Un sólido es un estado de agregación de una sustancia, caracterizado por la constancia de la forma y la naturaleza del movimiento de los átomos, que realizan pequeñas vibraciones alrededor de posiciones de equilibrio.
En ausencia de influencias externas, un cuerpo sólido conserva su forma y volumen.
Esto se explica por el hecho de que la atracción entre átomos (o moléculas) es mayor que la de los líquidos (y especialmente los gases). Es suficiente mantener los átomos cerca de sus posiciones de equilibrio.
Las moléculas o átomos de la mayoría de los sólidos, como el hielo, la sal, el diamante y los metales, están dispuestos en un orden determinado. Estos sólidos se llaman cristalino . Aunque las partículas de estos cuerpos están en movimiento, estos movimientos representan oscilaciones alrededor de ciertos puntos (posiciones de equilibrio). Las partículas no pueden alejarse mucho de estos puntos, por lo que el sólido conserva su forma y volumen.
Además, a diferencia de los líquidos, los puntos de equilibrio de los átomos o iones de un cuerpo sólido, al estar conectados, se ubican en los vértices de una red espacial regular, que se llama cristalino.
Las posiciones de equilibrio con respecto a las cuales ocurren las vibraciones térmicas de las partículas se denominan Nodos de la red cristalina.
Monocristal- un cuerpo sólido cuyas partículas forman una red monocristalina (monocristal).
Una de las principales propiedades de los monocristales, que los distingue de líquidos y gases, es anisotropía su propiedades fisicas. Bajo La anisotropía se refiere a la dependencia de las propiedades físicas de la dirección en un cristal. . Anisotrópicos son las propiedades mecánicas (por ejemplo, se sabe que la mica es fácil de exfoliar en una dirección y muy difícil en la dirección perpendicular), propiedades eléctricas (la conductividad eléctrica de muchos cristales depende de la dirección), propiedades ópticas (el fenómeno de birrefringencia y dicroísmo: anisotropía de absorción, por ejemplo, un solo cristal de turmalina está "coloreado" en diferentes colores: verde y marrón, según desde qué lado se mire).
policristal- un sólido formado por monocristales orientados aleatoriamente. La mayoría de los sólidos con los que tratamos en la vida cotidiana son policristalinos: sal, azúcar y diversos productos metálicos. La orientación aleatoria de los microcristales fusionados que los componen conduce a la desaparición de la anisotropía de propiedades.
Los cuerpos cristalinos tienen un cierto punto de fusión.
Cuerpos amorfos. Además de los cuerpos cristalinos, los cuerpos amorfos también se clasifican como sólidos. Amorfo significa "sin forma" en griego.
Cuerpos amorfos- Se trata de cuerpos sólidos que se caracterizan por una disposición desordenada de partículas en el espacio.
En estos cuerpos, las moléculas (o átomos) vibran alrededor de puntos ubicados aleatoriamente y, como las moléculas líquidas, tienen un cierto tiempo de vida fijo. Pero, a diferencia de los líquidos, este tiempo es muy largo.
Los cuerpos amorfos incluyen vidrio, ámbar, otras resinas y plásticos. Aunque a temperatura ambiente estos cuerpos conservan su forma, a medida que aumenta la temperatura se ablandan gradualmente y comienzan a fluir como líquidos: Los cuerpos amorfos no tienen una temperatura ni un punto de fusión determinados.
En esto se diferencian de los cuerpos cristalinos, que, al aumentar la temperatura, no se transforman de forma gradual, sino abrupta, en un estado líquido (a una temperatura muy específica). punto de fusión).
Todos los cuerpos amorfos isotrópico, es decir, tienen las mismas propiedades físicas en diferentes direcciones. Cuando son impactados, se comportan como cuerpos sólidos: se dividen y, si se exponen durante mucho tiempo, fluyen.
Actualmente, existen muchas sustancias en estado amorfo obtenidas artificialmente, por ejemplo, semiconductores amorfos y vítreos, materiales magnéticos e incluso metales.
2. Dispersión de la luz. Tipos de espectros. Espectrógrafo y espectroscopio. Análisis espectral. Tipos de radiaciones electromagnéticas y su aplicación en el transporte ferroviario.
Un rayo de luz blanca que pasa a través de un prisma triangular no sólo se desvía, sino que también se descompone en rayos de colores componentes.
Este fenómeno fue descubierto por Isaac Newton mediante una serie de experimentos.
Los experimentos de Newton.
Experiencia en la descomposición de la luz blanca en un espectro:
Newton dirigió el rayo luz del sol a través de un pequeño agujero sobre un prisma de vidrio.
Al incidir en el prisma, el rayo se refractaba y en la pared opuesta daba una imagen alargada con una alternancia de colores del arco iris: un espectro.
Newton colocó en el camino del rayo de sol un cristal rojo, detrás del cual recibió una luz monocromática (roja), luego un prisma y observó en la pantalla sólo la mancha roja del rayo de luz.
Primero, Newton dirigió un rayo de luz solar hacia un prisma. Luego, después de recoger los rayos de colores que salían del prisma mediante una lente colectora, Newton obtuvo en lugar de una franja de color una imagen blanca de un agujero en una pared blanca.
Las conclusiones de Newton:
Un prisma no cambia la luz, solo la descompone en componentes.
- los rayos de luz que difieren en color difieren en el grado de refracción; Los rayos violetas se refractan con mayor fuerza, los rojos con menos fuerza.
- la luz roja, que se refracta menos, tiene la velocidad más alta y la luz violeta la más baja, por eso el prisma descompone la luz.
La dependencia del índice de refracción de la luz de su color se llama dispersión.
Espectro de luz blanca:
Conclusiones:
- un prisma descompone la luz
- la luz blanca es compleja (compuesta)
- Los rayos violetas se refractan con más fuerza que los rojos.
El color de un haz de luz está determinado por su frecuencia de vibración.
Al pasar de un medio a otro, la velocidad de la luz y la longitud de onda cambian, pero la frecuencia que determina el color permanece constante.
La luz blanca es un conjunto de ondas con longitudes de 380 a 760 nm.
El ojo percibe rayos de una determinada longitud de onda reflejados por un objeto y, por tanto, percibe el color del objeto.
| Espectros de emisión El conjunto de frecuencias (o longitudes de onda) contenidas en la radiación de una sustancia se llama espectro de emisión. Vienen en tres tipos. |
| Sólido es un espectro que contiene todas las longitudes de onda de un cierto rango desde el rojo con λ ≈ 7,6. 10 -7 m a violeta con λ ≈ 4. 10 -7 m Un espectro continuo es emitido por sustancias sólidas y líquidas calentadas, gases calentados a alta presión. |
| El espectro de líneas es un espectro emitido por gases y vapores de baja densidad en estado atómico. Consta de líneas separadas. diferentes colores(longitudes de onda, frecuencias) que tienen diferentes ubicaciones. Cada átomo emite un conjunto ondas electromagnéticas ciertas frecuencias. Por lo tanto todos elemento químico tiene su propio espectro |
| Bandeado es el espectro que emite un gas en su estado molecular. |
| Los espectros de líneas y rayas se pueden obtener calentando una sustancia o pasando una corriente eléctrica. |
| Espectros de absorción Los espectros de absorción se obtienen transmitiendo luz desde una fuente. dando un espectro continuo a través de una sustancia cuyos átomos están en un estado no excitado. . |
| El espectro de absorción es el conjunto de frecuencias absorbidas por una sustancia determinada. |
| Análisis espectral El estudio de los espectros de emisión y absorción nos permite establecer la composición cualitativa de una sustancia. El contenido cuantitativo de un elemento en un compuesto se determina midiendo el brillo de las líneas espectrales. El método para determinar la composición cualitativa y cuantitativa de una sustancia a partir de su espectro se llama espectroscopia. análisis central. Conociendo las longitudes de onda emitidas por diversos vapores, es posible establecer la presencia de determinados elementos en una sustancia. Este método es muy sensible. Las líneas individuales en los espectros de diferentes elementos pueden coincidir, pero en general el espectro de cada elemento es su característica individual. El análisis espectral ha jugado un papel importante en la ciencia. Con su ayuda se estudió la composición del Sol y las estrellas. Fraunhofer descubrió las líneas oscuras en el espectro del Sol (1814). El sol es una bola de gas caliente ( t ≈ 6000 °C), emitiendo un espectro continuo. Los rayos del sol atraviesan la atmósfera solar, donde T ≈ 2000-3000 °C. La corona absorbe determinadas frecuencias del espectro continuo y nosotros, en la Tierra, recibimos el espectro de absorción solar. Puede utilizarse para determinar qué elementos están presentes en la corona del Sol. |
Ayudó a descubrir todos los elementos de la tierra, así como un elemento desconocido llamado helio. 26 años después (1894) se descubrió helio en la Tierra. Gracias al análisis espectral se descubrieron 25 elementos. Debido a su relativa simplicidad y versatilidad, el análisis espectral es el principal método para controlar la composición de una sustancia en metalurgia e ingeniería mecánica. El análisis espectral se utiliza para determinar
composición química
menas y minerales, el análisis espectral se puede realizar utilizando espectros de emisión y absorción. ν La composición de mezclas complejas se analiza mediante un espectro molecular. λ Espectro
radiación electromagnética en orden de frecuencia creciente son: 1) Ondas de baja frecuencia; 2) ondas de radio; 3) Radiación infrarroja; 4) Radiación luminosa; 5) radiación de rayos X; 6) Radiación gamma. Todas estas ondas tienen propiedades comunes: absorción, reflexión, interferencia, difracción, dispersión. Sin embargo, estas propiedades pueden manifestarse de diferentes maneras. Las fuentes y receptores de ondas son diferentes. Ondas de radio:
Obtenido mediante circuitos oscilatorios y vibradores macroscópicos. Propiedades.
Las ondas de radio de diferentes frecuencias y longitudes de onda son absorbidas y reflejadas de manera diferente por los medios. estados de agregación.
Gas– un estado de agregación en el que una sustancia no tiene un volumen ni una forma definidos. En los gases, las partículas de una sustancia se eliminan a distancias que superan significativamente el tamaño de las partículas. Las fuerzas de atracción entre partículas son pequeñas y no pueden mantenerlas cerca unas de otras. La energía potencial de interacción de las partículas se considera igual a cero, es decir, es mucho menor que la energía cinética del movimiento de las partículas. Las partículas se dispersan caóticamente ocupando todo el volumen del recipiente en el que se encuentra el gas. Las trayectorias de las partículas de gas son líneas discontinuas(de un impacto a otro la partícula se mueve de manera uniforme y rectilínea). Los gases se comprimen fácilmente.
Líquido- un estado de agregación en el que una sustancia tiene un cierto volumen, pero no conserva su forma. En los líquidos, las distancias entre las partículas son comparables a sus tamaños, por lo que las fuerzas de interacción entre las partículas en los líquidos son grandes. La energía potencial de la interacción de las partículas es comparable a su energía cinética. Pero esto no es suficiente para una disposición ordenada de partículas. En los líquidos sólo se observa la orientación mutua de las partículas vecinas. Las partículas de líquido oscilan caóticamente alrededor de ciertas posiciones de equilibrio y después de un tiempo cambian de lugar con sus vecinas. Estos saltos explican la fluidez de los líquidos.
Sólido– un estado de agregación en el que una sustancia tiene un cierto volumen y conserva su forma. En los sólidos, las distancias entre las partículas son comparables a los tamaños de las partículas, pero más pequeñas que en los líquidos, por lo que las fuerzas de interacción entre las partículas son enormes, lo que permite que la sustancia mantenga su forma. La energía potencial de interacción de las partículas es mayor que su energía cinética, por lo que en los sólidos existe una disposición ordenada de las partículas, llamada red cristalina. Las partículas sólidas sufren oscilaciones caóticas alrededor de la posición de equilibrio (nodo de la red cristalina) y muy raramente cambian de lugar con sus vecinas. Los cristales tienen una propiedad característica, la anisotropía, la dependencia de las propiedades físicas de la elección de la dirección en el cristal.
Lección No. 2/5 2
Tema No. 26: “Modelo de la estructura del líquido. Pares saturados e insaturados. Humedad del aire."
1 modelo de estructura líquida
Líquido uno de estados de la materia. La principal propiedad de un líquido, que lo distingue de otros estados de agregación, es la capacidad de cambiar su forma indefinidamente bajo la influencia de tensiones mecánicas tangenciales, incluso arbitrariamente pequeñas, manteniendo prácticamente su volumen.
Fig.1
El estado líquido suele considerarse intermedio entre sólido y gas : un gas no conserva ni volumen ni forma, pero un sólido conserva ambos.
Moléculas Los líquidos no tienen una posición definida, pero al mismo tiempo no tienen total libertad de movimiento. Hay una atracción entre ellos, lo suficientemente fuerte como para mantenerlos cerca.
Una sustancia en estado líquido existe en un cierto rango. temperaturas , debajo del cual se convierte enestado sólido(se produce cristalización o transformación a un estado sólido amorfo vidrio), arriba en gaseoso (se produce evaporación). Los límites de este intervalo dependen de presión
Todos los líquidos generalmente se dividen en líquidos puros y mezclas . Algunas mezclas líquidas tienen gran valor de por vida: sangre, agua de mar etc. Los líquidos pueden realizar la función. disolventes
La principal propiedad de los líquidos es la fluidez. Si se aplica a una sección de líquido que está en equilibrio fuerza externa , entonces surge un flujo de partículas líquidas en la dirección en la que se aplica esta fuerza: el líquido fluye. Por tanto, bajo la influencia de fuerzas externas desequilibradas, el líquido no conserva su forma ni la disposición relativa de las piezas y, por tanto, toma la forma del recipiente en el que se encuentra.
A diferencia de los sólidos plásticos, los líquidos no tienenlímite elástico: basta con aplicar una fuerza externa arbitrariamente pequeña para que el líquido fluya.
uno de propiedades características liquido es lo que tiene un cierto volumen ( bajo condiciones externas constantes). El líquido es extremadamente difícil de comprimir mecánicamente porque, a diferencia de gas , hay muy poco espacio libre entre las moléculas. La presión ejercida sobre un líquido encerrado en un recipiente se transmite sin cambios a cada punto del volumen de este líquido ( ley de pascal , también es válido para gases). Esta característica, junto con una compresibilidad muy baja, se utiliza en máquinas hidráulicas.
Los líquidos generalmente aumentan de volumen (se expanden) cuando se calientan y disminuyen de volumen (se contraen) cuando se enfrían. Sin embargo, hay excepciones, por ejemplo, agua Se contrae cuando se calienta, a presión normal y a temperaturas de 0 °C a aproximadamente 4 °C.
Además, los líquidos (como los gases) se caracterizan viscosidad . Se define como la capacidad de resistir el movimiento de una parte con respecto a otra, es decir, como fricción interna.
Cuando capas adyacentes de líquido se mueven entre sí, inevitablemente se producen colisiones de moléculas además de las causadas pormovimiento térmico. Surgen fuerzas que inhiben el movimiento ordenado. En este caso, la energía cinética del movimiento ordenado se transforma en energía térmica del movimiento caótico de las moléculas.
El líquido en el recipiente, puesto en movimiento y dejado a su suerte, se detendrá gradualmente, pero su temperatura aumentará.En un vapor, como en un gas, casi se pueden ignorar las fuerzas de adhesión y considerar el movimiento como el vuelo libre de las moléculas y su colisión entre sí y con los cuerpos circundantes (paredes y líquido que cubre el fondo del recipiente). En un líquido, las moléculas, como en un sólido, interactúan fuertemente y se abrazan entre sí. Sin embargo, mientras que en un cuerpo sólido cada molécula conserva una posición de equilibrio indefinidamente definida dentro del cuerpo y su movimiento se reduce a oscilaciones alrededor de esta posición de equilibrio, la naturaleza del movimiento en un líquido es diferente. Las moléculas líquidas se mueven mucho más libremente que las moléculas sólidas, aunque no tan libremente como las moléculas de gas. Cada molécula de un líquido se mueve de aquí para allá durante un tiempo, sin alejarse, sin embargo, de sus vecinas. Este movimiento se asemeja a la vibración de una molécula sólida alrededor de su posición de equilibrio. Sin embargo, de vez en cuando, una molécula líquida escapa de su entorno y se desplaza a otro lugar, acabando en un nuevo entorno, donde vuelve a realizar un movimiento similar a la vibración durante un tiempo.
Por tanto, el movimiento de las moléculas líquidas es algo así como una mezcla de movimientos en un sólido y en un gas: el movimiento "oscilatorio" en un lugar es reemplazado por una transición "libre" de un lugar a otro. De acuerdo con esto, la estructura de un líquido es algo entre la estructura de un sólido y la estructura de un gas. Cuanto mayor es la temperatura, es decir, mayor es la energía cinética de las moléculas líquidas, mayor es el papel que desempeña el movimiento "libre": más cortos son los intervalos del estado "vibracional" de la molécula y más a menudo las transiciones "libres", es decir. , más se parece el líquido a un gas. A una temperatura suficientemente alta característica de cada líquido (la llamada temperatura crítica), las propiedades del líquido no difieren de las propiedades de un gas altamente comprimido.
2 pares saturados e insaturados y sus propiedades.
Siempre hay vapores de este líquido sobre la superficie libre de un líquido. Si el recipiente con el líquido no está cerrado, entonces la concentración de partículas de vapor a temperatura constante puede variar dentro de amplios límites, hacia arriba y hacia abajo.
Proceso de evaporación en un espacio confinado.(recipiente cerrado con líquido)Puede ocurrir a una temperatura dada sólo hasta un cierto límite.. Esto se explica por el hecho de que la condensación del vapor se produce simultáneamente con la evaporación del líquido. Primero, el número de moléculas que salen del líquido en 1 s es mas numero Las moléculas regresan y la densidad y, por lo tanto, la presión de vapor aumentan. Esto conduce a un aumento en la tasa de condensación. Después de algún tiempo, se produce el equilibrio dinámico, en el que la densidad del vapor sobre el líquido se vuelve constante.
El vapor que se encuentra en estado de equilibrio dinámico con su líquido se llama vapor saturado. El vapor que no se encuentra en estado de equilibrio dinámico con su líquido se llama insaturado.
La experiencia demuestra que los pares insaturados obedecen a todos. leyes de los gases , y cuanto más exactamente, cuanto más lejos están de la saturación, los vapores saturados se caracterizan por las siguientes propiedades:
- densidad y presión del vapor saturado a una temperatura determinada estas son la densidad y presión máximas que puede tener el vapor a una temperatura determinada;
- La densidad y presión del vapor saturado dependen del tipo de sustancia. Cuanto menor es el calor específico de vaporización de un líquido, más rápido se evapora y mayor es la presión y densidad de su vapor;
- la presión y la densidad del vapor saturado están determinadas únicamente por su temperatura (no dependen de cómo el vapor alcanzó esta temperatura: durante el calentamiento o el enfriamiento);
- La presión y la densidad del vapor aumentan rápidamente al aumentar la temperatura (Fig. 1, a, b).
La experiencia demuestra que cuando se calienta un líquido, el nivel del líquido en un recipiente cerrado disminuye. En consecuencia, la masa y la densidad del vapor aumentan. Un aumento más fuerte en la presión del vapor saturado en comparación con un gas ideal (la ley de Gay-Lussac no es aplicable al vapor saturado) se explica por el hecho de que aquí la presión aumenta no solo debido a un aumento en la energía cinética promedio de las moléculas. (como en un gas ideal), pero también debido al aumento de la concentración de moléculas;
- a temperatura constante, la presión y la densidad del vapor saturado no dependen del volumen. La Figura 2 muestra las isotermas de un gas ideal (a) y un vapor saturado (b) para comparar.
Arroz. 2
La experiencia muestra que durante la expansión isotérmica el nivel del líquido en el recipiente disminuye y durante la compresión aumenta, es decir el número de moléculas de vapor cambia de modo que la densidad del vapor permanece constante.
3 humedad
El aire que contiene vapor de agua se llama húmedo . Para caracterizar el contenido de vapor de agua en el aire se introducen una serie de cantidades: humedad absoluta, presión de vapor de agua y humedad relativa.
Humedad absolutaρ El aire es una cantidad numéricamente igual a la masa de vapor de agua contenida en 1 m. 3 aire (es decir, la densidad del vapor de agua en el aire en determinadas condiciones).
Presión de vapor de agua p es la presión parcial del vapor de agua contenido en el aire. Las unidades SI de humedad absoluta y elasticidad son, respectivamente, kilogramo por metro cúbico (kg/m 3) y pascales (Pa).
Si sólo se conoce la humedad absoluta o la presión del vapor de agua, todavía es imposible juzgar qué tan seco o húmedo está el aire. Para determinar el grado de humedad del aire, es necesario saber si el vapor de agua está cerca o lejos de la saturación.
Humedad relativa aire φ es la relación entre la humedad absoluta y la densidad expresada como porcentajeρ 0 vapor saturado a una temperatura determinada (o la relación entre la presión del vapor de agua y la presión página 0 vapor saturado a una temperatura determinada):
Cuanto menor es la humedad relativa, cuanto más lejos está el vapor de la saturación, más intensa se produce la evaporación. Presión de vapor saturado página 0 a un valor determinado de la tabla de temperatura. La presión del vapor de agua (y por tanto la humedad absoluta) está determinada por el punto de rocío.
Cuando se enfría isobáricamente a una temperatura tp el vapor se satura y su estado se representa con un punto EN . Temperatura tp , en el que el vapor de agua se satura se llama punto de rocío . Cuando se enfría por debajo del punto de rocío, comienza la condensación de vapor: aparece niebla, cae rocío y las ventanas se empañan.
4 Medición de la humedad del aire
Los instrumentos de medición se utilizan para medir la humedad del aire. higrómetros. Existen varios tipos de higrómetros, pero los principales son: cabello y psicrométrico.
Como es difícil medir directamente la presión del vapor de agua en el aire, se mide la humedad relativaindirectamente.
Principio de funcionamientohigrómetro de cabellobasado en la propiedad del cabello desengrasado (humano o animal)cambia tu longituddependiendo de la humedad del aire en el que se encuentre.
Cabello estirado sobre un marco de metal. El cambio en la longitud del cabello se transmite mediante la flecha que se mueve a lo largo de la escala. En invierno, un higrómetro de cabello es el principal instrumento para medir la humedad del aire exterior.
Un higrómetro más preciso es un higrómetro psicrométrico. psicrómetro
(en otro griego “psychros” significa frío).
Se sabe que la humedad relativa del aire depende tasa de evaporación.
Cuanto menor sea la humedad del aire, más fácil será que la humedad se evapore.
El psicrómetro tiene dos termómetros . Uno es ordinario, lo llaman. seco Mide la temperatura del aire ambiente. El bulbo de otro termómetro se envuelve en una mecha de tela y se coloca en un recipiente con agua. El segundo termómetro no muestra la temperatura del aire, sino la temperatura de la mecha húmeda, de ahí el nombre. hidratado termómetro. Cuanto menor sea la humedad del aire, mayor mas intenso La humedad se evapora de la mecha, cuanto mayor es la cantidad de calor por unidad de tiempo que se elimina del termómetro humedecido, menores son sus lecturas, por lo tanto, mayor es la diferencia entre las lecturas de los termómetros secos y humedecidos.
El punto de rocío se determina mediante higrómetros. El higrómetro de condensación es una caja de metal. A , pared frontal A que está bien pulido (Fig. 2). Se vierte dentro de la caja un éter líquido que se evapora fácilmente y se inserta un termómetro. Pasar aire a través de la caja usando una pera de goma. GRAMO , provocan una fuerte evaporación del éter y un rápido enfriamiento de la caja. El termómetro mide la temperatura a la que aparecen las gotas de rocío en la superficie pulida de la pared. A . La presión en la zona adyacente a la pared se puede considerar constante, ya que esta zona se comunica con la atmósfera y la disminución de presión por enfriamiento se compensa con un aumento en la concentración de vapor. La aparición de rocío indica que el vapor de agua se ha saturado. Conociendo la temperatura del aire y el punto de rocío, se puede encontrar la presión parcial del vapor de agua y la humedad relativa.
Arroz. 2
5 Problemas para resolver de forma independiente
Problema 1
Afuera llueve fríamente otoñal. ¿En qué caso la ropa tendida en la cocina se seca más rápido: cuando la ventana está abierta o cuando está cerrada? ¿Por qué?
Problema 2
La humedad del aire es del 78% y la lectura de bulbo seco es de 12 °C. ¿Qué temperatura marca el termómetro de bulbo húmedo?(Respuesta: 10 °C.)
Problema 3
La diferencia entre las lecturas de los termómetros secos y húmedos es de 4 °C. Humedad relativa 60%. ¿Cuáles son las lecturas de bulbo seco y húmedo?(Respuesta: t c -l9 °С, t m = 10 °С.)
1. Modelo de estructura de líquidos. Pares saturados e insaturados; dependencia de la presión de vapor saturado de la temperatura; hirviendo. Humedad del aire; punto de rocío, higrómetro, psicrómetro.
Evaporación - vaporización que se produce a cualquier temperatura desde la superficie libre de un líquido. Durante el movimiento térmico a cualquier temperatura, la energía cinética de las moléculas líquidas no excede significativamente la energía potencial de su conexión con otras moléculas. La evaporación va acompañada del enfriamiento del líquido. La tasa de evaporación depende de: el área de la superficie abierta, la temperatura y la concentración de moléculas cerca del líquido.
Condensación- el proceso de transición de una sustancia del estado gaseoso al estado líquido.
La evaporación de un líquido en un recipiente cerrado a temperatura constante conduce a un aumento gradual de la concentración de moléculas de la sustancia que se evapora en estado gaseoso. Algún tiempo después del inicio de la evaporación, la concentración de la sustancia en estado gaseoso alcanzará un valor en el que el número de moléculas que regresan al líquido será igual al numero moléculas que salen del líquido al mismo tiempo. Instalado equilibrio dinámico entre los procesos de evaporación y condensación de la materia.
Sustancia en estado gaseoso que se encuentra en equilibrio dinámico con liquido se llama vapor saturado. (El vapor es el conjunto de moléculas que abandonan el líquido durante el proceso de evaporación). El vapor a una presión inferior a la saturada se llama insaturado.
Debido a la constante evaporación del agua de las superficies de los embalses, el suelo y la vegetación, así como a la respiración de humanos y animales, la atmósfera siempre contiene vapor de agua. Por tanto, la presión atmosférica es la suma de la presión del aire seco y el vapor de agua que contiene. La presión del vapor de agua será máxima cuando el aire esté saturado de vapor. El vapor saturado, a diferencia del vapor insaturado, no obedece las leyes de un gas ideal. Por tanto, la presión de vapor saturado no depende del volumen, sino de la temperatura. Esta dependencia no se puede expresar mediante una fórmula simple, por lo que, a partir de un estudio experimental de la dependencia de la presión del vapor saturado con la temperatura, se han elaborado tablas a partir de las cuales se puede determinar su presión a diferentes temperaturas.
La presión del vapor de agua en el aire a una temperatura determinada se llama humedad absoluta. Dado que la presión de vapor es proporcional a la concentración de moléculas, la humedad absoluta se puede definir como la densidad del vapor de agua presente en el aire a una temperatura determinada, expresada en kilogramos por metro cúbico (p).
Humedad relativa es la relación entre la densidad del vapor de agua (o presión) en el aire a una temperatura determinada y la densidad (o presión) del vapor de agua a esa temperatura. la misma temperatura, expresada en porcentaje, es decir
Lo más favorable para los humanos en latitudes climáticas medias es una humedad relativa del 40 al 60%.
Al reducir la temperatura del aire, el vapor que contiene se puede saturar.
punto de rocíoes la temperatura a la que el vapor del aire se satura. Cuando se alcanza el punto de rocío en el aire o en los objetos con los que entra en contacto, el vapor de agua comienza a condensarse. Para determinar la humedad del aire se utilizan instrumentos llamados higrómetros y psicrómetros.
1. Hay muchos fenómenos naturales que sólo pueden entenderse conociendo la estructura de la materia. Tales fenómenos incluyen, por ejemplo, los procesos de calentamiento y enfriamiento de cuerpos, la transformación de la materia de un estado sólido a un estado líquido y gaseoso, la formación de niebla, etc.
La cuestión de qué estructura tienen las sustancias ha ocupado a la gente desde la antigüedad. Entonces, en el siglo V. ANTES DE CRISTO El antiguo pensador griego Demócrito expresó la idea de que la materia se compone de pequeñas partículas invisibles al ojo. Creía que había un límite a la división de la materia. A esta última partícula indivisible, que conserva las propiedades de la materia, la llamó “átomo”. Demócrito también creía que los átomos se mueven constantemente y que las sustancias difieren en el número de átomos, sus tamaños, formas y orden de disposición.
La suposición de los pensadores antiguos no se convirtió inmediatamente en una idea científica. Tenía muchos oponentes: Aristóteles, en particular, creía que el cuerpo podía dividirse indefinidamente. La validez de tal o cual hipótesis sólo podría confirmarse mediante la experiencia; era imposible implementarlo en ese momento. Por tanto, las ideas de Demócrito quedaron olvidadas durante algún tiempo. Regresaron a ellos durante el Renacimiento. En los siglos XVII-XVIII. Se estudiaron las propiedades de los gases, y luego en el siglo XIX. Se construyó una teoría de la estructura de la materia en estado gaseoso. El científico ruso M.V. Lomonosov (1711-1765), que creía que la materia está formada por átomos y, utilizando estas ideas, pudo explicar fenómenos como la evaporación, la conductividad térmica, etc.
2. La teoría cinética molecular de la estructura de la materia se basa en tres principios.
Posición 1. Todas las sustancias están formadas por partículas con espacios entre ellas. Estas partículas pueden ser moléculas, átomos o iones.
La evidencia de esta posición la proporcionan hechos establecidos durante observaciones y experimentos. Estos hechos incluyen la compresibilidad de los cuerpos, la solubilidad de sustancias en agua, etc. Entonces, si disuelve un poco de pintura en agua, el agua se coloreará. Si se pone una gota de esta agua en otro vaso con agua limpia, entonces esta agua también se coloreará, solo que su color será menos saturado. Puedes repetir esta operación varias veces más. En cada caso, la solución tendrá un color, solo que más débil que en la anterior. Esto significa que una gota de pintura se divide en partículas. Los hechos presentados y la experiencia descrita nos permiten concluir que los cuerpos no son sólidos, están formados por pequeñas partículas.
El hecho de que los cuerpos no sean sólidos, sino que existan espacios entre las partículas que los componen, se evidencia en el hecho de que el gas en un cilindro se puede comprimir con un pistón, el aire se puede comprimir en globo aerostático, borrador o trozo de goma, los cuerpos se contraen cuando se enfrían y se expanden cuando se calientan. Así, una bola sin calentar pasa libremente a través de un anillo cuyo diámetro es ligeramente mayor que el diámetro de la bola. Si la bola se calienta a la llama de una lámpara de alcohol, no encajará en el anillo.
3. De los experimentos discutidos anteriormente, se deduce que una sustancia se puede dividir en partículas separadas que conservan sus propiedades. Sin embargo, existe un cierto límite para la división de la materia, es decir. existe la partícula más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades. Una partícula más pequeña que conserve las propiedades de una sustancia determinada simplemente no existe.
La partícula más pequeña de una sustancia que la conserva. propiedades quimicas, se llama molécula.
Las palabras "propiedades químicas" significan lo siguiente. La sal de mesa es una sustancia que es un compuesto de sodio y cloro (NaCl). Este compuesto tiene ciertas propiedades químicas, en particular, puede reaccionar con cualquier otra sustancia. En este caso, tanto el cristal de sal como la molécula de este compuesto químico se comportarán de la misma forma en la reacción. En este sentido, dicen que una molécula conserva las propiedades químicas de una sustancia determinada.
4. Los experimentos que se han descrito indican que las moléculas son de tamaño pequeño. Es imposible verlos a simple vista. El diámetro de las moléculas grandes es de aproximadamente 10 -8 cm.
Como las moléculas son tan pequeñas, los cuerpos contienen muchas. Entonces, 1 cm 3 de aire contiene 27·10 18 moléculas.
La masa de las moléculas, así como su tamaño, es muy pequeña. Por ejemplo, la masa de una molécula de hidrógeno es 3,3·10 -24 go 3,3·10 -27 kg, y la masa de una molécula de agua es 3·10 -26 kg. La masa de moléculas de la misma sustancia es la misma. Actualmente, la masa y el tamaño de las moléculas de diversas sustancias se determinan con bastante precisión.
5. Las moléculas están formadas por partículas aún más pequeñas llamadas átomos. Por ejemplo, una molécula de agua se puede dividir en hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, el hidrógeno y el oxígeno son sustancias diferentes y tienen propiedades diferentes a las del agua. Puedes descomponer una molécula de agua en tales sustancias en el proceso. reacción química.
Un átomo es la partícula más pequeña de materia que no se fisiona durante las reacciones químicas.
Una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno; una molécula de sal de mesa está formada por un átomo de sodio y un átomo de cloro. La molécula de azúcar es más compleja: consta de 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno, y la molécula de proteína consta de miles de átomos.
Hay sustancias cuyas moléculas contienen átomos homogéneos. Por ejemplo, una molécula de hidrógeno consta de dos átomos de hidrógeno, una molécula de oxígeno, de dos átomos de oxígeno.
Hay sustancias en la naturaleza que no están formadas por moléculas, sino por átomos. Se llaman simples. Ejemplos de tales sustancias incluyen aluminio, hierro, mercurio, estaño, etc.
Cualquier sustancia, independientemente de cómo se obtenga, contiene los mismos átomos. Por ejemplo, una molécula de agua obtenida al derretir hielo, o del jugo de bayas, o vertida del grifo, contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Una molécula de oxígeno, extraída del aire atmosférico u obtenida durante cualquier reacción química, contiene dos átomos de oxígeno.
6. Posición 2. Las moléculas están en movimiento aleatorio (caótico) continuo.. Como las moléculas son pequeñas, es imposible observar y probar directamente su movimiento. Sin embargo toda una serie Los hechos experimentales y los fenómenos observados son consecuencia del movimiento de las moléculas. Estos incluyen principalmente movimiento browniano y difusión.
7. Posición 3. Las moléculas interactúan entre sí; entre ellas actúan fuerzas de atracción y repulsión.
Las observaciones muestran que los cuerpos no se descomponen en moléculas individuales. Los cuerpos duros, como un palo de madera o una varilla de metal, son difíciles de estirar o romper. También son difíciles de comprimir. No es fácil comprimir el líquido en el recipiente. Los gases son más fáciles de comprimir, pero aun así es necesario hacer un poco de esfuerzo para hacerlo.
Si los cuerpos no se desintegran en moléculas, entonces es obvio que las moleculas se atraen entre si. La atracción mutua mantiene las moléculas cerca unas de otras.
Si toma dos cilindros de plomo, los presiona y luego los suelta, se separarán. Si las superficies de los cilindros se limpian y se presionan una contra otra nuevamente, los cilindros se “pegarán”. No se separarán incluso si se suspende una carga de varios kilogramos del cilindro inferior. Este resultado se puede explicar de la siguiente manera: los cilindros se mantienen unidos porque actúan fuerzas de atracción entre las moléculas.
Antes de limpiar los cilindros, se separaron porque las superficies de los cilindros tenían irregularidades que se eliminaron durante la limpieza. Las superficies se volvieron lisas, lo que provocó una disminución de las distancias entre las moléculas en las superficies de los cilindros cuando se presionaban entre sí. Por eso, Las fuerzas de atracción entre moléculas actúan en distancias cortas.. Estas distancias son aproximadamente iguales al tamaño de la molécula. Por eso no se puede romper una taza y juntar las piezas para obtener una taza entera. No se puede partir un palo en dos partes y juntarlas para obtener un palo entero.
Junto con las fuerzas de atracción, entre las moléculas actúan fuerzas de repulsión, que impiden que las moléculas se acerquen entre sí. Esto explica el hecho de que los cuerpos sean difíciles de comprimir; un resorte comprimido adquiere su forma original una vez que cesa la acción sobre él. fuerza externa. Esto sucede porque cuando se comprimen, las moléculas se acercan y las fuerzas repulsivas que actúan entre ellas aumentan. Devuelven el resorte a su estado original.
Cuando el cuerpo se estira, la fuerza de repulsión disminuye en en mayor medida que la fuerza de gravedad. Cuando un cuerpo se comprime, la fuerza de repulsión aumenta en mayor medida que la fuerza de atracción.
8. Las sustancias pueden encontrarse en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Las propiedades de los cuerpos en diferentes estados de agregación son diferentes.
Entonces, un cuerpo sólido tiene una determinada forma y un determinado volumen. Es difícil de comprimir o estirar; si lo aprietas y luego lo sueltas, suele recuperar su forma y volumen. La excepción son algunas sustancias cuyo estado sólido tiene propiedades similares a las de los líquidos (plastilina, cera, var).
El líquido toma la forma del recipiente en el que se vierte. Esto sugiere que el líquido en las condiciones terrestres no tiene forma propia. Sólo las gotas muy pequeñas de líquido tienen su propia forma: la forma de una bola.
Es extremadamente difícil cambiar el volumen de líquido. Entonces, si llena la bomba con agua, cierra el orificio en la parte inferior e intenta comprimir el agua, es poco probable que lo consiga. Esto significa que el líquido tiene su propio volumen.
A diferencia de un líquido, el volumen de un gas se puede cambiar con bastante facilidad. Esto se puede hacer apretando la pelota con las manos o globo. El gas no tiene volumen propio; ocupa todo el volumen del recipiente en el que se encuentra. Lo mismo puede decirse de la forma del gas.
Así, los sólidos tienen su propia forma y volumen, los líquidos tienen su propio volumen, pero no tienen propia forma, los gases no tienen ni volumen ni forma propios. Los sólidos y los líquidos son difíciles de comprimir, los gases se comprimen fácilmente.
Estas propiedades de los cuerpos se pueden explicar utilizando conocimientos sobre la estructura de la materia.
Dado que los gases ocupan todo el volumen que se les proporciona, es obvio que las fuerzas de atracción entre las moléculas de gas son pequeñas. Esto significa que las moléculas se encuentran a distancias relativamente grandes entre sí. En promedio, son decenas de veces mayores que las distancias entre las moléculas de un líquido. Esto lo confirma el hecho de que los gases son fácilmente comprimibles.
Las pequeñas fuerzas de atracción también afectan la naturaleza del movimiento de las moléculas de gas. Una molécula de gas se mueve en línea recta hasta que choca con otra molécula, como resultado de lo cual cambia la dirección de su movimiento y se mueve en línea recta hasta la siguiente colisión.
Los sólidos son difíciles de comprimir. Esto se debe al hecho de que las moléculas están cerca unas de otras y con un ligero cambio en la distancia entre ellas, las fuerzas repulsivas aumentan considerablemente. La atracción relativamente grande entre las moléculas de los sólidos conduce al hecho de que conservan su forma y volumen.
Los átomos o moléculas de la mayoría de los sólidos están dispuestos en un cierto orden y forma. red cristalina. La Figura 63 muestra la red cristalina de la sal de mesa. En los nodos de la red cristalina hay átomos de sodio (Na) y cloro (Cl). Las partículas de un cuerpo sólido (átomos o moléculas) experimentan un movimiento oscilatorio con respecto a un nodo de la red cristalina.
En los líquidos, las moléculas también se encuentran bastante cerca unas de otras. Por tanto, son difíciles de comprimir y tienen su propio volumen. Sin embargo, las fuerzas de atracción entre las moléculas de un líquido no son lo suficientemente fuertes como para que el líquido conserve su forma.
La naturaleza del movimiento de las moléculas líquidas es muy compleja. No están dispuestas tan ordenadamente como las moléculas de los sólidos, pero sí en un orden mayor que las moléculas de los gases. Las moléculas líquidas experimentan movimientos oscilatorios en relación con las posiciones de equilibrio, pero con el tiempo estas posiciones de equilibrio cambian.
La Figura 64 muestra la disposición de las moléculas de agua en diferentes estados de agregación: sólido (c), líquido (b), gaseoso (a).
Parte 1
1. La molécula es
1) la partícula más pequeña de materia
2) una partícula de una sustancia que conserva sus propiedades químicas
3) la partícula más pequeña de una sustancia que conserva todas sus propiedades
4) la partícula más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades químicas
2. El hecho de que existan espacios entre las partículas de una sustancia se indica mediante:
A. Compresibilidad de los gases
B. Dividir una sustancia en partes
respuesta correcta
1) sólo una
2) solo B
3) tanto A como B
4) ni A ni B
3. Al calentar una columna de agua en una tetera.
1) la distancia promedio entre las moléculas de agua disminuye
2) la distancia promedio entre las moléculas de agua aumenta
3) el volumen de moléculas de agua aumenta
4) el volumen de moléculas de agua disminuye
4. Al estirar alambre de cobre entre moléculas.
1) sólo actúan fuerzas de atracción
2) actúan tanto fuerzas de atracción como de repulsión, pero las fuerzas de atracción son mayores que las fuerzas de repulsión
3) actúan tanto fuerzas de atracción como de repulsión, pero las fuerzas de repulsión son mayores que las fuerzas de atracción
4) sólo actúan fuerzas repulsivas
5. Se comprimió un cuerpo elástico sólido y se le colocó una carga. ¿Cómo han cambiado las fuerzas de interacción entre las moléculas de la sustancia de este cuerpo?
1) solo han aumentado las fuerzas de atracción
2) solo aumentaron las fuerzas repulsivas
3) tanto las fuerzas de atracción como las de repulsión aumentaron, pero las fuerzas de atracción se volvieron mayores que las fuerzas de repulsión
4) tanto las fuerzas de atracción como las de repulsión aumentaron, pero las fuerzas de repulsión se volvieron mayores que las fuerzas de atracción
6. ¿En qué estado de agregación se encuentra una sustancia si no tiene forma propia, pero sí volumen propio?
1) sólo en líquido
2) solo en gaseoso
3) en líquido o gaseoso
4) solo en sólido
7. ¿En qué estado de agregación se encuentra una sustancia si no tiene forma ni volumen propios?
1) sólo en líquido
2) solo en gaseoso
3) en líquido o gaseoso
4) solo en sólido
8. El menor orden en la disposición de las partículas es característico de
1) gases
2) líquidos
3) cuerpos cristalinos
4) cuerpos amorfos
9. Durante la transición del agua de un estado líquido a un estado cristalino.
1) la distancia entre moléculas aumenta
2) las moléculas comienzan a atraerse entre sí
3) aumenta el orden en la disposición de las moléculas
4) la distancia entre moléculas disminuye
10. Cuando el caramelo se transforma de un estado amorfo a un estado cristalino, se forman cristales de azúcar en su superficie. Al mismo tiempo
1) las distancias entre las moléculas de azúcar aumentan significativamente
2) las moléculas de azúcar dejan de moverse caóticamente
3) aumenta el orden en la disposición de las moléculas de azúcar
4) las distancias entre las moléculas de azúcar se reducen significativamente
11. De la lista de afirmaciones a continuación, seleccione dos correctas y escriba sus números en la tabla.
1) Una molécula es la partícula más pequeña de una sustancia.
2) La transferencia de presión de líquidos y gases se debe a la movilidad de sus moléculas.
3) En un cuerpo no deformado, las fuerzas de atracción entre moléculas son iguales a las fuerzas de repulsión.
4) A pequeñas distancias entre moléculas, solo actúan fuerzas repulsivas.
5) La interacción entre moléculas es de naturaleza gravitacional.
12. De las afirmaciones dadas, seleccione dos correctas y escriba sus números en la tabla.
1) Cuando se vierte agua de un recipiente a otro, toma la forma del recipiente.
2) La difusión en líquidos se produce más rápidamente que en gases.
3) Las moléculas de una sustancia están en movimiento continuo y dirigido.
4) A una temperatura determinada, todas las moléculas se mueven a la misma velocidad.
5) El agua se esparce sobre una mesa de madera, ya que las fuerzas de interacción entre las moléculas de agua son menores que las fuerzas de interacción entre el agua y las moléculas de madera.
Respuestas
