Molekulių išsidėstymas kietose medžiagose. Skysčiai. Molekulių judėjimas skysčiuose Koks yra molekulių išsidėstymas kietose medžiagose

Šioje medžiagoje pasakojama ne tik apie tai, kaip dalelės yra kietose medžiagose, bet ir kaip jos juda dujose ar skysčiuose. Taip pat bus aprašyti įvairių medžiagų kristalinių gardelių tipai.

Sumavimo būsena

Yra tam tikri standartai, rodantys, kad yra trys tipiškos agregacijos būsenos, būtent: skystis ir dujinis.

Apibrėžkime kiekvienos agregacijos būsenos komponentus.

Kietosios medžiagos yra iš esmės stabilios tūrio ir formos. Pastarąjį pakeisti be papildomų energijos sąnaudų yra itin problematiška.
Skystis gali lengvai pakeisti formą, tačiau išlaiko savo tūrį.
Dujinės medžiagos neišlaiko nei formos, nei tūrio.

Pagrindinis kriterijus, pagal kurį nustatoma agregacijos būsena, yra molekulių išsidėstymas ir jų judėjimo būdai. Dujinėje medžiagoje mažiausias atstumas tarp atskirų molekulių yra daug didesnis nei jų pačių. Savo ruožtu molekulės nesiskiria dideliais atstumais įprastomis sąlygomis ir išlaiko savo tūrį. Aktyvios dalelės kietose medžiagose išsidėsčiusios griežtai apibrėžta tvarka, kiekviena iš jų, kaip laikrodžio švytuoklė, juda aplink tam tikrą kristalinės gardelės tašką. Tai suteikia kietosioms medžiagoms ypatingą tvirtumą ir standumą.

Todėl šiuo atveju aktualiausias klausimas – kaip kietose medžiagose išsidėsto veikiančios dalelės. Visais kitais atvejais atomai (molekulės) neturi tokios tvarkingos struktūros.

Skysčių savybės

Būtina atkreipti ypatingą dėmesį į tai, kad skysčiai yra tam tikra tarpinė grandis tarp kietos kūno būsenos ir jo dujinės fazės. Taigi, kai temperatūra nukrenta, skystis sukietėja, o kai jis pakyla virš tam tikros medžiagos virimo temperatūros, jis pereina į dujinę būseną. Tačiau skystis turi bendrų bruožų tiek su kietomis, tiek su dujinėmis medžiagomis. Taigi 1860 m. iškilus rusų mokslininkas D. I. Mendelejevas nustatė vadinamosios kritinės temperatūros - absoliutaus virimo - egzistavimą. Tai yra vertė, kurią pasiekus išnyksta plona riba tarp dujų ir kietosios būsenos.

Kitas kriterijus, apjungiantis dvi gretimas agregacijos būsenas, yra izotropija. Šiuo atveju jų savybės visomis kryptimis yra vienodos. Savo ruožtu kristalai yra anizotropiniai. Kaip ir dujos, skysčiai neturi fiksuotos formos ir užima visą indo, kuriame jie yra, tūrį. Tai yra, jie turi mažą klampumą ir didelį sklandumą. Susidurdamos viena su kita, skysčio ar dujų mikrodalelės laisvai juda. Anksčiau buvo manoma, kad skysčio užimamame tūryje nėra tvarkingo molekulių judėjimo. Taigi skystis ir dujos buvo priešingi kristalams. Tačiau vėlesnių tyrimų metu buvo įrodytas kietųjų ir skystųjų kūnų panašumas.

Skystoje fazėje esant temperatūrai, artimai kietėjimui, šiluminis judėjimas primena judėjimą kietose medžiagose. Šiuo atveju skystis vis tiek gali turėti tam tikrą struktūrą. Todėl atsakydami į klausimą, kaip dalelės yra kietose medžiagose skysčiuose ir dujose, galime teigti, kad pastarosiose molekulių judėjimas yra chaotiškas, netvarkingas. tačiau kietose medžiagose molekulės dažniausiai užima tam tikrą, fiksuotą padėtį.

Šiuo atveju skystis yra tam tikra tarpinė grandis. Be to, kuo arčiau jo temperatūra iki virimo, tuo daugiau molekulės juda kaip dujose. Jei temperatūra yra arčiau perėjimo į kietąją fazę, tada mikrodalelės pradeda judėti vis tvarkingiau.

Medžiagų būklės pasikeitimas

Apsvarstykite paprasčiausią vandens būklės pasikeitimo pavyzdį. Ledas yra kieta vandens fazė. Jo temperatūra yra žemiau nulio. Esant nuliui temperatūrai, ledas pradeda tirpti ir virsta vandeniu. Taip yra dėl kristalinės gardelės sunaikinimo: kaitinant dalelės pradeda judėti. Temperatūra, kuriai esant medžiaga keičia savo agregacijos būseną, vadinama lydymosi temperatūra (mūsų atveju vandens ji yra 0). Atkreipkite dėmesį, kad ledo temperatūra išliks tokia pati, kol jis visiškai ištirps. Tokiu atveju skysčio atomai ar molekulės judės taip pat, kaip ir kietose medžiagose.

Po to toliau kaitiname vandenį. Tokiu atveju dalelės pradeda intensyviau judėti, kol mūsų medžiaga pasiekia kitą agregacijos būsenos kitimo tašką – virimo temperatūrą. Toks momentas atsiranda, kai dėl judėjimo pagreičio nutrūksta jį sudarančių molekulių ryšiai – tada jis įgauna laisvą charakterį, o aptariamas skystis pereina į dujinę fazę. Medžiagos (vandens) virsmo iš skystos fazės į dujinę procesas vadinamas virimu.

Temperatūra, kurioje vanduo užverda, vadinama virimo temperatūra. Mūsų atveju ši vertė yra lygi 100 laipsnių Celsijaus (temperatūra priklauso nuo slėgio, normalus slėgis yra viena atmosfera). Pastaba: kol esamas skystis visiškai ir visiškai virsta garais, jo temperatūra išlieka pastovi.

Galimas ir atvirkštinis vandens perėjimo iš dujinės būsenos (garų) į skystį procesas, vadinamas kondensacija.

Toliau galite stebėti užšalimo procesą - skysčio (vandens) perėjimo į kietą formą procesą (pradinė būsena aprašyta aukščiau - tai ledas). Anksčiau aprašyti procesai suteikia tiesioginį atsakymą į tai, kaip dalelės išsidėsto kietose medžiagose, skysčiuose ir dujose. Medžiagos molekulių vieta ir būsena priklauso nuo jos agregacijos būsenos.

Kas yra tvirtas kūnas? Kaip jame elgiasi mikrodalelės?

Kietas kūnas – tai materialios aplinkos būsena, kurios išskirtinis bruožas yra pastovios formos išlaikymas ir pastovus nežymius virpesius sukeliančių mikrodalelių šiluminio judėjimo pobūdis. Kūnai gali būti kietos, skystos ir dujinės būsenos. Taip pat yra ir ketvirtoji būsena, kurią šiuolaikiniai mokslininkai linkę priskirti agregatui – tai vadinamoji plazma.

Taigi pirmuoju atveju bet kuri medžiaga, kaip taisyklė, turi pastovią, nekintančią formą, o dalelių išsidėstymas kietose medžiagose tam turi esminės įtakos. Mikroskopiniame lygmenyje galima pastebėti, kad atomai, sudarantys kietą kūną, yra sujungti vienas su kitu cheminiais ryšiais ir yra kristalinės gardelės mazguose.

Tačiau yra išimtis – amorfinės medžiagos, kurios yra kietos būsenos, bet negali pasigirti turinčios kristalinę gardelę. Pradedant nuo to galima duoti atsakymą, kaip dalelės yra kietosiose medžiagose. Fizika pirmuoju atveju rodo, kad atomai arba molekulės yra gardelės vietose. Tačiau antruoju atveju tokios tvarkos tikrai nėra, o tokia medžiaga panašesnė į skystį.

Fizika ir galima kieto kūno sandara

Tokiu atveju medžiaga linkusi išlaikyti savo tūrį ir, žinoma, formą. Tai yra, norint pakeisti pastarąjį, reikia pasistengti ir visai nesvarbu, ar tai metalinis daiktas, plastiko gabalas ar plastilinas. Priežastis slypi jo molekulinėje struktūroje. O tiksliau – organizmą sudarančių molekulių sąveikoje. Šiuo atveju jie yra arčiausiai. Toks molekulių išdėstymas kartojasi. Štai kodėl abipusės traukos jėgos tarp kiekvieno iš šių komponentų yra labai didelės.

Mikrodalelių sąveika paaiškina jų judėjimo pobūdį. Tokio kieto kūno formą ar tūrį viena ar kita kryptimi pakoreguoti labai sunku. Kietojo kūno dalelės negali atsitiktinai judėti per visą kieto kūno tūrį, bet gali svyruoti tik aplink tam tikrą erdvės tašką. Kietojo kūno molekulės atsitiktinai svyruoja skirtingomis kryptimis, tačiau užkliūva už panašių, kurios grąžina jas į pradinę būseną. Štai kodėl dalelės kietose medžiagose paprastai yra išdėstytos griežtai nustatyta tvarka.

Dalelės ir jų vieta kietoje medžiagoje

Kietosios medžiagos gali būti trijų tipų: kristalinės, amorfinės ir kompozitinės. Tai cheminė sudėtis, kuri turi įtakos dalelių išsidėstymui kietose medžiagose.

Kristalinės kietosios medžiagos turi tvarkingą struktūrą. Jų molekulės arba atomai sudaro tinkamos formos kristalinę erdvinę gardelę. Taigi kietas kūnas kristalinėje būsenoje turi tam tikrą kristalinę gardelę, kuri savo ruožtu lemia tam tikras fizines savybes. Tai yra atsakymas į tai, kaip dalelės yra išdėstytos kietoje medžiagoje.

Pateiksime pavyzdį: prieš daugelį metų Sankt Peterburge sandėlyje buvo laikomos blizgios baltos skardos sagų atsargos, kurios, nukritus temperatūrai, prarado blizgesį ir iš baltos tapo pilkos. Mygtukai subyrėjo į pilkus miltelius. "Alavo maras" - taip buvo vadinama ši "liga", bet iš tikrųjų tai buvo kristalų struktūros pertvarkymas veikiant žemai temperatūrai. Alavas, pereinant iš baltos į pilką, subyra į miltelius. Savo ruožtu kristalai skirstomi į monokristalus ir polikristalus.

Pavieniai kristalai ir polikristalai

Pavieniai kristalai (paprastoji druska) yra pavieniai vienalyčiai kristalai, kuriuos vaizduoja ištisinė kristalinė gardelė taisyklingų daugiakampių pavidalu. Polikristalai (smėlis, cukrus, metalai, akmenys) – tai kristaliniai kūnai, suaugę iš mažų, atsitiktinai išsidėsčiusių kristalų. Kristaluose pastebimas toks reiškinys kaip anizotropija.

Amorfinis: ypatingas atvejis

Amorfiniai kūnai (derva, kanifolija, stiklas, gintaras) neturi aiškios griežtos dalelių išdėstymo tvarkos. Tai nestandartinis atvejis, kai dalelės yra kietose medžiagose. Šiuo atveju stebimas izotropijos reiškinys, amorfinių kūnų fizinės savybės visomis kryptimis yra vienodos. Aukštoje temperatūroje jie tampa kaip klampūs skysčiai, o žemoje temperatūroje atrodo kaip kietos medžiagos. Esant išoriniam poveikiui, tuo pačiu metu aptinkamos elastinės savybės, tai yra, smūgio metu jos suskyla į miniatiūrines daleles, tokias kaip kietos medžiagos, ir sklandumą: ilgai veikiant temperatūrai, jos pradeda tekėti kaip skysčiai. Jie neturi specifinių lydymosi ir kristalizacijos temperatūrų. Kaitinant, amorfiniai kūnai suminkštėja.

Amorfinių medžiagų pavyzdžiai

Paimkite, pavyzdžiui, įprastą cukrų ir jo pavyzdžiu sužinokite dalelių išsidėstymą kietose medžiagose įvairiais atvejais. Tokiu atveju ta pati medžiaga gali būti kristalinės arba amorfinės formos. Jeigu ištirpęs cukrus kietėja lėtai, molekulėse susidaro tolygios eilės – kristalai (gabalinis cukrus, arba granuliuotas cukrus). Jei, pavyzdžiui, ištirpęs cukrus bus pilamas į šaltą vandenį, aušinimas įvyks labai greitai, o dalelės nespės susidaryti tinkamų eilučių – lydalas sukietės nesudarydamas kristalų. Taip gaunami cukriniai saldainiai (tai nekristalinis cukrus).

Tačiau po kurio laiko tokia medžiaga gali persikristalizuoti, dalelės kaupiasi įprastomis eilėmis. Jei saldainiai guli kelis mėnesius, jie pradės pasidengti biriu sluoksniu. Taip ant paviršiaus atsiranda kristalai. Cukraus laikotarpis bus keli mėnesiai, o akmeniui - milijonai metų. Anglis yra unikalus pavyzdys. Grafitas yra kristalinė anglis, jos struktūra sluoksniuota. O deimantas yra kiečiausias mineralas žemėje, galintis pjauti stiklą ir pjauti akmenis, jis naudojamas gręžimui ir poliravimui. Šiuo atveju medžiaga yra viena - anglis, tačiau ypatumas slypi gebėjime formuoti skirtingas kristalines formas. Tai dar vienas atsakymas į tai, kaip dalelės yra išdėstytos kietoje medžiagoje.

Rezultatai. Išvada

Dalelių struktūra ir išsidėstymas kietose medžiagose priklauso nuo nagrinėjamos medžiagos tipo. Jei medžiaga yra kristalinė, tada bus užsakytas mikrodalelių išdėstymas. Amorfinės struktūros neturi šios savybės. Tačiau kompozitai gali priklausyti ir pirmai, ir antrai grupei.

Vienu atveju skystis elgiasi panašiai kaip kietas (žemoje temperatūroje, kuri artima kristalizacijos temperatūrai), bet gali elgtis ir kaip dujos (kylant). Todėl šioje apžvalgos medžiagoje buvo svarstoma, kaip dalelės išsidėsto ne tik kietosiose medžiagose, bet ir kitose pagrindinėse agreguotose medžiagos būsenose.

Molekulės kinetinė energija

Dujose molekulės atlieka laisvą (izoliuotą nuo kitų molekulių) judėjimą, tik karts nuo karto susidurdamos viena su kita arba su indo sienelėmis. Kol molekulė juda laisvai, ji turi tik kinetinę energiją. Susidūrimo metu molekulės taip pat turi potencialią energiją. Taigi bendra dujų energija yra jų molekulių kinetinės ir potencialios energijos suma. Kuo dujos retėja, tuo daugiau molekulių kiekvienu laiko momentu yra laisvo judėjimo būsenoje, turinčių tik kinetinę energiją. Vadinasi, retinant dujas, potencinės energijos dalis, lyginant su kinetine energija, mažėja.

Vidutinė molekulės kinetinė energija idealių dujų pusiausvyroje turi vieną labai svarbią savybę: skirtingų dujų mišinyje vidutinė molekulės kinetinė energija skirtingiems mišinio komponentams yra vienoda.

Pavyzdžiui, oras yra dujų mišinys. Vidutinė oro molekulės energija visiems jos komponentams normaliomis sąlygomis, kai oras vis dar gali būti laikomas idealiomis dujomis, yra vienoda. Šią idealių dujų savybę galima įrodyti remiantis bendrais statistiniais sumetimais. Iš to išplaukia svarbi pasekmė: jei dvi skirtingos dujos (skirtinguose induose) yra viena su kita šiluminėje pusiausvyroje, tai jų molekulių vidutinės kinetinės energijos yra vienodos.

Dujose atstumas tarp molekulių ir atomų dažniausiai yra daug didesnis nei pačių molekulių dydis, molekulių sąveikos jėgos nėra didelės. Dėl to dujos neturi savo formos ir pastovaus tūrio. Dujos lengvai suspaudžiamos ir gali neribotai plėstis. Dujų molekulės juda laisvai (vertinant – gali suktis), tik retkarčiais susidurdamos su kitomis molekulėmis ir indo, kuriame yra dujos, sienelėmis, juda labai dideliu greičiu.

Dalelių judėjimas kietose medžiagose

Kietųjų kūnų struktūra iš esmės skiriasi nuo dujų struktūros. Juose tarpmolekuliniai atstumai maži, o molekulių potenciali energija palyginama su kinetine. Atomai (ar jonai, ar visos molekulės) negali būti vadinami nejudriais, jie atlieka atsitiktinius svyruojančius judesius aplink savo vidurines pozicijas. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnė svyravimų energija, taigi ir vidutinė svyravimų amplitudė. Atomų šiluminiai virpesiai paaiškina ir kietųjų kūnų šiluminę talpą. Išsamiau panagrinėkime dalelių judėjimą kristalinėse kietosiose medžiagose. Visas kristalas kaip visuma yra labai sudėtinga sujungta virpesių sistema. Atomų nuokrypiai nuo vidutinių padėčių yra nedideli, todėl galime daryti prielaidą, kad atomai yra veikiami kvazielastingų jėgų, paklūstančių tiesiniam Huko dėsniui. Tokios svyruojančios sistemos vadinamos tiesinėmis.

Yra sukurta matematinė sistemų, veikiančių tiesiniams virpesiams, teorija. Tai įrodo labai svarbią teoremą, kurios esmė yra tokia. Jei sistema atlieka nedidelius (tiesinius) tarpusavyje susijusius virpesius, tai transformuojant koordinates galima formaliai redukuoti į nepriklausomų osciliatorių sistemą (kurių virpesių lygtys nepriklauso viena nuo kitos). Nepriklausomų osciliatorių sistema elgiasi kaip idealios dujos ta prasme, kad pastarųjų atomai taip pat gali būti laikomi nepriklausomais.

Naudodami dujų atomų nepriklausomybės idėją pasiekiame Boltzmanno dėsnį. Ši labai svarbi išvada suteikia paprastą ir patikimą pagrindą visai kietųjų kūnų teorijai.

Boltzmanno dėsnis

Osciliatorių su nurodytais parametrais (koordinatėmis ir greičiais) skaičius nustatomas taip pat, kaip ir dujų molekulių skaičius tam tikroje būsenoje, pagal formulę:

Osciliatoriaus energija.

Boltzmanno dėsnis (1) kietojo kūno teorijoje neturi apribojimų, tačiau generatoriaus energijos formulė (2) paimta iš klasikinės mechanikos. Teoriškai nagrinėjant kietąsias medžiagas, būtina remtis kvantine mechanika, kuriai būdingas diskretiškas osciliatoriaus energijos pokytis. Osciliatoriaus energijos diskretiškumas tampa nereikšmingas tik esant pakankamai didelėms jo energijos vertėms. Tai reiškia, kad (2) galima naudoti tik esant pakankamai aukštai temperatūrai. Esant aukštai kietos medžiagos temperatūrai, artimai lydymosi temperatūrai, Boltzmanno dėsnis reiškia vienodo energijos pasiskirstymo laisvės laipsniais dėsnį. Jei dujose kiekvienam laisvės laipsniui vidutiniškai yra energijos kiekis, lygus (1/2) kT, tada generatorius turi vieną laisvės laipsnį, be kinetinės, turi ir potencialią energiją. Todėl vieno laisvės laipsnio kietojoje medžiagoje pakankamai aukštoje temperatūroje energija lygi kT. Remiantis šiuo dėsniu, nesunku apskaičiuoti bendrą kietojo kūno vidinę energiją, o po jos ir šiluminę talpą. Kietosios medžiagos molyje yra NA atomų, o kiekvienas atomas turi tris laisvės laipsnius. Todėl apgame yra 3 NA generatoriai. Kieto kūno molinė energija

o kietosios medžiagos molinė šiluminė talpa pakankamai aukštoje temperatūroje

Patirtis patvirtina šį dėsnį.

Skysčiai užima tarpinę padėtį tarp dujų ir kietų medžiagų. Skysčio molekulės nesiskiria dideliais atstumais, o skystis normaliomis sąlygomis išlaiko savo tūrį. Tačiau skirtingai nei kietosios medžiagos, molekulės ne tik svyruoja, bet ir šokinėja iš vienos vietos į kitą, tai yra, atlieka laisvus judesius. Kai temperatūra pakyla, skysčiai užverda (yra vadinamoji virimo temperatūra) ir virsta dujomis. Temperatūrai nukritus, skysčiai kristalizuojasi ir tampa kietomis medžiagomis. Temperatūros lauke yra taškas, kuriame išnyksta riba tarp dujų (sočiųjų garų) ir skysčio (kritinis taškas). Molekulių šiluminio judėjimo modelis skysčiuose netoli kietėjimo temperatūros yra labai panašus į molekulių elgesį kietose medžiagose. Pavyzdžiui, šilumos talpos koeficientai beveik vienodi. Kadangi medžiagos šiluminė talpa lydymosi metu kinta nežymiai, galima daryti išvadą, kad dalelių judėjimo skystyje pobūdis artimas judėjimui kietoje medžiagoje (lydymosi temperatūroje). Kaitinant, skysčio savybės pamažu keičiasi ir jis tampa panašesnis į dujas. Skysčiuose vidutinė dalelių kinetinė energija yra mažesnė už potencialią jų tarpmolekulinės sąveikos energiją. Tarpmolekulinės sąveikos energija skysčiuose ir kietose medžiagose skiriasi nežymiai. Jei palygintume lydymosi šilumą ir garavimo šilumą, pamatytume, kad pereinant iš vienos agregacijos būsenos į kitą, lydymosi šiluma yra žymiai mažesnė už garavimo šilumą. Tinkamą matematinį skysčio struktūros aprašymą galima pateikti tik statistinės fizikos pagalba. Pavyzdžiui, jei skystis susideda iš identiškų sferinių molekulių, tai jo struktūrą galima apibūdinti radialinio pasiskirstymo funkcija g(r), kuri suteikia tikimybę rasti bet kurią molekulę atstumu r nuo duotosios, pasirinktos kaip atskaitos taškas. . Eksperimentiškai šią funkciją galima rasti tiriant rentgeno spindulių ar neutronų difrakciją, galima atlikti šios funkcijos kompiuterinį modeliavimą naudojant Niutono mechaniką.

Skysčių kinetinę teoriją sukūrė Ya.I. Frenkelis. Šioje teorijoje skystis, kaip ir kieto kūno atveju, laikomas dinamine harmoninių osciliatorių sistema. Tačiau skirtingai nuo kieto kūno, molekulių pusiausvyros padėtis skystyje yra laikina. Svyravusi aplink vieną padėtį, skysčio molekulė peršoka į naują vietą, esančią kaimynystėje. Toks šuolis įvyksta sunaudojant energiją. Vidutinį skysčio molekulės „nustatymo gyvenimą“ galima apskaičiuoti taip:

\[\left\langle t\right\rangle =t_0e^(\frac(W)(kT))\left(5\right),\]

kur $t_0\ $ yra svyravimų aplink vieną pusiausvyros padėtį laikotarpis. Energija, kurią turi gauti molekulė, norėdama pereiti iš vienos padėties į kitą, vadinama aktyvacijos energija W, o laikas, per kurį molekulė yra pusiausvyros padėtyje, vadinamas „nusistovėjusio gyvenimo“ laiku t.

Pavyzdžiui, vandens molekulei kambario temperatūroje viena molekulė sukelia apie 100 vibracijų ir peršoka į naują padėtį. Skysčio molekulių traukos jėgos yra puikios norint išlaikyti tūrį, tačiau ribotas sėslus molekulių gyvenimas lemia tokio reiškinio kaip sklandumas atsiradimą. Dalelių virpesių metu šalia pusiausvyros padėties jos nuolat susiduria viena su kita, todėl net ir nedidelis skysčio suspaudimas sukelia staigų dalelių susidūrimų „užkietėjimą“. Tai reiškia staigų skysčio slėgio padidėjimą ant indo, kuriame jis suspaustas, sienelių.

1 pavyzdys

Užduotis: Nustatykite savitąją vario šiluminę talpą. Tarkime, kad vario temperatūra yra artima lydymosi temperatūrai. (Molinė vario masė $\mu =63\cdot 10^(-3)\frac(kg)(mol))$

Pagal Dulongo ir Petito dėsnį, chemiškai paprastų medžiagų molis, esantis artimoje lydymosi temperatūrai, turi šiluminę talpą:

Vario savitoji šiluminė talpa:

\[C=\frac(c)(\mu )\į C=\frac(3R)(\mu )\left(1.2\right),\] \[C=\frac(3\cdot 8,31) (63\cdot 10^(-3))=0,39\ \cdot 10^3(\frac(J)(kgK))\]

Atsakymas: savitoji vario šiluminė talpa yra 0,39 USD\ \cdot 10^3\left(\frac(J)(kgK)\right).$

Užduotis: Supaprastintai fizikos požiūriu paaiškinkite druskos (NaCl) tirpimo vandenyje procesą.

Šiuolaikinės sprendimų teorijos pagrindą sukūrė D.I. Mendelejevas. Jis nustatė, kad tirpimo metu vienu metu vyksta du procesai: fizinis – tolygus ištirpusios medžiagos dalelių pasiskirstymas visame tirpalo tūryje ir cheminis – tirpiklio sąveika su ištirpusia medžiaga. Mus domina fizinis procesas. Druskos molekulės nesunaikina vandens molekulių. Tokiu atveju vandens išgaruoti būtų neįmanoma. Jei druskos molekulės būtų prijungtos prie vandens molekulių, gautume kažkokią naują medžiagą. Ir druskos molekulės negali prasiskverbti į vandens molekules.

Tarp chloro ir polinių vandens molekulių Na+ ir Cl- jonų susidaro jonų-dipolio jungtis. Pasirodo, jis yra stipresnis už joninius ryšius druskos molekulėse. Dėl šio proceso susilpnėja ryšys tarp NaCl kristalų paviršiuje esančių jonų, nuo kristalo atsiskiria natrio ir chloro jonai, aplink juos susidaro vandens molekulės, vadinamieji hidratacijos apvalkalai. Atskirti hidratuoti jonai, veikiami šiluminio judėjimo, tolygiai pasiskirsto tarp tirpiklio molekulių.

Kietojo kūno molekulės ir atomai yra išsidėstę tam tikra tvarka ir forma kristalinė gardelė. Tokios kietosios medžiagos vadinamos kristalinėmis. Atomai svyruoja apie pusiausvyros padėtį, o trauka tarp jų yra labai stipri. Todėl kietieji kūnai normaliomis sąlygomis išlaiko tūrį ir turi savo formą.

Šiluminė pusiausvyra yra termodinaminės sistemos būsena, į kurią ji spontaniškai pereina po pakankamai ilgo laiko izoliacijos nuo aplinkos sąlygomis.

Temperatūra – fizikinis dydis, apibūdinantis vidutinę makroskopinės sistemos dalelių kinetinę energiją termodinaminės pusiausvyros būsenoje. Pusiausvyros būsenoje temperatūra turi vienodą reikšmę visoms makroskopinėms sistemos dalims.

Celsijaus laipsnis(simbolis: °C) yra bendras temperatūros vienetas, naudojamas Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) kartu su kelvinais.

Gyvsidabrio medicininis termometras

Mechaninis termometras

Celsijaus laipsnis pavadintas švedų mokslininko Anderso Celsijaus vardu, kuris 1742 m. pasiūlė naują temperatūros matavimo skalę. Nulis Celsijaus skalėje buvo ledo lydymosi temperatūra, o 100° – vandens virimo temperatūra esant standartiniam atmosferos slėgiui. (Iš pradžių Celsijaus ledo lydymosi temperatūrą laikė 100 °, o vandens virimo temperatūrą 0 °. Ir tik vėliau jo amžininkas Carlas Linėjus „pervertė“ šią skalę). Ši skalė yra tiesinė diapazone nuo 0 iki 100°, taip pat tiesiškai tęsiasi srityje žemiau 0° ir virš 100°. Tiesiškumas yra pagrindinė tikslių temperatūros matavimų problema. Užtenka paminėti, kad klasikinis vandens pripildytas termometras negali būti pažymėtas žemesnei nei 4 laipsnių Celsijaus temperatūrai, nes šiame diapazone vanduo vėl pradeda plėstis.

Pradinis Celsijaus laipsnio apibrėžimas priklausė nuo standartinio atmosferos slėgio apibrėžimo, nes nuo slėgio priklauso ir vandens virimo, ir ledo lydymosi temperatūra. Tai nėra labai patogu standartizuoti matavimo vienetą. Todėl priėmus kelviną K kaip pagrindinį temperatūros vienetą, Celsijaus laipsnio apibrėžimas buvo peržiūrėtas.

Pagal šiuolaikinį apibrėžimą Celsijaus laipsnis yra lygus vienam kelvinui K, o Celsijaus skalės nulis nustatomas taip, kad vandens trigubo taško temperatūra būtų 0,01 °C. Dėl to Celsijaus ir Kelvino skalės pasislenka 273,15:

26)Idealios dujos- matematinis dujų modelis, kuriame daroma prielaida, kad galima nepaisyti potencialios molekulių sąveikos energijos, palyginti su jų kinetine energija. Tarp molekulių nėra traukos ar atstūmimo jėgų, dalelių susidūrimai tarpusavyje ir su indo sienelėmis yra absoliučiai elastingi, o molekulių sąveikos laikas yra nežymiai mažas, palyginti su vidutiniu laiku tarp susidūrimų.

Kur k yra Boltzmanno konstanta (universalios dujų konstantos santykis R iki Avogadro numerio N A), i- molekulių laisvės laipsnių skaičius (daugumoje problemų, susijusių su idealiosiomis dujomis, kai molekulės laikomos mažo spindulio sferomis, kurių fizikinis analogas gali būti inertinės dujos), ir T yra absoliuti temperatūra.

Pagrindinė MKT lygtis sujungia makroskopinius dujų sistemos parametrus (slėgį, tūrį, temperatūrą) su mikroskopiniais (molekulinė masė, vidutinis jų judėjimo greitis).

Fizika. Molekulės. Molekulių išsidėstymas dujiniu, skystu ir kietu atstumu.

Dujinėje būsenoje molekulės nesusijusios viena su kita, išsidėsčiusios dideliu atstumu viena nuo kitos. Brauno judesys. Dujas galima palyginti lengvai suspausti.
Skystyje molekulės yra arti viena kitos, kartu vibruoja. Beveik nesuspaudžiamas.
Kietoje medžiagoje – molekulės išsidėsčiusios griežta tvarka (kristalinėse gardelėse), molekulės nejuda. Suspaudimas nepasiduos.
Medžiagos sandara ir chemijos pradžia:
http://samlib.ru/a/anemow_e_m/aa0.shtml
(be registracijos ir SMS žinučių, patogiu teksto formatu: galite naudoti Ctrl+C)
Jokiu būdu negalima sutikti, kad kietoje būsenoje molekulės nejuda.
Molekulių judėjimas dujose
Dujose atstumas tarp molekulių ir atomų paprastai yra daug didesnis nei molekulių dydis, o traukos jėgos yra labai mažos. Todėl dujos neturi savo formos ir pastovaus tūrio. Dujos lengvai suspaudžiamos, nes atstūmimo jėgos dideliais atstumais taip pat yra mažos. Dujos turi savybę neribotai plėstis, užpildydamos visą joms suteiktą tūrį. Dujų molekulės juda labai dideliu greičiu, susiduria viena su kita, atsimuša viena nuo kitos skirtingomis kryptimis. Daugybė molekulių poveikio indo sienelėms sukuria dujų slėgį.

Molekulių judėjimas skysčiuose
Skysčiuose molekulės ne tik svyruoja aplink pusiausvyros padėtį, bet ir šokinėja iš vienos pusiausvyros padėties į kitą. Šie šuoliai vyksta periodiškai. Laiko intervalas tarp tokių šuolių vadinamas vidutiniu nusistovėjusio gyvenimo laiku (arba vidutiniu atsipalaidavimo laiku) ir žymimas raide?. Kitaip tariant, atsipalaidavimo laikas yra svyravimo aplink vieną konkrečią pusiausvyros padėtį laikas. Kambario temperatūroje šis laikas vidutiniškai yra 10–11 s. Vieno svyravimo laikas yra 10-1210-13 s.

Nusistovėjimo laikas mažėja didėjant temperatūrai. Atstumas tarp skysčių molekulių yra mažesnis už molekulių dydį, dalelės yra arti viena kitos, o tarpmolekulinė trauka yra didelė. Tačiau skysčių molekulių išdėstymas nėra griežtai išdėstytas visame tūryje.
Skysčiai, kaip ir kietos medžiagos, išlaiko savo tūrį, tačiau neturi savo formos. Todėl jie įgauna indo, kuriame jie yra, formą. Skystis turi takumo savybę. Dėl šios savybės skystis nesipriešina formos pokyčiams, mažai susispaudžia, o jo fizinės savybės yra vienodos visomis skysčio viduje kryptimis (skysčio izotropija). Molekulinio judėjimo skysčiuose prigimtį pirmasis nustatė sovietų fizikas Jakovas Iljičius Frenkelis (1894-1952).
Molekulių judėjimas kietose medžiagose
Kietojo kūno molekulės ir atomai yra išsidėstę tam tikra tvarka ir sudaro kristalinę gardelę. Tokios kietosios medžiagos vadinamos kristalinėmis. Atomai svyruoja apie pusiausvyros padėtį, o trauka tarp jų yra labai stipri. Todėl kietieji kūnai normaliomis sąlygomis išlaiko savo tūrį ir turi savo formą.
Dujiniu pavidalu judėkite atsitiktinai, supjaustykite
Skysčiu juda vienas su kitu
Kietoje – nejudėkite.