Trdna snov je agregatno stanje snovi, za katero je značilna konstantnost oblike in narava gibanja atomov, ki izvajajo majhne vibracije okoli ravnotežnih položajev.
Brez zunanjih vplivov trdno telo ohrani svojo obliko in prostornino.
To je razloženo z dejstvom, da je privlačnost med atomi (ali molekulami) večja kot pri tekočinah (in zlasti plinih). Zadostuje, da so atomi blizu svojih ravnotežnih položajev.
Molekule ali atomi večine trdnih snovi, kot so led, sol, diamant in kovine, so razvrščeni v določenem vrstnem redu. Take trdne snovi imenujemo kristalni . Čeprav se delci teh teles gibljejo, ta gibanja predstavljajo nihanje okoli določenih točk (ravnotežnih položajev). Delci se ne morejo premakniti daleč od teh točk, zato trdna snov ohrani svojo obliko in prostornino.
Poleg tega se za razliko od tekočin ravnotežne točke atomov ali ionov trdnega telesa, ki so povezane, nahajajo na ogliščih pravilne prostorske mreže, ki se imenuje kristalni.
Ravnotežni položaji, glede na katere se pojavijo toplotne vibracije delcev, se imenujejo vozlišča kristalne mreže.
monokristal- trdno telo, katerega delci tvorijo enojno kristalno mrežo (monokristal).
Ena glavnih lastnosti monokristalov, po kateri se razlikujejo od tekočin in plinov, je anizotropija njihov fizikalne lastnosti. Pod anizotropija se nanaša na odvisnost fizikalnih lastnosti od smeri v kristalu . Anizotropne so mehanske lastnosti (znano je npr., da se sljuda zlahka lušči v eni smeri in zelo težko v pravokotni smeri), električne lastnosti (električna prevodnost številnih kristalov je odvisna od smeri), optične lastnosti (pojav dvolomnost in dikroizem - anizotropija absorpcije, tako je na primer posamezen kristal turmalina "obarvan" v različne barve - zeleno in rjavo, odvisno s katere strani ga gledate).
Polikristal- trdna snov, sestavljena iz naključno usmerjenih monokristalov. Večina trdnih snovi, s katerimi imamo opravka v vsakdanjem življenju, je polikristalnih – sol, sladkor, razni kovinski izdelki. Naključna orientacija zlitih mikrokristalov, iz katerih so sestavljeni, vodi do izginotja anizotropije lastnosti.
Kristalna telesa imajo določeno tališče.
Amorfna telesa. Med trdne snovi poleg kristalnih teles uvrščamo tudi amorfna telesa. Amorfen v grščini pomeni "brez oblike".
Amorfna telesa- to so trdna telesa, za katera je značilna neurejena razporeditev delcev v prostoru.
V teh telesih molekule (ali atomi) vibrirajo okoli naključno nameščenih točk in imajo, tako kot tekoče molekule, določeno ustaljeno življenjsko dobo. Toda za razliko od tekočin je ta čas zelo dolg.
Amorfna telesa vključujejo steklo, jantar, različne druge smole in plastiko. Čeprav pri sobni temperaturi ta telesa ohranijo svojo obliko, se z dvigom temperature postopoma zmehčajo in začnejo teči kot tekočine: Amorfna telesa nimajo določene temperature ali tališča.
V tem se razlikujejo od kristalnih teles, ki z naraščajočo temperaturo ne prehajajo postopoma, ampak nenadoma v tekoče stanje (pri zelo določeni temperaturi - tališče).
Vsa amorfna telesa izotropno, to pomeni, da imajo enake fizikalne lastnosti v različnih smereh. Ob udarcu se obnašajo kot trdna telesa – razcepijo se, in če so izpostavljeni zelo dolgo časa, tečejo.
Trenutno obstaja veliko snovi v amorfnem stanju, pridobljenih umetno, na primer amorfni in steklasti polprevodniki, magnetni materiali in celo kovine.
2. Disperzija svetlobe. Vrste spektrov. Spektrograf in spektroskop. Spektralna analiza. Vrste elektromagnetnega sevanja in njihova uporaba v železniškem prometu.
Žarek bele svetlobe, ki gre skozi trikotno prizmo, se ne samo odkloni, ampak tudi razgradi na sestavne barvne žarke.
Ta pojav je s serijo poskusov odkril Isaac Newton.
Newtonovi poskusi
Izkušnje z razgradnjo bele svetlobe v spekter:
Newton je usmeril žarek sončna svetloba skozi majhno luknjo na stekleno prizmo.
Ob udarcu v prizmo se je žarek lomil in na nasprotni steni dal podolgovato sliko z mavričnim menjavanjem barv - spekter.
Newton je na pot sončnega žarka postavil rdeče steklo, za katerim je dobil monokromatsko svetlobo (rdečo), nato prizmo in na ekranu opazoval le rdečo liso od svetlobnega žarka.
Najprej je Newton usmeril sončni žarek na prizmo. Potem, ko je z zbiralno lečo zbral barvne žarke, ki izhajajo iz prizme, je Newton namesto barvnega traku prejel belo podobo luknje na beli steni.
Newtonovi sklepi:
Prizma ne spreminja svetlobe, ampak jo le razgradi na komponente
- svetlobni žarki, ki se razlikujejo po barvi, se razlikujejo po stopnji loma; Najmočneje se lomijo vijolični žarki, manj pa rdeči.
- največjo hitrost ima rdeča svetloba, ki se manj lomi, najmanjšo pa vijolična svetloba, zato prizma svetlobo razgradi.
Odvisnost lomnega količnika svetlobe od njene barve imenujemo disperzija.
Spekter bele svetlobe:
Sklepi:
- prizma razkroji svetlobo
- bela svetloba je kompleksna (kompozitna)
- vijolični žarki se lomijo močneje od rdečih.
Barva svetlobnega žarka je določena s frekvenco nihanja.
Pri prehodu iz enega medija v drugega se spreminjata hitrost svetlobe in valovna dolžina, vendar frekvenca, ki določa barvo, ostaja konstantna.
Bela svetloba je zbirka valov z dolžinami od 380 do 760 nm.
Oko zazna žarke določene valovne dolžine, ki se odbijajo od predmeta in tako zazna barvo predmeta.
| Emisijski spektri Niz frekvenc (ali valovnih dolžin), ki jih vsebuje sevanje snovi, se imenuje emisijski spekter. Na voljo so v treh vrstah. |
| Trden je spekter, ki vsebuje vse valovne dolžine določenega območja od rdeče z λ ≈ 7,6. 10 -7 m do vijolične z λ ≈ 4. 10 -7 m. Neprekinjen spekter oddajajo segrete trdne in tekoče snovi, plini, segreti pod visokim pritiskom. |
| Linijski spekter je spekter, ki ga oddajajo plini in pare z nizko gostoto v atomskem stanju. Sestavljen je iz ločenih vrstic različne barve(valovne dolžine, frekvence), ki imajo različne lokacije. Vsak atom oddaja niz elektromagnetni valovi določene frekvence. Zato vsi kemični element ima svoj spekter |
| Pasovi je spekter, ki ga oddaja plin v svojem molekularnem stanju. |
| Črtne in pasovne spektre lahko dobimo s segrevanjem snovi ali prepuščanjem električnega toka. |
| Absorpcijski spektri Absorpcijske spektre dobimo s prepuščanjem svetlobe iz vira. daje zvezen spekter skozi snov, katere atomi so v nevzbujenem stanju. . |
| Absorpcijski spekter je niz frekvenc, ki jih absorbira določena snov |
| Spektralna analiza Preučevanje emisijskih in absorpcijskih spektrov nam omogoča ugotavljanje kvalitativne sestave snovi. Količinsko vsebnost elementa v spojini določimo z merjenjem svetlosti spektralnih črt. Metoda določanja kvalitativne in kvantitativne sestave snovi iz njenega spektra se imenuje spektroskopija. tralna analiza.Če poznamo valovne dolžine, ki jih oddajajo različni hlapi, je mogoče ugotoviti prisotnost določenih elementov v snovi. Ta metoda je zelo občutljiva. Posamezne črte v spektrih različnih elementov lahko sovpadajo, vendar je na splošno spekter vsakega elementa njegova lastnost. Spektralna analiza je igrala veliko vlogo v znanosti. Z njegovo pomočjo so preučevali sestavo Sonca in zvezd. Fraunhoferjeve temne črte so bile odkrite v spektru Sonca (1814). Sonce je vroča krogla plina ( T ≈ 6000 °C), ki oddaja neprekinjen spekter. Sončni žarki prehajajo skozi sončno atmosfero, kjer je T ≈ 2000-3000 °C. Korona absorbira določene frekvence iz zveznega spektra, mi na Zemlji pa sprejemamo sončni absorpcijski spekter. Z njim je mogoče ugotoviti, kateri elementi so prisotni v Sončevi koroni. |
Pomagal je odkriti vse zemeljske elemente, pa tudi neznani element, imenovan helij. 26 let pozneje (1894) so na Zemlji odkrili helij. Zahvaljujoč spektralni analizi je bilo odkritih 25 elementov. Zaradi svoje primerjalne enostavnosti in vsestranskosti je spektralna analiza glavna metoda za spremljanje sestave snovi v metalurgiji in strojništvu. Za določitev se uporablja spektralna analiza
kemična sestava
rud in mineralov, Spektralno analizo je mogoče izvesti z uporabo emisijskih in absorpcijskih spektrov. ν Sestavo kompleksnih mešanic analiziramo z molekulskim spektrom. λ Spekter
elektromagnetno sevanje po naraščajoči pogostnosti so: 1) Nizkofrekvenčni valovi; 2) radijski valovi; 3) infrardeče sevanje; 4) svetlobno sevanje; 5) rentgensko sevanje; 6) Gama sevanje. Vsi ti valovi imajo skupne lastnosti: absorpcijo, odboj, interferenco, uklon, disperzijo. Te lastnosti pa se lahko kažejo na različne načine. Viri in sprejemniki valov so različni. Radijski valovi:
Pridobljeno z uporabo oscilacijskih krogov in makroskopskih vibratorjev. Lastnosti.
Radijske valove različnih frekvenc in valovnih dolžin mediji različno absorbirajo in odbijajo. agregatna stanja.
Plin– agregatno stanje, v katerem snov nima določene prostornine in oblike. V plinih se delci snovi odstranijo na razdaljah, ki znatno presegajo velikost delcev. Privlačne sile med delci so majhne in jih ne morejo zadržati drug ob drugem. Potencialna energija interakcije delcev se šteje za enako nič, to je veliko manjša od kinetične energije gibanja delcev. Delci se kaotično razpršijo in zavzamejo celotno prostornino posode, v kateri se nahaja plin. Pot delcev plina je lomljene črte(od enega udarca do drugega se delec giblje enakomerno in premočrtno). Plini se zlahka stisnejo.
Tekočina- agregatno stanje, v katerem ima snov določen volumen, vendar ne obdrži svoje oblike. V tekočinah so razdalje med delci primerljive z velikostjo delcev, zato so interakcijske sile med delci v tekočinah velike. Potencialna energija interakcije delcev je primerljiva z njihovo kinetično energijo. Toda to ni dovolj za urejeno razporeditev delcev. V tekočinah opazimo le medsebojno orientacijo sosednjih delcev. Delci tekočin izvajajo kaotična nihanja okoli določenih ravnotežnih položajev in čez nekaj časa zamenjajo mesta s svojimi sosedi. Ti skoki pojasnjujejo fluidnost tekočin.
Trdna- agregatno stanje, v katerem ima snov določeno prostornino in ohrani svojo obliko. V trdnih snoveh so razdalje med delci primerljive z velikostjo delcev, vendar manjše kot v tekočinah, zato so interakcijske sile med delci ogromne, kar omogoča, da snov ohrani svojo obliko. Potencialna energija interakcije delcev je večja od njihove kinetične energije, zato je v trdnih snoveh urejena razporeditev delcev, imenovana kristalna mreža. Delci trdnih snovi izvajajo kaotična nihanja okoli ravnotežnega položaja (vozlišča kristalne mreže) in zelo redko zamenjajo mesta s svojimi sosedi. Za kristale je značilna lastnost – anizotropija – odvisnost fizikalnih lastnosti od izbire smeri v kristalu.
Lekcija št. 2/5 2
Tema št. 26: “Model strukture tekočine. Nasičeni in nenasičeni pari. Vlažnost zraka."
1 Model strukture tekočine
Tekočina ena od stanja snovi. Glavna lastnost tekočine, ki jo razlikuje od drugih agregatnih stanj, je sposobnost neomejenega spreminjanja oblike pod vplivom tangencialnih mehanskih napetosti, tudi poljubno majhnih, pri čemer praktično ohranja svojo prostornino.
Slika 1
Tekoče stanje se običajno šteje za vmesno trdna in plinasta : plin ne obdrži niti prostornine niti oblike, trdna snov pa oboje.
Molekule tekočine nimajo določenega položaja, hkrati pa nimajo popolne svobode gibanja. Med njima obstaja privlačnost, dovolj močna, da ju drži blizu.
Snov v tekočem stanju obstaja v določenem območju temperature , pod katerim se spremeni vtrdno stanje(pride do kristalizacije ali pretvorba v trdno amorfno stanje steklo), zgoraj v plinasto (pride do izhlapevanja). Meje tega intervala so odvisne od pritisk
Vse tekočine običajno delimo na čiste tekočine in mešanice . Nekatere tekoče mešanice imajo velika vrednost za življenje: kri, morska voda itd. Funkcijo lahko opravljajo tekočine topila
Glavna lastnost tekočin je tekočnost. Če nanesete na del tekočine, ki je v ravnovesju zunanja sila , potem nastane tok tekočih delcev v smeri, v kateri deluje ta sila: tekočina teče. Tako tekočina pod vplivom neuravnoteženih zunanjih sil ne obdrži svoje oblike in relativne razporeditve delov, zato zavzame obliko posode, v kateri se nahaja.
Za razliko od plastičnih trdnih snovi, tekočine nimajomeja tečenja: dovolj je, da uporabimo poljubno majhno zunanjo silo, da začne tekočina teči.
Eden od značilne lastnosti tekočina je tisto, kar ima določen volumen ( pri stalnih zunanjih pogojih). Tekočino je izjemno težko mehansko stisniti, ker za razliko od plin , je med molekulami zelo malo prostega prostora. Tlak, ki deluje na tekočino v posodi, se nespremenjeno prenese na vsako točko prostornine te tekočine ( Pascalov zakon , velja tudi za pline). Ta lastnost se skupaj z zelo nizko stisljivostjo uporablja v hidravličnih strojih.
Tekočine se običajno povečajo (razširijo) pri segrevanju in zmanjšajo (krčijo) pri ohlajanju. Vendar obstajajo izjeme, npr. vodo pri segrevanju, normalnem tlaku in temperaturah od 0 °C do približno 4 °C se krči.
Poleg tega so značilne tekočine (kot so plini). viskoznost . Opredeljena je kot sposobnost upora gibanju enega dela glede na drugega, torej kot notranje trenje.
Ko se sosednje plasti tekočine medsebojno premikajo, neizogibno pride do trkov molekul poleg trkov, ki jih povzročitoplotno gibanje. Pojavijo se sile, ki zavirajo urejeno gibanje. V tem primeru se kinetična energija urejenega gibanja pretvori v toplotno energijo kaotičnega gibanja molekul.
Tekočina v posodi, ki se začne gibati in prepuščena sama sebi, se bo postopoma ustavila, njena temperatura pa se bo povečala.Pri hlapu, tako kot pri plinu, lahko adhezijske sile skoraj zanemarimo in gibanje obravnavamo kot prosto letenje molekul in njihovo trčenje med seboj in z okoliškimi telesi (stenami in tekočino, ki prekriva dno posode). V tekočini molekule, tako kot v trdni snovi, močno medsebojno delujejo in se držijo. Vendar, medtem ko v trdnem telesu vsaka molekula za nedoločen čas zadrži določen ravnotežni položaj v telesu in je njeno gibanje reducirano na nihanje okoli tega ravnotežnega položaja, je narava gibanja v tekočini drugačna. Molekule tekočine se gibljejo veliko bolj prosto kot molekule trdne snovi, čeprav ne tako prosto kot molekule plina. Vsaka molekula v tekočini se nekaj časa premika sem ter tja, ne da bi se vendarle oddaljila od svojih sosedov. To gibanje je podobno nihanju trdne molekule okoli njenega ravnotežnega položaja. Vendar pa od časa do časa molekula tekočine pobegne iz svojega okolja in se premakne na drugo mesto ter konča v novem okolju, kjer spet nekaj časa izvaja gibanje, podobno vibriranju.
Tako je gibanje molekul tekočine nekaj podobnega mešanici gibanja v trdnem in plinskem: "nihajno" gibanje na enem mestu nadomesti "prost" prehod iz enega mesta v drugega. V skladu s tem je struktura tekočine nekaj med strukturo trdne snovi in strukturo plina. Višja kot je temperatura, tj. večja je kinetična energija molekul tekočine, večjo vlogo ima "prosto" gibanje: krajši so intervali "vibracijskega" stanja molekule in pogostejši so "prosti" prehodi, tj. , bolj postaja tekočina podobna plinu. Pri dovolj visoki temperaturi, značilni za vsako tekočino (tako imenovana kritična temperatura), se lastnosti tekočine ne razlikujejo od lastnosti močno stisnjenega plina.
2 Nasičeni in nenasičeni pari in njihove lastnosti
Nad prosto površino tekočine so vedno hlapi te tekočine. Če posoda s tekočino ni zaprta, se lahko koncentracija delcev hlapov pri stalni temperaturi spreminja v širokih mejah navzdol in navzgor.
Postopek izhlapevanja v zaprtem prostoru(zaprta posoda s tekočino)se lahko pri določeni temperaturi pojavi le do določene meje. To je razloženo z dejstvom, da se kondenzacija pare pojavi hkrati z izhlapevanjem tekočine. Prvič, število molekul, ki zapustijo tekočino v 1 s, je več številk molekule se vračajo nazaj, gostota in s tem parni tlak pa se povečata. To vodi do povečanja stopnje kondenzacije. Po določenem času nastopi dinamično ravnovesje, v katerem postane gostota pare nad tekočino konstantna.
Hlapi, ki so v stanju dinamičnega ravnotežja s svojo tekočino, se imenujejo nasičene pare. Hlapi, ki niso v stanju dinamičnega ravnotežja s svojo tekočino, se imenujejo nenasičeni.
Izkušnje kažejo, da nenasičeni pari ubogajo vse plinski zakoni , in bolj natančno, čim dlje so od nasičenosti Za nasičene pare so značilne naslednje lastnosti:
- gostota in tlak nasičene pare pri določeni temperaturi to sta največja gostota in tlak, ki ju lahko ima para pri določeni temperaturi;
- Gostota in tlak nasičene pare sta odvisna od vrste snovi. Čim nižja je specifična toplota uparjanja tekočine, tem hitreje izhlapeva in tem večji sta tlak in gostota njene pare;
- tlak in gostota nasičene pare sta enolično določena z njeno temperaturo (nista odvisna od tega, kako je para dosegla to temperaturo: med segrevanjem ali hlajenjem);
- tlak in gostota pare hitro naraščata z naraščajočo temperaturo (slika 1, a, b).
Izkušnje kažejo, da se pri segrevanju tekočine nivo tekočine v zaprti posodi zmanjša. Posledično se masa in gostota pare povečata. Močnejše povečanje tlaka nasičenih hlapov v primerjavi z idealnim plinom (Gay-Lussacov zakon ne velja za nasičene hlape) je razloženo z dejstvom, da se tukaj tlak poveča ne le zaradi povečanja povprečne kinetične energije molekul, (kot v idealnem plinu), temveč tudi zaradi povečanja koncentracije molekul;
- pri stalni temperaturi tlak in gostota nasičene pare nista odvisna od prostornine. Za primerjavo sta na sliki 2 prikazani izotermi idealnega plina (a) in nasičene pare (b).
riž. 2
Izkušnje kažejo, da se pri izotermičnem raztezanju nivo tekočine v posodi znižuje, pri stiskanju pa povečuje, tj. število molekul hlapov se spremeni tako, da ostane gostota hlapov konstantna.
3 Vlažnost
Imenuje se zrak, ki vsebuje vodno paro mokra . Za karakterizacijo vsebnosti vodne pare v zraku so uvedene številne količine: absolutna vlažnost, tlak vodne pare in relativna vlažnost.
Absolutna vlažnostρ zrak je količina, ki je številčno enaka masi vodne pare v 1 m2 3 zrak (to je gostota vodne pare v zraku pri danih pogojih).
Tlak vodne pare p je parcialni tlak vodne pare v zraku. Enoti SI za absolutno vlažnost in elastičnost sta kilogram na kubični meter (kg/m2). 3) in pascal (Pa).
Če poznamo le absolutno vlažnost ali tlak vodne pare, je še vedno nemogoče oceniti, kako suh ali vlažen je zrak. Za določitev stopnje vlažnosti zraka morate vedeti, ali je vodna para blizu ali daleč od nasičenosti.
Relativna vlažnost zrak φ je razmerje med absolutno vlažnostjo in gostoto, izraženo v odstotkihρ 0 nasičene pare pri določeni temperaturi (ali razmerje med tlakom vodne pare in tlakom p 0 nasičena para pri dani temperaturi):
Nižja kot je relativna vlažnost, dlje ko je para od nasičenja, intenzivnejše je izhlapevanje. Tlak nasičene pare p 0 pri določeni vrednosti temperaturne tabele. Tlak vodne pare (in s tem absolutna vlažnost) je določen z rosiščem.
Ko se izobarično ohladi na temperaturo tp para postane nasičena in njeno stanje je predstavljeno s piko IN . Temperatura tp , pri kateri postane vodna para nasičena, imenujemo rosišče . Pri ohlajanju pod rosišče se začne kondenzacija hlapov: pojavi se megla, pade rosa in okna se zarosijo.
4 Merjenje zračne vlage
Za merjenje vlažnosti zraka se uporabljajo merilni instrumenti higrometri. Obstaja več vrst higrometrov, vendar so glavni: lase in psihrometrični.
Ker je težko direktno izmeriti tlak vodne pare v zraku, merimo relativno vlažnostposredno.
Princip delovanjahigrometer za lasena osnovi lastnosti razmaščene dlake (človeške ali živalske)spremeni svojo dolžinoodvisno od vlažnosti zraka, v katerem se nahaja.
lasje raztegnjena čez kovinski okvir. Sprememba dolžine las se prenaša na puščico, ki se premika vzdolž lestvice. Pozimi je lasni higrometer glavni instrument za merjenje vlažnosti zunanjega zraka.
Natančnejši higrometer je psihrometrični higrometer psihrometer
(v drugi grščini "psychros" pomeni hladno).
Znano je, da je relativna vlažnost zraka odvisno hitrost izhlapevanja.
Nižja kot je vlažnost zraka, lažje izhlapi vlaga.
Psihrometer ima dva termometra . Eden je navaden, temu pravijo suho Meri temperaturo zraka v okolici. Žarnica drugega termometra je ovita v stenj iz blaga in postavljena v posodo z vodo. Drugi termometer ne kaže temperature zraka, temveč temperaturo mokrega stenja, od tod tudi ime navlažena termometer. Nižja kot je vlažnost zraka, tem bolj intenzivno vlaga izhlapi iz stenja, večja količina toplote na enoto časa se odstrani iz navlaženega termometra, nižji so njegovi odčitki, zato je večja razlika med odčitki suhega in navlaženega termometra.
Točko rosišča določimo z higrometri. Kondenzacijski higrometer je kovinska škatla A , sprednja stena TO ki je dobro poliran (slika 2) V škatlo se vlije tekoči eter, ki zlahka izhlapi, in vstavi se termometer. Prehajanje zraka skozi škatlo z uporabo gumijaste žarnice G , povzroči močno izhlapevanje etra in hitro ohlajanje škatle. Termometer meri temperaturo, pri kateri se na polirani površini stene pojavijo kapljice rose. TO . Tlak v območju ob steni lahko štejemo za konstanten, saj je to območje povezano z atmosfero in zmanjšanje tlaka zaradi hlajenja se kompenzira s povečanjem koncentracije hlapov. Pojav rose kaže, da je vodna para postala nasičena. Če poznate temperaturo zraka in rosišče, lahko ugotovite delni tlak vodne pare in relativno vlažnost.
riž. 2
5 Težave za samostojno reševanje
Problem 1
Zunaj je hladen jesenski dež. V kakšnem primeru se bo perilo, ki visi v kuhinji, posušilo hitreje: ko je okno odprto ali ko je zaprto? Zakaj?
Problem 2
Vlažnost zraka je 78 %, odčitek suhega termometra pa 12 °C. Kakšno temperaturo kaže mokri termometer?(Odgovor: 10 °C.)
Problem 3
Razlika v odčitkih suhega in mokrega termometra je 4 °C. Relativna vlažnost 60%. Kakšni so odčitki suhega in mokrega termometra?(Odgovor: t c -l9 °С, t m = 10 °С.)
1. Model zgradbe tekočin. Nasičeni in nenasičeni pari; odvisnost tlaka nasičene pare od temperature; vrenje. Vlažnost zraka; rosišče, higrometer, psihrometer.
Izhlapevanje - izhlapevanje, ki se pojavi pri kateri koli temperaturi s proste površine tekočine. Med toplotnim gibanjem pri kateri koli temperaturi kinetična energija molekul tekočine ne presega bistveno potencialne energije njihove povezave z drugimi molekulami. Izhlapevanje spremlja ohlajanje tekočine. Hitrost izhlapevanja je odvisna od: odprte površine, temperature in koncentracije molekul v bližini tekočine.
Kondenzacija- proces prehajanja snovi iz plinastega v tekoče stanje.
Izhlapevanje tekočine v zaprti posodi pri stalni temperaturi povzroči postopno povečanje koncentracije molekul izhlapevajoče snovi v plinastem stanju. Nekaj časa po začetku izhlapevanja bo koncentracija snovi v plinastem stanju dosegla vrednost, pri kateri postane število molekul, ki se vrnejo v tekočino enako številu molekule, ki zapustijo tekočino v istem času. Nameščeno dinamično ravnotežje med procesoma izparevanja in kondenzacije snovi.
Snov v plinastem stanju, ki je v dinamično ravnotežje s tekočino se imenuje nasičena para. (Hlapi so skupek molekul, ki zapustijo tekočino med procesom izhlapevanja.) Hlapi pri tlaku pod nasičenim se imenujejo nenasičeni.
Zaradi nenehnega izhlapevanja vode s površin rezervoarjev, tal in vegetacije ter dihanja ljudi in živali je v ozračju vedno vodna para. Zato je atmosferski tlak vsota tlaka suhega zraka in vodne pare v njem. Tlak vodne pare bo največji, ko bo zrak nasičen s paro. Nasičena para se za razliko od nenasičene pare ne ravna po zakonih idealnega plina. Tako nasičeni parni tlak ni odvisen od prostornine, temveč od temperature. Te odvisnosti ni mogoče izraziti s preprosto formulo, zato so bile na podlagi eksperimentalne študije odvisnosti tlaka nasičene pare od temperature sestavljene tabele, iz katerih je mogoče določiti njegov tlak pri različnih temperaturah.
Imenuje se tlak vodne pare v zraku pri določeni temperaturi absolutna vlažnost. Ker je parni tlak sorazmeren s koncentracijo molekul, lahko absolutno vlažnost definiramo kot gostoto vodne pare, prisotne v zraku pri dani temperaturi, izraženo v kilogramih na kubični meter (p).
Relativna vlažnost je razmerje med gostoto vodne pare (ali tlaka) v zraku pri dani temperaturi in gostoto (ali tlakom) vodne pare pri tej enaka temperatura, izražena v odstotkih, tj.
Najbolj ugodna za človeka v srednjih podnebnih širinah je relativna vlažnost 40-60%.
Z znižanjem temperature zraka se lahko para v njem nasiči.
rosiščeje temperatura, pri kateri postane para v zraku nasičena. Ko je v zraku ali na predmetih, s katerimi pride v stik, doseženo rosišče, začne vodna para kondenzirati. Za določanje vlažnosti zraka se uporabljajo instrumenti, imenovani higrometri in psihrometri.
1. Obstaja veliko naravnih pojavov, ki jih lahko razumemo le s poznavanjem strukture snovi. Med take pojave sodijo na primer procesi segrevanja in ohlajanja teles, pretvorba snovi iz trdnega stanja v tekoče in plinasto stanje, nastajanje megle itd.
Vprašanje, kakšna je struktura snovi, je ljudi zasedalo že od antičnih časov. Torej, v 5. st. pr. n. št Starogrški mislec Demokrit je izrazil idejo, da je snov sestavljena iz drobnih delcev, očem nevidnih. Verjel je, da obstaja meja pri delitvi snovi. Ta zadnji nedeljivi delec, ki ohranja lastnosti snovi, je poimenoval »atom«. Tudi Demokrit je verjel, da se atomi nenehno premikajo in da se snovi razlikujejo po številu atomov, velikosti, oblikah in vrstnem redu razporeditve.
Ugibanje starodavnih mislecev se ni takoj spremenilo v znanstveno idejo. Imela je veliko nasprotnikov: zlasti Aristotel je menil, da je telo mogoče deliti v nedogled. Veljavnost te ali one hipoteze je lahko potrdila le izkušnja; takrat ga je bilo nemogoče izvesti. Zato so bile Demokritove ideje nekaj časa pozabljene. K njim so se vrnili v času renesanse. V XVII-XVIII stoletju. preučevali so lastnosti plinov, nato pa v 19. st. izdelana je bila teorija zgradbe snovi v plinastem stanju. Velik prispevek k razvoju teorije o zgradbi snovi je prispeval ruski znanstvenik M.V. Lomonosov (1711 -1765), ki je verjel, da je snov sestavljena iz atomov, in je s pomočjo teh idej lahko razložil pojave, kot so izhlapevanje, toplotna prevodnost itd.
2. Molekularno kinetična teorija zgradbe snovi temelji na treh načelih.
Položaj 1. Vse snovi so sestavljene iz delcev s presledki med njimi. Takšni delci so lahko molekule, atomi, ioni.
Dokaz za to stališče so dejstva, ugotovljena med opazovanji in poskusi. Med takšna dejstva sodijo stisljivost teles, topnost snovi v vodi itd. Če torej v vodi raztopite malo barve, se voda obarva. Če kapljico te vode damo v drug kozarec z čisto vodo, potem bo tudi ta voda postala obarvana, le njena barva bo manj nasičena. To operacijo lahko ponovite še večkrat. V vsakem primeru bo raztopina obarvana, le šibkejša kot v prejšnji. To pomeni, da se kapljica barve razdeli na delce. Iz predstavljenih dejstev in opisanih izkušenj sklepamo, da telesa niso trdna, sestavljena so iz majhnih delcev.
Da telesa niso trdna, ampak da so med delci, iz katerih so sestavljena, vrzeli, dokazuje dejstvo, da lahko plin v valju stisnemo z batom, zrak lahko stisnemo v balon na vroč zrak, radirko ali kos gume, se telesi pri ohlajanju skrčijo in pri segrevanju razširijo. Tako gre neogreta krogla prosto skozi obroč, katerega premer je nekoliko večji od premera krogle. Če kroglo segrevamo v plamenu alkoholne svetilke, ne gre v obroč.
3. Iz zgoraj obravnavanih poskusov sledi, da lahko snov razdelimo na ločene delce, ki ohranijo njene lastnosti. Vendar pa obstaja določena meja za delitev snovi, tj. obstaja najmanjši delček snovi, ki ohrani svoje lastnosti. Manjši delec, ki bi ohranil lastnosti dane snovi, preprosto ne obstaja.
Najmanjši delček snovi, ki jo ohranja kemijske lastnosti, imenujemo molekula.
Besede "kemijske lastnosti" pomenijo naslednje. Kuhinjska sol je snov, ki je spojina natrija in klora (NaCl). Ta spojina ima določene kemijske lastnosti, zlasti lahko reagira s katero koli drugo snovjo. V tem primeru se bosta tako kristal soli kot molekula te kemične spojine v reakciji obnašala enako. V tem smislu pravijo, da molekula ohrani kemijske lastnosti dane snovi.
4. Opisani poskusi kažejo, da so molekule majhne. Nemogoče jih je videti s prostim očesom. Premer velikih molekul je približno 10 -8 cm.
Ker so molekule tako majhne, jih telesa vsebujejo veliko. Torej 1 cm 3 zraka vsebuje 27·10 18 molekul.
Masa molekul je zelo majhna, pa tudi njena velikost. Na primer, masa ene molekule vodika je 3,3·10 -24 g ali 3,3·10 -27 kg, masa ene molekule vode pa 3·10 -26 kg. Masa molekul iste snovi je enaka. Trenutno sta masa in velikost molekul različnih snovi določena precej natančno.
5. Molekule so sestavljene iz še manjših delcev, imenovanih atomi. Na primer, molekulo vode lahko razdelimo na vodik in kisik. Vendar sta vodik in kisik različni snovi in imata drugačne lastnosti kot voda. Molekulo vode lahko pri tem razgradite na takšne snovi kemična reakcija.
Atom je najmanjši delec snovi, ki se med kemičnimi reakcijami ne cepi.
Molekula vode je sestavljena iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika; molekula kuhinjske soli je sestavljena iz enega atoma natrija in enega atoma klora. Molekula sladkorja je bolj zapletena: sestavljena je iz 6 atomov ogljika, 12 atomov vodika in 6 atomov kisika, molekula beljakovine pa je sestavljena iz več tisoč atomov.
Obstajajo snovi, katerih molekule vsebujejo homogene atome. Na primer, molekula vodika je sestavljena iz dveh atomov vodika, molekula kisika - iz dveh atomov kisika.
V naravi obstajajo snovi, ki niso sestavljene iz molekul, ampak iz atomov. Imenujejo se preprosti. Primeri takih snovi vključujejo aluminij, železo, živo srebro, kositer itd.
Vsaka snov, ne glede na to, kako je pridobljena, vsebuje iste atome. Na primer, molekula vode, pridobljena s taljenjem ledu ali iz jagodičevega soka ali iztočena iz pipe, vsebuje dva atoma vodika in en atom kisika. Molekula kisika, pridobljena iz atmosferskega zraka ali pridobljena med katero koli kemično reakcijo, vsebuje dva atoma kisika.
6. Položaj 2. Molekule so v neprekinjenem naključnem (kaotičnem) gibanju. Ker so molekule majhne, je nemogoče neposredno opazovati in dokazati njihovo gibanje. Vendar cela serija eksperimentalna dejstva in opazovani pojavi so posledica gibanja molekul. Ti vključujejo predvsem Brownovo gibanje in difuzijo.
7. Položaj 3. Molekule medsebojno delujejo, med njimi delujejo sile privlačnosti in odboja.
Opazovanja kažejo, da telesa ne razpadejo na posamezne molekule. Trda telesa, kot sta lesena ali kovinska palica, je težko raztegniti ali zlomiti. Težko jih je tudi stisniti. Tekočine v posodi ni lahko stisniti. Pline je lažje stisniti, vendar se morate za to še vedno potruditi.
Če telesa ne razpadejo na molekule, potem je očitno, da molekule privlačijo druga drugo. Medsebojna privlačnost drži molekule blizu druge.
Če vzamete dva svinčena valja in ju stisnete skupaj ter ju nato sprostite, se bosta ločila. Če površine valjev očistimo in ponovno pritisnemo drug ob drugega, se bodo valji »zlepili skupaj«. Ne bodo se ločili niti, če bo na spodnji valj obešen več kilogramov težak tovor. Ta rezultat je mogoče razložiti na naslednji način: valji se držijo skupaj, ker med molekulami delujejo privlačne sile.
Jeklenke smo pred čiščenjem ločili, saj so bile na površinah jeklenk nepravilnosti, ki smo jih med čiščenjem odstranili. Površine so postale gladke, kar je privedlo do zmanjšanja razdalje med molekulami, ki se nahajajo na površinah valjev, ko so bili pritisnjeni drug na drugega. torej privlačne sile med molekulami delujejo na kratkih razdaljah. Te razdalje so približno enake velikosti molekule. Zato skodelice ne morete razbiti in sestaviti kosov, da dobite celo skodelico. Palice ne moreš prelomiti na dva dela in ju sestaviti, da bi dobila celo palico.
Med molekulami poleg privlačnih sil delujejo tudi odbojne sile, ki preprečujejo, da bi se molekule približale druga drugi. To pojasnjuje dejstvo, da je stisnjena vzmet težko stisnjena; zunanja sila. To se zgodi zato, ker se molekule, ko so stisnjene, približajo drug drugemu in se povečajo odbojne sile, ki delujejo med njimi. Vzmet spravijo v prvotno stanje.
Ko telo raztegnemo, se odbojna sila zmanjša za v večji meri kot sila gravitacije. Ko je telo stisnjeno, se odbojna sila poveča v večji meri kot privlačna sila.
8. Snovi so lahko v treh agregatnih stanjih: trdno, tekoče in plinasto. Lastnosti teles v različnih agregatnih stanjih so različne.
Torej ima trdno telo določeno obliko in določeno prostornino. Težko ga je stisniti ali raztegniti; če ga stisnete in nato spustite, običajno povrne svojo obliko in volumen. Izjema so nekatere snovi, katerih trdno stanje je po svojih lastnostih blizu tekočinam (plastelin, vosek, var).
Tekočina dobi obliko posode, v katero se nalije. To nakazuje, da tekočina v zemeljskih razmerah nima lastne oblike. Samo zelo majhne kapljice tekočine imajo svojo obliko – obliko krogle.
Zelo težko je spremeniti prostornino tekočine. Torej, če črpalko napolnite z vodo, zaprete luknjo na dnu in poskusite stisniti vodo, verjetno ne bo uspelo. To pomeni, da ima tekočina svojo prostornino.
Za razliko od tekočine je prostornino plina mogoče precej enostavno spremeniti. To lahko naredimo tako, da žogico stiskamo z rokami oz balon. Plin nima lastne prostornine, zavzema celotno prostornino posode, v kateri se nahaja. Enako lahko rečemo o obliki plina.
Tako imajo trdne snovi svojo obliko in prostornino, tekočine imajo svojo prostornino, a je nimajo lastno obliko, plini nimajo niti svoje prostornine niti svoje oblike. Trdne snovi in tekočine je težko stisniti, pline pa zlahka.
Te lastnosti teles lahko razložimo z znanjem o zgradbi snovi.
Ker plini zasedajo celotno prostornino, ki jim je na voljo, je očitno, da so privlačne sile med molekulami plina majhne. To pomeni, da se molekule med seboj nahajajo na razmeroma velikih razdaljah. V povprečju so več desetkrat večje od razdalj med molekulami tekočine. To potrjuje dejstvo, da so plini zlahka stisljivi.
Majhne privlačne sile vplivajo tudi na naravo gibanja molekul plina. Molekula plina se giblje premočrtno, dokler ne trči z drugo molekulo, zaradi česar spremeni smer gibanja in se do naslednjega trka giblje premočrtno.
Trdne snovi je težko stisniti. To je posledica dejstva, da so molekule blizu druga drugi in z rahlo spremembo razdalje med njimi se odbojne sile močno povečajo. Relativno velika privlačnost med molekulami trdnih snovi vodi do tega, da ohranijo svojo obliko in prostornino.
Atomi ali molekule večine trdnih snovi so urejene v določenem vrstnem redu in obliki kristalna mreža. Slika 63 prikazuje kristalno mrežo kuhinjske soli. V vozliščih kristalne mreže sta atoma natrija (Na) in klora (Cl). Delci trdnega telesa (atomi ali molekule) so podvrženi nihanju glede na vozlišče kristalne mreže.
Tudi v tekočinah se molekule nahajajo precej blizu ena drugi. Zato jih je težko stisniti in imajo svoj volumen. Vendar pa privlačne sile med molekulami tekočine niso dovolj močne, da bi tekočina ohranila svojo obliko.
Narava gibanja molekul tekočine je zelo zapletena. Niso urejene tako kot molekule trdnih snovi, ampak v večjem redu kot molekule plinov. Molekule tekočine so podvržene oscilatornemu gibanju glede na ravnotežne položaje, vendar se sčasoma ti ravnotežni položaji premaknejo.
Slika 64 prikazuje razporeditev molekul vode v različnih agregatnih stanjih: trdno (c), tekoče (b), plinasto (a).
1. del
1. Molekula je
1) najmanjši delec snovi
2) delec snovi, ki ohrani svoje kemijske lastnosti
3) najmanjši delec snovi, ki ohrani vse svoje lastnosti
4) najmanjši delec snovi, ki ohrani svoje kemijske lastnosti
2. Dejstvo, da med delci snovi obstajajo vrzeli, je označeno z:
A. Stisljivost plinov
B. Delitev snovi na dele
Pravilen odgovor
1) samo A
2) samo B
3) A in B
4) niti A niti B
3. Pri segrevanju stolpca vode v kotličku
1) povprečna razdalja med molekulami vode se zmanjša
2) poveča se povprečna razdalja med molekulami vode
3) poveča se volumen vodnih molekul
4) prostornina molekul vode se zmanjša
4. Pri raztezanju bakrene žice med molekulami
1) delujejo samo privlačne sile
2) delujejo tako privlačne kot odbojne sile, vendar so privlačne sile večje od odbojnih
3) delujejo tako privlačne kot odbojne sile, vendar so odbojne sile večje od privlačnih sil
4) delujejo le odbojne sile
5. Trdno elastično telo smo stisnili in nanj obremenili. Kako so se spremenile interakcijske sile med molekulami snovi tega telesa?
1) povečale so se samo sile privlačnosti
2) povečale so se samo odbojne sile
3) privlačne in odbojne sile so se povečale, vendar so privlačne sile postale večje od odbojnih
4) tako privlačne kot odbojne sile so se povečale, vendar so odbojne sile postale večje od privlačnih sil
6. V kakšnem agregatnem stanju je snov, če nima svoje oblike, ima pa svoj volumen?
1) samo v tekočini
2) samo v plinastem stanju
3) v tekočem ali plinastem stanju
4) samo v trdnem stanju
7. V kakšnem agregatnem stanju je snov, če nima ne svoje oblike ne lastnega volumna?
1) samo v tekočini
2) samo v plinastem stanju
3) v tekočem ali plinastem stanju
4) samo v trdnem stanju
8. Najmanjši red v razporeditvi delcev je značilen za
1) plini
2) tekočine
3) kristalna telesa
4) amorfna telesa
9. Pri prehodu vode iz tekočega v kristalno stanje
1) razdalja med molekulami se poveča
2) molekule se začnejo privlačiti
3) poveča se urejenost v razporeditvi molekul
4) razdalja med molekulami se zmanjša
10. Ko bonbon preide iz amorfnega stanja v kristalno stanje, se na njegovi površini oblikujejo kristali sladkorja. Ob istem času
1) razdalje med molekulami sladkorja se močno povečajo
2) molekule sladkorja se prenehajo kaotično premikati
3) poveča se urejenost v razporeditvi molekul sladkorja
4) razdalje med molekulami sladkorja se znatno zmanjšajo
11. Iz spodnjega seznama trditev izberi dve pravilni in njuni številki zapiši v tabelo.
1) Molekula je najmanjši delček snovi.
2) Prenos tlaka s tekočino in plinom je posledica mobilnosti njihovih molekul.
3) V nedeformiranem telesu so privlačne sile med molekulami enake odbojnim silam.
4) Na majhnih razdaljah med molekulami delujejo le odbojne sile.
5) Interakcija med molekulami je gravitacijske narave.
12. Izmed podanih trditev izberi dve pravilni in njuni številki zapiši v tabelo.
1) Ko vodo prelijemo iz ene posode v drugo, dobi obliko posode.
2) Difuzija v tekočinah poteka hitreje kot v plinih.
3) Molekule snovi so v neprekinjenem usmerjenem gibanju.
4) Pri določeni temperaturi se vse molekule gibljejo z enakimi hitrostmi.
5) Voda se širi po leseni mizi, saj so interakcijske sile med vodnimi molekulami manjše od interakcijskih sil med vodo in lesnimi molekulami.
odgovori
