снижении температуры начинается одновременная кристаллизация оставшейся воды и соли. В этот момент линия идет горизонтально.

— Да, это логично и легко объясняется законом Гиббса: при температуре, соответствующей горизонтальной части кривой, имеется максимальное число фаз.

Ле Шателье задумался. Он постукивал рукой по столу и внимательно рассматривал графики.

— При охлаждении сплавов картина аналогичная. Этьен, — обратился он к другому сотруднику, — дайте мне графики охлаждения сплавов олова и висмута.

Этьен открыл большую папку и начал искать чертежи.

— Это висмут — сурьма. Это олово — свинец…

— Достаточно, — прервал его Ле Шателье, взял несколько графиков и положил их рядом. — Посмотрите, как они похожи! Сначала крутой наклон, потом более пологое снижение и в конце горизонтальная линия. Одинаковое физическое состояние этих систем дает аналогичные графики. Что, в сущности, получается? При высокой температуре один металл растворяется в другом, как кусок сахара в воде.

— Аналогия наглядная, — добавил Раймон. — Ясно, что в расплавленном состоянии сплавы похожи на растворы [237].

— Именно так, — подтвердил Ле Шателье. — Но можно ли утверждать, что и после затвердевания сплавы являются растворами?

— Возможно, получается твердый раствор, — нерешительно предположил Этьен.

— Весьма сомнительно, — продолжал Ле Шателье. — Свойства растворов хорошо изучены. Например, с повышением концентрации растворенного металла должна понижаться температура плавления сплава.

— Вы имеете в виду аналогию с законами Рауля [238]и Бекмана [239]?

— Да, Раймон. Но нам более важно знать свойства сплавов в твердом состоянии и при обычной температуре. При охлаждении в расплаве начинается кристаллизация. Сплав приобретает другую структуру, а мы почти ничего об этом не знаем.

— Но металлы непрозрачны. Нельзя выковать тонкую пластину и наблюдать ее структуру под микроскопом.

— К сожалению, нельзя, — вздохнул Ле Шателье. — А как много мы бы узнали, если смогли бы видеть под микроскопом образец металлического сплава.

Если смогли бы!

Но по сути очень важное уже было сделано: сформулирована очередная задача — увидеть структуру металлов под микроскопом. Обычный путь здесь не годился. Даже золото, эластичность которого позволяет выковать тончайшие листки, настолько слабо пропускает свет, что наблюдение под микроскопом невозможно. Металлы не пропускают свет, а лишь отражают его. Отражают свет…