Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 20.12.1946, Qupperneq 3

Tím. V. F. I. 1946.
3. liefti.
KJARIMORKA.
Erindi flutt í V. F. í. 18. desember 1946 af Steinþóri Sigurðssyni.
Frumeindir. líygging efnisins.
Á öldinni sem leið staðfestust hugmyndir manna
um það, að allt efni væri byggt úr örsmáum eind-
um, atómum, sem nefndar verða hér frumeindir.
Eindir þessar hugsuðu menn sér óskiptanlegar. Frum-
efni voru þau efni nefnd, sem byggð voru úr frum-
eindum, sem allar voru eins, en samsett þau efni,
sem byggð voru úr mismunandi gerðum frumeinda.
Á grundvelli þessara hugmynda var hægt að skýra
ýmsa eiginleika efnisins í hinum ýmsu myndum þess.
Voru það yfirleitt eiginleikar, sem fram koma við
samverkan mjög mikils fjölda einda, þ. e. statistísk
lögmál.
I samræmi við skoðanir þessar var framsett lög-
málið um óbreytanleik massans, þ. e. að efnismagn
í heiminum væri óbreytanlegt.
Annað lögmál, sem einnig var framsett á þessu
tímabili, var lögmálið um óbreytanleik orkunnar,
orkusetningin, sem myndaði einn aðalhornsteininn
undir skoðunum og rannsóknum eðlisfræðinga á síð-
ustu öld.
Er þekking manna jókst á eiginleikum hinna ýmsu
frumefna, kom það í ljós, að efnin skipuðu sér á
eðlilegan hátt í kerfi. Kerfi þetta, sem nefnt er
períódiska kerfið, var undir lok síðustu aldar og fram-
an af þessari öld leiðiþráður við leit að nýjum frum-
efnum, því þegar kerfið var fundið, voru enn í því
mörg óskipuð sæti.
Nýjar skoðanir.
Þróun þessari var í raun réttri lokið um 1880. Eftir
það liðu um 20 ár án þess að nokkuð raunverulega
nýtt kæmi fram. En undir niðri voru að þróast nýjar
skoðanir og sjónarmið, sem áttu eftir að hafa í för
með sér stórfelldar breytingar.
Á sviði skoðana manna, er hér mikilvægast að telja
það, að skömmu eftir aldamótin setti Einstein fram
þá kenningu, að efnið væri viss tegund orku, og mætti
reikna orku þess eftir massanum þannig:
E = mc2
þar sem orkan E fæst í erg, ef m er reiknað í g og
c er hraði Ijóssins, 3xl0‘" cm/sek.
Samkvæmt þessu ætti 1 kg efnis að vera jafngilt
25 x 10" kílówattstundum af orku. Þetta hefur bein-
línis verið sannað með mælingum á síðustu árum, en
fyrst framan af öldinni var það skoðun flestra eðlis-
fræðinga, að orka þessi væri bundin í efninu þannig,
að hún yrði aldrei leyst með mannlegum mætti.
Um aldamótin röskuðust einnig hugmyndir manna
um frumeindirnar. Uppgötvuðust þá geislamögnuð
efni. Brátt var það leitt í ljós, að geislar þeir, sem
um var að ræða stöfuðu af breytingum á frumeindun-
um sjálfum, en þær höfðu áður verið skoðaðar óbreyt-
anlegar. Þróun eðlisfræðinnar á þessari öld hefur
aðallega verið á þessu sviði. Hefur þekking manna á
byggingu frumeindanna tekið miklum framförum, og
þó sérstaklega nú síðasta áratuginn.
Efnið og orkan.
Mönnum varð það ljóst á síðustu öld, að ýmsar
myndir orku voru fólgnar í innbyrðis afstöðu og
hreyfingum frumeindanna. T. d. var varmaorkan
tákn fyrir hraða frumeindanna eða sameindanna.
Svonefnd kemisk orka, var orka sem var nátengd
myndun hinna ýmsu sameinda úr frumeindunum. T. d.
kemur fram allmikil orka þegar súrefni og kolefni
sameinast. Sú orka, sem fram kom við bruna á kol-
um, var ein aðalundirstaðan undir iðnaði síðustu
aldar.
Við athugun á orkumagni því, sem hér er um að
ræða, getum við til dæmis athugað efnabreytinguna:
C + 02 = CO, + 96960 kal.
Venjulega er litið svo á, að efnismassarnir beggja
megin jafnaðarmerkisins séu jafnir. En samkvæmt
líkingu Einsteins ættu massarnir að vera jafnir
því aðeins, að tekið sé tillit til varmaorkunnar,
sem er 96960 kal. fyrir hvert grammólekúl. Þetta
jafngildir í massa 4,5 X ÍO^9 g og þýða þá jöfnurnar,
að eitt grammólekúl af koldíoxýði er 4,5 x 10^°
grammi léttara en frumefni þau, sem það er gert úr.
Þessi munur er svo lítill, að ómögulegt er að sanna
þetta með mælingu, en samkvæmt kenningu Einsteins
hefur hér raunverulega lítill hluti massans horfið og