Consideriamo le proprietà di una molecola usando l'esempio di una sostanza come lo zucchero. Se lo macini nei grani più piccoli, conterrà ancora molte molecole di zucchero identiche. Ogni chicco conserverà tutte le proprietà di questa sostanza. Anche se rompi lo zucchero in molecole separate, ad esempio, lo dissolvi in ​​acqua, la sostanza non scomparirà da nessuna parte e mostrerà le sue proprietà. Puoi verificarlo testando se l'acqua è diventata dolce. Naturalmente, se si continua a frantumare ulteriormente lo zucchero, distruggendo le molecole o sottraendo loro diversi atomi, la sostanza verrà distrutta. Vale la pena notare che gli atomi non scompariranno, ma diventeranno parte di altre molecole. Lo zucchero stesso come sostanza non esisterà più e si trasformerà in un'altra sostanza.

Non esistono sostanze eterne. Così come non esistono molecole eterne. Tuttavia, gli atomi sono considerati praticamente eterni.

Sebbene le molecole siano di dimensioni molto piccole, la loro struttura può ancora essere chiarita utilizzando vari metodi chimici e fisici. Alcune sostanze esistono in forma pura. Si tratta di sostanze che contengono molecole dello stesso tipo. Se il corpo fisico contiene diversi tipi di molecole, in questo caso si tratta di una miscela di sostanze.

Oggi, la struttura delle molecole delle sostanze è determinata mediante metodi di diffrazione. Tali metodi includono la diffrazione di neutroni e l'analisi di diffrazione dei raggi X. Esiste anche un metodo paramagnetico elettronico e un metodo di spettroscopia vibrazionale. A seconda della sostanza e del suo stato, viene determinato l'uno o l'altro metodo di analisi delle molecole.

Ora sai cosa si chiama molecola e in cosa consiste.

Ad esempio, una molecola d'acqua è il più piccolo rappresentante di una sostanza come l'acqua.

Perché non ci accorgiamo che le sostanze sono costituite da molecole? La risposta è semplice: le molecole sono così piccole che sono semplicemente invisibili all'occhio umano. Allora, che taglia sono?

Un esperimento per determinare la dimensione di una molecola è stato effettuato dal fisico inglese Rayleigh. L'acqua veniva versata in un recipiente pulito e sulla sua superficie veniva posta una goccia d'olio. L'olio si spargeva sulla superficie dell'acqua e formava una pellicola rotonda. A poco a poco, l'area del film è aumentata, ma poi la diffusione si è fermata e l'area ha smesso di cambiare. Rayleigh suggerì che lo spessore del film diventasse uguale alla dimensione di una molecola. Attraverso calcoli matematici si è stabilito che la dimensione della molecola è di circa 16*10 -10 m.

Le molecole sono così piccole che piccoli volumi di materia ne contengono enormi quantità. Ad esempio, una goccia d'acqua contiene lo stesso numero di molecole quante sono le gocce simili nel Mar Nero.

Le molecole non possono essere viste con un microscopio ottico. Puoi scattare fotografie di molecole e atomi utilizzando un microscopio elettronico, inventato negli anni '30 del XX secolo.

Molecole di sostanze diverse differiscono per dimensioni e composizione, ma le molecole della stessa sostanza sono sempre le stesse. Ad esempio, la molecola dell'acqua è sempre la stessa: nell'acqua, in un fiocco di neve e nel vapore.

Sebbene le molecole siano particelle molto piccole, sono anche divisibili. Le particelle che compongono le molecole sono chiamate atomi. Gli atomi di ciascun tipo sono solitamente contrassegnati da simboli speciali. Ad esempio, un atomo di ossigeno è O, un atomo di idrogeno è H, un atomo di carbonio è C. In totale, ci sono 93 atomi diversi in natura e gli scienziati ne hanno creati circa altri 20 nei loro laboratori. Lo scienziato russo Dmitry Ivanovich Mendeleev ha ordinato tutti gli elementi e li ha inseriti nella tavola periodica, di cui impareremo di più nelle lezioni di chimica.

Una molecola di ossigeno è composta da due atomi di ossigeno identici, una molecola d'acqua è composta da tre atomi: due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Di per sé, l'idrogeno e l'ossigeno non hanno le proprietà dell'acqua. Al contrario, l’acqua diventa acqua solo quando si forma un tale legame.

Le dimensioni degli atomi sono molto piccole. Ad esempio, se ingrandisci una mela fino alle dimensioni del globo, la dimensione dell'atomo aumenterà fino alle dimensioni di una mela. Nel 1951 Erwin Müller inventò il microscopio ionico, che consentiva di osservare in dettaglio la struttura atomica di un metallo.

Ai nostri giorni, a differenza dei tempi di Democrito, l'atomo non è più considerato indivisibile. All'inizio del 20° secolo, gli scienziati riuscirono a studiarne la struttura interna.

Si è scoperto che un atomo è costituito da un nucleo e da elettroni che ruotano attorno al nucleo. Più tardi si è scoperto che nucleo a sua volta è costituito da protoni e neutroni.

Pertanto, gli esperimenti sono in pieno svolgimento al Large Hadron Collider, un'enorme struttura costruita sottoterra al confine tra Francia e Svizzera. Il Large Hadron Collider è un tubo chiuso di 30 chilometri attraverso il quale gli adroni (i cosiddetti protoni, neutroni o elettroni) vengono accelerati. Avendo accelerato quasi alla velocità della luce, gli adroni si scontrano. La forza dell'impatto è così grande che i protoni vengono “spezzati” in pezzi. Si presume che in questo modo sia possibile studiare la struttura interna degli adroni

È ovvio che più una persona approfondisce lo studio della struttura interna della materia, maggiori sono le difficoltà che incontra. È possibile che la particella indivisibile immaginata da Democrito non esista affatto e che le particelle possano essere divise all'infinito. La ricerca in questo settore è uno degli argomenti in più rapida crescita nella fisica moderna.

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Elettricità: concetti generali

I fenomeni elettrici divennero noti all'uomo prima sotto forma formidabile di fulmini: scariche di elettricità atmosferica, poi fu scoperta e studiata l'elettricità ottenuta per attrito (ad esempio, pelle su vetro, ecc.); infine, dopo la scoperta delle fonti di corrente chimica (celle galvaniche nel 1800), nacque e si sviluppò rapidamente l'ingegneria elettrica. Nello stato sovietico abbiamo assistito alla brillante fioritura dell'ingegneria elettrica. Gli scienziati russi hanno contribuito notevolmente a progressi così rapidi.

Tuttavia è difficile dare una risposta semplice alla domanda: “Cos’è l’elettricità?" Possiamo dire che “l’elettricità è costituita da cariche elettriche e campi elettromagnetici associati”. Ma una risposta del genere richiede un’ulteriore spiegazione dettagliata: “Cosa sono le cariche elettriche e i campi elettromagnetici?” Mostreremo gradualmente quanto sia essenzialmente complesso il concetto di "elettricità", sebbene fenomeni elettrici estremamente diversi siano stati studiati in dettaglio e, parallelamente alla loro comprensione più profonda, il campo di applicazione pratica dell'elettricità si sia ampliato.

Gli inventori delle prime macchine elettriche immaginavano la corrente elettrica come il movimento di uno speciale fluido elettrico in fili metallici, ma per creare tubi a vuoto era necessario conoscere la natura elettronica della corrente elettrica.

La moderna dottrina dell'elettricità è strettamente connessa con la dottrina della struttura della materia. La particella più piccola di una sostanza che conserva le sue proprietà chimiche è una molecola (dalla parola latina "talpe" - massa).

Questa particella è molto piccola, ad esempio una molecola d'acqua ha un diametro di circa 3/1000.000.000 = 3/10 8 = 3*10 -8 cm e un volume di 29,7*10 -24.

Per immaginare più chiaramente quanto siano piccole queste molecole, quanto ce ne sia un numero enorme in un piccolo volume, eseguiamo mentalmente il seguente esperimento. Contrassegniamo in qualche modo tutte le molecole in un bicchiere d'acqua (50 cm3) e versare quest'acqua nel Mar Nero. Immaginiamo che le molecole contenute in questi 50 cm 3, distribuito uniformemente nei vasti oceani, che occupano il 71% dell'area del globo; Allora raccogliamo un altro bicchiere d'acqua da questo oceano, almeno a Vladivostok. C'è una probabilità di trovare almeno una delle molecole che abbiamo etichettato in questo bicchiere?

Il volume degli oceani del mondo è enorme. La sua superficie è di 361,1 milioni di km 2. La sua profondità media è 3795 M. Pertanto, il suo volume è 361,1 * 10 6 * 3,795 km 3, cioè circa 1.370 LLC LLC km3 = 1,37*10 9 km3- 1,37*10 24 cm3.

Ma a 50 cm3 l'acqua contiene 1,69 * 10 24 molecole. Di conseguenza, dopo la miscelazione, ogni centimetro cubo di acqua oceanica conterrà 1,69/1,37 molecole marcate, e circa 66 molecole marcate finiranno nel nostro bicchiere a Vladivostok.

Non importa quanto piccole siano le molecole, sono costituite da particelle ancora più piccole: gli atomi.

Un atomo è la parte più piccola di un elemento chimico, che è portatore delle sue proprietà chimiche. Un elemento chimico è solitamente inteso come una sostanza costituita da atomi identici. Le molecole possono formare atomi identici (ad esempio, una molecola di idrogeno gassoso H2 è composta da due atomi) o atomi diversi (una molecola di acqua H20 è composta da due atomi di idrogeno H2 e un atomo di ossigeno O). In quest'ultimo caso, quando le molecole vengono divise in atomi, le proprietà chimiche e fisiche della sostanza cambiano. Ad esempio, quando le molecole di un corpo liquido, l'acqua, si decompongono, vengono rilasciati due gas: idrogeno e ossigeno. Il numero di atomi nelle molecole varia: da due (in una molecola di idrogeno) a centinaia e migliaia di atomi (nelle proteine ​​e nei composti ad alto peso molecolare). Alcune sostanze, in particolare i metalli, non formano molecole, cioè sono costituite direttamente da atomi non collegati internamente da legami molecolari.

Per molto tempo l'atomo è stato considerato la particella più piccola della materia (il nome stesso atomo deriva dalla parola greca atomos - indivisibile). È ormai noto che l'atomo è un sistema complesso. La maggior parte della massa dell'atomo è concentrata nel suo nucleo. Le particelle elementari più leggere caricate elettricamente - gli elettroni - ruotano attorno al nucleo in determinate orbite, proprio come i pianeti ruotano attorno al Sole. Le forze gravitazionali mantengono i pianeti nelle loro orbite e gli elettroni sono attratti dal nucleo da forze elettriche. Le cariche elettriche possono essere di due tipi diversi: positive e negative. Sappiamo per esperienza che solo le cariche elettriche opposte si attraggono. Di conseguenza anche le cariche del nucleo e degli elettroni devono avere segni diversi. È convenzionalmente accettato considerare negativa la carica degli elettroni e positiva quella del nucleo.

Tutti gli elettroni, indipendentemente dal metodo con cui vengono prodotti, hanno le stesse cariche elettriche e una massa di 9,108 * 10 -28 G. Di conseguenza, gli elettroni che compongono gli atomi di qualsiasi elemento possono essere considerati uguali.

Allo stesso tempo, la carica dell’elettrone (solitamente indicata con e) è elementare, cioè la carica elettrica più piccola possibile. I tentativi di dimostrare l’esistenza di oneri minori non hanno avuto successo.

L'appartenenza di un atomo a un particolare elemento chimico è determinata dall'entità della carica positiva del nucleo. Carica negativa totale Z elettroni di un atomo è uguale alla carica positiva del suo nucleo, quindi il valore della carica positiva del nucleo deve essere eZ. Il numero Z determina la posizione di un elemento nella tavola periodica degli elementi di Mendeleev.

Alcuni elettroni in un atomo si trovano in orbite interne, mentre altri in orbite esterne. I primi sono trattenuti relativamente saldamente nelle loro orbite da legami atomici. Quest'ultimo può separarsi con relativa facilità da un atomo e spostarsi su un altro atomo, oppure rimanere libero per qualche tempo. Questi elettroni orbitali esterni determinano le proprietà elettriche e chimiche dell'atomo.

Finché la somma delle cariche negative degli elettroni è uguale alla carica positiva del nucleo, l'atomo o la molecola è neutra. Ma se un atomo ha perso uno o più elettroni, a causa dell'eccesso di carica positiva del nucleo diventa uno ione positivo (dalla parola greca ione - in movimento). Se un atomo ha catturato elettroni in eccesso, funge da ione negativo. Allo stesso modo, gli ioni possono essere formati da molecole neutre.

I portatori di cariche positive nel nucleo di un atomo sono i protoni (dalla parola greca "protos" - primo). Il protone funge da nucleo dell'idrogeno, il primo elemento della tavola periodica. La sua carica positiva e+è numericamente uguale alla carica negativa dell'elettrone. Ma la massa di un protone è 1836 volte maggiore della massa di un elettrone. I protoni, insieme ai neutroni, formano i nuclei di tutti gli elementi chimici. Il neutrone (dalla parola latina “neutro” - né l'uno né l'altro) non ha carica e la sua massa è 1838 volte maggiore della massa dell'elettrone. Pertanto, le parti principali degli atomi sono elettroni, protoni e neutroni. Di questi, protoni e neutroni sono saldamente trattenuti nel nucleo di un atomo e solo gli elettroni possono muoversi all'interno della sostanza, e le cariche positive in condizioni normali possono muoversi solo insieme agli atomi sotto forma di ioni.

Il numero di elettroni liberi in una sostanza dipende dalla struttura dei suoi atomi. Se ci sono molti di questi elettroni, allora questa sostanza consente alle cariche elettriche in movimento di attraversarla bene. Si chiama conduttore. Tutti i metalli sono considerati conduttori. Argento, rame e alluminio sono conduttori particolarmente buoni. Se, sotto l'una o l'altra influenza esterna, il conduttore ha perso alcuni elettroni liberi, la predominanza delle cariche positive dei suoi atomi creerà l'effetto di una carica positiva del conduttore nel suo insieme, cioè il conduttore lo farà attraggono cariche negative: elettroni liberi e ioni negativi. Altrimenti, con un eccesso di elettroni liberi, il conduttore si caricherà negativamente.

Molte sostanze contengono pochissimi elettroni liberi. Tali sostanze sono chiamate dielettrici o isolanti. Trasmettono le cariche elettriche male o praticamente per niente. I dielettrici includono porcellana, vetro, gomma dura, la maggior parte della plastica, aria, ecc.

Nei dispositivi elettrici, le cariche elettriche si muovono lungo i conduttori e i dielettrici servono a dirigere questo movimento.

STRUTTURA DELLA MATERIA

Tutte le sostanze sono costituite da minuscole particelle individuali: molecole e atomi.
Il fondatore dell'idea di una struttura discreta della materia (cioè costituita da singole particelle) è considerato l'antico filosofo greco Democrito, vissuto intorno al 470 a.C. Democrito credeva che tutti i corpi fossero costituiti da un numero infinito di particelle ultrapiccole, invisibili agli occhi e indivisibili. “Sono infinitamente vari, hanno depressioni e convessità con le quali si incastrano, formando tutti i corpi materiali, ma in natura ci sono solo atomi e vuoto.
L'ipotesi di Democrito fu dimenticata per molto tempo. Tuttavia, le sue opinioni sulla struttura della materia sono arrivate a noi grazie al poeta romano Lucrezio Caru: “... tutte le cose, come notiamo, diventano più piccole, e sembrano sciogliersi nel corso di un lungo secolo... "
Atomi.
Gli atomi sono molto piccoli. Non possono essere visti non solo ad occhio nudo, ma anche con l'aiuto del microscopio ottico più potente.
L'occhio umano non è in grado di distinguere gli atomi e gli spazi tra loro, quindi qualsiasi sostanza ci sembra solida.
Nel 1951 Erwin Müller inventò il microscopio ionico, che consentiva di osservare in dettaglio la struttura atomica di un metallo.
Gli atomi di diversi elementi chimici differiscono l'uno dall'altro. Le differenze tra gli atomi degli elementi possono essere determinate dalla tavola periodica.
Molecole.
Una molecola è la particella più piccola di una sostanza che possiede le proprietà di quella sostanza. Quindi, una molecola di zucchero è dolce e una molecola di sale è salata.
Le molecole sono costituite da atomi.
Le dimensioni delle molecole sono trascurabili.

Come vedere una molecola? - utilizzando un microscopio elettronico.

Come estrarre una molecola da una sostanza? - frantumazione meccanica della sostanza. Ogni sostanza ha un tipo specifico di molecola. Per le diverse sostanze, le molecole possono essere costituite da un atomo (gas inerti) o da più atomi identici o diversi, o anche da centinaia di migliaia di atomi (polimeri). Le molecole di varie sostanze possono avere la forma di un triangolo, piramide e altre forme geometriche, oltre ad essere lineari.

Le molecole della stessa sostanza sono identiche in tutti gli stati di aggregazione.

Ci sono spazi tra le molecole di una sostanza. La prova dell'esistenza di lacune è un cambiamento nel volume della sostanza, ad es. espansione e contrazione della materia al variare della temperatura

Compiti a casa.
Esercizio. Rispondere alle domande:
№ 1.
1. In cosa sono costituite le sostanze?
2. Quali esperimenti confermano che le sostanze sono costituite da minuscole particelle?
3. Come cambia il volume di un corpo al variare della distanza tra le particelle?
4. Quale esperienza dimostra che le particelle della materia sono molto piccole?
5. Cos'è una molecola?
6. Cosa sai delle dimensioni delle molecole?
7. Da quali particelle è composta una molecola d'acqua?
8. Come viene rappresentata schematicamente una molecola d'acqua?
№ 2.
1. La composizione delle molecole d'acqua è la stessa nel tè caldo e in una bibita fresca a base di Cola?
2. Perché le suole delle scarpe si consumano e i gomiti delle giacche si consumano fino a diventare buchi?
3. Come spiegare l'asciugatura dello smalto?
4. Passi davanti a una panetteria. Da esso proviene il delizioso profumo del pane fresco... Come è potuto succedere?

L'esperimento di Robert Rayleigh.

Le dimensioni delle molecole sono state determinate in molti esperimenti. Uno di questi è stato realizzato dallo scienziato inglese Robert Rayleigh.
L'acqua veniva versata in un recipiente ampio e pulito e sulla sua superficie veniva posta una goccia di olio d'oliva. La goccia si sparse sulla superficie dell'acqua e formò una pellicola rotonda. A poco a poco, l'area del film è aumentata, ma poi la diffusione si è fermata e l'area ha smesso di cambiare. Rayleigh ipotizzò che le molecole fossero disposte in una fila, cioè Lo spessore del film è diventato uguale esattamente alla dimensione di una molecola e ho deciso di determinarne lo spessore. In questo caso, ovviamente, è necessario tenere conto del fatto che il volume della pellicola è uguale al volume della goccia.
Utilizzando i dati ottenuti nell'esperimento Rayleigh, calcoliamo lo spessore del film e scopriamo qual è la dimensione lineare della molecola di olio. La goccia aveva un volume di 0,0009 cm3 e l'area della pellicola formata dalla goccia era di 5500 cm2. Quindi lo spessore del film:

Compito sperimentale:

Fai un esperimento a casa per determinare la dimensione delle molecole di olio.
Per la sperimentazione è conveniente utilizzare olio per macchine pulito. Innanzitutto, determinare il volume di una goccia d'olio. Scopri tu stesso come farlo utilizzando una pipetta e un bicchiere (puoi usare un bicchiere utilizzato per misurare i farmaci).
Versare l'acqua in un piatto e mettere un goccio d'olio sulla sua superficie. Quando la goccia si sarà diffusa, misurare con un righello il diametro della pellicola, appoggiandolo sui bordi del piatto. Se la superficie della pellicola non ha la forma di un cerchio, attendere finché non assume questa forma oppure effettuare diverse misurazioni e determinarne il diametro medio. Quindi calcolare l'area del film e il suo spessore.
Che numero hai ricevuto? Quante volte differisce dalla dimensione effettiva di una molecola di olio?

Struttura molecolare della materia. Velocità delle molecole di gas.

1. 
   La teoria cinetica molecolare di MKT è una teoria che spiega le proprietà di una sostanza in base alla sua struttura molecolare. Le principali disposizioni della teoria cinetica molecolare: tutti i corpi sono costituiti da molecole; le molecole sono in costante movimento; le molecole interagiscono tra loro.
2. 
   Molecola– la particella più piccola di una sostanza che conserva le proprietà di una determinata sostanza.
3. 
   Atomi– la più piccola particella di un elemento chimico. Le molecole sono costituite da atomi.
4. 
   Le molecole sono in costante movimento. La prova di questa posizione è diffusione- il fenomeno della penetrazione di molecole di una sostanza in un'altra. La diffusione avviene nei gas, nei liquidi e nei solidi. All’aumentare della temperatura aumenta la velocità di diffusione. Viene chiamato il movimento delle particelle di vernice in una soluzione scoperta da Brown Moto browniano e dimostra anche il movimento delle molecole.
5. 
   Struttura atomica. Un atomo è costituito da un nucleo carico positivamente attorno al quale orbitano gli elettroni.
6. 
   Nucleo atomicoè costituito da nucleoni (protone, neutrone). La carica del nucleo è determinata dal numero di protoni. Il numero di massa è determinato dal numero di nucleoni. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento i cui nuclei contengono un numero diverso di neutroni.
7. 
   Massa atomica relativa M – massa di un atomo in unità massa atomica (1/12 della massa di un atomo di carbonio). Peso molecolare relativo– M è la massa della molecola espressa in unità di massa atomica.
8. 
   Quantità di sostanza determinato dal numero di molecole. Una mole è un'unità di misura della quantità di una sostanza. Neo- la quantità di una sostanza la cui massa, espressa in grammi, è numericamente uguale alla relativa massa molecolare. 1 talpa la sostanza contiene molecole N A. N UN = 6,022∙10 23 1/mol – Numero di Avogadro. La massa di una mole espressa in chilogrammi si chiama massa molare – μ =M·10 -3 . 1 mol – 12gC – N UN -22,4 l. gas
9. 
   Numero talpeè determinato dalle formule : ν = M / μ , ν = N / N UN , ν = V / V 0 .
10. 
    Modello MKT base– un insieme di molecole di una sostanza in movimento e interagenti. Stati aggregati della materia.
    1. 
       Solido: W N >> W k, l'impaccamento è denso, le molecole vibrano attorno alla posizione di equilibrio, le posizioni di equilibrio sono stazionarie, la disposizione delle molecole è ordinata, cioè si forma un reticolo cristallino e vengono preservati sia la forma che il volume.
    2. 
       Liquido:W N ≈ W k , l'impaccamento è denso, le molecole vibrano attorno alla posizione di equilibrio, le posizioni di equilibrio sono mobili, la disposizione delle molecole è ordinata su 2, 3 strati (ordine a corto raggio), il volume è preservato, ma la forma non è preservata (fluidità ).
    3. 
       Gas: W N W k , le molecole si trovano distanti tra loro, si muovono rettilineamente fino a scontrarsi tra loro, gli urti sono elastici, cambiano facilmente sia forma che volume. Condizioni del gas ideale: W N =0, gli urti sono perfettamente elastici, Diametro della molecola distanze tra loro.
       
    4. 
       Plasma – raccolta elettricamente neutra di particelle neutre e cariche . Plasma Le molecole (di gas) si trovano distanti l'una dall'altra, si muovono rettilineamente finché non entrano in collisione tra loro, cambiano facilmente forma e volume, le collisioni sono anelastiche, la ionizzazione avviene durante le collisioni e reagiscono ai campi elettrici e magnetici.
11. 
    Transizioni di fase: evaporazione, condensazione, sublimazione, fusione, cristallizzazione.
12. 
    Modelli statistici– leggi di comportamento di un gran numero di particelle. Microparametri– parametri su piccola scala – massa, dimensione, velocità e altre caratteristiche di molecole e atomi. Parametri macro – parametri di grande scala: massa, volume, pressione, temperatura dei corpi fisici.
13. 
    R
    Z =2N
    distribuzione delle particelle di gas ideale su due metà di un recipiente:

• 
  Numero di stati possibiliZcon il numero di particelleN si trova dalla formula
• 
  H
  Z = N! / n!∙(N-n)!
  numero di modi per implementare lo statoN/ (N – N) si trova dalla formula
• 
  L'analisi delle risposte porta alla conclusione che esiste la massima probabilità che le molecole siano distribuite equamente tra le due metà dei vasi.

1. 
   La velocità più probabile è la velocità che hanno la maggior parte delle molecole
2. 
   Come calcolare la velocità media delle molecole V av = (V 1 ∙ N 1 + V 2 ∙ N 2 + V 3 ∙ N 3)/N. La velocità media è solitamente superiore alla velocità più probabile.
3. 
   Comunicazione: velocità – energia – temperatura. E cf ~ T.
4. 
   T
   E=3kT/2
   temperatura determina il grado di riscaldamento del corpo. Temperatura la caratteristica principale dei corpi in equilibrio termico. Equilibrio termico quando non c'è scambio termico tra i corpi
5. 
   La temperatura è una misura dell'energia cinetica media delle molecole di gas. All’aumentare della temperatura aumenta la velocità di diffusione e aumenta la velocità del moto browniano. La formula per la relazione tra l’energia cinetica media delle molecole e la temperatura è espressa dalla formula gdk k = 1,38∙10 -23 J/K – costante di Boltzmann, che esprime la relazione tra Kelvin e Joule come unità di temperatura.

• 
  T
  T = t + 273.
  la temperatura termodinamica non può essere negativa.
• 
  Scala della temperatura assoluta– Scala Kelvin (273K – 373K).

• 
  Scale di temperatura: Celsius (0 oC – 100 oC), Fahrenheit (32 oF – 212 oF), Kelvin (273K – 373K).

1. 
   Velocità del movimento termico delle molecole: M 0 v 2 = 3 kT, v 2 = 3 kT / M 0 , v 2 = 3 kN UN T / μ

Leggi sui gas

1. 
   La pressione è un parametro macroscopico del sistema . La pressione è numericamente uguale alla forza che agisce per unità di superficie perpendicolare a questa superficie.P= F/ S. La pressione si misura in Pascal (Pa), atmosfere (atm.), bar (bar), mmHg. La pressione di una colonna di gas o liquido in un campo gravitazionale si trova dalla formula P = ρgh, dove ρ è la densità del gas o liquido, h è l'altezza della colonna. Nei vasi comunicanti si stabilisce allo stesso livello un liquido omogeneo. Il rapporto tra le altezze delle colonne di liquidi disomogenei è inverso al rapporto tra le loro densità.
2. 
   Pressione atmosferica– pressione creata dal guscio d’aria della Terra. La pressione atmosferica normale è 760 mm Hg. o 1.01∙10 5 Pa, o 1 bar, o 1 atm.
3. 
   Viene determinata la pressione del gas il numero di molecole che colpiscono la parete del contenitore e la loro velocità.

• 
  Velocità media aritmetica il movimento delle molecole del gas è zero, perché non vi è alcun vantaggio nel movimento in una particolare direzione poiché il movimento delle molecole è ugualmente probabile in tutte le direzioni. Pertanto, per caratterizzare il movimento delle molecole che prendiamo velocità quadratica media radice. I quadratici medi della velocità lungo gli assi X, Y, Z sono uguali tra loro e ammontano a 1/3 della velocità quadratica media.

Per una mole di gas

Isobari

P1
Legge di Gay-Lussac

1. 
   V = cost – processo isocoro,

V1
La legge di Carlo.

Compiti: Compito № 1 . Determina il numero totale di microstati di sei particelle di un gas ideale nelle due metà di un recipiente non separate da un divisorio. Qual è il numero di modi per realizzare gli stati 1/5, 2/4? In quale stato il numero di metodi di implementazione sarà massimo?

Soluzione. Z =2 N = 2 6 = 64. Per lo stato 1/5 Z = N! / n!∙(N-n)! = 1∙2∙3∙4∙5∙6 / 1∙1∙2∙3∙4∙5= 6

Per conto proprio. Qual è il numero di modi per implementare gli stati 2/4?

Compito n. 2. Trova il numero di molecole in un bicchiere d'acqua (m=200g). Soluzione. N = m∙ N A /μ = 0.2 ∙ 6.022∙10 23 / 18 ∙ 10 -3 =67∙ 10 23 .

Per conto proprio. Trova il numero di molecole in 2 g di rame. Trova il numero di molecole contenute in 1 m 3 di anidride carbonica CO 2 .

Compito n.3. La figura mostra un anello chiuso in coordinate P V. Quali processi sono avvenuti con il gas? Come sono cambiati i parametri macro? Disegna questo diagramma in coordinate VT.

CON
indipendentemente disegna il diagramma in coordinate PT.

R
decisione.

Compito n. 4."Emisferi di Magdeburgo" allungava 8 cavalli su ciascun lato. Come cambierà la forza di trazione se un emisfero è attaccato a un muro e l'altro è trainato da 16 cavalli?

Z
compito numero 5. Un gas ideale esercita sulle pareti del recipiente una pressione di 1.01∙10 5 Pa. La velocità termica delle molecole è 500 m/s. Trova la densità del gas. (1,21 kg/m3). Soluzione.. Dividiamo entrambi i membri dell'equazione per V. Otteniamo

μ lo troviamo dalla formula per la velocità delle molecole

Compito n. 6. A quale pressione si trova l'ossigeno se la velocità termica delle sue molecole è 550 m/s, e la loro concentrazione 10 25 M -3 ? (54kPa.) Soluzione. P = nkT, R=N UN k,P=nv 2 μ /3N UN , Troviamo T dalla formula

Compito n.7. L'azoto occupa un volume di 1 litro alla normale pressione atmosferica. Determinare l'energia del movimento traslazionale delle molecole di gas.

Soluzione. Energia di una molecola - E o = 5 kT / 2 , energia di tutte le molecole in un dato volume di gas – E = N 5 kT / 2 = nV 5 kT / 2, P = nkT , E = 5 PV /2 = 250J.

Compito № 8. L'aria è costituita da una miscela di azoto, ossigeno e argon. Le loro concentrazioni sono rispettivamente 7,8 ∙ 10 24 m -3 , 2,1 ∙ 10 24 m -3 , 10 23 m -3 . L'energia cinetica media delle molecole della miscela è la stessa e pari a 3 ∙10 -21 J. Trova la pressione dell'aria. (20kPa). Per conto proprio.

Compito n. 9. Come cambierà la pressione del gas quando il suo volume diminuisce di 4 volte e la temperatura aumenta di 1,5 volte? (Aumenta di 6 volte). Per conto proprio.

Compito n. 10. La pressione del gas in una lampada fluorescente è 10 3 Pa e la sua temperatura è 42 o C. Determina la concentrazione di atomi nella lampada. Stimare la distanza media tra le molecole.

(2,3∙10 23 m -3 , 16,3 nm). Per conto proprio.

Compito n. 11. Trova il volume di una mole di gas ideale di qualsiasi composizione chimica in condizioni normali. (22,4 l). Per conto proprio.

Z
problema numero 12. Una nave con un volume di 4 litri contiene idrogeno molecolare ed elio. Supponendo che i gas siano ideali, calcola la pressione dei gas nel recipiente alla temperatura di 20°C se le loro masse sono rispettivamente 2g e 4g. (1226 kPa).

Soluzione. Secondo la legge di Dalton P = P 1 +R 2 . Troviamo la pressione parziale di ciascun gas utilizzando la formula. Sia l'idrogeno che l'elio occupano l'intero volume V=4l.

Problema n. 13. Determina la profondità del lago se il volume della bolla d'aria raddoppia mentre sale dal fondo alla superficie. La temperatura della bolla non ha il tempo di cambiare. (10,3 m).

Soluzione. Il processo è isotermico P 1 V 1 = P 2 V 2

La pressione in una bolla sulla superficie dell'acqua è uguale alla pressione atmosferica P 2 = P o La pressione sul fondo del serbatoio è la somma della pressione all'interno della bolla e della pressione della colonna d'acqua R 1 = p O + ρ gh, dove ρ = 1000 kg/m 3 è la densità dell'acqua, h è la profondità del serbatoio. R O = (R O + ρ gh) V 1 / 2 V 1 = (R O + ρ gh)/ 2

Problema n. 14. Il cilindro è diviso da un tramezzo fisso impenetrabile in due parti, i cui volumi sono V 1, V 2. La pressione dell'aria in queste parti del cilindro è rispettivamente P 1, P 2. Quando il fissaggio viene rimosso, la parete divisoria può muoversi come un pistone senza peso. Di quanto e in quale direzione si sposterà la partizione?

R
P1V1

P2V2

decisione . Se P 2 > P 1 Pressione in entrambe le parti

P1 V1 = P (V1 -∆ V)

P2V2 = P(V2 + ∆ V)

il cilindro verrà impostato sullo stesso - R. Il processo è isotermico.

Dividiamo l'uno nell'altro i lati destro e sinistro delle equazioni. E poi risolviamo l'equazione per ∆ V.

Risposta: ((P 1 – P 2 ) V 1 V 2 )/(P 1 V 1 + P 2 V 2 .

Problema n. 15. I pneumatici delle automobili vengono gonfiati ad una pressione di 2∙10 4 Pa ​​​​ad una temperatura di 7 o C. Alcune ore dopo la guida, la temperatura dell'aria nei pneumatici è salita a 42 o C. Qual era la pressione nei pneumatici? (2,25∙10 4 Pa). Per conto proprio.