Таким образом, при определенных условиях каждую жидкость можно превратить в газ и каждый газ — в жидкость. Однако такое превращение происходит, когда температура повышается (либо понижается) до абсолютной температуры кипения. Фарадей и другие физики и химики XIX века пытались, применяя высокие давления, сжать различные газы и превратить их в жидкости и во многих случаях достигали успеха. Однако, работая с некоторыми газами, они не могли достичь этой цели, и таким образом возникло ошибочное представление о «постоянных газах»: кислороде, водороде, азоте. Менделеев разъяснил, что такие газы нельзя было превратить в жидкость потому, что температура оставалась выше абсолютной температуры кипения, т. е., говоря современным языком, — выше критической температуры. Открытие Менделеева дало громадный толчок физике газов. В 70-е годы Л. Кайете и Р. Пикте удалось охладить воздух до температуры -184 °C и получить жидкий воздух. Несколько раньше ученые получили жидкую углекислоту. В конце XIX века удалось превратить в жидкость водород, а в начале нашего столетия Каммерлинг-Оннес получил в виде жидкости последний из «постоянных газов» — гелий. В дальнейшем стала развиваться во многих направлениях важная в практическом и теоретическом отношении отрасль физики — физика низких температур. В Советском Союзе работает несколько крупных лабораторий, в которых, в частности, исследуются замечательные свойства различных веществ при низких температурах вблизи температуры абсолютного нуля (-273°,13 по обычной шкале Цельсия).
Менделеев впоследствии не раз возвращался к вопросу о поведении газов и жидкостей и к разработке учения о молекулах, их движении, взаимном тяготении и отталкивании. Итогом длительных экспериментальных и теоретических исследований была работа Менделеева об упругости газов. Именно эта работа и привела Менделеева к метеорологическим исследованиям и разработке научных основ воздухоплавания, конструированию стратостата и автоматических записывающих приборов, которые можно было поднимать в атмосферу без наблюдателя.
Эта работа по упругости газов имела еще один практический результат — создание высотомера, т. е. прибора для определения высоты точки над уровнем моря. Обычный барометр показывает величину атмосферного давления, по которой можно судить о высоте точки, в которой производится наблюдение. В приборе Менделеева — высотомере отмечались лишь изменения атмосферного давления. Кран прибора запирался, и после этого прибор регистрировал лишь увеличение и уменьшение давления, причем указывал эти изменения с большой точностью. Топографы Генерального Штаба вскоре применили изобретение Менделеева для составления карт, где нужно указывать высоту различных точек над уровнем моря.
Из других коренных вопросов физики Менделеева в течение всей его жизни интересовала проблема тяготения. Менделеев производил экспериментальные работы по весьма точному взвешиванию тел. В Палате мер и весов Менделеев производил тысячи экспериментов с тем, чтобы разработать методику точного взвешивания. Это было необходимо для получения образцовых гирь. В результате этих исследований точность взвешивания увеличилась в сто раз по сравнению с достигнутой ранее. Менделеев учитывал самые тонкие воздействия внешней среды, которые могли изменить результат взвешивания. Он, например, указывал на теплоту тела наблюдателя, которая может изменить показания точных весов, и помещал между наблюдателем и весами толстую деревянную доску, обитую жестью и оклеенную станиолем[7].
Наряду с собственно физическими проблемами Менделеева всегда интересовали вопросы, находящиеся на стыке между физикой и химией. Его не оставляла надежда перебросить мост между физическими теориями, описывавшими движение молекул газов, и химическими теориями, относящимися к образованию молекул из атомов. Поэтому Менделеев с такой энергией разрабатывал проблемы физической химии и ее практических применений. Среди физико-химических трудов Менделеева важное значение для современной науки приобрела выдвинутая им химическая теория растворов. В 1865 году в работе «О соединении спирта с водой» Менделеев описывал изменения плотности раствора спирта в воде в зависимости от процентного содержания спирта. Он доказывал существование связи между молекулярными и атомными явлениями, утверждал, что при изучении растворов обнаруживаются не только физические закономерности, но и химические.
7
Станиоль (от лат. stannum — «олово») — тонкие листы олова, фольга из чистого олова или оловянных сплавов —