Молоток из замерзшей ртути: удивительная физика

Олимпия Браун из Королевского института объясняет, что происходит с веществом при изменении фазы на примере ртути. И даже если вы знаете термодинамику назубок, всегда интересно взглянуть на молоток, сделанный из охлажденной ртути.

Ртуть — пожалуй, самый удобный материал для наглядного пособия по термодинамике. При легко достижимых температурах она может быть и жидкой, и твердой, и газообразной. Правда, то же самое можно сказать и о воде, но наблюдать за ртутью гораздо интереснее.

При комнатной температуре (и в диапазоне от 357 до -39°С) ртуть жидкая. Отдельные атомы металла обладают такой высокой энергией, что постоянно движутся так, как движутся молекулы жидкой воды. Энергия некоторых из них так высока, что они переходят с поверхности жидкости в газообразное состояние, образуя ядовитые пары.

Если взглянуть на место ртути в таблице Менделеева, подвижность ее атомов объяснится просто: у элемента с порядковым номером 80 полностью заполнена внешняя электронная оболочка. Поэтому атомы ртути стабильны и с трудом образуют между собой слабые связи, которые нужны для существования кристаллической решетки металла.

Если температура металла опускается ниже точки плавления (-38,83°C), ртуть начинает вести себя как все остальные металлы — становится твердой. При этом атомы в ней замедляют свое движение и выстраиваются в кристаллическую решетку.