Луговсариум

Где частица вещества "чувствует себя" лучше (то есть где ее свободная энергия ниже), в пустоте или рядом с другими такими же частицами? Если мы вспомним об изменении энергии при сближении двух частиц, то ответ будет очевидным: разумеется, частице намного комфортнее, когда рядом с ней находятся другие частицы. Потому что соседство создает силы притяжения, а они понижают свободную энергию. Разумеется, именно по этой причине частицы вещества собираются вместе при первой возможности.

Поговорим о том, что происходит, когда несколько атомов сближаются друг с другом. Для простоты ограничимся двумя атомами, для большего их числа все наши рассуждения и выводы останутся в силе. Не будем уточнять, образуется ли в результате сближения двух атомов молекула или какое-то другое их совместное состояние.

В этом разделе мы обсудим вопросы устойчивости и существования наносостояния вещества. А для того, чтобы разобраться с этим, обсудим основы термодинамики, кинетики и энергетики вещества вообще.

Значение свободной энергии показывает возможность или невозможность протекания процесса. В пределе (то есть через бесконечно долгий промежуток времени) процесс обязательно пойдет именно туда, куда ему "велит" пойти термодинамика, а именно, в том направлении, для которого параметр ΔG принимает наиболее отрицательное значение. Однако в нашем коротком временном масштабе этот переход может и не произойти. Это - несомненное жульничество, которым мы, представители homo sapiens, пользуемся на каждом шагу.

Итак, в мире действуют два очень важных принципа, которым подчиняются самые разные процессы и явления: принцип минимума энергии и принцип максимума энтропии. В некоторых случаях процесс полностью находится под управлением одного из них. Например, если выпустить из двух баллонов в один сосуд газы гелий и неон, то они быстро смешаются в однородную смесь.