Месторождения, отличия и применения алмазов и графита. Алмаз: легенды и действительность Понятие и основные характеристики минералов

Referats

Алмаз: легенды и действительность

Ум человеческий открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем свою власть над ней.

В. И. Ленин “Материализм и эмпириокритицизм”

Кристаллы встречаются нам повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...

Что же такое кристаллы?

В земле иногда находят камни такой формы, как будто их кто-то тщательно выпиливал, шлифовал, полировал. Это многогранники с плоскими гранями и прямыми ребрами. Правильные и совершенные формы этих камней, безукоризненная гладкость их граней поражают нас. Трудно поверить, что такие идеальные многогранники образовались сами, без помощи человека. Вот эти-то камни с природной симметричной многогранной формой и называются кристаллами.

Кристаллы, залегающие в земле, бесконечно разнообразны. Размеры их достигают подчас человеческого роста. Встречаются кристаллы-лепестки тоньше бумаги и кристаллы-пласты в несколько метров толщиной. В музее Горного Института в Санкт-Петербурге хранится кристалл горного хрусталя высотой около метра и весом больше тонны, который много лет служил тумбой у ворот одного из домов в Свердловске.

Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода. Недаром говорят: “кристально чистый” .

Чешский писатель Карел Чапек в своих “Записках из Англии” пишет: “... Есть кристаллы огромные, как колоннада храма, нежные, как плесень, острые, как шипы; чистые, лазурные, зеленые, огненные, черные; математически точные, совершенные, похожие на конструкции сумасбродных, капризных ученых... Есть кристаллические пещеры, чудовищные пузыри минеральной массы... И в человеке таится сила кристаллизации...” Рассмотрим кристаллы разных веществ. Как отличить их друг от друга? По цвету? По блеску? Нет, это признаки ненадежные. К примеру, кристаллы кварца могут быть бесцветными, золотистыми, коричневыми, черными, сиреневыми, лиловыми. В музее в Санкт-Петербурге хранится коллекция кристаллов природного корунда сорока различных цветов и оттенков: Кроваво-красный рубин, лазорево-синий или голубой сапфир, бесцветный лейкосапфир, черный наждак- все это один и тот же минерал корунд или окись алюминия.

Приглядевшись к кристаллам внимательнее, нетрудно увидеть их гораздо более характерную особенность: кристаллы разных веществ отличаются друг от друга своими формами.

Давно прошли те времена, когда считали, что кристаллы - это только естественные многогранники, и поэтому думали, что кристаллы встречаются редко, считали их игрой природы. Кристаллы не надо специально искать. Наоборот, не найдешь таких металлов и почти не встретишь таких камней, которые не были бы кристаллическими. Но в большинстве своем камни и металлы - это поликристаллы, т.е. сростки многих мелких кристаллических “зерен” , и в этих сростках уже неразличимы многогранные формы отдельных монокристаллов. Да и не только неразличимы: этих форм просто нет, и не вырастает монокристальное зерно многогранником потому, что со всех сторон теснят его такие же монокристаллы. Поэтому в очертаниях зерна уже не остается следов многогранника.

Нередко образуется поликристалл столь мелкозернистый, что ни в лупу, ни в микроскоп нельзя различить в нем отдельные кристаллики. Как же убедиться в его кристаллическом строении? Каков же самый характерный, самый основной признак кристалла?

Ответ гласит: самая характерная особенность кристалла - это его атомная структура, правильное, симметричное, закономерное расположение атомов.

Кристаллы построены правильно, строго закономерно. И в них тоже атомы, ионы, молекулы не находятся в покое, но частицы не сталкиваются друг с другом, потому что все они расположены правильным строем и каждая может колебаться около определенного положения. Эти правильные ряды частиц в пространстве, трехмерные решетки из атомов, образуют кристаллическую структуру.

Структура всех кристаллических веществ периодична и закономерна. Во всех кристаллах частицы выстраиваются симметричными правильными рядами, плоскими сетками, трехмерными решетками.

Во всех кристаллах, во всех твердых веществах частицы расположены правильным четким строем, выстроены симметричным, повторяющимся узором. Пока есть этот порядок - существует твердое тело, кристалл. Нарушен порядок, рассыпался строй частиц - значит, кристалл расплавился, превратился в жидкость или испарился, перейдя в пар.

Одинаков ли порядок, строй атомов в разных твердых телах? Конечно, нет. Природа бесконечно разнообразна и не любит повторений. Строй атомов железа совсем не похож на постройку атомов в кристалле льда. В каждом веществе есть именно свой, характерный узор и порядок расположения атомов. И от того, каков этот порядок, зависят свойства вещества. Одни и те же атомы одного “сорта” , располагаясь по-разному, образуют вещества совсем разных свойств.

Посмотрим, например, на атомы углерода.

Сажа или копоть, - мягкий черный порошок, собирающийся на дне кастрюли или в печной трубе, - это углерод.

Уголь, древесный или каменный, - это тоже углерод.

Графит, мягкий стержень карандаша, выдерживает очень высокие температуры, это кристалл, сложенный из атомов углерода.

Есть и другая форма кристаллов углерода - алмаз, самый дорогой и самый красивый из драгоценных камней. Алмаз очень твердый, тверже всех камней на Земле. Им можно резать, шлифовать и сверлить любые твердые камни и металлы.

Трудно поверить, что алмаз и графит сложены из одних и тех же атомов углерода. Графит мягкий, непрозрачный, черный. Алмаз твердый, прозрачный, искрящийся всеми цветами радуги. Графит огнеупорный, алмаз легко горит.

Структура кристалла определяет свойства вещества и его форму. А правильная многогранная форма - это следствие атомной структуры. Плоские грани кристалла отвечают плоским сеткам кристаллической решетки, острые прямые ребра - рядам атомов в решетке.

Каждое кристаллическое вещество можно отличить от другого по его атомной структуре. В одних кристаллах решетки очень простые, в других сложные. В разных веществах различны расстояния между частицами в решетке. Но все эти расстояния очень малы, это стомиллионные доли сантиметра (ангстремы) .

Во всех кристаллических веществах атомы, ионы, молекулы образуют симметричные ряды, сетки и решетки. Правильное повторяющееся расположение частиц обязательно для кристаллов, оно является их основной особенностью, отличающей их от не-кристаллов. На вопрос, что же такое кристаллы, ответ таков: кристаллы - это вещества, в которых составляющие их частицы расположены строго периодически, образуя геометрически закономерную кристаллическую структуру.

Кристаллическая структура обнаружена не только в природных многогранниках камней, в кристаллических горных породах и в металлах, но и в очень многих других телах. Уж на что, казалось бы, глина не похожа на кристаллы, но и она состоит из мельчайших кристаллических частичек. Даже в таких веществах, как человеческие кости, волосы, волокна шерсти, шелк, обнаружено кристаллическое строение.

Громадное большинство твердых веществ на Земле являются кристаллическими. Только кристаллы - большей частью не те прекрасные многогранники, которыми мы любуемся в музеях, а крохотные, подчас невидимые глазом зернышки. Однако внутреннее строение этих невзрачных зерен столь же красиво и удивительно закономерно, как и строение чудесных больших многогранников.

С самых ранних времен человеческой культуры люди ценили красоту драгоценных камней.

Алмаз! Это название известно каждому. С ним ассоциируются представления о несравненном блеске и непревзойденной твердости. Со вторым свойством связано и название минерала, которое происходит или от арабского слова “ал-мас” (“твердейший”) или от греческого “адамас” (“непреодолимый, несокрушимый”) .

Алмазы издавна использовались в качестве самых изысканных украшений и большое валютное значение. Прозрачные бесцветные или красиво окрашенные кристаллы алмаза, пригодные для огранки, являются драгоценными камнями 1-го класса, так же как сапфир, рубин, изумруд, александрит, эвклаз. Ювелиры разделяют алмазы почти на 1000 сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных включений и некоторых других признаков.

С конца XIX века алмазы начинают применяться на производстве. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в значительной мере связывается с использованием ими алмазов. Достаточно напомнить, что по оценкам западных экономистов промышленный потенциал США в случае отказа от импорта алмазов упадет в 2-3 раза. Применение алмазного инструмента существенно повышает чистоту обработки деталей, а производительность труда возрастает при этом в среднем на 50 %.

Массу алмазов принято измерять в каратах. Каратом в Древней Греции называли семена рожкового дерева, по форме напоминающие крупную горошину. После высушивания семена имели сравнительно постоянную массу - от 150 до 220 мг.

В промышленности используются преимущественно алмазы, непригодные для огранки: непрозрачные, с многочисленными включениями, трещинами, мелкозернистые сростки, алмазная крошка и т.п. Единой классификации технических алмазов не существует, поскольку каждая отрасль промышленности предъявляет свои требования к их сортировке.

Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость, которая, если судить по скорости истирания, в 50 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз выше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготовления резцов. Алмаз применяется для бурения горных пород и механической обработке самых разнообразных материалов.

Бурение скважин в толщах горных пород, слагающих земную кору, в широких масштабах применяется при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, а также при эксплуатации нефтяных и газовых залежей. Не обойтись без бурения и при выполнении всевозможных взрывных и инженерно-геологических работ, предшествующих возведению крупных зданий, плотин и многих других объектов.

В техническом отношении наиболее совершенным является вращательное алмазное бурение, которое осуществляется высверливанием скважин в толще горных пород с помощью буровых коронок, армированных алмазами. Коронки, армированные алмазами, повышают скорость бурения в 8-15 раз по сравнению с бурением, основанным на применении твердосплавных или дробовых коронок.

Наилучшими алмазами для бурения считаются тонкозернистые плотные карбонадо, поскольку они обладают повышенной твердостью и наименее подвержены раскалыванию. На втором месте стоят шаровидные балласы и небольшие монокристаллы алмаза округлой формы. На изготовление буровых коронок ежегодно расходуется около 0.6 тонны камней, что составляет примерно 10 % общего количества добываемых в мире технических алмазов.

Применение алмазных резцов и сверл на обработке цветных и черных металлов, твердых и сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пластмасс и других синтетических веществ дает огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента. Чрезвычайно важно, что при этом не только в десятки раз повышается производительность труда, но одновременно значительно улучшается качество продукции. Обработанные алмазным резцом поверхности не требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микротрещины, в результате чего многократно увеличивается срок службы получаемых деталей.

Совершенно незаменимы алмазы при вытачивании опорных рубиновых камней, используемых в часовых и многих других точных механизмах, а также при правке шлифовальных кругов.

Практически все современные отрасли промышленности, в первую очередь электротехническая, радиоэлектронная и приборостроительная, в огромных количествах используют тонкую проволоку, изготавливаемую из различных металлов. При этом предъявляются строгие требования к круговой форме и неизменности диаметра поперечного сечения проволоки при высокой чистоте поверхности. Такая проволока из твердых металлов и сплавов может быть изготовлена лишь с помощью алмазных фильер. Фильеры представляют собой пластинчатые алмазы с просверленными в них тончайшими (от 0.5 до 0.001 мм) отверстиями.

Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробления низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных предприятиях по производству синтетических алмазов. Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах, мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных порошков удалось создать уникальные сверла, которые обеспечивают получение глубоких тонких отверстий в твердых и хрупких материалах. Такие сверла (“алмазные жала”) позволяют высверливать, например, в стекле отверстия диаметром 2 мм и длиной до 850 мм!

Алмазные порошки находят применение на гранильных фабриках, где все самоцветы, и в том числе алмазы, подвергаются огранке и шлифовке, благодаря чему невзрачные до этого камни становятся таинственно светящимися или ослепительно сверкающими драгоценностями, к неповторимой красоте которых никто не остается равнодушным.

С 50-х годов внимание ученых и конструкторов начинают привлекать другие физические свойства алмаза. Известно, что, попадая в кристалл, быстрые заряженные частицы выбивают электроны из его атомов, т.е. ионизируют вещество. В алмазе под действием заряженной частицы происходит световая вспышка и возникает импульс тока. Эти свойства позволяют использовать алмазы в качестве детекторов ядерного излучения. Свечение алмазов и возникновение импульсов электрического тока при облучении позволяет применять их в счетчиках быстрых частиц. Алмаз в качестве такого счетчика обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с газовыми и другими кристаллическими приборами.

Кристаллы алмаза, применимые в качестве счетчиков, крайне редки, поэтому цена их значительно выше, чем у равных по величине ювелирных камней. Некоторые кристаллы алмаза являются полупроводниками p- типа в широком диапазоне температур и давлений.

Использование алмазов в полупроводниковых и некоторых оптических приборах, а также в счетчиках ядерного излучения весьма перспективно, поскольку такие приборы способны работать в самых различных условиях, включая области низких и высоких температур, сильные электромагнитные и гравитационные поля, агрессивные среды и т.п. Следовательно, основанные на алмазах приборы могут оказаться незаменимыми при космических исследованиях, а также при изучении глубинного строения нашей планеты.

Алмазу с незапамятных времен отводилось особое место среди представителей минерального царства. Исключительность свойств алмаза порождала множество легенд, в которых наряду с чистейшим вымыслом встречались и описания некоторых реальных свойств камня.

В Индии, где много веков назад были найдены первые алмазы, накапливались и обобщались сведения о свойствах кристаллов алмаза и его месторождениях. Однако жрецы из религиозных и политических, а купцы из коммерческих соображений препятствовали распространению этих сведений и подменяли их всякого рода мистическими толками и суеверными выдумками.

По мнению древних индусов, алмазы образуются из “пяти начал природы” : земли, воды, неба, воздуха и энергии. При этом алмазы, как и люди, разделялись на четыре класса (Варны) : “брахманов” , “кшатриев” , “вайшьев” и “шудр” . “Брахманами” назывались бесцветные и белые, как градины, цвета “серебристых облаков и луны” шестивершинные или октаэдрические кристаллы алмаза, считавшиеся высшей степенью совершенства. Алмазы с красноватым оттенком относились к “кшатриям” , зеленоватые- к “вайшьям” , а серые- к “шудрам” . “Кшатрии” оценивались в 3/4, “вайшьи” - в 1/2, а “шудры” - в 1/4 стоимости “брахманов” .

Многие индийские и, по-видимому, арабские легенды об алмазе были повторены в начале нашей эры в работе древнеримского естествоиспытателя Плиния Старшего “Естественная история ископаемых тел” . Наряду с легендами и суевериями Плиний приводит довольно точные характеристики некоторых свойств алмаза. Так, в частности, он описывает использование алмазов при обработке других твердых материалов и отмечает, что сам алмаз может быть обработан только другим алмазом. На протяжении последующих веков воззрения Плиния считались незыблемыми и переходили из одного трактата в другой, обрастая все большим числом фантастических вымыслов.

В средние века были составлены даже специальные книги о происхождении, магических и целебных свойствах различных камней - лапидарии.

Такого же рода “лечебные” книги печатались и в России. Одна из них, опубликованная в 1672 году, называлась “Книга, глаголемая “Прохладный вертоград” , избранная от многих мудрецов о различных врачевских вещах, к здравию человеческому пристоящих” .

В известной сказке о путешествиях Синбада морехода рассказывается о хитроумном способе добычи алмазов. Где-то в далекой стране есть необычайно глубокое ущелье, дно которого усеяно алмазами. Доступ к сокровищам преграждают несметные полчища огромных змей. Однако люди нашли способ извлекать драгоценные камни и отсюда. Для этого с окружающих гор они сбрасывали в ущелье большие куски мяса. Алмазы прилипали к мясу, и огромные орлы уносили его в свои гнезда. Смелые искатели добирались до орлиных гнезд и собирали сверкающие кристаллы.

Случайно или нет, но в этой сказке есть два момента, которые увязываются с практическими данными. Одним из них является способность алмаза прилипать к жирам, а второй - “посредническая” роль птиц при добыче алмазов. Какие-либо достоверные сведения об этом в древнеиндийских источниках отсутствуют, но мы располагаем многочисленными и вполне достоверными данными, относящимися к XIX веку. На раннем периоде истории алмазных разработок в Южной Африке считалось выгодным разводить домашнюю птицу. Птицы рылись в отвалах горных выработок и, завидев блестящие зерна, проглатывали их.

Зоб каждой зарезанной птицы тщательно осматривали, надеясь найти драгоценный кристалл. Надежды эти иногда оправдывались. Так, к примеру, документально засвидетельствовано, что в зобу одного голубя, убитого на территории алмазного рудника, было обнаружено 23 алмаза массой 5.5 карата.

Нашла отражение в легендах и исключительная твердость алмаза. Плиний отмечает “несказанную” твердость камня, который “так сопротивляется ударам на наковальне, что железо с обеих сторон разлетается и сама наковальня растрескивается” .

Очевидно, что римский ученый не различал твердости и прочности веществ. Если бы он проверил справедливость своего утверждения и, положив алмаз на наковальню, ударил по нему молотком, то лишился бы своей драгоценности, поскольку камень разлетелся бы на куски.

В китайских легендах, относящихся к IV веку н.э., рассказывается, что в королевстве Фу-Нан добывают алмазы, которые могут резать яшму. По своему виду они напоминают плавиковый шпат и растут подобно сталактитам, на дне моря, на глубине сотен метров. Пловцы ныряют за ними утром и выплывают только к концу дня. При ударе по алмазу молотком алмаз остается неповрежденным, а молоток раскалывается. Однако если удар нанести бараньим рогом, то алмаз разломается, как лед. Очевидно, что авторы этой легенды беспорядочно смешали свойства нескольких минералов: алмаза, жемчуга и кальцита.

Легенды об алмазе и других драгоценных камнях включались в некоторые художественные произведения. Очень поэтичны описания самоцветов в произведениях А. И. Куприна. Об алмазе говорится, что он “царь всех камней - камень шамир. Греки называют его адамас, что значит- неодолимый. Он остается невредимым в самом сильном огне. Это свет солнца, сгустившийся в земле и охлажденный временем. Он играет всеми цветами, но сам остается прозрачным, точно капля воды. Он сияет в темноте ночи, но даже днем теряет свой свет на руке убийцы” .

Вымыслы и легенды о путях образования алмаза рождались не только в начале эры и в средние века. В 1877 году в журнале “Кругозор” была опубликована заметка следующего содержания: “О происхождении алмаза имеются лишь смутные догадки. Он образовался, вероятно, среди первобытных пород, но его находят исключительно среди наносных камней и в речном песке новейшего образования. Поэтому нет возможности определить, каким путем образовался алмаз- сухим, мокрым или органическим. Известнейший химик нашего времени Ю. Либих предполагал, что алмазы- продукты гниения. “Это было бы удивительнейшим актом творчества природы, если бы продуктом смерти и разложения являлся как Феникс ярко блистающий алмаз. Но все это лишь предположения. Природа еще бережет свою тайну, но, конечно, лишь временно” .

Сегодня мы с полным основанием можем сказать, что последняя фраза явилась пророческой. Менее чем за сто лет не только разгадали тайну образования природных алмазов, но и научились изготавливать синтетические алмазы в неограниченном количестве.

Природные алмазы в “сыром” виде довольно невзрачны. В большинстве случаев они представляют собой сравнительно мелкие (1-5 мм в диаметре) зерна с тусклой матовой или шероховатой поверхностью, нередко покрытые пленками, корочками и примазками посторонних веществ (бурых гидроксилов железа и т.п.) . И даже хорошо образованные прозрачные кристаллы алмаза с гладкими поверхностями граней не обладают блеском и “игрой” , столь типичными для драгоценных камней, и поэтому обычно не привлекают внимания неспециалистов.

Подавляющая часть алмазов встречается в виде обособленных кристаллов; во всех месторождениях присутствуют сростки, образованные несколькими маленькими кристалликами, а также микро - и скрыто - кристаллические агрегаты, сложенные сотнями тесно сросшихся мельчайших зерен.

Обособленные кристаллы алмаза поражают многообразием форм и сложностью скульптурных образований на гранях. Наиболее характерной формой алмазных кристаллов является восьмигранник (октаэдр) . Реже встречаются алмазы, имеющие форму куба, ромбододекаэдра и некоторые другие. Перечисленные формы ограничены плоскими или плоскоступенчатыми гранями.

Наряду с плоскогранниками во всех месторождениях присутствуют, а иногда и преобладают кристаллы с выпуклыми искривленными гранями. Кривогранные алмазы, как правило, имеют 12 граней. В отличии от сходных плоскогранных форм, они называются додекаэдроидами. В незначительном количестве среди кривогранных алмазов встречаются октаэдроиды и кубоиды.

Кроме отмеченных крайних типов в любом месторождении неизменно присутствуют все переходные разновидности от плоскогранных к кривогранным кристаллам алмаза. Превращение плоскогранных октаэдров в додекаэдроиды начиналось с притупления и постепенного округления вершин и ребер кристаллов. По мере развития процесса плоские октаэдрические грани постепенно замещались искривленными поверхностями, центральные зоны которых располагались на месте ребер октаэдра. Такие поверхности имеют вид выпуклых ромбов с неясно выраженным перегибом по короткой оси.

По вопросу происхождения кривогранных округлых кристаллов алмаза существуют две точки зрения.

Согласно одной из них, алмазы кристаллизовались в виде плоскогранников, а в дальнейшем из-за уменьшения давления частично растворялись. У кристаллов всех веществ вершины и ребра растворяются быстрее, чем грани, что приводит к округлению. Многие считают, что кривогранные формы возникают в процессе роста алмазов. Представления о происхождении округлых алмазов в итоге частичного растворения первичных плоскогранных форм, согласно книге Орлова Ю. Л. “Минералогия алмаза” , наиболее обоснованы теоретически и подтверждаются экспериментальными данными.

Поверхность как плоскогранных, так и кривогранных алмазов редко бывает гладкой и блестящей. Почти всегда она покрыта многочисленными углублениями, бугорками, штриховкой, кольцевыми и ступенчатыми выступами, которые рассеивают свет, обусловливая тусклый или стеклянный блеск большинства природных алмазов в их естественном виде.

Цвет алмазов изменяется в широких пределах и имеет большое значение при оценке ювелирных, а иногда и технических камней. Наиболее обычны бесцветные, желтые, бурые, серые и черные алмазы. Реже встречаются разновидности с зеленоватыми, голубоватыми и розоватыми оттенками. Камни чистых ярких тонов синего, зеленого и красного цвета весьма редки.

Окраска у многих кристаллов распределена не равномерно, а концентрируется на отдельных участках. При нагревании некоторых бурых алмазов они приобретают золотистый оттенок, а бледно-розовые становятся густо-розовыми. Правда, через непродолжительное время первоначальная окраска восстанавливается. Поверхность камней самых древних (более1-1.5 млрд. лет) месторождений имеет зеленую окраску, которая исчезает при механической обработке кристалла. Возникновение зеленой “рубашки” на алмазах связано с продолжительным воздействием на них радиоактивного облучения. Образование темно-зеленой оболочки на бесцветном ядре кристалла алмаза под воздействием радиации наблюдалось и в лабораторных условиях.

Большинство добываемых алмазов представлено кристалликами, размеры которых исчисляются первыми миллиметрами. Масса каждого из них не превышает 1 карата. Вместе с тем встречаются алмазы, масса которых достигает нескольких сотен, и даже тысяч карат. Такие камни - большая редкость, и каждому крупному (более 50 карат) алмазу присваивается название.

Представление о встречаемости крупных камней и их доле в общем объеме продукции алмазных месторождений дает таблица1.

Рудник	Средняя масса крупных кристаллов, карат	Отношение общей массы к общей продукции, %	Число крупных кристаллов на 100000 карат
“Кимберли”	17.7	11.3
“Де Бирс”	18.7	11.6
“Дютойтспен”	20.1	17.1
“Бюлтфонтейн”	15.0
“Весселтон”	15.8

Следует отметить, что рудники поля “Кимберли” характеризуются весьма высоким содержанием крупных кристаллов, причем частота встречаемости крупных камней в отдельных рудниках этого поля различается в 20 раз. Значительно реже крупные алмазы встречаются в других районах. В качестве примера можно указать месторождения в штате Минас-Жерайс, Бразилия, где весьма редко встречаются камни массой свыше 7-8 карат. Не случайно здесь во времена рабства существовал обычай отпускать на свободу невольника, нашедшего алмаз более 17.5 карата.

При оценке алмазов массой более 1 карата со второй половины XVII и до конца XIX века использовалось правило Тавернье, согласно которому стоимость алмазов вычислялась как произведение квадрата массы камня в каратах на принятую цену одного карата алмазов данного сорта. При оценке выставленной на продажу партии алмазов расчеты проводились по установленной для данной партии средней цене за карат.

Для очень больших алмазов такой подход приводил к слишком высоким ценам, поэтому на рубеже XIX и XX вв. Было предложено несколько формул, имевших целью приближение расчетных цен на алмазное сырье к рыночным. Наибольшее распространение получила формула:

С=0.5p(p+2) Ц

Где

С - общая стоимость алмаза;

p масса кристалла в каратах;

Ц - цена за один карат.

Стоимость самого крупного в мире алмаза “Куллинан” , масса которого до обработки равнялась 3106 каратам оценивается по способу Тавернье в 290 млн. долларов, а по вышеприведенной формуле в 145 млн. долларов. Таким образом, алмаз, масса которого всего 621 грамм, равен по стоимости 188 т чистого золота!

Алмазы с редкой и красивой окраской ценятся особенно высоко. Так, Павел I купил бриллиант красно-розового цвета массой 10 карат за 100000 рублей. Густо-синий индийский алмаз “Гоппе” массой 44.5 карата является одним из самых ценных бриллиантов в мире.

Благодаря научно-техническому прогрессу во второй половине XX века стало возможным изменять окраску природных алмазов. Бомбардировкой кристаллов алмаза электронами, протонами, нейтронами и последующей термической обработкой удается окрашивать их в желтый, голубой, зеленый, коричневый и дымчатый цвета. Облученные в атомном реакторе алмазы приобретают зеленый и коричневый цвета, а помещенные в ускоритель элементарных частиц становятся синими или голубыми. В зависимости от характера и интенсивности облучения изменение окраски может происходить только в поверхностном слое или во всем объеме кристалла, она может исчезнуть через короткое, она может исчезнуть через короткое время или сохраняться без изменений годами.

Встречающиеся в природе кристаллы редко имеют форму правильных многогранников. Обычно их грани развиты неравномерно, имеют трещины, штрихи, наросты, нередки посторонние включения. Поэтому в природных кристаллах обычно нет игры света и до изобретения способа огранки и шлифовки алмазов они не имели той цены, которую приобрели впоследствии. В старину наиболее ценились прозрачные октаэдрические кристаллы алмаза с зеркально-гладкими гранями. Такими алмазами по преданию была украшена мантия Людовика Святого.

Еще в древней Индии было замечено, что при трении одного алмаза о другой грани их шлифуются и блеск возрастает. Спустя некоторое время в Индии, а позднее в Италии, Франции и Бельгии стала применяться огранка алмазов “площадкой” или “октаэдром” . Для такой простейшей огранки брались природные восьмигранные кристаллы или выкалывались блоки соответствующей формы из алмазных кристаллов другой формы. Огранка заключалась в стачивании противоположных вершинок октаэдра до образования вместо одной из них новой широкой плоской грани, называемой “площадкой” , а на месте второй - небольшой притупляющей грани, известной под названием “калетты” .

В дальнейшем люди старались обрабатывать алмаз так, чтобы возможно большее количество лучей света, падающих на его грани, претерпевало поверхностное и внутреннее отражение. Для этого камня требовалось придавать форму многогранника с определенной взаимной ориентировкой граней.

Считается, что первым среди европейцев научился шлифовать алмазы Людвиг Беркем. Он заметил, что при трении одного алмаза о другой они полируются. В 1454 году он огранил свой первый алмаз, который впоследствии получил название “Санси” . После смерти Беркема секрет шлифовки алмазов был утрачен, но вскоре был найден снова.

Настоящая красота, блеск и феерическая “игра” лучей света у алмазов раскрывается и достигается в результате специальной механической обработки природных прозрачных кристаллов, которые после этого называются бриллиантами. Крупные бриллианты называются солитерами. Обработка заключается в раскалывании или распиливании, последующей обточке и огранке кристаллов со всех сторон для придания им особой формы.

Раскалывание алмазов позволяет при незначительных потерях сырья и небольших затратах труда разделять кристаллы на части для более эффективного их использования, в частности освобождаться от участков кристалла с дефектами и посторонними включениями. Эта операция требует большого мастерства, так как даже при одном неосторожном ударе алмаз может быть превращен в осколки, непригодные для изготовления бриллиантов.

Распиливание необходимо для разделения природных кристаллов на части при переработке их в бриллианты. Оно применялось уже в XVII веке. В те времена для распиливания алмазов использовалась железная проволока, шаржированная алмазным порошком. Процесс распиливания крупных кристаллов длился помногу месяцев, и при этом расходовалось большое количество алмазной крошки. Распиливание алмаза “Регент” , весившего 410 карат, длилось около двух лет. Позднее, по-видимому, в середине XIX века, появились алмазные пилы, существенно не отличающиеся от современных. Как говорит Шафрановский И. И. В своей книге “Алмазы” , они представляют собой тонкий (0.1-0.5 мм) быстро вращающийся металлический диск, на который подается суспензия из мелкого алмазного порошка. В XX веке появились установки для резки алмазов ультразвуком, для электроэрозионной, лазерной и электронной резки кристаллов.

Обточка алмазов - одна из самых естественных операций в технологическом цикле изготовления бриллиантов. От нее в значительной мере зависит степень использования сырья и качество готовых камней. Цель обточки состоит в том, чтобы придать заготовке форму будущего бриллианта, подготовить его к огранке и вывести все или хотя бы часть дефектов.

До начала XX века алмазы обтачивались вручную. Вот как описывает этот процесс Епифанов В. И. в своей книге “Технология обработки алмазов в бриллианты” : “... Два алмаза закреплялись в специальных оправках, и обточка проводилась трением их друг о друга. На протяжении многих недель и месяцев человек с большим усилием обтачивал заготовку для будущего бриллианта. Однако таким способом даже при высоком мастерстве и трудолюбии работника обеспечить правильную геометрическую форму заготовки было чрезвычайно сложно” .

В начале XX века был изобретен станок для обточки алмазов, в результате чего резко улучшилось качество обработки и возросла производительность труда. Рабочие органы первых станков приводились во вращение с помощью ножных педалей, а в дальнейшем от электродвигателя. Во второй половине XX века существенные изменения претерпевает и внешний вид станков.

Огранка является заключительным процессом обработки алмазов с целью придания им эстетической формы, достижения характерного для этого минерала блеска и “игры света” , а также для устранения трещин, выколов и других поверхностных или близповерхностных дефектов. Шлифование заключается в придании поверхности заготовки закономерно расположенных граней определенной формы, полирование обеспечивает получение зеркально-гладкой поверхности на полученных при шлифовке гранях. Огранка по праву считается самым сложным и ответственным процессом при изготовлении бриллиантов. Для успешного осуществления его помимо знаний и опыта требуется еще художественный вкус. Огранка производится с помощью быстро вращающегося чугунного диска, в поверхность которого втирается алмазный порошок, разведенный в репейном или оливковом масле. При этом форма получаемого многогранника в целом и взаимное расположение граней делается с таким расчетом, чтобы большая часть подаваемого света проникала внутрь, но не проходила насквозь, а возвращалась бы обратно.

Алмаз не только очень сильно преломляет и отражает световые лучи, но и обладает еще одним весьма важным оптическим свойством, обусловливающим исключительную красоту этого камня. Так, если для красного света показатель преломления составляет 2.402, то для фиолетовых лучей он достигает 2.465. Разность показателей светопреломления фиолетовых и красных лучей (дисперсия) у алмаза в 5 раз больше, чем у горного хрусталя, и в 2 раза превышает соответствующую характеристику лучших сотов стекол. Благодаря высокой дисперсии у алмазов сильно выражено свойство разложения белого цвета на составляющие его цвета радуги. По этой причине один и тот же камень кажется окрашенным в различные цвета в зависимости от положения источника света и наблюдателя.

Высокие светопреломление и дисперсия создают неповторимую “игру” бриллиантов, выражающуюся в феерическом сочетании блеска верхних граней с яркими световыми вспышками и непрерывными переливами всех цветов радуги внутри камня при медленном его вращении.

Огранка бриллиантов - сложный и весьма трудоемкий процесс. Обработка крупных камней длится месяцами, а уникальных - занимает несколько лет. Получаемые в итоге бриллианты составляют около 1/2, а иногда лишь 1/3 первоначальной массы сырого алмаза. Конечная стоимость камня при этом удваивается или утраивается. Перед огранкой крупных алмазов выполняются специальные расчеты, имеющие целью установит такую форму будущего бриллианта, которая обеспечит наилучшую “игру” и позволит максимально сохранить массу исходного кристалла. Вследствие этого бриллианты не всегда изометричны и могут обладать вытянутой и даже каплевидной формой.

Бриллианты различаются общей формой камня и характером огранки, выражающимися в изменчивости числа, очертаний и расположения граней.

По форме в плане среди бриллиантов принято выделять следующие главные типы: круглые, фантазийные (“маркиз” , “груша” и “овал”) , прямоугольные (“багет”) и прямоугольные со срезанными углами (“изумруд”) . Форма круглых и фантазийных бриллиантов задается при обдирке (обточке) , а остальные формы достигаются в процессе огранки.

По характеру огранки бриллиантов различаются три основных вида: собственно бриллиантовая, ступенчатая и огранка розой. У камней с бриллиантовой огранкой грани различных ярусов располагаются в шахматном порядке друг относительно друга. Очертания граней соответствуют ромбу или треугольнику. Площадка на верхнем конце камня имеет форму правильного многоугольника. Такой вид огранки применяется в основном на бриллиантах круглой и фантазийной форм. Ступенчатая огранка отличается от бриллиантовой тем, что грани соседних ярусов располагаются одна над другой, а очертания их соответствуют трапециям или равнобедренным треугольникам. Площадка на верхней поверхности камня имеет форму многоугольника с острыми или срезанными углами. Этот вид огранки типичен для бриллиантов прямоугольной формы.

Мелкие, а иногда и крупные алмазы нередко гранятся в форме “розы” или “розетки” . При этом типе огранки камень имеет плоское основание, а верхняя часть его выпуклая и состоит из 6,8,12,24 или 32 сходящихся в одной вершине граней (рис. 3) .

Рисунок 3.

По форме такие бриллианты несколько напоминают бутон розы, чем и объясняется название этого типа огранки. Камни с числом граней 12 и менее называются “розами д’Анвер” , а с большим числом граней - “коронованными розами” . Иногда применяют огранку двойной розой, при которой верхняя и нижняя части камня огранены розой. У “розеток” игра света значительно слабее, чем у камней, получивших бриллиантовую огранку, и поэтому при одинаковом размере, цвете и чистоте бриллианты, шлифованные “розой” составляют обычно около 20% стоимости алмазов, получивших бриллиантовую огранку.

Огранка “розой” появилась в середине XVII века, а в конце того же века начала применяться бриллиантовая огранка. Последняя непрерывно совершенствовалась вплоть до разработки в первой половине XX века “идеальной” огранки, а во второй половине новых огранок “Хайлайт-Кат” и “импариант” .

Бриллиантовая огранка предельно использует оптические свойства алмаза, обеспечивает предельную игру света и блеска, благодаря чему наилучшим образом раскрывается природная красота минерала.

Для дефектных и цветных алмазов в целях более полного использования сырья допускаются отступления от геометрических параметров идеальной огранки и применение так называемой практической бриллиантовой огранки нескольких видов. Игра таких бриллиантов снижается либо за счет потерь света, либо за счет падения дисперсионного эффекта.

Игра бриллиантов во многом зависит не только от геометрии, но и от числа и размеров граней (фацетов) . На крупные бриллианты наносится больше граней, чем на мелкие. Обычные размеры граней - от 0.5 до 3 мм в зависимости от размеров камня. Бриллианты массой до 0.03 карата обычно имеют простую огранку - 17 фацетов. Для хороших алмазов массой 0.03-0.05 карата применяется швейцарская огранка на 33 фацета.

Полная огранка на 57 фацетов применяется для бриллиантов массой более 0.05 карата.

В 60-х годах нашего века бельгийский гранильщик М. Вестрайх создал новую форму огранки бриллиантов на 73 фацета, получившую название “Хайлайт-Кат” . Эта огранка значительно улучшает “игру” камня при небольшом увеличении расхода сырья и рекомендуется для бриллиантов массой более 1 карата.

Для крупных бриллиантов применяется королевская огранка на 86 фацетов и величественная огранка на 102 фацета.

Любовь к своему делу и глубокая вера гранильщиков алмазов в наличие еще не раскрытой красоты камня побуждают их к новым поискам. Как мы можем узнать из книги Ефремова И. А. “Рассказы о необыкновенном” , инженер Максимо-Эльбе заново рассчитал оптику бриллиантов и разработал новый способ огранки “непарного” бриллианта “импарианта” . Название происходит от особенностей огранки нового типа. Если обычная огранка строится на симметриях восьмигранника, то при новом способе огранки площадка бриллианта имеет вид 9-, 11-, 13- или 15-гранника. Наиболее эффектны 11-гранники.

Непарная огранка имеет два преимущества перед обычной бриллиантовой. Во-первых, каждый световой луч, падающий внутрь камня, отражается и выходит обратно через две наклонные грани, а во-вторых, выходящие из кристалла световые лучи образуют более широкий и приемлемый для глаза спектр, благодаря чему такой бриллиант кажется значительно красивее, чем с обычной огранкой.

По блеску “импариант” на 25-30% превосходит бриллианты с четным числом граней. Повышенный блеск и “игра” визуально улучшают цвет камня, и поэтому желтый “импариант” производит впечатление более белого, чем такой же камень, обработанный обычным способом. Однако если симметричный бриллиант можно гранить ручным способом, то “импариант” нельзя получить без специального оборудования.

К особому типу относятся ступенчатые огранки бриллиантов. Параметры идеальной геометрии для них не рассчитаны, но установлены специальные условия по обеспечению максимальной “игры” света и цветового эффекта камней. Среди бриллиантов ступенчатой огранки различаются несколько разновидностей: багет, трапецеидальный багет, “изумруд” и др. Для всех бриллиантов этого типа характерна форма по рундисту прямоугольник с острыми или срезанными углами. Высота ярусов уменьшается по направлению от рундиста к калетте и от рундиста к площадке. Ширина площадки составляет 60-70% ширины бриллианта.

В начале 60-х годов появились сообщения о создании принципиально новой формы огранки алмазов, получившей название “принцесса” . Разработка ее заняла 13 лет, был изготовлен специальный инструмент и изменены способы обработки алмазов на всех основных операциях - распиливании, обточке и огранке.

Бриллианты “принцесса” имеют форму пластинки с правильно чередующимися канавками на нижней поверхности. Каждая пластинка имеет форму квадрата, прямоугольника, многоугольника и т.д. Верх пластинки шлифуется в виде таблитчатой площадки с небольшим количеством граней, а них ее изрезан серией У-образных канавок, “стенки” которых наклонены под углом 41°к рассекаемой плоскости. Благодаря этому достигается полное внутренне отражение света.

Наивысшую оценку получил бриллиант “Принцесса” , имеющий форму сердца. Сверху у него вид в совершенстве отполированных двух полукругов, соприкасающихся в одной точке, и касательных к ним, сходящихся под углом 90°.

На нижней поверхности нанесены канавки на расстоянии 0.9 мм друг от друга. При закреплении в ювелирных изделиях бриллианты с огранкой “принцесса” складываются в виде разнообразных орнаментов.

Из одного октаэдрического кристалла алмаза путем распиливания можно получить два бриллианта круглой формы или четыре бриллианта формы “принцесса” , причем с гораздо меньшими потерями сырья. Новый способ огранки позволяет стандартизировать производство камней любой формы и размеров, рационально использовать алмазы-сырцы различной формы, а также с успехом изготавливать бриллианты из значительной части “отходов” , имеющих форму треугольных пластинок, которые получаются при обкалывании крупных кристаллов в процессе первичной обработки.

Наиболее крупными, известными и ценными историческими алмазами, принадлежащими нашей стране, являются “Орлов” и “Шах” .

История первого из этих камней - алмаза “Орлов” - началась в Индии. Здесь в начале XVII века в Голконде был найден один из крупнейших в стране алмазов. Он представлял собой природный осколок крупного кристалла, масса которого оценивалась примерно в 400 карат. В таком виде камень попал к внуку Акбара, принадлежащему к 10-му поколению Тимура. Этот представитель династии Великих Монголов называл себя Джехан-шахом - властителем мира. Он был большим любителем, знатоком и собирателем драгоценных камней и даже сам иногда занимался их обработкой. По его приказу алмаз был передан в огранку. Гранильщик стремился максимально сохранить массу алмаза и поэтому в основном лишь подшлифовывал природные грани и сколы камня, чем и вызвана внешняя не совсем правильная форма бриллианта. Несмотря на старания гранильщика, алмаз в процессе обработки потерял примерно половину своей массы и в ограненном виде весит 194.8 карата. Согласно преданию, Джехан-шах не только не заплатил мастеру за работу, но даже велел отобрать у него все сбережения в качестве компенсации за якобы испорченный камень.

В середине XVII века престол Джехан-шаха захватил его сын, который заточил отца в темницу.

В 1665 году новый правитель Ауренг-Зеб, демонстрируя свои богатства известному путешественнику и знатоку драгоценных камней Ж. Тавернье, разрешил ему взвесить и описать главнейшие камни.

Среди них был “Орлов” . В 1666 году Ауренг-Зеб завладел другим крупным алмазом, ограненным в форме индийской розы, который весил 186 карат и был прекрасной парой “Орлову” .

Существует предание, что оба эти камня во второй половине XVII века были вставлены в глаза индийского идола в Серингане, откуда их в начале XVIII века выкрал французский солдат. Затем алмазы попали к шаху Надиру и были вставлены в его трон, причем “Орлову” было присвоено название “Дерианур” (море света) , а второму камню - “Коинур” (гора света) . Дальнейшая судьба камней оказалась различной.

“Орлов” после смерти шаха Надира бал вторично выкраден и несколько раз переходил из рук в руки, пока не попал к Григорию Сафрасу, который в 1767 году положил бриллиант в Амстердамский банк. В 1772 году он продал камень племяннику своей жены, придворному ювелиру Ивану Лазареву, а тот в 1773 году перепродал алмаз графу Орлову за 400000 рублей. Орлов подарил алмаз Екатерине II в день ее именин 24 ноября 1773 года. С этого времени “Дерианур” под названием “Орлов” украшал навершие скипетра русских царей. Скипетр, в который вставлен этот бриллиант, стоил по оценке 1865 года 2399410 рублей серебром.

“Орлов” представляет собой прекрасный бриллиант чистейшей воды слабого синевато-зеленоватого оттенка. Размеры его 223235 мм, масса 194.8 карата. Камень со всех сторон покрыт многочисленными трех- и четырехугольными фацетами, очень хорошей и чистой огранки индийской работы. Высказывавшиеся некоторыми учеными предположения о том, что “Орлов” и “Коинур” являются обломками одного крупного кристалла, ошибочны, потому что эти алмазы существенно различаются по окраске: “Коинур” имеет сероватый надцвет с небольшой мутью.

Второй наш знаменитый алмаз также имеет свою интересную историю. “Шах” является почти не обработанным крупным камнем, который представляет собой сильно вытянутый природный кристалл-октаэдр, напоминающий по общей конфигурации скошенную ромбическую призму. Часть граней сохранилась в естественном виде. На трех пришлифованных поверхностях видны прекрасно выгравированные надписи на персидском языке. На более тонком конце камня имеется исключительная по чистоте исполнения круговая борозда глубиной около 0.5 мм. Алмаз отличается безукоризненной прозрачностью (чистотой) и имеет цвет воды с желтовато-бурым оттенком. Масса его 88.7 карата.

30 января 1829 года в ходе вспыхнувших в Тегеране беспорядков, организованных националистами, был убит русский посол А. С. Грибоедов. Убийство дипломата великой державы грозило серьезными осложнениями, и поэтому для разрешения конфликта в Петербург был направлен сын Аббаса-Мирзы принц Хосрев-Мирза. Он передал русскому правительству одну из величайших драгоценностей персидского двора - алмаз “Шах” , который явился своего рода выкупом за Грибоедова.

Крупнейшим в мире алмазом является “Куллинан” , названный так по имени одного из владельцев южноафриканского рудника “Премьер” . Найденный в январе 1905 года, камень весил 3106 карат, достигал размеров кулака (56.510 см) и являлся лишь обломком очень крупного октаэдрического кристалла. Правительство Трансвааля, бывшего с 1902 года колонией Англии, преподнесло этот алмаз английскому королю Эдуарду VII в день его рождения в 1907 году. Обработка алмаза была доверена лучшему гранильщику Европы Иозефу Асскеру. Он умел, как говорят шлифовальщики, “открыть” камень. Для этого требовалось найти на поверхности алмаза точку, пришлифовав которую можно заглянуть внутрь и определить направление одного единственного удара, позволяющего расчленить камень по уже имеющимся трещинам и освободиться от посторонних включений в нем.

В “Куллинане” имелись трещины, и поэтому из него нельзя было изготовить один гигантский бриллиант. Несколько месяцев изучал Иозеф Асскер уникальный алмаз, прежде чем сделал на нем еле заметную царапину. После этого в присутствии нескольких знаменитых ювелиров, среди торжественной тишины Асскер приставил к царапине стамеску, ударил по ней молотком и... потерял сознание. Но расчет оказался правильным. Придя в сознание, Асскер еще несколько раз повторил эту операцию на возникших от первого удара осколках, получив в итоге 2 очень крупных монолитных блока, 7 средних и около сотни мелких кусочков чистейшей воды голубовато-белого цвета. Еще два года ушло на их огранку. В 1912 году, когда все было готово, в Париже по этому поводу был дан грандиозный банкет.

Один из красивейших бриллиантов мира “Южная звезда” изготовлен из алмаза, найденного в 1853 году невольницей-негритянкой в провинции Минас-Жерайс, в Бразилии. За драгоценную находку невольница получила свободу, однако старателю, у которого она работала, алмаз счастья не принес! Сразу же после находки камня возник судебный процесс с хозяином земельного участка, на котором алмаз был найден. Для оплаты судебных издержек нужны были большие деньги, и старателю пришлось заложить камень. Потом, ужу выиграв процесс, но, не имея денег для выкупа камня в срок, он лишился алмаза, заболев с горя, и вскоре умер. В необработанном виде этот камень весил 254 карата и был продан за 915000 франков. Шлифовкой алмаза занимался гранильщик Форзангер, который в 1852 году вместе с английской королевой Викторией произвел переогранку знаменитого “Коинура” . Бриллиант “Южная звезда” весит 125 карат.

Богатую историю имеет очень красивый и широко известный бриллиант “Санси” . Он совершенно чистый и прозрачный, огранен двойной розой, весит 53.5 карата (рис. 5) .

Рисунок 5 По преданию это первый отшлифованный Беркемом алмаз, принадлежавший Карлу Смелому. Позднее камнем владел герцог Бургундский, а в 1477 году после битвы при Нанси, где герцог был убит, попал в руки солдата. Солдат продал блестящий камешек пастору за один гульден, а пастор с выгодой для себя перепродал бриллиант за три гульдена. В середине XVI века алмазом владел король Португалии Антон, который, нуждаясь в деньгах, продал его за 100000 франков одному французу. Последний перепродал бриллиант барону Санси, по фамилии которого камень и получил свое название. В 1589 году король Генрих III обратился к Санси с просьбой прислать ему бриллиант, с тем, чтобы под заклад его достать денег для найма солдат. Санси послал камень со своим верным слугой, который пал жертвой разбойников. Поскольку бриллиант не появлялся в продаже, Санси предположил, что слуга проглотил его. Труп слуги разыскали и при вскрытии в желудке действительно нашли пропавший бриллиант. Впоследствии алмазом владели английский король Яков II, затем французские короли Людовик XIV и Людовик XV.

После первой французской революции “Санси” исчез и только в 1830 году был выставлен на продажу французским торговцем. Русский промышленник П. Н. Демидов купил бриллиант за 500000 франков. Однако французское правительство возбудило по поводу этой покупки процесс, длившийся несколько лет, и Демидов смог получить алмаз только в 1835 году.

Краткие сведения по некоторым алмазам и бриллиантам

Название камня	Масса в каратах	Место и время находки	Примечание
“Куллинан”	3106	Южная Африка, 1905	Изготовлено 105 бриллиантов общей массой 1063.65 карата
“Звезда Сьерра-Леоне”	968.9	Западная Африка	Стоимость алмаза около 12 млн. Долларов
“Лесото Браун”	601.25	Лесото, 1967	Изготовлено 17 бриллиантов, масса большего 70 карат
“Кимберли”		Южная Африка, 1900
“Виктория”		Южная Африка, 1884	Изготовлен бриллиант массой 185 карат
“Де Бирс”	428.5	Южная Африка, 1888
“Снежная королева”		Южная Африка, 1954	Изготовлено 3 бриллианта
“Регент”		Индия, 1701	Изготовлен бриллиант массой 136.9 карата
“Красный крест”		Южная Африка
“Первая роза”	353.9	Южная Африка, 1978	Продан за 12 млн. Долларов
“Вентер”	511.25	Южная Африка, 1952
“Орлов”	189.62	Индия, XVII век
“Коинур”		Индия, XVI век	Масса после переогранки 106 карат
“Луна”		Южная Африка
“Картье”		Африка, 1974	Изготовлен бриллиант массой 107 карат
“Золотой алмаз”		Южная Африка, 1913	Масса после огранки 127 карат
“Голубой Тавернье”	112.25	Индия

К числу красивейших камней относится знаменитый розовый алмаз (54.5 карата) , найденный в середине XX века в Танзании. Владелец рудника преподнес его английской принцессе Елизавете по случаю ее бракосочетания. После огранки камня был получен бриллиант массой 23.6 карата, относящийся по качеству и необычной окраске к числу ценнейших бриллиантов мира.

В Алмазном Фонде в Кремле собрано свыше 1500 камней, отличающихся исключительной чистотой и прозрачностью, нежно-голубыми и благородными зеленоватыми оттенками. Самым лучшим и крупным присвоены почетные имена. Таких алмазов в коллекции уже свыше трехсот.

Ввиду исключительной твердости алмаза даже огранка его связана с большими трудностями. Очевидно, что еще труднее гравировка на этом самом крупном на земле минерале. Кроме надписей, выгравированном на алмазе “Шах” , известно лишь три примера резьбы по алмазу. На Парижской выставке 1857 года в итальянском отделе демонстрировалась одна такая работа Якова Ломбардского. Она представляла собой алмаз с искусно выгравированной головой мужчины. Известен также поясной портрет Нерона, выгравированный на алмазе в XVIII столетии Иоанном Констанци. В государственном Эрмитаже в Санкт-Петербурге хранится вырезанная на алмазе печать изумительно тонкой работы.

Первая примитивная добыча алмазов проводилась в Индии задолго до начала нашей эры. Много веков эта страна оставалась единственным поставщиком алмаза на мировой рынок. И лишь в начале XVIII века стало известно об открытии алмазных месторождений в Бразилии. Новые месторождения оказались крупнее и богаче, в результате чего Бразилия опередила Индию по добыче алмазов. Это первенство она сохраняла, пока во второй половине XIX века не были открыты богатейшие месторождения Южной Африки.

Долгое время алмазы добывали рабы, уделом которых был непосильный ручной труд в сыром мраке подземных выработок.

В конце XIX века были открыты коренные месторождения алмазов. Их разработка ведется обычно следующим образом. На расстоянии 300-400 метров от трубки проводят шахту. Ее ствол соединяют с трубкой горизонтальным тоннелем - главной штольней. Выемку кимберлита производят камерами высотой 10-12 метров. Одна главная и несколько вспомогательных штолен позволяют выбирать блок высотой до 200 метров. После этого шахту углубляют на 200 метров, и весь цикл работ повторяется снова.

Итак, за несколько десятилетий XX века люди узнали об алмазных месторождениях значительно больше, чем за предшествующие тысячелетия.

Особенно плодотворными оказались последние 20-25 лет, когда стали развиваться количественное изучение условий образования и количественное прогнозирование алмазных месторождений. В итоге к настоящему времени установлены основные черты строения и образования кимберлитовых провинций, главнейшие закономерности пространственного распределения богатых и бедных алмазами кимберлитов, условия возникновения богатых россыпных месторождений. На базе теоретических исследований разработаны принципиально новые методические приемы прогнозирования.

Однако все эти результаты следует считать лишь началом новейшего этапа изучения алмазных месторождений. Не вызывает сомнений, что развитие современной науки в скором времени приведет к открытиям, которые еще больше приблизят нас к познанию сокровенных тайн глубинных процессов на нашей планете и позволят еще эффективнее вести поиски месторождений полезных ископаемых.

Эти и другие важные в научном и практическом отношении проблемы ждут своих “колумбов” ! Решение их будет способствовать развитию народного хозяйства, укреплению и повышению экономического потенциала России.

Список литературы:

1. Епифанов В. И., Песина А. Я., Зыков Л. В. Технология обработки алмазов в бриллианты. М., 1976

2. Ефремов И. А. Рассказы о необыкновенном. - Новый Мир, 1945, №4

3. Леонов Н. И. Русский самородок Евграф Быханов. - Труды института истории естествознания, 1952

4. Милашев В. А. Кимберлитовые провинции. Л., 1974

5. Мишкевич Г. И. Его величество Алмаз. Л., 1972

6. Орлов Ю. Л. Минералогия алмаза. М., 1973

7. Пыляев М. И. Драгоценные камни, их свойства и употребление. СПб., 1887

8. Ферсман А. Е. Очерки по истории камня. М., 1954

9. Шафрановский И. И. Алмазы. М. - Л., 1953.

Не каждый знает, но алмаз и графит - две формы одного и того же вещества. Эти минералы полностью отличаются друг от друга по твердости и по характеристикам преломления и отражения света. Причем отличия весьма существенные. Алмаз - наиболее твердый в мире минерал, по шкале Мооса он представляет собой эталон - 10, тогда как твердость графита по этой шкале - всего 2. Таким образом, алмаз и графит одновременно самые похожие и непохожие вещества в мире.

Кристаллические решетки алмаза и графита

Каждое из них происходит из углерода, который, в свою очередь, является самым распространенным элементом биосферы. Он присутствует как в атмосфере, так и в воде, в биологических объектах. В земле он представлен в составе нефти, газа, торфа и так далее. Встречается и в качестве залежей графита и алмаза.

Больше всего углерода в организмах. Боле того, ни один из них не может без него обойтись. А происхождение этого минерала в остальных частях планеты как раз и объясняется нахождением когда-то там живых организмов.

Много споров сопровождает вопрос, откуда взялся графит и алмазы, ведь недостаточно, чтобы был один углерод, необходимо также, чтобы выполнялись определенные условия, при которых этот химический элемент принимал новую структуру. Считается, что происхождение графита метаморфическое, а алмазов - магматическое. Это означает, что образование алмазов на планете сопровождают сложные физические процессы, скорее всего, в глубинных слоях земли при горении и взрывах в присутствии кислорода. Ученые предполагают, что в этот процесс также замешан метан, но точно никто не знает.

Отличия между графитом и алмазом

Основное отличие - это строение алмаза и графита. Алмаз представляет собой минерал, форму углерода. Характеризуется метастабильностью, что означает, что он способен оставаться в неизменно вид бесконечно долго. Алмаз переходит в графит при некоторых специфических условиях, например, при высокой температуре в вакууме.

Графит также является модификацией углерода. Его структура делает минерал очень слоистым, поэтому самое распространенное его применение - изготовления грифеля для карандаша.

Явление, при котором вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, имеют разные физические свойства, называется аллотропией. Существуют и другие подобные вещества, однако эти два минерала имеют наибольшую разницу между собой. Решающую роль в этом играют особенности строения кристаллической структуры каждого из минералов.

Алмаз имеет невероятно прочную связь между атомами, что обусловлено их плотным расположением. Смежные атомы ячейки имеют форму куба, где частицы расположены на углах, гранях и внутри их. Это тетраэдрический тип строения. Такая геометрия атомов обеспечивает максимально плотную их организацию. Поэтому твердость алмаза такая высокая.

Низкий атомный номер углерода, показывающий, что атом имеет небольшую атомную массу, а соответственно и радиус, делает его самым твердым веществом на планете. Вместе с тем это совершенно не означает прочность. Расколоть алмаз довольно легко, достаточно его ударить. Такое строение объясняет высокий коэффициент теплопроводности и светопреломления алмаза.

Структура графита совершенно иная. На атомарном уровне она представляет собой ряд пластов, расположенных в разных плоскостях. Каждый из этих пластов представляет собой шестиугольники, которые примыкают друг к другу подобно сотам. При этом сильной связью обладают только атомы, расположенные в пределах каждого слоя, а между слоями связь хрупкая, они практически независимы друг от друга.

След от карандаша - это как раз и есть отделяемые слои графита. Из-за особенности своего строения графит имеет невзрачный вид, поглощает свет, обладает электропроводностью и металлическим блеском.

Получение алмаза из графита

Долгое время получить алмаз было технологически сложно, но к сегодняшнему дню эта не такая и трудная задача. Основной проблемой является повторение процессов в лаборатории в короткий промежуток времени, которые в природе проходят за миллионы лет. Ученые доказали, что условиями перехода алмаза из графита являлась высокая температура и давление.

Впервые такие условия были получены с помощью взрыва. Взрыв является химическим процессом, который представляет собой горение при высокой температуре и скорости. После этого собрали остатки графита, и оказалось, что внутри его образовались маленькие алмазы. То есть превращение произошло только фрагментарно. Причиной этого является разброс параметров внутри самого взрыва. Там, где условия были достаточными для такого превращения, оно и произошло.

Натуральный необработанный алмаз

Такие параметры сделали взрывы малоперспективными для получения алмаза. Однако опыты не прекратились, на протяжении длительного времени ученые продолжали проводить их, чтобы каким-то образом получить этот минерал. Более-менее стабильный результат получился, когда графит попытались нагреть импульсно до температуры в две тысячи градусов. В этом случае удалось получить алмазы приличных размеров.

Однако такие опыты дали еще один неожиданный результат. После превращения графита в алмаз происходил обратный переход алмаза в графит при уменьшении давления, то есть происходила графитизация. Таким образом, получение стабильного результата только с помощью одного давления достичь не удавалось. Тогда вместе с увеличением давления начали нагревать графит. Спустя некоторое время, удалось вычислить диапазон давлений и температур, при которых кристаллы алмаза можно было бы получать. Однако эти методы все еще не позволяли получить минерал ювелирного качества.

Для того чтобы получить камни, пригодные для создания украшений, начали выращивать алмазы с помощью применения затравки. В качестве ее использовали готовый кристалл алмаза, который нагревали до температуры 1500 градусов, что стимулировало сначала быстрый, а потом медленный рост. Однако применение метода в промышленных масштабах было нерентабельным. Потом начали в качестве подкормки использовать метан, который при таких условия распадался на углерод и водород. Как раз этот углерод и выступал, если можно так сказать, кормом алмаза, позволяющим ему расти намного быстрее.

Таким образом, сегодня этот метод используется для создания искусственных алмазов. И хотя он и является рентабельным, стоимость таких целых искусственных минералов остается высокой, что делает их не сильно популярными по сравнению с заменителями бриллиантов.

Месторождения минералов

Алмазы зарождаются на глубине 100 км и при температуре 1300 градусов. Кимберлитовая магма, которая образует кимберлитовые трубки, вступает в действие в результате взрывов. Именно такие трубки и представляют собой коренные месторождения алмазов. Впервые подобная трубка была открыта в африканской провинции Кимберли, откуда и пошло ее название.

Наиболее известные месторождения находятся в Индии, России и Южной Африке. На коренные месторождения приходится 80 % всех добываемых алмазов.

Чтобы найти алмаз в природе, используют рентген. Большинство из камней, которые находят, непригодны для ювелирного производства, так как обладают значительным количеством дефектов, в том числе трещинами, включениями, посторонними оттенками флуоресценцией и так далее. Поэтому их применение техническое. Такие камни делят на три категории:

борт - камни с зональной структурой;
баллас - камни, которые обладают круглой или грушевидной формой;
карбонадо - черный алмаз.

Алмазы большого размера с выдающимися характеристиками, как правило, получают свое название. Кроме того, высокая стоимость камня делает его желанным для многих, что гарантирует «кровавую историю».

Графит образуется в результате изменения осадочных пород. В Мексике и на Мадагаскаре можно встретить руду с графитом низкого качества. Наиболее известные месторождения - в Краснодаре и на Украине.

Применение

Применение как алмаза, так и графита намного шире, чем кажется. Для алмаза можно выделить несколько сфер использования.

В ювелирной промышленности алмазы используют только в огранке, как известно, они носят название бриллиантов. Всего 20 % всех добытых камней пригодны для украшений, а минералов высокого качества и куда меньше.

Бриллианты - самые дорогие в мире камни. По стоимости только некоторые экземпляры рубинов могут сравниться с ними. На стоимость минералов влияют огранка, цвет, оттенок и чистота. Обычно некоторые из этих характеристик невооруженным глазом являются незаметными, однако выявляются при экспертизе.

Использование бриллиантов в украшениях очень распространено. Часто они выступаю как единственный камень или дополняют высококачественные сапфиры, рубины, изумруды. Наиболее частое применение камней - кольца для помолвки.

В технической сфере обычно берут второсортное сырье, с дефектами или с различными оттенками. Технические алмазы разделяются на несколько подкатегорий.

алмазы определенной формы, которая годится для изготовления подшипников, наконечников сверл и так далее;
необработанные камни;
камушки с дефектами, применяемые только для изготовления алмазной крошки и порошка.

Последние применяются либо в очень маленьких деталях, либо в качестве напыления для изготовления режущего и шлифовального инструмента.

В электронике применяются иглы, которые являют собой необработанные кристаллы, имеющие от природы острую вершину, или осколки с такой же вершиной. Буровые установки в промышленности также содержат алмазы. Прослойки из этого минерала используются в микросхемах, счетчиках и так далее, происходит это благодаря высокому коэффициенту теплопроводности и сопротивлению.

Около 60 % всех технических алмазов используется в инструментах. Остальные 40 % в равных количествах:

при бурении скважин;
переработке;
в мелких деталях ювелирных изделий;
в шлифовальных кругах.

В чистом виде графит не используется. Его, как правило, обрабатывают. Графит высочайшего качества применяется в виде стержня для карандаша. Наиболее широкое применение графит находит в литье. Здесь он применяется для обеспечения гладкой поверхности стали. Для этого он используется в необработанном виде.

В электроугольной промышленности используют не только природного происхождения минерал, но и созданный. Последний имеет высокую однородность по качеству и чистоте. Высокая проводимость тока делает его также широко используемым для изготовления электродов в приборах. Кроме того, он применяется в качестве щеток для двигателя. В металлургии графит используют как смазочный материал.

Графитовые стержни за свою способность замедлять нейтроны раньше широко использовались при создании атомных реакторов. В частности, именно боровые стержни с графитовыми наконечниками выступали в качестве стержней управления-защиты на Чернобыльской АЭС. Одна из проблем, которая после привела к аварии, была в том, что для гашения цепной реакции нужно было нейтроны поглощать, за что отвечал бор, а не замедлять. Поэтому в момент, когда стержни опустили в активную зону реактора, его энергия возросла скачком, что привело к перегреву. Но это была всего лишь одна из множества причин.

Таким образом, алмаз и графит - два разных минерала с одинаковым элементом в основе. Их структуры делают свойства разными, что и представляет интерес. Каждый из них по-своему красив и имеет очень широкое применение как в очень сложных конструкциях, так и в предметах повседневности.

ОГИЗ * ГОСТ ЕХ ИЗ A AT S1Q4B

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА

Л. П. ЛИСОВСКИЙ и А. Е. САЛОМОНОВИЧ

ТРЕНИЕ

В ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ

ПОД РЕДАКЦИЕЙ

проф. С. Э. ХАЙКИНА.

огиз

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

технико-теоретической литературы

МОСКВА 1948 ЛЕНИНГРАД

ОГЛАВЛЕНИЕ

Подписано к печати 15/Х 1948 г. Объбм 3 / 1 п. л. 3,04 уч.-изд. л. 37 400 тип. знаков в печ. л. Тираж 100 000 экз. Цена 90 коп.

А-07564. Заказ № 1116.

ВВЕДЕНИЕ

О этой книжке речь пойдёт о самых обычных вещах: о спичке и о гвозде, вбитом в стену; о водопроводной трубе и канцелярском клее; о колёсах и даже о стоптанных ботинках.

Каждый день мы видим эти вещи и пользуемся многими из них. Но мы часто не задумываемся над тем, почему и как мы ими пользуемся. А ведь стоит задать себе этот вопрос, как сразу же выяснится, что очень многого мы не знаем о самых простых вещах.

Почему, чтобы вспыхнула спичка, ею надо «чиркнуть»? Почему гвоздь не выпадает из стены, хотя он совсем гладкий? Почему летом ездят на колёсах, а зимой в санях? Почему...

Вопросов такого рода можно задать, сколько угодна.

Ответить на все подобные вопросы в одной книжке, конечно, невозможно. Мы попытаемся здесь дать ответ лишь на некоторые вопросы, а именно на те, которые связаны с одним очень интересным и важным явлением природы - с трением.

Трение принадлежит к числу наиболее распространённых явлений. Без него не обходится почти ни одно движение на Земле. И как раз вследствие его распространённости мы часто не замечаем трения там, где оно есть. А ведь трение играет очень важную роль в повседневной жизни и технике.

Рассказать о трении, о его значении и о законах, управляющих им, является целью авторов этой книжки.

I. ТРЕНИЕ -ВРАГ ИЛИ СОЮЗНИК?

ТРЕНИЕ И ДВИЖЕНИЕ

^\кружающий нас мир находится в непрестанном дви- жении. Простейшим видом этого движения является перемещение одних вещей, предметов, тел относительно других - так называемое механическое движение. Мы садимся, встаём, ходим. По дороге лошадь тянет телегу; проезжает автомобиль; паровоз тянет по рельсам вагоны. Течёт река, по ней плывёт лодка, в воде плавают рыбы. По небу бегут облака, а над ними проносится самолёт. На фабрике с огромной скоростью вращаются станки, движутся приводные ремни.

Во всех этих разнообразных движениях есть одна общая черта. При всех таких движениях одни предметы соприкасаются либо с другими предметами, либо с окружающей их сплошной жидкой или газообразной средой, например, с водой или воздухом. Когда вы идёте, ваши ноги касаются пола. Автомобиль катится по дороге, вагоны - по рельсам. Рыбы плывут в воде, а вода в реке касается дна и берегов. Самолёт летит в воздухе, рассекая его своими крыльями.

Такое соприкосновение всегда оказывает большое влияние на движение.

Толкните лёгкие санки по укатанному снегу - они заскользят, но затем постепенно замедлят свой бег и остановятся. На дороге не видно подъёма; что же остановило санки? Санки остановила сила трения, которая возникает между стальными полозьями санок и снегом при скольжении. Эта сила направлена навстречу скольжению санок, тормозит это скольжение, уменьшает его скорость и, в конце концов, останавливает санки. Такая сила трения, возникающая при скольжении одних твёрдых предметов по другим, называется силой трения скольжения (рис. 1).

Ударьте ногой по футбольному мячу. Мяч прокатится по земле и остановится. Что остановило мяч? Снова трение. Но ведь мяч не скользит по земле, а катится. Оказывается, и при качении также возникает противодействующая сила. Такая сила называется силой трения качения. Это она тормозит катящуюся бочку, биллиардный шар, детский обруч.

Силы трения скольжения и качения возникают при скольжении или качении твёрдых тел. Но бывает ли так, что движения ещё нет, а сила трения уж*е действует? Оказывается, бывает, и вы сами наблюдали это неоднократно.

Вот, на столе лежит тяжёлая книга (рис. 2). Попробуйте её сдвинуть. Для этого потребуется некоторое усилие. И если на книгу нажать слишком слабо - она не тронется с места. Что же мешает ей двигаться? Сила трения между нижней обложкой книги и столом. Эта

Рис. 1. Трение скольжения. Стрелками показано направление силы трения.

сила трения препятствует твёрдым телам приходить в движение. Поэтому она называется силой трения покоя.

С какой бы стороны вы ни нажимали на книгу - слева, справа, спереди или сзади - сила трения покоя препятствует началу скольжения книги. Выходит, что сила трения покоя направлена также против движения - того движения, которое только ещё должно было бы возникнуть.

Только ли при соприкосновении твёрдых тел с твёрдыми возникает трение? Нет. Когда при движении жидкости или газа отдельные слои жидкости или газа скользят один относительно другого, между ними возникают силы внутреннего или вязкого трения.

2 *

Из-за внутреннего трения течение воды у стенок водопроводной трубы всегда медленнее, чем посередине. Непосредственно прилегающий к стенкам слой воды совсем не движется - он прилипает к стенкам. При очень медленном течении, когда слои текущей воды не перемеши- ваются, слой, текущий рядом с прилипшим, скользит относительно него и должен преодолевать действующие между ним и силы трения. Следующий далее слой сколь-

Рис. 2. Чтобы сдвинуть с места книгу, нужно преодолеть силу трения покоя, Эта сила всегда направлена против движения, которое должно было бы возникнуть.

зит по второму, и между ними также действуют силы трения и т. д.

Таким образам, силы внутреннего трения тормозят течение воды в трубе.

Несколько иначе обстоит дело при больших скоростях, например, при движении самолёта в воздухе или подводной лодки в море. В этих случаях из-за вязкого трения воздуха или воды возникает новая сила, направленная навстречу движению и препятствующая ему.

Это - так называемое сопротивление давления. Оно во многих случаях оказывается значительно больше порождающего его вязкого трения. Но так как обе эти силы (вязкое трение и сопротивление давления) тормозят движение и всегда растут с увеличением его

б скорости, то их часто не различают, а рассматривают вместе, и сумму этих сил, т. е. полную силу, тормозящую тело, называют просто силой сопротивления среды. Трение, обусловленное вязкостью жидкости или газа, называют жидким в отличие от трения скольжения, качения, а также трения покоя, которые называются сухим трением, так как они возникают при соприкосновении твёрдых предметов.

ДОРОГОЕ ТЕПЛО

Итак, при всяком механическом движении (кроме полёта в безвоздушном пространстве) всегда возникает трение. Оно тормозит движение. Сухое же трение покоя препятствует началу движения. Значит, для того чтобы движение началось и не прекращалось, необходимо всё время прилагать силу, противодействующую силе трения. Например, чтобы санки скользили, не замедляясь, по снегу, их нужно всё время тянуть за верёвку. Чтобы двигался поезд, нужен паровоз. На автомобиле и самолёте при движении должны работать мощные моторы.

Чтобы часы не останавливались, приходится каждый день заводить пружину или поднимать гирю. Не будь трения, достаточно было бы начального толчка, и санки сами скользили бы, а автомобиль катился бы с выключенным мотором, не замедляясь, пока дорога не пошла бы в гору; часы без всякой пружины шли бы вечно.

Но трение существует, и для поддержания движения необходима сила тяги. При действии этой силы затрачивается работа. А эта работа не даётся даром. Чтобы её получить, нужно расходовать энергию какого-либо вида - механическую энергию заведённой пружины или поднятой гири, энергию электрического тока или химическую энергию горящего топлива.

Трение неизменно сопровождает работу каждого ме-’ ханизма, каждой машины.

К чему это приводит?

Чтобы ответить на этот вопрос, проследим за работой подъёмного крана.

Сотни таких кранов работают сейчас на наших строительствах. Подъёмный кран приводится в движение электромотором, или двигателем внутреннего сгорания.

При работе мотора затрачивается какая-либо энергия - электрическая или химическая энергия горючего (бензина, нефти). Но вот вопрос: вся ли механическая энергия, отдаваемая мотором подъёмного крана, идёт на подъём груза, скажем кирпича?

Пусть за один раз кран поднимает 200 килограммов кирпича на высоту в 5 метров. Работа по подъёму груза измеряется весом этого груза (в килограммах), умноженным на высоту подъёма (в метрах), и выражается в килограммометрах (сокращённо кем).

Таким образом, работа нашего крана составит 1000 килограммометров. -

Чему равна в этом случае затраченная моторо-м работа? Может быть, тоже 1000 килограммометров? Оказывается, нет. Мотор должен произвести больше работы - около 1200 килограммометров. Куда же девалась эта лишняя работа? Мы легко догадаемся, если вспомним о трении. В любом механизме, в том числе и в подъёмном кране, есть движущиеся части - приводные ремни, шестерни, блоки, оси, рычаги. При работе механизма все эти части скользят и перекатываются и потому трутся друг о друга.

И вот, на преодоление силы трения в самом механизме и ушло 200 килограммометров работы. Эта работа тратится бесполезно.

Что же выходит? Из-за наличия трения в механизме подъёмного крана отдаваемая им работа меньше, чем работа, затрачиваемая на приведение механизма в движение. Чем меньше потери на трение в механизме, тем он выгоднее, тем больше, как говорят, его коэффициент полезного действия (сокращённо кпд). Коэффициентом полезного действия как раз и называется число, показывающее, какую часть затраченной работы составляет работа, отдаваемая механизмом.

Наш подъёмный кран имеет коэффициент полезного действия, равный 1000: 1200 = 5 / 6 .

Так как трение всегда присутствует в механизмах, то их коэффициент полезного действия всегда меньше единицы. Ведь отдаваемая работа станет равной затраченной только при полном отсутствии трения.

Куда же девается работа, затраченная на преодоление силы трения?

Исчезнуть бесследно она не может. Чтобы разобраться, в чём тут дело, потрите ладони рук друг о друга. Вы почувствуете, что они стали тёплыми. Вспомните, как нагревается пила от трения её о дерево, когда вы пилите дрова. При всяком трении происходит нагревание, т. е. энергия, затраченная на преодоление трения, переходит в тепло.

Тепло, выделяющееся при трении, может быть очень велико. Так, при недостаточной смазке вагонных осей в >подшипни*ках - «буксах» железнодорожных вагонов нагревание иногда бывает столь сильно, что сами подшипники плавятся - «горят буксы».

Головка спички, которой мы чиркаем о коробку, тоже нагревается, и при этом загорается легко воспламеняющийся состав, из которого она сделана.

Куда девается тепло, выделяющееся при трении? Передаваясь от нагретых частей к холодным, оно переходит в окружающий воздух или воду, распространяется всё дальше и дальше от места нагрева, как говорят, рассеивается. Значит, рассеивается и энергия, затраченная <на преодоление сил трения. Использовать её снова мы не можем. Поэтому работу, потраченную на преодоление трения, можно назвать бесполезной в отличие от всякой другой работы, например, работы, идущей на подъём груза или на завод часовой пружины. В этих случаях работа не рассеивается - её можно вернуть: поднятый груз, опускаясь, а заведённая пружина, раскручиваясь, могут совершать работу, и затраченная ранее работа может быть использована снова.

На рисунке 3 показан пример того, как можно это сделать.

Мы уже говорили, что автомобиль движется, не останавливаясь, только в том случае, если бесперебойно работает его мотор.

На что же расходуется работа автомобильного мотора?

Инженеры подсчитали это точно; и вот что получилось (для автомобиля одного типа). При движении автомобиля по горизонтальному пути со скоростью 50 километров в час за одну секунду мотор производит работу в 1500 кем, т. е. развивает мощность в 20 лошадиных сил (1 лошадиная сила равна 75 килограммометрам в секунду).

Эта мощность расходуется на:

преодоление трения в передачах (трансмиссиях) 525 кгм в сек. (7 лошадиных сил

преодоление трения качения

Что же получается?

Едущий по горизонтальной дороге автомобиль не со вершает никакой полезной работы. Он не поднимает гру

Рис. 3. Так, например, можно использовать работу, затраченную на подъём груза. Груз, опускаясь, вращает вал динамомашины, вырабатывающей электрический ток.

зов и не сжимает пружин. Его мотор работает только на преодоление трения разных видов.

То же самое можно сказать о всех транспортных машинах. Двигатель самолёта, паровая машина паровоза, турбина океанского парохода-все они работают главным образом против сил трения того или иного вида. При движении по шоссе или по рельсам двигатели транспортных машин работают в основном против сил сухою трения о дорогу; при движении по воде - против сопротивления воды; при движении в воздухе - против сопротивления воздуха; и во всех случаях - против трения в самих двигателях и передающих механизмах.

Конечно, когда транспортные машины поднимаются в гору или набирают скорость, то на это расходуется дополнительная работа сверх работы, идущей на преодоление трения. Наоборот, при спуске или при замедлении мотор может работать с меньшей мощностью, а то и совсем не работать. Однако практически как этот перерасход, так и экономия работы невелики, и моторы транспортных машин работают главным образом действительно против сил трения.

Выходит, что громадные количества автомобильного и авиационного бензина и других видов горючею - нефти, угля, дров, а также значительная часть вырабатываемой электроэнергии тратятся поневоле впустую, выбрасываются на ветер. Ведь на трение расходуется энергия не только на транспорте, но и в промышленности - в бесчисленных станках и машинах.

Сухое трение вызывает ещё одно очень неприятное явление- износ. Почему, например, быстро изнашиваются подошвы у обуви? Виновник этого - трение. При ходьбе подошвы трутся о камни мостовой, о землю, о пол. Трение вызывает износ трущихся поверхностей. Стираются не только подошвы. Постепенно стираются и камни. Обратите внимание на ступени лестницы старого дома. Посередине, где ступают чаще всего, ступени сносились, потеряли свою первоначальную форму. Вследствие износа стираются и начинают пропускать газы поршневые кольца в цилиндрах моторов; срабатываются подшипники всех видов: движущиеся части станков разбалтываются и теряются точность и плавность их хода. Износ происходит даже в часал, где все детали хорошо отполированы и очень легки. Посмотрите в лупу на подшипники-«камни» старых часов, и вы увидите, как они изношены. Износ - очень вредное явление. Не будь ею, все предметы были бы во много раз долговечнее. Не пришлось бы так часто обновлять обувь, одежду, ремонтировать машины. А причина износа - трение.

Таким образом, вопрос, поставленный нами в начале этой главы, - является ли трение врагом нашим или с о ю з н и к о м ~ решается без труда: конечно, трение - враг. Во-первых, оно всегда тормозит,

3 Лисовский и Саломоновичзамедляет и даже прекращает движение; на преодоление трения всяких видов расходуется громадное количество ценного топлива. Во-вторых, трение вызывает износ, т. е. большие потери различных материалов.

Не будем, однако, спешить с выводами. Посмотрим лучше, что стало бы, если бы трения не существовало.

ЕСЛИ БЫ НЕ БЫЛО ТРЕНИЯ

Как выглядел бы мир без трения?

Вспомните поговорку: «как корова на льду». Трудно лучше передать состояние беспомощности. На скользком льду ноги коровы разъезжаются во все стороны, она падает и подняться уже не может. А ведь трение копыт о лёд существует; только оно очень невелико. А представьте себе, что пол в вашей комнате стал ещё более скользким, чем каток; вот в этом случае вы и получите отдалённое представление о ходьбе в мире без трения - она в таком мире почти невозможна. Люди поминутно падали бы и не могли подняться. Ведь только трение (точнее: трение покоя) позволяет нам отталкиваться ногами, шагая вдоль по ровной дороге.

На столе ничего не лежало бы: при малейшем -наклоне всё съезжало бы на пол, скользило и катилось по нему, стараясь добраться до самого низкого места. В самом деле, ведь только сила трения покоя удерживает пред-; меты на слегка наклонном гладком столе и полу и не даёт им съезжать под действием силы тяжести. Все узлы немедленно развязывались бы; ведь узлы держатся только благодаря трению однид частей верёвки, шнурка или бечёвки о другие. Все ткани расползались бы по ниткам, а нитки - в мельчайшие волокна.

Но не только ходить в мире без трения было бы невозможно. Каким образом, например, мог бы шофёр остановить свою машину?

Ведь автомобиль тормозят тем, что прижимают к специальным барабанам, вращающимся вместе с колёсами, тормозные колодки (или ленты). Возникающее трение скольжения замедляет вращение колёс, и автомобиль останавливается. Но в мире без трения бесполезно прижимать колодки: барабаны вместе с колёсами будут продолжать вращаться. Но пусть нам бы даже удалось каким-либо образом остановить колёса. Никакого толку отэтого не получится: перестав вращаться, кол&са будут отлично скользить по дороге, и автомобиль «пойдёт юзом» - ведь трение между колёсами и дорогой отсутствует.

Повернуть машину в мире без трения тоже не удалось бы. Вспомните, что в гололедицу автомобиль не только «идёт юзом», но и не слушается руля.

Но это ещё только половина дела. Без трения автомобиль не только нельзя остановить или повернуть, его вообще нельзя заставить катиться. Мотор приводит во вращение задние ведущие колёса автомобиля. Но в мире без трения вращающиеся ведущие колёса автомобиля будут «буксовать», как это часто бывает в зимнее время на обледеневшей дороге. Чтобы колёса катились, необходимо трение их о дорогу. Только при этом они не буксуют, а отталкиваются от дороги. Всё сказанное относится, конечно, ко всем видам колёсного транспорта.

Не правда ли, как мало привлекательна была бы жизнь без трения? Но и это ещё далеко не всё.

В мире без трения нельзя было бы ничего толком построить или изготовить: все гвозди выпадали бы из стен, - ведь вбитый гвоздь держится только из-за трения о дерево. Все винты, болты, шурупы вывинчивались бы при малейшем сотрясении - они удерживаются только из-за наличия трения покоя. С таким ненадёжным креплением нельзя было бы построить самой простой машины.

Ремённые передачи также оказались бы бесполезными. Приводные ремни, бегущие со шкива на шкив и передающие вращение от моторо-в к станкам и машинам, немедленно соскакивали бы: ведь именно трение заставляет ремень, надетый на ведущий шкив, двигаться вместе с ним, и то же трение заставляет ведомый шкив вращаться, когда надетый на него ремень движется.

До сих пор речь шла о последствиях исчезновения сухого трения. Но без жидкого трения жизнь на Земле была бы ещё более затруднительной, и вот почему. Из-за неравномерного нагревания Солнцем различных участков поверхности Земли воздух над ними не бывает одинаково плотным. Более плотный воздух из холодных мест перемещается в места более тёплые, вытесняя оттуда нагретый воздух. Возникает движеиие воздуха - ветер. Но при наличии внутреннего трения (вязкости) движение воздуха тормозится, ветер рано или поздно стихает. В мире без трения ветры дули бы с невероятной скоростью.

Реки, текущие с гор, не тормозились бы о берега и дно. Вода в них текла бы всё быстрее и быстрее и, с бешеной силой налетая на излучины берегов, размывала и разрушала бы их. Упавшие в воду глыбы (например, при извержении вулканов) вызывали бы волны, которые бушевали бы, не стихая - ведь усмирявшее их раньше внутреннее трение между слоями воды, а также трение о берега и дно исчезли!

Огромные волны на мо-рях и океанах, раз образовавшись, никогда не стихали бы. Вязкое трение о берега, дно и между отдельными слоями воды не препятствовало бы более бушевать морской стихии. Ко всему этому добавьте последствия исчезновения сухого трения - и вы получите картину мира без трения. Ползущие без торможения со склонов гор на равнины громадные каменные глыбы, рассыпающиеся песчаные холмы...

Всё, что может двигаться, будет скользить и катиться, пока не окажется на самом низком возможном уровне.

Пожалуй, рано мы так безоговорочно отнесли трение к числу наших врагов. Не правильнее ли будет сказать, что одним из полезнейших явлений природы, делающим возможным наше существование, является именно трение?

Так оно и есть на самом деле!

ТРЕНИЕ И СОЮЗНИК И ВРАГ

А теперь подведём итоги и оценим трение по заслугам.

Конечно, только благодаря наличию в природе сил трения возможна жизнь в том виде, в каком она существует на Земле. Но вместе с тем остаётся справедливым и всё то, что мы сказали выше о вреде трения. Другими словами, то, что в одних условиях полезно, оказывается (Вредным в других условиях.

Следовательно, всё дело заключается в том, что надо умело использовать силы трения. Когда в повседневной жизни, в производстве, в технике, на транспорте трение нам необходимо, нужно даже увеличивать его. Когда трение мешает, вызывает расход энергии и материалов, необходимо уменьшать"его. Так и поступают люди с незапамятных времён.

Но чтобы подчинить себе тренйе, нужно его как следует изучить, понять, какие законы им управляют.

Посмотрим, каковы же эти законы.

Н. ЗАКОНЫ, УПРАВЛЯЮЩИЕ ТРЕНИЕМ

КАК ВЗВЕСИЛИ ТРЕНИЕ?

Цтобы выяснить, от чего зависит трение, нужно на- * учиться измерять его силу. Величину силы трения можно измерять, сравнивая её с какой-нибудь другой силой, например, с силой тяжести определённой величины, принятой за единицу и названной килограммом . Говоря проще, силу трения можно измерить с помощью

Рис. 4. Измерение сиды трения покоя.

обыкновенных гирь, которыми пользуются в магазине для взвешивания сахара или хлеба.

Легче всего измерить силу трения покоя.

Привяжите к книге, лежащей на столе, толстую нитку. К другому концу нитки подвесьте чашку весов (рис. 4) (чтобы сама нитка не имела большого трения о край стола, её перебрасывают через лёгкий блок). Начните теперь накладывать гири на чашку весов и смотрите, что происходит с книгой. Пока нагрузка мала, книга покоится на месте: сила тяги (сила натяжения нити) уравновешивается силой трения покоя. При этом с увеличением силы тяги увеличивается и сила трения покоя; ведь чем тяжелее нагрузка на чашке, тем больше сила тяги, а раз книга при этом не движется, значит, сила трения покоя тоже растёт. Но сила трения покоя не может расти беспредельно. Достигнув наибольшей, как говорят, макси м а л ь н о й величины, зависящей от ряда условий (что это за условия, будет выяснено дальше), сила трения покоя не может стать ещё больше и уравновесить всё возрастающую силу тяги. И вот, когда на чашку весов положена ещё одна гиря, книга, наконец, трогается с места и начинает скользить по столу. Сосчитав, сколько; весят гири на чашке в тот момент, когда началось скольжение, вы узнаете величину максимальной силы трения покоя.

Измерять силу трения можно не только с помощью гирь, но и посредством пружинных весов. Измеряемый с

Рис. 5. Измерение силы трения покоя с помощью пружинных весов.

помощью таких весов груз подвешивают на пружине, снабжённой стрелкой и линейкой с делениями. Чем тяжелее груз, тем сильнее растягивается пружина; стрелка же показывает на линейке вес груза.

Привяжите конец нитки к пружинным весам и тяните пружину (рис. 5). Чем больше сила трения покоя книги, тем сильнее растянется пружина, прежде чем начнётся скольжение. Заметив положение стрелки в тот момент, когда книга сдвинулась с места, вы узнаете величину максимальной силы трения покоя.

Ну, а как измерить силу трения скольжения?

Оказывается, это можно сделать при помощи тех же пружинных весов. Чем больше сила трения скольжения, тормозящая движение книги по столу, тем с большей си* лой нужно тянуть книгу, чтобы она скользила с постоян* ной скоростью, тем больше растянется пружина весов. Замечая положение стрелки весов при скольжении книги с постоянной скоростью, мы узнаем величину силы трения скольжения при данной скорости.

Таким же способом можно измерить и величину сил трения других видов-трения качения или жидкого трения. Для удобства измерения сил трения иногда применяют один остроумный приём. Вместо того чтобы тянуть * книгу- по столу, можно начать двигать сам стол, а книгу удерживать на месте, привязав её к пружине. Сила трения от этого не изменится. Однако двигать стол ничуть не легче, чем книгу. Гораздо удобнее вращать

Рис. б. Разрез большой аэродинамической трубы. Модель самолёта удерживается на пружинных весах в быстром потоке воздуха. Стрелками похазапо направление потока.

специальный поворотный стол вокруг вертикальной оси. При таком способе книга с пружиной остаются на месте, а изменяя скорость вращения стола, можно измерить силу трения при скольжении с разными скоростями.

Подобный способ применяют при испытаниях моделей самолётов. Для самолётостроителей очень важно измерить, какое сопротивление оказывает воздух летящему самолёту. Было бы очень трудно, почти невозможно, тянуть за пружину модель самолёта в неподвижном воздухе с нужной скоростью; гораздо легче поступить иначе - удерживая модель самолёта или даже сам самолёт яри «помощи пружин, прогонять мимо него воздух. Для этого нужны, правда, мощные вентиляторы. Такие испытания проводятся очень часто и для них построены специальные, так называемые аэродинамические трубы (рис. 6), имеющие часто огромные размеры.

Когда хотят измерить сопротивление не в воздухе, а в -воде, указанный способ уже не даёт большого преимущества. Заставить протекать большие массы воды мимо неподвижной лодки иногда менее выгодно, чем тянуть эту же лодку за пружину в каком-либо водоёме с неподвижной жидкостью. Поэтому для измерения силы сопротивления в воде в некоторых случаях испытываемую модель судна протягивают вдоль специально построенного канала. Растяжение пружины показывает в этом случае величину сопротивления воды. Такие испытательные каналы сооружают кораблестроители и широко пользуются ими, когда хотят проверить, как будут плавать в настоящих реках и морях проектируемые корабли,

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ ТРЕНИЕ ПОКОЯ

Изучать силы трения учёные начали давно. Уже в 1779 году французский физик Кулон установил, от чего зависит максимальная сила трения покоя. Он измерил величину этой силы при разных условиях. Прежде всего оказалось, что сила трения покоя зависит от того, с какой силой прижимаются друг к другу соприкасающиеся предметы.

Чем тяжелее книга, лежащая на столе, чем сильнее она прижимается к столу, тем труднее её сдвинуть. Измерьте, например, максимальную силу трения покоя одного тома Большой Советской Энциклопедии, лежащего на деревянном столе. Эта сила окажется равной 400 граммам. Положите на этот том равный ему по весу второй том. Сдвинуть две книги окажется вдвое труднее - сила трения покоя между столом и книгой возросла в два раза. Накладывая сверху всё новые тома Энциклопедии и измеряя силу трения покоя, мы убедимся в справедливости закона, установленного Кулоном: чем

больше давление между соприкасающимися поверхностями, тем больше сила трения покоя (рис. 7).

От чего ещё зависит эта сила? Сдвинуть книгу по гладко отполированному столу легче, чем по столу, покрытому скатертью. Следовательно, сила трения покоя зависит не только от давления, но также и от материала самих соприкасающихся поверхностей. Санки, полозья которых обиты железом, сдвинуть легче, чем санки с не- обитыми полозьями: трение железа о снег меньше, чем трение дерева о снег. Ходить по деревянному полу можно увереннее, чем по каменному: трение покоя между подошвами ботинок и деревянным полом больше, чем

Рис. 7. Проверка закона Кулона. Стрелками показан рост силы трения при увеличении давления.

между теми же подошвами и каменными плитами, и ноги меньше скользят.

Трение покоя сухой стали по стали почти в три раза меньше, чем стали по дереву, и в четыре раза меньше, чем по коже. Стальные полозья по льду сдвинуть в 20 раз легче, чем по дереву. Значит, при одном и том же давлении между соприкасающимися поверхностями трение покоя будет разным для разных пар материалов.

Поэтому закон, установленный Кулоном, можно высказать так: во сколько раз увеличивается давление, во столько же раз увеличивается трение покоя; величина этого трения зависит также от материалов трущихся поверхностей.

Для каждой пары материалов можно путём измерений найти величину силы трения покоя. Если разделить её, на величину силы, прижимающей одну поверхность к другой, то получится число, которое называется коэффициентом трения.

Для разных материалов коэффициент трения разный. Так, для металла по дереву он равен 7г- Значит, для того чтобы сдвинуть на деревянном столе стальную плитку весом в 2 килограмма, нужно потянуть её с силой в 1 килограмм. Коэффициент трения стали по льду равен 0,027,- Чтобы сдвинуть ту же плитку по гладкому льду, требуется всего 54 грамма.

Зная коэффициенты трения и пользуясь законом Кулона, инженеры могут заранее рассчитать силу тяги, необходимую для приведения в движение различных механизмов и машин.

Нужно, однако, заметить, что закон Кулона не всегда строго соблюдается. Поэтому им пользуются только в тех случаях, когда не требуется слишком большой точности в расчётах.

СКОЛЬЗИТЬ ИЛИ КАТИТЬСЯ?

Познакомимся теперь поближе с трением скольжения и трением качения.

Потяните санки с силой, превышающей максимальное трение покоя. Они тронутся с места и заскользят. Но стоит вам ослабить верёвку, и санки, проехав ещё немного, остановятся. Мы уже знаем причину этого: при скольжении всегда действует сила трения скольжения, которая направлена против движения и тормозит его. От чего зависит эта сила? Подобно силе трения покоя, сила трения скольжения зависит от давления.

Всем известно, что тяжело нагруженные санки тянуть куда труднее, чем пустые. Здесь также приблизительно справедлив закон Кулона: во сколько раз больше сила, прижимающая скользящие поверхности друг к другу, во столько же раз больше сила трения скольжения. Она также зависит от материала трущихся поверхностей.

В лесных районах нашей страны зимой широко поль- зуются ледяными дорогами при доставке леса к стшав- ным рекам. Когда выпадает снег, дорогу хорошо укатывают и колеи обливают водой, получаются ледяные «рельсы». По этим «рельсам» на санях возят громадные брёвна. Пара лошядей, запряжённых в сани, легко везёт 7 тонн брёвен. А трактор может увезти, конечно, ещё больше (рис. 8). Секрет этой лёгкости в том, что величина трения скольжения стальных полозьев о лёд очень мала 1 .

Рис. 8. Ледяная дорога. Внизу рисунка показан поперечный разрез такой дороги.

Те же сани по земле пришлось бы тянуть с силой в пят- надцать-двадцать раз большей. Никакая пара лошадей не справилась бы с такой задачей. По снегу тянуть сани хотя и труднее, чем по льду, но во много раз легче, чем по земле.

Как зависит трение скольжения от скорости? Измерения показывают, что обычно при медленном скольжении сила трения меньше трения покоя. С увеличением скорости сила трения начинает снова возрастать. При некоторой скорости она делается равной силе трения покоя и при

дальнейшем росте скорости почти не изменяется. В среднем же сила трения скольжения почти равна максимальной силе трения покоя (при прочих равных условиях).

В начале движения, когда скорость ещё очень мала, трение скольжения обычно меньше, чем трение покоя. Этим объясняется тот известный факт, что сдвинуть с места предметы бывает труднее, чем тянуть их потом: чтобы сдвинуть предмет с места, надо преодолеть силу трения покоя, я чтобы тянуть его, надо преодолевать силу трения скольжения.

Поставьте на стол стакан (не гранёный) и толкните его так, чтобы он заскользил своим дном по столу. Сдвинувшись на несколько сантиметров, стакан остановится. Положите теперь тот же стакан на бок и толкните его с той же силой. Будьте осторожны - стакан может легко скатиться на пол! В чём дело? Вес стакана не изменился, его боковые стенки и дно сделаны из одного и того же стекла, стол тот же самый. Всё дело в том, что теперь стакан катится, а не скользит, и тормозит его движение сила трения качения, которая во много раз меньше силы трения скольжения.

Не приходилось ли вам когда-нибудь наблюдать, как трактор-тягач тянет на буксире автомобиль, потерпевший аварию? Хорошо, если у пострадавшего автомобиля колёса сохранили способность вращаться. Тогда буксировка не составляет большого труда. Но беда, если хотя бы одно колесо заклинилось и может только скользить по дороге. В этом случае движение происходит совсем медленно, хотя мотор тягача и работает изо всех сил. Стальной канат, которым привязана буксируемая машина, натягивается, как струна, и вот-вот лопнет. И здесь всё дело в том, что вместо трения качения приходится преодолевать значительно большее трение скольжения.

Во многих случаях оно оказывается раз в 50 больше трения качения! _

В остальном трение качения мало чем отличается oi трения скольжения.

Чтобы началось качение, тоже необходимо преодолеть максимальное трение покоя. Только трение покоя для качения значительно меньше трения покоя, предшествующего началу скольжения.

От скорости движения трение качения зависит ещё меньше, чем трение скольжения: оно почти не растёт с увеличением скорости. При росте давления на движущийся предмет трение качения возрастает, но растёт медленнее, чем трение скольжения - оно не подчиняется закону Кулона. Величина трения качения также сильно зависит от трущихся материалов.

Из сравнения качения со скольжением становится ясным ответ на поставленный в заголовке вопрос: что лучше - скользить или катиться? Конечно, катиться выгоднее, чем скользить. Чтобы поддерживать качение, нужно прикладывать гораздо меньшую силу, чем для поддержания, скольжения с той же скоростью. Поэтому понятно, что летом ездят в телеге, а не на санях.

Но почему же зимой колёса уступают место полозьям? Всё дело в том, что колёса выгоднее полозьев только в том случае, когда они катятся. А чтобы колёса могли катиться, под ними должна быть твёрдая, гладкая дорога и к тому же нескользкая. Недаром ещё в 1837 году известный русский изобретатель В. П. Гурьев предлагал строить деревянные «колёсопроводы», заделанные в обычные шоссе, для облегчения движения колёсных экипажей, в том числе и для изобретённых им «сухопутных пароходов» - прообразов современных автомобилей.

На глубоком снегу колёса провалятся, увязнут и будут лишь месить снег, а не катиться. Сани же лучше держатся на снегу. Нагрузка в этом случае распределяется на большую поверхность полозьев, и снег под ними продавливается меньше.

СИЛЫ, ПОРОЖДЁННЫЕ ВЯЗКОСТЬЮ

Мы познакомились с законами, которым подчиняется сухое трение. Поговорим теперь об особенностях тормозящих сил в жидкостях и газах и рассмотрим вначале свойства вязкого трения в чистом виде.

Налейте в тарелку немного воды и опустите туда щепку. Подуйте на щепку - она поплывёт по воде. И даже если вы подули слабо, щепка всё равно сдвинется с места. Совсем иначе вела бы себя та же щепка, положенная на стол; чтобы сдвинуть её с места, нужно было бы подуть на неё довольно сильно.

В обоих случаях щепку тормозят силы трения; но когда щепка лежит на столе - на неё действует сухоетрение со стороны стола; когда же щепка плавает в воде - на неё действует жидкое трение со стороны воды. Главное отличие жидкого (вязкого) трения от сухого состоит в том, что не существует жидкого трения покоя. Как бы ни мала была сила тяги, она вызовет движение тела в жидкости. Чем меньше эта сила, тем медленнее будет плыть тело, но застоя всё же не будет. Трение покоя и вызываемый им застой - отличительное свойство сухого трения.

Вязкое трение возникает при движении твёрдых тел в жидкой или газообразной среде, например, ^ когда лодка или пароход плывут по реке, когда самолёт или

птица летят в воздухе. Оно возникает и в тех случаях, когда сама жидкость или газ текут мимо неподвижных твёр- Рис. 9. Течение жидкости по трубе. ДЬ1Х тел.

Стрелками показана скорость течения Причина возник- слоёв< новения вязкого тре

ния в обоих случаях одна и та же: трение между слоями жидкости или газа, текущими с разными скоростями, - так называемое внутреннее трение.

Если твёрдое тело движется в неподвижной среде, прилипший к нему слой воды или воздуха перемещается вместе с ним. При этом он скользит вдоль соседнего слоя. Возникает сила трения, увлекающая этот слой. Он приходит в движение и в свою очередь увлекает следующий слой и т. д. Чем дальше от поверхности тела, тем медленнее движутся слои жидкости или газа. Сила трения между слоями тормозит более быстрые слои и, значит, само твёрдое тело. Оно тормозится непосредственно вязким трением.

То же самое происходит, когда поток жидкости или газа течёт мимо неподвижного тела. В этом случае прилипший к поверхности тела слой неподвижен. Следующие слои движутся всё более быстро. Когда, например, вода течёт по трубе, то всего быстрее она движется в центре трубы (рис. 9).

Вязкое трение старается увлечь помещённое в поток тело. Чтобы оно оставалось неподвижным, его надоудерживать с определённой силой, зависящей от силы вязкого трения.

Сила эта зависит от размеров поверхности тела, от скорости патока, а также от свойства самой жидкости или газа-от их вязжости. Чем более вязка жидкость, тем больше вязкое трение. У воды вязкость меньше, чем у канцелярского клея, а у клея - меньше, чем у, смолы.

Вязкость зависит от температуры жидкости. Почему, например, зимой мотор стоявшего на морозе автомобиля или трактора приходится разогревать? Делается это для того, чтобы согреть застывшее масло, залитое в мотор. Вязкость застывшего масла, а значит, и вязкое трение, испытываемое ходовыми частями мотора, так велики, что мотор не может быстро вращаться.

Наоборот, вязкость газов с понижением температуры падает.

Возникает интересный и очень важный для практики вопрос: насколько толст прилегающий к погружённому в поток телу слой жидкости (или газа), в котором скорость заметно меняется от внутренних участков к наружным? В самом деле, ведь только в этом слое возникают силы внутреннего трения, определяющие величину вязкого трения, действующего на тело. Там же, где слои жидкости текут с одинаковой скоростью, силы внутреннего трения отсутствуют. При этом жидкость, разумеется, не перестаёт быть вязкой.

Учёные провели необходимые расчёты и измерения, и оказалось, что для одного и того же тела толщина слоя зависит от вязкости жидкости и от её скорости. Если жидкость очень вязкая и течёт совсем медленно, область, где возникают силы вязкого трения, простирается далеко от границ тела. Скорости слоёв потока становятся одинаковыми (и силы трения исчезают) только на большом расстоянии от по*верхности тела. В этом случае скорость слоёв потока постепенно убывает, начиная со слоёв, далёких от поверхности тела.

Наоборот, если вязкость жидкости мала, а поток быстрый, скорость потока остаётся постоянной вплоть до расстояний, очень близких к поверхности. Вся область, где слои скользят друг относительно друга, сжимается в очень узкий слой, прилегающий к твёрдой поверхности. Этот слой называют пограничным.

То же самое получается, конечно, и тогда, когда твёрдое тело движется в спокойной жидкости или газе.

Когда самолёт летит в воздухе, его крылья увлекают за собой воздух. И вот, оказывается, что при планировании, когда пропеллер не будоражит воздух, скорость воздуха меняется на десятки метров в секунду на расстоянии всего в один миллиметр от крыльев. А на расстоянии нескользких сантиметров скорость воздуха уже практически равна нулю. В быстрых потоках маловязких жидкостей и газов внутреннее трение играет роль только в очень тонком пограничном слое, и вязкое трение, тормозящее тело, обусловлено только силами вязкости, возникающими в этом слое. За его пределами вязкость практически не играет никакой роли. Как раз в этом случае может приобрести значительную величину совсем другая тормозящая сила - сопротивление давления.

ЧТО ТАКОЕ ОБТЕКАЕМОСТЬ?

>В начале книги мы упомянули о сопротивлении давления, действующем на самолёт, летящий в воздухе, или на подводную лодку, плывущую в море. Мы сказали там, что это сопротивление вызывается внутренним тре- (кием и часто рассматривается совместно с последним.

Посмотрим теперь, откуда возникает сопротивление давления.

Проделаем простой опыт. Возьмём большой лист фанеры и быстро махнём им в воздухе, держа лист поперёк движения. Сопротивление воздуха будет очень заметно. Махнём теперь фанерой, держа её ребром вдоль движения. Сопротивление воздуха окажется гораздо меньше. То же самое можно обнаружить, опуская лист фанеры в реку: один раз вдоль, а другой - поперёк течения. Во втором случае сопротивление воды будет значительно больше. Чем это вызвано? Поставленный вдоль потока воды лист фанеры почти не нарушает течения. Он испытывает сопротивление воды только потому, что из-за внутреннего трения скользящие мимо листа фанеры слои жидкости увлекают непосредственно прилегающий к ней слои, а значит, и самый лист фанеры, с некоторой силой, т. е. только из-за силы вязкого трения в чистом виде. Однако сила эта обычно не очень велика. Совсем иная картина получается, когда лист поставлен поперёк

Потока. В этом случае сопротивление, обусловленное вязким трением на кромках листа тонкой фанеры, ничтожно мало. Значит, увеличение сопротивления воды объясняется не просто вязким трением. Лист теперь сильно нарушает течение воды. Она вынуждена обтекать препятствие, изменять направление своего течения (рис. 10). Если бы не было вязкого трения воды о поверхность фанеры, поток, обогнув лист, сомкнулся бы сразу же за ним, как это показано на рисунке 10 слева. Скорость течения воды спереди и сзади листа была бы одинаковой. При этом, как оказывается, вода давила бы на обе его стороны с равной силой. Никакого сопротивления лист не испытывал бы!

Рис. 10. Обтекание пластинки потоком воды.

Однако на самом деле вода, быстро обтекающая лист, тормозится в узком пограничном слое из-за трения о поверхность фанеры. Это трение меняет всё дело: скорость течения воды сзади листа получается меньшей, чем спереди - она уменьшилась из-за трения. Как показывает опыт, это приводит к тому, что поток отрывается от поверхности листа и сзади листа образуется скопление замедленной, остановленной и даже текущей навстречу потоку воды. Вязкое трение вызывает вращение частиц воды в пограничном слое. В нём образуются водяные вихри - водовороты. Пограничный слой за листом расширяется, превращаясь в бурлящий след. Всё это видно на рисунке 10 справа. Давление в этом следе оказывается меньшим, чем в набегающем на лист потоке. Давления спереди и сзади теперь не уравновешены. Лист испытывает сопротивление текущей воды.

Это сопротивление, вызванное разностью давлении спереди и сзади погружённого в поток предмета, и назы-

вается сопротивлением давления. Чем плотнее жидкость или газ, тем больше это сопротивление.

Дальнобойность артиллерии ограничивается сопротивлением воздуха, уменьшающим скорость выпущенного из пушки снаряда. Но чем меньше плотность воздуха, тем меньше сопротивление давления. Поэтому при стрельбе снарядами дальнего действия их заставляют подниматься как можно выше, где воздух более разрежён и где" сопротивление давления меньше.

С ростом скорости сопротивление давления быстро растёт. В быстром ручье устоять куда труднее, чем в спокойно текущей реке, если зайти на одну и ту же глубину.

Сопротивление давления во многих случаях гораздо больше вязкого трения, возникающего непосредственно у поверхности обтекаемого тела. Но не будь этого вязкого трения, сопротивление давления не возникло бы вовсе. Сопротивление жидкой или газообразной среды складывается, как мы видим, из двух частей: из силы вязкого трения в чистом виде и из сопротивления давления. Оба они вызваны внутренним трением в жидкости или в газе.

Чем больше оставляемый движущимся в жидкости или газе предметом след, тем больше сопротивление давления. Оно очень сильно зависит от формы движущегося в жидкости или газе предмета. У плоских предметов, расположенных вдоль потока, оно почти равно нулю, и всё сопротивление среды сводится к сравнительно небольшому вязкому трению о поверхность. Однако делать все предметы, предназначенные для движения в жидкости или газе, в виде плоских досок невозможно. Приходится уменьшать сопротивление среды, подбирая для них такую форму, чтобы оставляемый предметом след был по возможности малым.

Посмотрите на подводную лодку (рис. И). У её корпуса плавная, как говорят, удобообтекаемая форма. Сопротивление давления при движении такой лодки уменьшено почти до предела. Современные самолёты (и даже автомобили) тоже имеют обтекаемую форму. О™ напоминают рыб и парящих птиц, у которых обтекаемая форма выработалась естественным образом, как наиболее подходящая для плавания и быстрого полёта.

В шгоне за уменьшением сопротивления воздуха корпус самолёта не только делают удобообтекаемым, но и покрывают лаком, полируют. Это делается для того, чтобы устранить даже мельчайшие завихрения вокруг шероховатостей и неровностей поверхности и обусловленное этим сопротивление давления. Конечно, имеет смысл это делать только тогда, когда позаботились об обтекаемости формы самолёта в целом.

А бывает ли так, что выгодно ухудшить обтекаемость предмета? Оказывается, бывает. В современной авиации

Рис. 11. Подводная лодка, самолёт и птица имеют удобообтз- каемые формы. Сопротивление давления воды или воздуха при йх движении значительно уменьшено.

важную роль играет парашют. На чём основано действие парашюта? Человек, прыгнувший с самолёта без парашюта, падал бы на землю с большой скоростью. Скорость его свободного падения вначале растёт, но из-за сопротивления воздуха, вызванного наличием внутреннего трения и тоже растущего с увеличением скорости, последняя достигает уже после первых 700 метров падения своей наибольшей величины - около 60 метров в секунду. Само по себе падение с такой скоростью не опасно, но удар о землю оказывается безусловно смертельным. Парашют уменьшает скорость падения. Из-за большой поверхности (площадь парашюта - около 20 квадратных метров) и специально выбранной формы, напоминающей зонтик, обращённый куполом вверх, парашют обладает плохой обтекаемостью. Поэтому обтекаемость парашютиста с раскрытым парашютом резко ухудшается. Сопротивление воздуха с увеличением скорости растёт теперь гораздо быстрее - примерно в 100 раз. Поэтому наибольшая скорость падения устанавливается гораздо раньше" и имеет значительно меньшую величину. Падение происходит теперь со скоростью около 4-6 метров в секунду. Такое падение уже безопасно: удар о землю получается как при прыжке с высоты двух метров, т. е. легко переносимый.

Ill КАК ЧЕЛОВЕК ПОДЧИНЯЛ СЕБЕ ТРЕНИЕ

В ГЛУБЬ ВЕКОВ

К акова же история знакомства человека с трением? Как человек постепенно подчинял себе трение? Be* роятно, впервые первобытный человек сознательно применил трение при получении огня.

Чтобы добыть огонь, люди брали острую деревянную палочку, упирали её в деревянный брусок и быстро вращали (рис. 12). При этом благодаря трению выделялось тепло, и сухой мох, положенный в лунку, вспыхивал. Многие современные способы добычи огня также связаны с применением трения (см. рис. 12).

Так впервые человек использовал силы трения.

Зарождение и развитие транспорта также связаны с подчинением трения человеку. Сначала тяжёлые грузы волочили просто по земле. Потом, когда заметили, что гладкие предметы передвигать легче, чем шероховатые, грузы стали класть на пару гладких брёвен. Появились сани-волокуши. Чтобы сани скользили лучше и меньше снашивались, их полозья впоследствии стали обивать железом. Люди заметили также, что если под сани положить круглые брёвна-катки, то везти сани будет гораздо легче. Но перевозить с помощью катков было очень неудобно: приходилось постоянно перекладывать их вперёд и вперёд. Чтобы катки не выкатывались, их стали прикреплять к саням, сделав в полозьях углубления. Катки начали превращаться в колёса, а сани перестали быть санями и начали превращаться в повозки: телеги, арбы, тачанки, кареты, словом, в колёсные экипажи. Это было

огромным успехом древней техники. Не нужно только забывать, что в колёсных экипажах всё же остаётся трение скольжения - между втулками колёс и их осями.

КАК ПАРОВОЗ УЧИЛСЯ ХОДИТЬ

В наше время трудно представить себе поезд без рельс, по которым он идёт. Если паровоз сходит с рельс, это вызывает катастрофу. Рельсы и прокладывают именно для того, чтобы по ним ходили поезда. Но, оказывается, не всегда это было так. Было время, когда по «железным дорогам» - рельсам катились не вереницы вагонов, увлекаемые мощными паровозами ИС или ФД, а маленькие вагонетки. Узкоколейные дороги, сначала деревянные, а потом чугунные, уже давно начали строить для откатки угля и руды из шахт. По гладким рельсам вагонетки катились гораздо легче и быстрее, чем по неровной рыхлой земле, так как трение качения колёс о дерево, и тем более о чугун, очень мало. Вагонетку толкал шахтёр или тянула лошадь. Паровозов ещё не было. «Железная дорога» - рельсы появились почти на сто лет раньше, чем паровоз!

Но вот, в начале прошлого века был изобретён паровоз, и для него быстро нашлась подходящая дорога - рельсы. Однако для чугунных рельс паровоз оказался слишкой тяжёлым - хрупкий чугун не выдерживал нагрузки и ломался; поэтому его заменили менее хрупким металлом - сталью. Но прежде чем паровоз завоевал себе прочное место в нашей жизни, его изобретателей долго мучил вопрос: каким образом паровоз пойдёт по рельсам? Ведь вагонетку толкал человек или тянула лошадь, а паровоз должен толкать сам себя. Более того, он должен тянуть за собой вагоны. Как же паровоз будет сам себя толкать? Паровая машина, установленная на паровозе, силой давления пара вращает его ведущие колёса. Но что будет, если сила трения между этими колёсами и рельсами окажется малой? В этом случае колёса будут вращаться, проскальзывая по рельсам, как человек, пытающийся бежать по льду. Паровоз будет «буксовать» на месте и не только не потянет за собой вагоны, но, пожалуй, и сам себя не сдвинет. Вот это и смущало изобретателей.

Не доверяя трению, один из изобретателей сделал ведущие колёса паровоза зубчатыми и проложил рядом с главными рельсами специальные зубчатые рельсы для этих колёс. Ведущие колёса отталкивались от зубцов, а остальные катились по главным рельсам. На рисунке 13 показан такой паровоз. Он мор делать всего 4 километра в час и при этом то и дело ломал зубцы.

Другой инженер построил совсем странный паровоз. У этого паровоза сзади была сложная система рычагов. Поршень паровой машины приводил в движение рычаги, и они заставляли переступать по земле прикреплённые к ним чугунные колодки. Такой паровоз, а лучше сказать - «пароход», в буквальном смысле ходил на чугунных ногах! Скорость его не превышала 5 километров в час (рис. 14).

Рис. 13. Паровоз с зубчатыми ведущими колёсами.

Й только позднее решили испытать, может ли паровоз с гладкими колёсами ехать сам без зубчаток и толкачей по гладким рельсам.

Оказалось, что это вполне возможно: паровоз мог даже тянуть за собой поезд в 50 раз большего веса, чем он сам.

Чего же не учитывали изобретатели паровоза, когда боялись пустить его по гладким рельсам?

Как видно, они не представляли себе достаточно ясно, с каким видом трения они имеют дело. Почему шахтёр может

катить вагонетку с углём? Он упирается руками в вагонетку, а ногами в землю. При этом ноги его не скользят

Рис. 14. Паровоз с толкачами.

(этому мешает сила трения покоя между подошвами и землёй), а остаются на месте. Вагонетка, стоящая на

рельсах, тоже не может скользить - этому препятствует сила трения покоя между её колёсами и рельсами. Но зато она может катиться. Следовательно, шахтёр, толкающий вагонетку, преодолевает только силу трения качения её колёс и небольшую силу трения скольжения осей колёс в подшипниках. Но эти силы, обе вместе, много меньше силы трения скольжения колёс по рельсам. Если бы колёса вагонетки почему-либо перестали вращаться на своих осях, вагонетка смогла бы только скользить по рельсам. Чтобы её двигать, шахтёру пришлось бы давить ка неё с силой, равной силе трения скольжения. Это было бы непосильным трудом. Но если колёса могут вращаться, шахтёр может легко катить вагонетку.

Рис. 15. Какие силы действуют на ведущее колесо паровоза.

То же самое происходит и с паровозом. Его паровая машина вращает ведущие колёса. Она вызвала бы проскальзывание колёс по рельсам, если бы этому не препятствовала сила трения покоя, направленная вперёд (рис. 15). Эта-то сила, не давая колёсам скользить, и заставляет их катиться. Паровоз трогается с места.

Но что произойдёт, если паровоз привязать очень прочным стальным тросом к массивному железобетонному столбу, врытому в землю? Давление пара заставляет колёса попрежнему скользить по рельсам, а сила трения не даёт возникнуть этому скольжению. Откатиться теперь колёса не могут - паровоз удерживается тросом. Колёса в этом случае останутся неподвижными. Если поднять давление пара в цилиндрах машины настолько, чтобы стремящаяся повернуть колёса сила превысила максимальную силу трения покоя, то колёса начнут проскальзывать по рельсам. Паровоз «забуксует» на месте.

Так бывает и тогда, когда к паровозу прицеплен чересчур тяжёлый состав. Трение качения всех вагонных колёс по рельсам и трение скольжения их осей в подшипниках играют здесь роль троса. Значит, чтобы паровоз мог везти состав, сила трения покоя его ведущих колёс должна быть больше общего трения качения по рельсам и скольжения в подшипниках для колёс всего состава.

Трение скольжения осей в подшипниках стараются уменьшить, тщательно обтачивая оси и смазывая подшипники, и при хорошем состоянии подшипников оно также невелико. Поэтому силы трения покоя ведущих колёс паровоза о рельсы хватает не только на то, чтобы двигать паровоз, но и на то, чтобы тянуть за ним поезд, раз в 50 более тяжёлый, чем сам паровоз. Вспомнив про закон Кулона, читатель поймёт, что чем тяжелее состав, тем тяжелее должен быть паровоз. Сухое трение покоя- вот причина того, что паровоз умеет «ходить» по гладким рельсам, подобно тому как мы ходим по гладкому полу. Не всегда, однако, это понимали. ,

Около 100 лет назад шёл первый поезд из Петербурга в Москву по только что выстроенной Николаевской (теперь Октябрьской) железной дороге. Один не в меру услужливый царский чиновник, желая угодить начальству, приказал на подведомственном ему перегоне выкрасить рельсы белой масляной краской. Но дело кончилось плохо для подхалима. Попав на участок со свежевыкрашенными рельсами, колёса паровоза забуксовали, и поезд остановился. Случилось это потому, что из-за смазки сила трения покоя резко уменьшилась и её нехва- тило на то, чтобы тянуть поезд. Пришлось срочно соскребать краску на перегоне в несколько километров.

ТОРМОЖЕНИЕ И ПОВОРОТ

С развитием техники появлялось всё больше само- движущихся колёсных экипажей. Вслед за паровозами появились трамваи, автомобили, мотоциклы. Чтобы приводить их в движение, нужна всё та же сила трения. Но сила трения - именно сила трения покоя - играет решающую роль не только, когда колёсные экипажи трогаются с места, но и когда они останавливаются илиделают поворот. Разберём подробнее, как всё это происходит.

В самом деле, как тормозят, например, автомобиль? Шофёр нажимает на тормозную педаль или рычаг ручного тормоза (рис. 16). При этом он прижимает к специальным барабанам, вращающимся вместе с колёсами, тормозные колодки. Возникающее между ними трение скольжения стремится замедлить вращение колёс.

Педаль тормози

Во этого ещё недостаточно, чтобы уменьшить скорость самого автомобиля. Для этого нужна внешняя сила. Не будь её, автомобиль продолжал бы двигаться с прежней скоростью, только его приторможённые колёса проскальзывали бы вперёд, не успевая катиться. Но туг как раз и вмешивается внешняя сила - сила трения покоя между колёсами и дорогой, - направленная против движения автомобиля. Эта сила, не мешая качению колёс, препятствует возникновению их скольжения. Она не даёт колёсам проскальзывать вперёд. Колёса катятся, но при этом, нажимая на свои оси, оказывают на концы осей давление назад, не пуская их двигаться вперёд с прежней скоростью. Автомобиль замедляет свой бег и останавливается. Остановила его сила трения покоя между колёсами и дорогой.

А как шофёр делает поворот?

Вращая «баранку» руля, он поворачивает передние колёса. Но этого недостаточно. Чтобы направление движения автомобиля изменилось, снова нужна внешняя сила, направленная на этот раз в ту сторону, куда хотят повернуть. Эта внешняя сила - всё то же трение покоя между колёсами и дорогой. Не будь её, повёрнутые колёса продолжали бы двигаться в прежнем направлении. Это движение состояло бы из вращения вокруг повёрнутой оси и скольжения вдоль этой оси. В этом легко убедиться при помощи обыкновенной катушки от ниток, плотно насаженной на деревянную палочку, играющую роль оси. Если двигать катушку по столу вдоль её оси, происходит только скольжение катушки; если двигать катушку поперёк оси, она только катится. Когда же.мы удерживаем ось под углом к тому направлению, в котором двигаем катушку, то одновременно происходят оба указанных выше движения: катушка и катится и скользит вдоль оси.

Вернёмся к автомобилю. Возникновению скольжения его передних колёс вдоль их осей, повёрнутых рулём, препятствует сила трения покоя. Она действует как раз в сторону поворота, она-то и поворачивает автомобиль.

Всё сказанное относится, конечно, и к троллейбусам, мотоциклам и велосипедам.

КАК ЗАСТАВИЛИ ТРЕНИЕ ВЕРТЕТЬ СТАНКИ

Когда была изобретена паровая машина, встал вопрос: как передать вращение от вала паровой машины к шкивам многих станков? И здесь выручило трение. Стали строить большие трансмиссии, представляющие собой систему шкивов, насаженных на длинную ось. Один из этих шкивов соединён со шкивом, насаженным на вал машины, при помощи бесконечного приводного ремня. Другие шкивы трансмиссии таким же способом связаны со шкивами станков. Ремни представляли собой сначала пеньковые канаты («канатная передача»), затем их стали делать из кожи или прорезиненной материи. Сила трения покоя между ремнём и ведущим шкивом машины заставляет ремень двигаться вместе со шкивом. В свою очередь, набегая на шкив трансмиссии, ремень, посредством силы трения приводит её во вращение.

Если станок заедает, силы трения покоя нехватает на поворот шкива - ремень начинает скользить и соскакивает (почему, об этом узнаем дальше). Для увеличения трения ремни натирают канифолью.

Существует и другая система передачи, основанная на трении. Она так и называется - фрикционная (от латинского слова «фрикаре», что значит трение)." Фрикционная передача применяется, например, в автомобилях- для передачи вращения от мотора к валу, соединённому с задними колёсами. Два конических барабана плотно входят один в другой. Вращаясь, наружный конус стремится скользить по внутреннему, но возникающая сила трения покоя препятствует скольжению и увлекает внутренний конус. Если ослабить нажим конусов, сила трения покоя уменьшится (вспомните закон Кулона), и внутренний конус остановится. Это позволяет плавно включать и выключать передачу без остановки мотора. Для увеличения трения между конусами их рабочие поверхности покрывают материалами, между которыми возникает наибольшее трение. Такие материалы называются фрикционными.

ОТКУДА ВЗЯЛАСЬ ПОГОВОРКА

Когда хотят сказать о какой-нибудь работе, что она спорится, то говорят, что она «идёт как по маслу». Откуда взялась эта поговорка?

Издавна известно, что по мокрому скользить легче, чем по сухому. И там, где всё-таки приходится иметь дело со скольжением сухих поверхностей, их стараются сделать мокрыми, смазать.

Втулки колёс мажут дёгтем или тавотом; в подшипники заливают масло, набивают солидол. При больших машинах, например, на электростанциях, есть даже специальная должность маслёнщика, подливающего из маслёнки смазку в трущиеся части. На железной дороге тоже есть смазчики.

Почему смазанные поверхности скользят легче, чем сухие? А вот почему. Смазка сухих поверхностей есть не что иное, как замена сухого трения скольжения жидким трением. А жидкое трейие при подходящей смазке всегда меньше сухого.

В среднем замена сухого трения жидким понижает трение в 8-10 раз.

Какие жидкости лучше подходят для смазки? Уже давно было установлено, что для смазки хороши растительные жиры, масло, говяжье или свиное сало, дёготь и другие продукты. Но с развитием техники и особенно железных дорог, этих смазочных материалов стало не- хватать. Нужно было найти другие, более дешёвые смазочные материалы. Такие материалы были найдены - это были минеральные масла, получающиеся при переработке нефти.

Однако не все минеральные масла работали удовлетворительно. Учёным пришлось заняться вопросом о том, как ведёт себя вязкая жидкость, попавшая между трущимися частями машины.

Пионером в этой новой области науки явился русский учёный и инженер Н. П. Петров. Он разработал основы теории жидкостной смазки. Эта теория была в дальнейшем развита великим русским учёным Н. Е. Жуковским, академиком С. А. Чаплыгиным и другими учёными.

Выяснилось, что при начале движения (например, вала в подшипнике) смазка увлекается в зазор, обволакивает вал так, что он как бы. плавает во вращающемся масляном кольце. При этом он тормозится только из-за внутреннего трения в смазке. Чем массивнее вал, тем гуще должна быть смазка. Тяжёлые валы гидротурбин смазывают густым тавотом, а ходовые части карманных часов - жидким и прозрачным костяным маслом.

А что происходит, когда машина остановлена? Как будто ясно: смазка выдавится из зазора, и вал ляжет на своё основание - подшипник. Это верно, но не совсем. Чтобы быть хорошей смазкой, жидкость должна обладать очень важным свойством, называемым «маслянистостью». Смазка должна хорошо прилипать к твёрдым поверхностям, образовывать на них- прочную граничную плёнку. Эту плёнку не так то просто выдавить из зазора. Поэтому, когда машина остановлена, в зазоре остаётся тончайший слой так называемой граничной смазки. Благодаря этой граничной смазке в машинах существенно уменьшается застой: при пуске машины в ход не приходится преодолевать трения покоя между совсем сухими поверхностями. Только при большом давлении граничная плёнка разрывается.

Граничная смазка, как показали исследования советских физиков Б. В. Дерягина и П. А. Ребиндера, обладает упругими свойствами; она расклинивает трущиеся поверхности, не давая им соприкасаться, и этим понижает трение и износ.

Для повышения маслянистости смазок к обычным минеральным маслам примешивают специальные добавки. Такие «активированные смазки» широко применяются в нашей промышленности. Кроме маслянистости, жидкая смазка должна иметь определённую вязкость, а главное, эта вязкость не должна сильно зависеть от температуры. Ведь при работе машин в ходовых частях из-за трения выделяется много тепла. Смазка разогревается, и при этом её вязкость не должна падать слишком сильно. Для охлаждения смазки применяют автоматические приспособления, которые нагнетают масло по специальным трубкам к трущимся частям. При повышении температуры протекание масла автоматически ускоряется, и нагретое масло быстрее отводится из зазора.

Учёные решили и обратную задачу. Созданы такие смазочные смеси, которые хорошо работают на очень большом морозе. Их вязкость мало растёт с понижением окружающей температуры.

ПОЧЕМУ ЛЁД СКОЛЬЗКИЙ?

Почему лёд скользкий?

Лёд скользкий потому, что он гладкий - скажете вы. Но что более гладко-лёд или стекло? Конечно, стекло. Почему же на коньках катаются по льду, а не по стеклу? Самые острые коньки на стеклянном или полированном каменном полу не скользили бы так легко, как по льду. Значит дело не в гладкости льда, а в чём-то другом.

Секрет состоит в том, что на катке мы скользим не по льду, а... по воде. При движении лёд под коньками тает, и образуется тонкая прослойка воды.

Почему же тает лёд под коньками? Вопрос этот не совсем ясен, но некоторые учёные считают, что причина этого опять-таки в трении. Между коньками и льдом раз- вивается сильное трение. Как всегда, при трении выде-ляетсятепло. Оно-то и нагревает лёд в небольших участках под лезвием шнька и лёд там плавится (рис. 17). Лёд как бы сам себя смазывает.

Рис. 17. Лёд под коньком тает и образует тонкую прослойку воды (на рисунке эта прослойка сильно увеличена).

То же самое получается при катании на лыжах. Снег под лыжами тает в отдельных местах, и лыжи легко скользят по тонкой плёнке воды. Лучше всего идут лыжи примерно при двадцати градусах мороза. При такой температуре выделяющегося при трении тепла хватает на то, чтобы снег плавился в отдельных местах под лыжами. По сухому «несмазанному» водой снегу скользить совсем не так легко.

Это особенно заметно в сильный мороз.

Полярники, которым приходилось ходить на лыжах в тридца- ти-сорока-градусные морозы, рассказывают, что впечатление получается как будто лыжи тянутся по песку. Происходит это потому, что при таких морозах снег не тает под лыжами и скользить приходится по сухому снегу.

Помимо естественной «смазки» водой, применяют искусственную; для ещё большего уменьшения трения лыжи смазывают особой лыжной мазью. Трение сухого снега о слой смазки меньше чем о деревянные лыжи.

Только ли снег или лёд имеют способность смазывать сами себя? Оказывается, есть и другой пример. Трение поршней, скользящих по стенкам цилиндров двигателей, уменьшается со временем. В чём здесь дело? Оказывается, при нагревании чугунных стенок цилиндра, углерод, содержащийся во всяком чугуне, выделяется на их поверхности в виде тонкой плёнки графита - чёрного блестящего вещества, из которого делают карандашные грифели. Этот графит и играет роль смазки. Его частицы очень легко скользят друг по другу, понижая трение скольжения.

БОРЬБА ЗА ПОДШИПНИК

Во всех машинах есть одна общая черта: в любой из них что-нибудь обязательно движется, или точнее, вращается. Маховое колесо огромного двигателя на электростанции и крошечное колёсико будильника, ротор электромотора и вагонные колёса, шпиндель токарного станка и вал ротационной типографской машины, которая напечатала эту книжку, - все они при своей работе вращаются. А раз есть вращение, значит обязательно есть оси, опирающиеся на подпорки и скользящие по ним."Во всякой машине вы найдёте неразлучную пару - ось и её подпорку- подшипник. В одних машинах вращаются оси, а подшипники закреплены, в других - закреплены оси, а вращаются подшипники (называемые в этом случае втулками), но во всех случаях при работе машины происходит скольжение оси, вернее её концов, так называемых ц а п ф, по подшипникам. Чем больше появлялось машин, чем быстрее они двигались, тем пристальнее приглядывались инженеры к этой неразлучной паре ось - подшипник. В самом деле, пока машин было мало и они двигались медленно, трение, неизбежно присутствовавшее в подшипнике, не вызывало большого беспокойства. ,Его можно было легко «умаслить», смазав ось дёгтем, тавотом или салом. Но когда с ростом числа машин возросло и число подшипников, инженеры забеспокоились. Подсчитав количество смазки, истёртого материала самих подшипников и осей, горючего, затраченного на преодоление трения, они увидели, что трение в подшипниках обходится чересчур дорого. Кроме того, подшипники приходилось делать достаточно массивными, чтобы хорошо отводить большие количества тепла, выделявшегося при трении. А это утяжеляло машины. Ускорять бег машин тоже было опасно - подшипники могли расплавиться. Словом, развитие машинной техники в начале прошлого века в буквальном смысле тормозилось из-за трения. Неразлучной паре - оси и подшипнику - всегда мешал «третий лишний» - трение, и его нужно было во что бы то ни стало если не уничтожить совсем (это невозможно), то по крайней мере уменьшить д<г предела. Для этого надо было подобрать подходящую смазку и главным образом найти пару материалов с наименьшим трением, так называемую антифрикционную пару. Каким условиям должна была удовлетворять это пара? Во-первых, трение между Сухими осью и подшипником должно было быть наименьшим. Ведь при запуске машины ось вначале трётся о почти сухой подшипник - слой смазки, как мы знаем, увлекается в зазор только при вращении; при трогании же с места под осью находится лишь тонкая граничная смазка, разрываемая в отдельных местах. Во-вторых, материал подшипника должен одновременно быть и достаточно твёрдым, чтобы не продавливаться под тяжестью оси, и достаточно мягким, чтобы легко принимать форму оси, - как говорят «прирабатываться» к ней, чтобы зазор между ними был всё время равномерный, и смазка заполняла бы его ровным слоем. В-третьих, так как смазка по-разному прилипает к разным материалам, «пара» должна достаточно хорошо удерживать смазку.

Ещё раньше установили, что для осей лучше всего подходит сталь, благодаря своей твёрдости и упругости. Осталось подобрать для стали наиболее удачного напарника. Долгое время для подшипников брали бронзу. Она достаточно прочна, но, к сожалению, вращение стальной оси в бронзовом подшипнике сопровождается значительным трением. Заманчивым казалось применить олово, но олово в чистом виде также оказалось негодным - оно слишком мягко. Оловянный подшипник быстро раздавливался под тяжестью оси.

Выход был найден, когда догадались делать подшипники сложными. Часть их, непосредственно прилегающую к оси, так называемый вкладыш, стали делать из сплава мягкого металла, например, олова, с твёрдыми, например, сурьмой и медью. Основанием вкладыша такого подшипника служила попрежнему бронза. В таком сплаве твёрдые частицы (медь) как бы плавали в мягком олове и передавали давление оси бронзовому основанию. Прослойка олова заполняла промежутки между твёрдыми частицами и обеспечивала малое трение. Оловянный слой легко «прирабатывался» к оси, принимал её форму. Зазор получался равномерным, без выступов. Смазка держалась в нём хорошо.

Существует много различных подшипниковых сплавов. Часть из них получила название баббитов. Один из таких сплавов содержит 9 частей олова и 1 часть сурьмы и меди. В подшипники транспортных и автомобильных моторов, вагонных осей и др. заливают сплавы, называемые бандратами, или белыми металлами. Состав у бандратов отличный от баббита, но действие такое же.

Работа железнодорожного транспорта, автомобилей и тракторов целиком зависит от качества подшипниковых сплавов; поэтому советские инженеры стараются найти новые лучшие сорта этих сплавов. Так, уже созданы хорошие сплавы с алюминием.

Интересно, что в современной технике в качестве материала для подшипников применяется дерево. Оказалось, что в некоторых случаях выгодно делать подшипники из особых сортов дерева и даже из...материи! Ткань пропитывают лаком и спрессовывают в прочные куски. Получается так называемый текстилит. Действие подшипников этого типа напоминает работу упомянутого выше поршня в чугунном цилиндре - они тоже смазывают себя смолой или лаком, выступающими при трении на поверхность. В тяжёлых прокатных станах на некоторых заводах теперь с успехом применяют такие подшипники.

КАК КАЧЕНИЕ «ДОБИЛО» СКОЛЬЖЕНИЕ

Уже давно люди убедились в том, что трение качения меньше трения скольжения. Они постарались везде, где только можно, заменить полозья колёсами, иными словами, заменить большое трение скольжения маленьким грением качения. Но трение скольжения всё-таки уцепилось за колёса. Изгнанное с обода, оно осталось во втулке, в подшипнике. Ведь колесо катится только по дороге, а по оси - оно скользит. Вы уже знаете, сколько хлопот это причинило инженерам и учёным.

Но настал момент, когда трение скольжения было изгнано и из подшипника. Вот как это произошло.

В прошлом столетии на улицах больших городов можно было встретить забавные двухколёсные экипажи. Человек, ехавший на таком экипаже, сидел на маленькой скамеечке, а ноги его свисали до мостовой. Он двигался, отталкиваясь ногами! Такой «самокат» вы видите на рисунке 18. Постепенно совершенствуясь, «самокат» превратился в велосипед. Вначале езда на велосипеде не представляла большого удовольствия. Крутить его педалибыло очень тяжело: трение скольжения во втулках (подшипниках) колёс, педалей и руля было порядочным. Но вот конструкторам пришла в голову смелая мысль: выбросить совсем подшипники, в которых скользят оси. В 1896 году был предложен совершенно новый тип подшипника - подшипник качения, или шариковый подшипник. Это изобретение совершило настоящий переворот в технике.

Как же устроен шариковый подшипник? На рисунке 19 показан его разрез. Подшипник состоит из двух колец. Одно из них- внутреннее - плотно насажено на цапфу

Рис. 19. Разрез шарикового подшипника.

оси и поэтому вращается вместе с ней. Другое - наружное кольцо - неподвижно зажато между основанием и крышкой подшипника.

Кольца имеют на обращённых друг к другу поверхностях выточенные канавки. В этих канавках кругом размещены совершенно одинаковые гладкие стальные шарики. При вращении оси внутреннее кольцо, движущееся вместе с ней, катится по шарикам, а сами шарики катятся по наружному кольцу. Вместо трения скольжения в таком подшипнике появляется трение качения.

Потери на трение в шариковом подшипнике раз в 20-30 меньше, чем в подшипнике скольжения!

Подшипники качения делают не только с шариками, но и с роликами разной формы - цилиндрическими и коническими. В настоящее время автомобильные, тракторные и авиационные моторы, а также динамомашины, электромоторы и многие другие машины снабжаютсяшариковыми и роликовыми подшипниками самой разной величины.

На рисунке 20 вы видите большие подшипники, сделанные на Московском подшипниковом заводе им.

Рис. 20. Большие шариковые подшипники, изготовляемые на Московском подшипниковом заводе.

Л. М. Кагановича. Подшипник весит больше тонны, а каждый из его 108 роликов - два килограмма!

Без подшипников качения современная промышленность и транспорт были бы невозможны.

КАК СУХОЕ ТРЕНИЕ СДЕЛАЛИ ЖИДКИМ

Заменив в шариковых подшипниках сухое трение скольжения трением качения, инженеры выиграли большое сражение против трения.

Но они не успокоились на этом. Оставалось ещё победить застой. Застой, как мы знаем, присущ сухому трению и вызывается трением покоя. Особенно вредным застой оказывается в точных приборах, например., таких, как точные лабораторные весы, приборы, измеряющие электрический ток (амперметры), барометры и т. д г

Стрелки приборов застревают из-за застоя в подшипниках и показания приборов становятся неточными.

Чтобы избавиться от застоя, проще всего совсем отказаться от подшипников. В некоторых особенно чувствительных приборах так и поступают: стрелка в этих приборах прикреплена не* к оси, поворачивающейся в подшипниках, а к тонкой упругой нити, закреплённой с двух концов. В таких приборах нет сухого трения, а значит, нет и застоя. Однако такие приборы могут применяться только в лабораторных условиях. Они очень нежны и боятся толчков и тряски. Поэтому часто бывает необходимо всё же пользоваться приборами с подшипниками. Чтобы повысить их чувствительность, подвижную систему и связанную с ней стрелку делают как можно более лёгкими. Давление на подшипник, а вместе с ним и сила сухого трения, уменьшаются.

Существует и другой способ избавления от застоя, особенно пригодный в тех случаях, когда подвижная система не может быть облегчена. Этот способ основан на превращении сухого трения в трение без застоя, т. е. в трение, подобное жидкому.

Чтобы яснее представить себе, как это делается, вспомним о явлении, которое вы наверно наблюдали не раз, но над причиной которого может быть не задумывались.

Иногда случается, что шофёр резко затормозит автомобиль; машина «идёт юзом» и перестаёт слушаться руля. Автомобиль поворочивается боком, а то и задом наперёд въезжает на тротуар, сбивая прохожих (рис. 21).

Почему происходит такое несчастье? В чём виноват шофёр? Его вина в том, что он, желая быстро остановить свой автомобиль, слишком сильно нажал на тормоза. Колёса, перестав вертеться, заскользили по дороге- машина «пошла юзом». Всё остальное натворила сила трения скольжения. Эта сила всегда направлена против скольжения.

Из-за этого получается замечательное явление: достаточно самого слабого усилия вбок, чтобы скользящий автомобиль поддался ему и начал вертеться. Таких усилий и толчков автомобиль испытывает на дороге очень много; ведь неровностей, бугорков и камешков на дороге сколько угодно. Попало колесо на один из них и этого достаточно, чтобы машина стала кружиться.

Вспомните, однако, что это происходит только тогда, когда колёса автомобиля не катятся по дороге, а скользят."

Когда же колёса катятся, даже сильный боковой толчок не всегда заставит автомобиль сдвинуться вбок. Возникновению поперечного скольжения при этом мешает

Рис. 21. Что иногда происходит при резком торможении. Автомобиль «пошёл юзом», легко скользнул вбок и заехал на тротуар.

трение покоя, такое же, как в случае, когда автомобиль, стоит на месте.

В отличие от этого, когда колёса скользят, то тому же поперечному движению препятствует иная, гораздо меньшая сила трения.

Специальные опыты показали, что чем больше скорость продольного скольжения, тем меньше та сила, которая противодействует скольжению вбок, тем менее устойчивым становится автомобиль. При одной и той же скорости продольного скольжения сила трения, тормозящая поперечное скольжение, тем меньше, чем медленнее происходит это поперечное скольжение. При всё большем замедлении поперечного скольжения сила трения стремится к нулю.

Что же получается? При быстром продольном скольжении трение для медленного поперечного скольжения ведёт себя как жидкое трение. Для поперечного скольжения пропадает застой (рис. 22). По этой же причине соскакивает со шкива приводной ремень, если шкив «заело» и ремень должен по нему скользить.

Мы не даром разбирали приведённые выше примеры. Они помогли нам понять, каким образом можно устранить застой. Чтобы сделать сухое трение похожим на жидкое, нужно, оказывается, создать быстрое скольжение в направлении, поперечном к тому, в котором мы хотим устранить застой. Это явление было исследовано

Н. Е. Жуковским и носит название «явления Жуковского». Его применяют конструкторы приборов. В одной из

Движение автомобиля Медленное поперечное

Рис. 22. Движение скользящего автомобиля складывается из быстрого продольного скольжения и медленного поперечного скольжения. Сила трения, тормозящая поперечное скольжение, тем меньше, чем медленнее происходит это скольжение.

тормозящее поперечное скольжение

Общая сит трения

конструкций точного прибора - гирокомпаса - застой устранён тем, что вертикальную ось прибора заставляют быстро скользить вверх и вниз вдоль подшипника, толкая её снизу пульсирующей струёй масла. При этом сила трения скольжения, тормозящая вращение оси в подшипнике, приобретает характер силы жидкого трения; застоя при повороте прибора вокруг оси не получается. Прибор отзывается на самые слабые воздействия. Есть и другие приборы, использующие этот способ устранения застоя при сухом трении.

ПОЧЕМУ ВОЗНИКАЕТ ТРЕНИЕ

Наш рассказ о трении подходит к концу. Мы узнали, какое большое значение имеет трение в повседневной жизни, на производстве и транспорте; как важно бывает в одних случаях сделать трение как можно меньше, а в других - по возможности его увеличить. Мы выяснили, какие виды трения - сухого и жидкого - существуют в

природе и отчего зависит величина трения. Может показаться, что вопрос о трении этим исчерпан. Однако это совсем не так: мы нигде не касались очень существенного вопроса: а что же такое силы трения по

своей сути. Каковы их природа и происхождение?

Учёные давно уже установили, что все окружающие нас предметы, хотя и кажутся сплошными, на самом деле состоят из огромного количества мельчайших частиц - молекул. Размер молекул большинства веществ не превышает одной десятимиллионной доли сантиметра.

Разные вещества - железо, дерево, стекло, вода, масло, воздух - состоят из молекул разных сортов. Молекулы находятся в непрерывном беспорядочном движении. Чем сильнее нагрето тело, тем быстрее движутся его молекулы. Вместе с тем молекулы в веществе действуют друг на друга: они притягиваются и отталкиваются. В твёрдом теле взаимодействие (притяжение и отталкивание) столь сильно, что молекулы закреплены в определённых местах и могут только колебаться около этих мест. В газах притяжение молекул, наоборот, очень слабое, и молекулы летают по всем направлениям, сталкиваясь друг с другом и со стенками сосуда, в котором помещён газ. Жидкости занимают промежуточное положение между этими крайними случаями.

Силы, действующие между поверхностями тел, в том числе и силы трения, складываются каким-то образом из сил взаимодействия между молекулами, расположенными у этих поверхностей.

Значит, чтобы узнать, откуда берутся силы трения, надо выяснить, каким именно образом эти силы складываются из сил молекулярного взаимодействуя.

Из сказанного выше ясно, что трение между твёрдыми телами (сухое трение) должно сильно отличаться от трения в газах и жидкостях (вязкое трение). Ведь молекулярное взаимодействие во всех этих случаях разное.

Физикам и химикам, работающим над проблемой трения, не удалось пока выяснить сколько-нибудь полно молекулярную картину трения. Слишком трудна эта задача. Тем не менее можно уже сейчас многое сказать о происхождении сил трения.

Наиболее ясна картина внутреннего трения в газах. Здесь причина трения состоит в том, что молекулы вследствие своего беспорядочного движения постоянно перемешиваются. Если в газе соседние слои текут с разными скоростями, то из-за хаотического движения молекулы «быстрого слоя» залетают в слой, текущий с малой скоростью, а молекулы «медленного слоя», наоборот, попадают в «быстрый слой». Вследствие этого происходит постепенное выравнивание скоростей: быстрый слой замедляется, а медленный - ускоряется. Это и значит, что между слоями действует сила внутреннего трения.

Уже в жидкостях объяснить внутреннее трение или вязкость гораздо труднее. Ведь здесь взаимодействие молекул нельзя сводить, как в газе, к простым столкновениям. Молекулярная картина трения в жидкостях ещё це ясна. Не менее сложно обостоит дело и при сухом трении.

Здесь нужно учитывать, во-первых, то, что поверхности самых гладких предметов оказываются в сущности- вовсе не гладкими, а шероховатыми. Эти шероховатости можно даже увидеть. Нужно только разглядывать их под достаточно большим увеличением - в лупу или микроскоп. Тогда поверхности кажутся покрытыми буграми и ямами. При скольжении двух таких шероховатых поверхностей бугры приходят в близкое соприкосновение и взаимодействуют только молекулы, расположенные на этих буграх.

Во-вторых, «сухие» и «чистые» поверхности твёрдых тел обычно совсем не сухие и не чистые: они покрыты тончайшими слоями влаги, различных газов, загрязнениями и окислами. Учёные установили, что наличие таких слоёв на поверхностях твёрдых тел также сильно влияет на величину и характер трения.

Трение скольжения твёрдых нарочито несмазанных поверхностей, т. е. «сухое трение», повидимому, объясняется двумя причинами.

Когда две поверхности скользят друг по другу, происходит разрушение бугров, о которых мы только что говорили. На это затрачивается работа, которую мы и называем работой по преодолению силы трения. Вторая причина - это сцепление между молекулами двух трущихся поверхностей. Чтобы сдвинуть их, нужно как бы разорвать невидимые «пружинки» - сцепления, которыми связаны обе поверхности. На этот разрыв тоже идёт работа; она также является работой против силы трения.

Если подумать хорошенько, то окажется, что эти две причины не так уж различны: в обоих случаях надо разрушать сцепление молекул. Только* у грубо шероховатых поверхностей рвутся молекулярные сцепления внутри бугров, т. е. происходит разрушение трущегося тела, а у очень гладких поверхностей рвутся сцепления между молекулами соприкасающихся поверхностей.

Застой, как видно, и наблюдается тогда, когда силы тяги нехватает на первоначальный разрыв сцеплений - «пружинок». Поверхности при этом, конечно, смещаются, но так мало (на расстояние в одну миллионную долю "сантиметра или ещё меньше), что мы этого не замечаем.

Опыты, проделанные советскими физиками, под- tвepдили нарисованную только что картину.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

П рочтя эту книжку, вы познакомились с трением; Вы узнали, какое важное значение имеют силы трения в повседневной жизни и в технике. .

Теперь вы знаете, какие встречаются разновидности сил трения, каковы их законы и как люди постепенно овладевают трением, заставляя его служить себе. Причины возникновения этих сил, не вполне раскрытые ещё, являются предметом настойчивых и всесторонних исследований учёных - физиков и химиков. Понять причины возникновения сил трения - это значит раскрыть их молекулярную природу.

Раскрытие молекулярной природы трения представляет собой очень важную и интересную проблему. Поняв природу трения, мы сумеем гораздо" лучше управлять им.

В нашей стране много крупных учёных работает над различными вопросами, связанными с трением. Они шаг за шагом раскрывают тайны трения - этого сложного и важного явления природы.

Цена 90 коп.

HAS4 Проф. В. Г. БОГОРОВ. Подводный мир.

Проф. Б. А. ВОРОНЦОВ-ВЕЛЬЯМИНОВ. Происхождение небесных тел.

Проф. А. А. МИХАЙЛОВ. Солнечные и лунные затмения.

Проф. В. В. ЛУНКЕВИЧ. Земля в мировом пространстве.

Г. П. ГОРШКОВ. Землетрясения.

А. А. МАЛИНОВСКИЙ. Строение и жизнь человеческого тела.

Проф. И. С. СТЕКОЛЬНИКОВ. Молния и гром.

Е. П. ЗАВАРИЦКАЯ. Вулканы.

Проф. Б. Л. ДЗЕРДЗЕЕВСКИЙ. Воздушный океан.

Проф. А. И. ЛЕБЕДИНСКИЙ. В мире звёзд.

Акад. В. А. ОБРУЧЕВ. Происхождение гор и материков.

Проф. К. Ф. ОГОРОДНИКОВ. На чём Земля держится.

Проф. В. Л. ГИНЗБУРГ. Атомное ядро и его энер-

ГИЯ.

Проф. Р. В. КУНИЦКИЙ. День и ночь. Времена года.

С. М. ИЛЬЯШЕНКО. Быстрее звука.

Проф. И. Ф. ПОЛАК. Время и календарь,

Проф. В. А. ДОРФМАН. Мир живой и неживой.

Г. Н. БЕРМАН. Счёт и число.

Проф. В. В. ЕФИМОВ. Сон и сновиденил.

С. В. АЛЬТШУЛЕР. Меченые атомы.

Проф. Г. С. ГОРЕЛИК и М. Л. ЛЕВИН. Радиолокация.

В. Д. ОХОТНИКОВ. В мире застывших звуков.

Ю. М. КУШНИР. Окно в невидимое.

Проф. В. Г. БОГОРОВ. Моря и океаны.

В. В. ФЕДЫНСКИЙ и И. С. АСТАПОВИЧ. Малыв тела Вселенной.

Б. Н. СУСЛОВ. Звук и слух. w

Проф. А. И. КИТАЙГОРОДСКИИ. Строение вещества.

В. А. МЕЗЕНЦЕВ. Электрический глаз.

А. С. ФЁДОРОВ и Г. Б. ГРИГОРЬЕВ. Как кино служит человеку.

Проф. Р. В. КУНИЦКИИ. Было ли начало мира.

2 Лисовский и Саломонович

3-я тип. «Красный пролетарий» треста «Полиграфкнига» ОГ^За при Совете Министров СССР. Москва, Краснопролетарская, 16.

Алмаз, графит и уголь - состоят из однородных атомов графита, но имеют различные кристаллические решетки.

Краткая характеристика: алмаз, графит и уголь

Кристаллические решетки графита не имеют прочных связей, они представляют собой отдельные чешуйки и как бы скользят друг по другу, легко отделяясь от общей массы. Графит часто используют в качестве смазки для трущихся поверхностей. Уголь состоит из мельчайших частиц графита и таких же малых частиц углерода, находящегося в соединении с водородом, кислородом, азотом. Кристаллическая решетка алмаза жесткая, компактная, обладает высокой твердостью. Тысячелетиями люди даже не подозревали, что эти три вещества имеют что-то общее. Все это - открытия более позднего времени. Графит серый, мягкий, жирный на ощупь совсем не похож на черный уголь. Внешне он скорее напоминает металл. Алмаз - сверхтвердый, прозрачный, сверкающий, по внешнему виду совсем отличен от графита и угля, (подробнее: ). Никаких признаков их родства не давала и природа. Месторождения угля никогда не соседствовали с графитом. В их залежах никогда геологи не обнаруживали сверкающих кристаллов алмаза. Но время не стоит на месте. В конце XVII века флорентийским ученым удалось сжечь алмаз. После этого не осталось даже крохотной кучки золы. Английский химик Теннант через 100 лет после этого установил, что при сжигании одинаковых количеств графита, угля, и алмаза образуется одинаковое количество углекислого газа. Этот опыт открыл истину.

Взаимопревращения алмаза, графита и угля

Сразу же ученых заинтересовал вопрос: а возможно ли превращение одной аллотропической формы углерода в другую? И ответы на эти вопросы были найдены. Оказалось, что алмаз полностью переходит в графит , если его нагреть в безвоздушном пространстве до температуры 1800 градусов. Если через уголь пропускают электрический ток в специальной печи, то он превращается в графит при температуре 3500 градусов.

Превращение - графита или угля в алмаз

Труднее далось людям третье превращение - графита или угля в алмаз . Почти сто лет пытались осуществить его ученые.

Получить из графита алмаз

Первым был, видимо, шотландский ученый Генней . В 1880 году он начал серию своих опытов. Он знал, что плотность графита - 2,5 грамма на кубический сантиметр, а алмаза - 3,5 грамма на кубический сантиметр. Значит, надо уплотнить укладку атомов и получить из графита алмаз , решил он. Он брал прочный стальной орудийный ствол, наполнял его смесью углеводородов, прочно закрывал оба отверстия и накаливал до красного каления. В раскаленных трубах возникало гигантское, по понятиям того времени, давление. Не раз оно разрывало сверхпрочные орудийные стволы, как авиационные бомбы. Но все-таки некоторые выдержали весь цикл нагреваний. Когда они остыли, Генней нашел в них несколько темных, очень прочных кристаллов.

Я получил искусственные алмазы,

- решил Генней.

Способ получения искусственных алмазов

Через 10 лет после Геннея французский ученый Анри Муассон подверг стремительному охлаждению насыщенный углеродом чугун. Мгновенно застывшая поверхностная корка его, при остывании уменьшаясь в размерах, подвергала внутренние слои чудовищному давлению. Когда затем Муассон растворял в кислотах чугунные ядрышки, он находил в них крохотные непрозрачные кристаллики.

Я нашел еще один способ получения искусственных алмазов !

- решил изобретатель.

Проблема искусственных алмазов

Спустя еще 30 лет, проблемой искусственных алмазов стал заниматься английский ученый Парсонс . В его распоряжении были гигантские прессы принадлежавших ему заводов. Он стрелял из пушки прямо в дуло другого оружия, но алмазов ему получить не удалось. Впрочем, уже во многих развитых странах мира лежали в музеях искусственные алмазы разных изобретателей. И было выдано не мало патентов на их получение. Но в 1943 году английские физики подвергли скрупулезной проверке полученные искусственным путем алмазы. И оказалось, что все они не имеют ничего общего с настоящими алмазами, кроме только алмазов Геннея. Они оказались настоящими. Это сразу же стало загадкой, остается загадкой и сегодня.

Превращение графита в алмаз

Наступление продолжалось. Во главе его встал лауреат Нобелевской премии американский физик Перси Бриджмен . Почти полвека занимался он усовершенствованием техники сверхвысоких давлений. И в 1940 году, когда в его распоряжении оказались прессы, могущие создавать давление до 450 тысяч атмосфер, он начал опыты по превращению графита в алмаз . Но осуществить это превращение он не смог. Графит, подвергнутый чудовищному давлению, остался графитом. Бриджмен понимал, чего не хватает его установке: высокой температуры. Видимо, в подземных лабораториях, где создавались алмазы, играла роль и высокая температура. Он изменил направление опытов. Ему удалось обеспечить нагрев графита до 3 тысяч градусов и давление до 30 тысяч атмосфер. Это было уже почти то, что, как мы знаем теперь, необходимо для алмазного превращения. Но и недостающее «почти» не позволило Бриджмену достичь успеха. Честь создания искусственных алмазов досталась не ему.

Первые искусственные алмазы

Первые искусственные алмазы были получены английскими учеными Бэнди, Холлом, Стронгом и Вентроппом в 1955 году. Они создавали давление в 100 тысяч атмосфер и температуру в 5000 градусов. В графит добавляли катализаторы - железо, ром, марганец и т. д. И на границе графита и катализаторов возникли желто-серые непрозрачные кристаллы технических искусственных алмазов. Что ж, алмаз идет не только на брилианты, он используется и на заводах, и на фабриках. Впрочем, несколько позже американские ученые нашли способ получать и прозрачные кристаллы алмаза. Для этого грант подвергают давлению в 200 тысяч атмосфер, а затем электрическим разрядом нагреванию до температуры 5 тысяч градусов. Кратковременность разряда - он длится тысячные доли секунды - оставляет установку холодной, и алмазы получаются чистыми и прозрачными.

Создание искусственных алмазов

Советские ученые пришли к созданию искусственных алмазов своим путем. Советский физик О.И. Лейпунский провел теоретические исследования и заранее установил те температуры и давления, при которых возможно алмазное превращение графита. Цифры эти в те годы - это было в 1939 году - показались удивительными, стоящими за границами достижимого для современной техники: давление не менее 50 тысяч атмосфер и температура 2 тысячи градусов. И все-таки, за стадией теоретических расчетов пришла пора создания опытных конструкций, а затем и промышленных установок. И сегодня работают многочисленные устройства, выпускающие искусственные алмазы и другие, еще более твердые вещества. Высшее достижение природы в твердости материала не только достигнуто, но уже и перекрыто. Такова история открытия третьего превращения углерода, самого важного для современной техники.

Как алмаз возник в природе

Но что осталось самого удивительного в алмазном превращении углерода? То, что ученые до сих пор не понимают, как алмаз возник в природе ! Известно, что единственным коренным месторождением алмазов являются кимберлитовые трубки . Это глубокие цилиндрические колодцы диаметром в несколько сот метров, заполненные синей глиной - кимберлитом, с которой вместе и были вынесены на поверхность земли драгоценные камни.

Гипотеза глубинного рождения алмазов

Наиболее ранней была гипотеза глубинного рождения алмазов . Согласно этой гипотезе, сверкающие кристаллы выделились из расплавленной магмы на глубине около 100 километров, а затем вместе с магмой по трещинам и разломам медленно поднимались к поверхности. Ну а с глубины в 2-3 километра магма прорывала и вырывалась на поверхность, образуя кимберлитовую трубку.

Взрывная гипотеза

На смену этой гипотезе пришла другая, вероятно, ее следует назвать взрывной гипотезой . Ее выдвинули Л. И. Леонтьев, А. А. Кадемекий, В. С. Трофимов . По их мнению, алмазы возникают на глубине всего 4-6 километров от земной поверхности. А требующееся для возникновения алмазов давление создается взрывом, вызванным некоторыми взрывчатыми веществами, проникшими в занимаемые магмой полости из окружающих осадочных пород. Это могут быть нефть, битумы, горючие газы. Авторы гипотезы предложили несколько вариантов химических реакций, в результате которых образуются взрывчатые смеси и возникает свободный углерод. Эта гипотеза объясняла и высокую температуру, требующуюся для алмазного превращения, и гигантское давление. Но не все особенности кимберлитовых трубок она объясняла. Очень легко было доказать, что породы кимберлитовой трубки образовались при давлении, не превышающем 20 тысяч атмосфер, но невозможно доказать, что они возникли при более высоком давлении. Сегодня геофизики достаточно точно установили, для каких пород требуются те или иные давления и температуры образования. Скажем, постоянный спутник алмаза - минерал пироп - требует 20 тысяч атмосфер, алмаз - 50 тысяч. Большее, чем для пиропа, и меньшее, чем для алмаза, давление требуют коэсит, стишовит, пьезолит. Но ни этих, ни других пород, требующих для своего образования столь высоких давлений, в кимберлите нет. Единственное исключение здесь - алмаз. Почему это так? Ответить на этот вопрос решил доктор геолого-минералогических наук Э. М. Галымов . Почему, спросил он себя, давление в 50 тысяч атмосфер должно быть обязательно свойственно всей массе магмы, в которой творятся алмазы? Ведь магма - поток. В ней возможны и вихри, и быстрины, и гидравлические удары, и пузырьки возникающей местами кавитации.

Гипотеза рождения алмаза в режиме кавитации

Да, именно кавитация ! Это удивительно неприятное явление, несущее не мало бед гидравликам! Кавитация может возникнуть на лопастях гидравлической турбины, если она хоть чуть-чуть вышла за границы рассчитанного режима. Такая же беда может постичь и лопасти гидравлического , перешедшего на форсированный режим. Кавитация может разрушить и лопасти пароходного винта, словно бы надорвавшегося в борьбе за скорость. Она губит, разрушает, разъедает. Да, это точнее всего: разъедает! Сверхпрочные стали, блиставшие зеркальной полировкой поверхностей, превращаются в рыхлую пористую губку. Словно тысячи крохотных беспощадных и жадных ртов рвали по крохам металл в том месте, где его изгрызла кавитация. Да еще ртов, которым «по зубам» легированный металл, от которого отскакивает напильник! Не мало аварий турбин и насосов, гибели пароходов и теплоходов произошло из-за наличия кавитации. И ста лет не прошло, как разобрались, что же это такое - кавитация. А действительно, что же это такое? Представим поток жидкости, движущейся в трубе переменного сечения. Местами, в сужениях, скорость течения растет, местами, там, где поток расширяется, скорость течения падает. Одновременно, но по обратному закону изменяется давление внутри жидкости: там, где вырастает скорость, резко падает давление, а там, где скорость уменьшается - давление растет. Этот закон обязателен для всех движущихся жидкостей. Можно представить, что при некоторых скоростях давление падает до той величины, при которой жидкость закипает, и в ней возникают пузырьки пара. Со стороны кажется, что жидкость в месте кавитации начала кипеть, ее заполняет белая масса крохотных пузырьков, она становится непрозрачной. Вот эти-то пузырьки и являются главной бедой при кавитации. Как рождаются и как умирают кавитационные пузырьки, еще недостаточно изучено. Неизвестно, заряжены ли внутренние их поверхности. Неизвестно, как ведет себя вещество паров жидкости в пузырьке. А Галымову было поначалу неизвестно, могут ли вообще возникнуть кавитационные пузырьки в магме, заполняющей кимберлитовую трубку. Ученый произвел расчеты. Оказалось, что кавитация возможна при скоростях течения магмы, превышающих 300 метров в секунду. Такие скорости легко получить для воды, но может ли течь с такой же скоростью тяжелая, густая, вязкая магма? Снова расчеты, расчеты и долгожданный ответ: да, может! Для нее возможны скорости и в 500 метров в секунду. Дальнейшие расчеты должны были выяснить, будут ли достигаться в пузырьках требующиеся величины температуры и давления - 50 тысяч атмосфер давления и 1500 градусов температуры. И эти расчеты дали положительные результаты. Средняя величина давления в пузырьке в момент охлопывания достигала миллиона атмосфер! А максимальное давление может быть в десять раз больше. Температура же в этом пузырьке имеет величину в 10 тысяч градусов. Что и говорить, условия далеко перешагнули через предельные для алмазного превращения. Скажем сразу, условия, которые создает кавитационный пузырек для зарождения алмаза, очень своеобразны. Помимо температур и давлений, по временам возникающих в крохотных объемах этих пузырьков, там проносятся ударные волны, сверкают удары молний - вспыхивают электрические искры. Звуки вырываются за пределы узкого участка жидкости, охваченного кавитацией. Соединяясь, они воспринимаются как своеобразное гудение, подобное тому, которое доносится из закипающего чайника. Но именно такие условия являются идеальными для зарождающегося алмазного кристалла. Поистине, его рождение происходит в грозе и молниях. Можно упрощенно и опуская многие детали представить происходящее внутри кавитационного пузырька. Вот повысилось давление жидкости, и кавитационный пузырь начинает исчезать. Двинулись к центру его стенки, и от них сразу же отрываются ударные волны. Они движутся в ту же сторону к центру. Не надо забывать об их особенностях. Во-первых, они движутся со сверхзвуковой скоростью, во-вторых, за ним остается крайне возбужденный газ, у которого резко поднялись и давление, и температура. Да, это та же самая ударная волна, что движется по куску горящего тола и превращает мирно горение в яростный, всесокрушительный взрыв. В центре пузырька ударные волны, бегущие с разных сторон, сходятся. При этом плотность вещества в этой точке схождения превосходит плотность алмаза. Трудно сказать, какую форму там приобретает вещество, но оно начинает расширяться. При этом ему приходится преодолевать противодавление, измеряемое миллионами атмосфер. За счет этого расширения оказавшееся в центре пузырька вещество охлаждается с десятков тысяч градусов всего до тысячи градусов. И родившийся в первые мгновения расширения зародыш кристалла алмаза сразу попадает в область температур, при которых ему уже не грозит превращение в графит. Мало того, новорожденный кристаллик начинает расти. Таково, по Галымову, таинство рождения редчайшего из творений природы и драгоценнейшего для современной техники кристалла, одного из аллотропных состояний того самого элемента, которому обязана своим существованием жизнь на нашей планете. Но это совершенно другая сторона в судьбе углерода, которому обязаны своим существованием алмаз, графит и уголь.

В.А. Байдерин

Рассказы о камне.

ДВА БРАТА

Предыдущая глава

О минерале алмазе, прозрачном, как вода, пожалуй, слышал каждый. Люди уже проникли глубоко в землю, выкопали громадные колодцы, идут все дальше в земные недра, и каждый раз находят новые и новые сверкающие кристаллы, пена которым в несколько раз дороже золота.

Для чего людям нужен алмаз?

Тщательно обработанный гранильщиком, алмаз становится уже не алмазом; у него появляется новое имя: бриллиант. А блестящие бриллианты, красиво отражающие своими гранями солнечный и электрический свет, высоко ценятся как самые дорогие украшения. Бриллиант дорог потому, что очень сложна и хлопотна работа по его огранке.

Дело в том, что алмаз - самое твердое вещество на земле. Тверже его нет ничего в природе. Как бы ни была тверда сталь, выплавляемая на заводах, но если по ней чиркнуть алмазом - останется белая полоса. А острая кромка стали скользит по грани алмаза, словно ноготь по стеклу, не оставляя никакого следа. Алмаз оставляет черты на любом минерале, на любом металле, на всем, что принято считать самым твердым.

Чем же гранить алмаз? Ничем, кроме алмаза. Для огранки бриллиантов люди пользуются алмазной пылью. И длится эта работа очень-очень долго.

Необычайно высокая стоимость бриллиантов объясняется большой затратой труда. Но не только этим, а еще и тем, что алмазов очень мало, встречаются они крайне редко, и каждая находка ценится выше находки любого минерала и металла. Люди давно познали замечательное качество алмаза - его величайшую твердость - и с успехом используют это качество в своих целях.

Предположим, вам надо застеклить окно. Чем резать стекло? Алмазом. Крохотный кристалл алмаза, вставленный в металлическую оправу, оставит на стекле белую черту, и по ней стекло разломится очень легко.

Когда требуется бурить твердые каменные породы, на бур надевают коронку с алмазными зубцами. Можно не опасаться: какой бы твердости ни была порода, алмазный бур не сломается, не сдаст, блестящие зубцы не выкрошатся. С-помощью алмазных буров люди производят глубокую разведку земных недр. Алмазным порошком шлифуют изделия, состоящие из особенно твердых сплавов.

Ученые долго интересовались: из чего состоит алмаз?

Химические анализы показали, что алмаз - чистый углерод.

Это было удивительно, потому что чистым углеродом является также и графит.

Что общего между алмазом и графитом? Кажется, нет ничего. Алмаз прозрачный, графит темный. Алмаз тверже всего земного, графит... достаточно по нему провести пальцем и на пальце останется темный след. Алмаз является самым замечательным изолятором электрического тока. Его даже молния не пробивает. А графит хорошо проводит электрический ток, и поэтому широко применяется при изготовлении электродов. Алмаз плотен и очень тяжел, а графит в полтора раза легче его.

Словом, ничем не похожи друг на друга алмаз и графит- и в то же время они родные братья!

В чем же тут секрет? В атомном строении. Атомы графита расположены в виде решеточек, и каждая такая решеточка слабо связана с другой. У алмаза же атомное строение совсем иное. Там атомы располагаются близко друг к другу, прочно связаны один с другим, и эта их крепкая связь делает алмаз очень и очень твердым.

О применении алмаза нам уже немного известно. А как используется графит?

В переводе с греческого "графит" означает писать. С древнейших времен вплоть до наших дней люди пишут графитом. Из графита сделано сердечко простого карандаша. Чтобы приготовить материал для карандашных сердечек, графит размалывают, просеивают сквозь густое сито. Для лучшего измельчения графит замачивают, тщательно отжимают и смешивают с глиной. Если нужно сделать мягкие карандаши, то глины добавляют немного. Для изготовления твердых карандашей примесь глины увеличивается.

Смешанный с глиной графит хорошо просушивается, затем спрессовывается в виде длинных тонких палочек и обжигается в печи. Потом палочки графита вставляются в деревянную оболочку, оболочка склеивается, окрашивается, - и карандаш готов.

У графита есть ценное свойство: он не, плавится, не горит и способен придавать жароустойчивость другим материалам. Сталь для тиглей, например, в которых плавят металлы, обязательно содержит примеси графита. Шестьдесят - восемьдесят граммов графитного порошка, опушенный в килограмм тигельной стали, делают ее особенно жароустойчивой.

Сейчас на металлургических заводах/ Вce большее распространение получают электропечи. В такую печь опускаются толстые черные электроды, и между ними от электрического тока возникает ослепительно белая вольтова дуга. В пламени этой дуги расплавляются руда и металлы. А электрод, дающий вольтову дугу, немыслимо изготовить без графита. Электроды из графита необходимы для получения голубовато-белого металла - алюминия, нашедшего широкое применение и в технике и в быту. Из графита изготовляют прочную, невыгорающую черную краску. Наконец, графитовый порошок употребляется для того, чтобы предупредить горение смазочных масел в механизмах для притирки одной детали машины к другой.

Теперь мы видим, что хоть родной брат алмаза и невзрачен на вид, но по своей полезности, по своим качествам он не уступает своему сверкающему, гордому брату.

И, однако, более двух веков ученые пытались создать алмаз искусственным путем. Ведь в природе алмазы встречаются очень редко, стоимость их высока, а практическое применение-разнообразно. Очень заманчиво взять широко распространенный графит и изготовить из него алмаз. Но как это сделать?

Долго бились ученые, пока не установили, что для превращения графита в алмаз требуется температура в две тысячи градусов и очень большое давление. Доказано, что именно при такой температуре и при таком давлении из графита образовывались алмазы в недрах земли.

Создание очень высокого давления и такой большой температуры еще недавно считалось невозможным.

Даже при гораздо более низком давлении химикам удавалось творить удивительные чудеса. Например, азот, из которого на три четверти состоит воздух, благодаря высокому давлению становился твердым. Желтый фосфор, испытав на себе огромное давление, делался черным. Больше того: при высоких давлениях жидкость может просачиваться сквозь сталь, стекло начинает растворяться в обыкновенной воде, а некоторые изоляторы тока становятся хорошими проводниками электричества.

Но для всех этих чудес давление требуется меньшее, чем то, которое необходимо для превращения графита в алмаз. Однако предела для науки нет. Во многих странах ученые бились над созданием так называемых "алмазных условий" - громадного давления и очень высокой температуры в толстостенных аппаратах.

Совсем недавно, осенью 1961 года, решающую победу в этом нелегком деле одержали советские ученые. В одном из научных институтов Киева была создана нужная аппаратура. XXII съезду Коммунистической партии Советского Союза ученые Киева доложили, что ими уже изготовлено две тысячи каратов искусственных алмазов. Искусственные алмазы были испытаны при бурении скважин в сверхтвердой породе и оказались гораздо прочнее натуральных.

Советские ученые доказали, что со временем в технике натуральные алмазы будут заменены искусственными.

Месторождения, отличия и применения алмазов и графита. Алмаз: легенды и действительность Понятие и основные характеристики минералов

Алмаз: легенды и действительность

Отличия между графитом и алмазом

Получение алмаза из графита

Месторождения минералов

Применение

Краткая характеристика: алмаз, графит и уголь

Взаимопревращения алмаза, графита и угля

Превращение - графита или угля в алмаз

Получить из графита алмаз

Способ получения искусственных алмазов

Проблема искусственных алмазов

Превращение графита в алмаз

Первые искусственные алмазы

Создание искусственных алмазов

Как алмаз возник в природе

Гипотеза глубинного рождения алмазов

Взрывная гипотеза

Гипотеза рождения алмаза в режиме кавитации

В.А. Байдерин

Рассказы о камне.

ДВА БРАТА

Бирюзовый маникюр — волшебные оттенки на ногтях Дизайн с бирюзовым гель лаком

Тесты-игры для влюбленных Тесты для пар на двоих онлайн

Как выбрать между двумя парнями

Категории

Последние статьи

Антирефлюксные смеси для новорожденных

Макияж для азиатских глаз

Секреты нестареющей японки — мифы и реальность Защита от ультрафиолета

Обзор аниме амнезия Аниме амнезия персонажи

Сальные волосы и жирная кожа — причины и лечение

Перламутровый маникюр — модные тенденции и идеи дизайна ногтей с фото Жемчужный маникюр на длинные ногти

Как сделать макияж глаз смоки айс в домашних условиях: техника выполнения

Лучшая плойка – стайлер для волос

Стоит ли пугать супруга заявлением о разводе?

Реклама

Месторождения, отличия и применения алмазов и графита. Алмаз: легенды и действительность Понятие и основные характеристики минералов

Алмаз: легенды и действительность

Отличия между графитом и алмазом

Получение алмаза из графита

Месторождения минералов

Применение

Краткая характеристика: алмаз, графит и уголь

Взаимопревращения алмаза, графита и угля

Превращение - графита или угля в алмаз

Получить из графита алмаз

Способ получения искусственных алмазов

Проблема искусственных алмазов

Превращение графита в алмаз

Первые искусственные алмазы

Создание искусственных алмазов

Как алмаз возник в природе

Гипотеза глубинного рождения алмазов

Взрывная гипотеза

Гипотеза рождения алмаза в режиме кавитации

В.А. Байдерин

Рассказы о камне.

ДВА БРАТА

Возможно вам будет интересно:

Категории

Последние статьи

Реклама