Снимка на молекулярна структуратела на пръв поглед не е в съответствие с обичайния ни опит: ние не наблюдаваме тези отделни частици, телата ни изглеждат непрекъснати. Това възражение обаче не може да се счита за убедително. М. В. Ломоносов пише в едно от произведенията си: „Невъзможно е да се отрече движението там, където окото не го вижда; който ще отрече, че листата и клоните на дърветата се движат при силен вятър, въпреки че от разстояние няма да забележи никакво движение. Както тук, поради отдалечеността, така и в горещите тела, поради малкия размер на частиците на материята, движението е скрито от погледа. И така, причината за очевидното несъгласие е, че атомите и молекулите са изключително малки.
В най-добрия оптичен микроскоп, който прави възможно разграничаването на обекти, чиито размери са не по-малки от , е невъзможно да се разгледат отделни молекули, дори и най-големите. Но редица косвени методи позволиха не само надеждно да се докаже съществуването на молекули и атоми, но дори да се установят техните размери. Така че размерът на водородния атом може да се счита за равен; дължината на водородна молекула, т.е. разстоянието между центровете на двата атома, които я изграждат, е равно на. Има по-големи молекули, например протеиновите молекули (албумин) са . През последните години, благодарение на устройството на специално устройство, което позволява да се изследват обекти с изключително малки размери - електронен микроскоп - стана възможно да се снимат не само големи молекули, но и атоми.
Фактът, че размерите на молекулите са изключително малки, може да се прецени дори без измервания, въз основа на възможността за получаване на много малки количества от различни вещества. Като разреждаме мастило (например зелено) в литър чиста вода и след това отново разреждаме този разтвор в литър вода, ще получим еднократно разреждане. Въпреки това ще видим, че последният разтвор има забележим зелен цвят и в същото време е напълно хомогенен. Следователно в най-малкия обем, който окото все още може да различи, дори при това разреждане, има много молекули на багрилото.Това показва колко малки са тези молекули.
Златото може да бъде сплескано на листове с дебелина и чрез третиране на такива листове с воден разтвор на калиев цианид могат да се получат листове злато с дебелина. Следователно размерът на златната молекула е много по-малък от една стотна от микрометъра.
На фигурите ще изобразим молекули под формата на топки. Въпреки това, молекулите (и, както ще видим по-късно, атомите) имат структура, която е различна за различните вещества, често доста сложна. Например, формата и структурата са известни не само на такива прости молекули като (фиг. 370), но и на несравнимо по-сложни, съдържащи много хиляди атоми.
Фиг. 370. Схеми на структурата на водните молекули (а) и въглеродния диоксид (б)
Бих искал да говоря за важни неща, които рядко се обясняват на уебсайтовете на компании, които продават почистващи системи, но е много по-приятно да разберете какво е заложено при избора на филтър за вашето семейство или за работа. Този преглед представя някои важни аспекти, които трябва да имате предвид при избора на филтър.
Какво е микрон и нанометър?
Ако търсите филтър за вода, най-вероятно сте попаднали на името "микрон". Когато става въпрос за механични патрони, често можете да видите фрази като „уредът филтрира груби частици мръсотия до 10 микрона или повече“. Но колко са 10 микрона? Бих искал да знам какъв вид замърсяване и да използвам касета, предназначена за 10 микрона, ще пропусна. По отношение на мембраните (било то филтър за поток или обратна осмоза) се използва друг термин - нанометър, който също е труден за представяне размер. Един микрон е 0,001 милиметра, тоест, ако условно разделите един милиметър на 1000 деления, тогава получаваме просто 1 микрон. Един нанометър е 0,001 микрона, което по същество е една милионна от милиметъра. Имената "микрон" и "нанометър" са измислени, за да се опрости представянето на такива малки числа.
Микроните най-често се използват за представяне на дълбочината на филтрация, произведена от полипропиленови или въглеродни патрони, нанометри за представяне на нивото на филтрация, произведена от мембрани за ултрафилтрация или обратна осмоза.
Как се различават водните филтри?
Има 3 основни вида филтри: проточни филтри, проточни филтри с ултрафилтрационна мембрана (мембрана) и филтри за обратна осмоза. Каква е основната разлика между тези системи? Поточен филтър може да се счита за основно пречистване, тъй като рядко пречиства водата до състояние за пиене - тоест, за разлика от другите два вида филтри, след течаща вода трябва да преварите вода преди пиене (изключение правят системите, съдържащи Aragon, Aqualen и материал Ecomix). Мембранни филтри - филтрите с ултрафилтрационна мембрана пречистват водата от всички видове замърсители, но оставят непокътнат солевия баланс на водата - тоест естественият калций, магнезий и други минерали остават във водата. Системата за обратна осмоза пречиства напълно водата, включително минерали, бактерии, соли - на изхода на филтъра водата съдържа, колкото и да е странно, само водни молекули.
Хлорът е най-хитрият замърсител на водата.
Обикновено, за да се пречиства водата от замърсители с мембранна система, порите на мембраната трябва да са по-малки от размерите на елемента. Това обаче не работи с хлора, тъй като размерът на неговата молекула е равен на размера на водната молекула и ако порите на мембраната са направени по-малки от размера на хлора, тогава водата също няма да може да премине . Ето такъв парадокс. Следователно всички системи за обратна осмоза като част от предварителни филтри и като постфилтър имат въглеродни патрони, които пречистват напълно хлора от водата. И имайте предвид, тъй като основният " главоболие„Украинската вода е точно хлорна, ако искате да закупите обратна осмоза, трябва да изберете система с два въглеродни патрона в предфилтъра - това показва качеството на почистване.
Надяваме се предоставената информация да ви е била полезна. Повече информация можете да намерите на уебсайта
Молекулите имат размери и различни форми. За по-голяма яснота ще изобразим молекула под формата на топка, като си представим, че тя е покрита със сферична повърхност, вътре в която са електронните обвивки на нейните атоми (фиг. 4, а). Според съвременните концепции молекулите нямат геометрично определен диаметър. Поради това беше договорено разстоянието между центровете на две молекули (фиг. 4b) да се приеме като диаметър d на молекула, толкова близо, че силите на привличане между тях да се балансират от силите на отблъскване.
От курса на химията "известно е, че килограм-молекула (киломол) от всяко вещество, независимо от състоянието му на агрегиране, съдържа същия брой молекули, наречен номер на Авогадро, а именно N A \u003d 6,02 * 10 26 молекули.
Сега нека оценим диаметъра на една молекула, например вода. За да направим това, разделяме обема на киломол вода на числото на Авогадро. Киломол вода има маса 18 кг.Ако приемем, че молекулите на водата са разположени близо една до друга и нейната плътност 1000 kg / m 3,можем да кажем това 1 kmolводата заема обем V \u003d 0,018 m 3. Обем на молекула вода
Като вземем молекулата като топка и използваме формулата за обем на топката, изчисляваме приблизителния диаметър, в противен случай линейния размер на водната молекула:
Диаметър на медната молекула 2,25*10 -10м.Диаметрите на газовите молекули са от същия ред. Например диаметърът на молекулата на водорода 2,47 * 10 -10 м,въглероден двуокис - 3,32*10 -10 м.Така че молекулата има диаметър от порядъка 10 -10 м.На дължина 1 см 100 милиона молекули могат да бъдат разположени наблизо.
Нека изчислим масата на една молекула, например захар (C 12 H 22 O 11). За да направите това, имате нужда от маса киломола захар (μ = 342,31 kg/kmol)разделено на числото на Авогадро, т.е. на броя на молекулите в
« Физика - 10 клас"
Какви физически обекти (системи) изучава молекулярната физика?
Как да различим механични и топлинни явления?
Молекулярно-кинетичната теория за структурата на материята се основава на три твърдения:
1) веществото се състои от частици;
2) тези частици се движат произволно;
3) частиците взаимодействат една с друга.
Всяко твърдение е строго доказано чрез експерименти.
Свойствата и поведението на всички тела без изключение се определят от движението на взаимодействащи помежду си частици: молекули, атоми или дори по-малки образувания - елементарни частици.
Оценка на размерите на молекулите. За да сме напълно сигурни в съществуването на молекули, е необходимо да определим техните размери. Най-лесният начин да направите това е да наблюдавате разпръскването на капка масло, например зехтин, по повърхността на водата. Маслото никога няма да заеме цялата повърхност, ако вземем достатъчно широк съд (фиг. 8.1). Невъзможно е да принудите капка от 1 mm 2 да се разпръсне, така че да заеме повърхност от повече от 0,6 m 2. Да предположим, че когато маслото се разпространи върху максималната площ, то образува слой с дебелина само една молекула - "мономолекулен слой". Лесно е да се определи дебелината на този слой и по този начин да се оцени размерът на молекулата на зехтина.
Обемът V на масления слой е равен на произведението от неговата повърхност S и дебелината d на слоя, т.е. V = Sd. Следователно линейният размер на молекулата на зехтина е:
Съвременни уредиви позволяват да видите и дори да измерите отделни атоми и молекули. Фигура 8.2 показва микроснимка на повърхността на силиконова пластина, където неравностите са отделни силициеви атоми. Такива изображения се научиха да се получават за първи път през 1981 г. с помощта на сложни тунелни микроскопи.
Молекулите, включително зехтинът, са по-големи от атомите. Диаметърът на всеки атом е приблизително равен на 10 -8 см. Тези размери са толкова малки, че е трудно да си ги представим. В такива случаи се използват сравнения.
Ето един от тях. Ако пръстите се свият в юмрук и се увеличат до размера на земното кълбо, тогава атомът при същото увеличение ще стане колкото юмрук.
Брой молекули.
При много малки размери на молекулите, броят им във всяко макроскопично тяло е огромен. Нека изчислим приблизителния брой молекули в капка вода с маса 1 g и следователно обем 1 cm3.
Диаметърът на една водна молекула е приблизително 3 10 -8 см. Ако приемем, че всяка водна молекула с плътна опаковка от молекули заема обем (3 10 -8 см) 3, можете да намерите броя на молекулите в една капка, като разделите капката обем (1 cm 3) по обем, на молекула:
Маса на молекулите.
Масите на отделните молекули и атоми са много малки. Изчислихме, че 1 g вода съдържа 3,7 10 22 молекули. Следователно масата на една водна молекула (H 2 0) е равна на:
Молекулите на други вещества имат маса от същия порядък, с изключение на огромните молекули органична материя; например протеините имат маса стотици хиляди пъти по-голяма от масата на отделните атоми. Но все пак техните маси в макроскопични мащаби (грамове и килограми) са изключително малки.
Относително молекулно тегло.
Тъй като масите на молекулите са много малки, е удобно да се използват в изчисленията не абсолютните стойности на масите, а относителните.
По международно споразумение масите на всички атоми и молекули се сравняват с масите на въглероден атом (така наречената въглеродна скала на атомните маси).
Относителната молекулна (или атомна) маса M r на вещество е съотношението на масата m 0 на молекула (или атом) на дадено вещество към масата на въглероден атом:
Относителните атомни маси на всички химични елементи са точно измерени. Чрез добавяне на относителните атомни маси на елементите, които изграждат молекулата на дадено вещество, можем да изчислим относителното молекулно тегло на веществото. Например, относителното молекулно тегло на въглеродния диоксид CO 2 е приблизително 44, тъй като отн атомна масавъглеродът е почти равен на 12, а кислородът е приблизително 16: 12 + 2 16 = 44.
Сравнението на атоми и молекули с масата на въглероден атом е прието през 1961 г. главната причинаТози избор е, че въглеродът е включен в огромен брой различни химични съединения. Факторът е въведен така, че относителните маси на атомите да са близки до цели числа.
Моларна маса на водата:
Ако молекулите в течността са плътно опаковани и всяка от тях се побира в куб с обем V 1с ребро д, Че .
Обемът на една молекула: , където: Vmедна бенка N Aе числото на Авогадро.
Обемът на един мол течност: , където: М-неговата моларна маса е неговата плътност.
Диаметър на молекулата:
Изчислявайки, имаме: 
Относително молекулно тегло на алуминия Mr=27. Определете основните му молекулни характеристики.
1.Моларна маса на алуминия: M=Mr. 10 -3 М = 27. 10-3
Намерете концентрацията на молекули, хелий (M = 4,10 -3 kg / mol) при нормални условия (p = 10 5 Pa, T = 273K), тяхната средноквадратична скорост и плътност на газа. От каква дълбочина изплува въздушно мехурче в езерце, ако обемът му се удвои?Не знаем дали температурата на въздуха в мехура остава същата. Ако е същото, тогава процесът на изкачване се описва с уравнението pV=конст. Ако се промени, тогава уравнението pV/T=конст.
Нека преценим дали правим голяма грешка, ако пренебрегнем промяната в температурата.
Да предположим, че имаме най-неблагоприятния резултат.Нека времето е много горещо и температурата на водата на повърхността на резервоара достига +25 0 C (298 K). На дъното температурата не може да бъде по-ниска от +4 0 C (277 K), тъй като тази температура съответства на максималната плътност на водата. Така температурната разлика е 21K. По отношение на началната температура тази стойност е %% Малко вероятно е да срещнем такъв резервоар, чиято температурна разлика между повърхността и дъното е равна на посочената стойност. В допълнение, балонът се издига достатъчно бързо и е малко вероятно по време на изкачването да има време да се затопли напълно. Така реалната грешка ще бъде много по-малка и можем напълно да пренебрегнем промяната на температурата на въздуха в мехура и да използваме закона на Бойл-Мариот, за да опишем процеса: p 1 V 1 \u003d p 2 V 2, Където: p1- налягане на въздуха в мехура на дълбочина h (p 1 = p atm. + rgh), p 2е налягането на въздуха в мехура близо до повърхността. p 2 = p atm.
 |
(p atm + rgh)V =p atm 2V; ;
|
Стъклото, обърнато с главата надолу, е пълно с въздух. Проблемът гласи, че стъклото започва да потъва само на определена дълбочина. Очевидно, ако бъде пуснат на дълбочина, по-малка от някаква критична дълбочина, той ще изплува (предполага се, че стъклото е разположено строго вертикално и не се преобръща).
Нивото, над което стъклото плува и под което потъва, се характеризира с еднаквост на силите, приложени към стъклото от различни страни.
Силите, действащи върху стъклото във вертикална посока, са насочената надолу сила на гравитацията и насочената нагоре сила на плаваемостта.
Плаващата сила е свързана с плътността на течността, в която е поставена чашата, и обема на течността, изместена от нея.
Силата на гравитацията, действаща върху стъкло, е право пропорционална на неговата маса.
От контекста на проблема следва, че когато стъклото потъва, силата нагоре намалява. Намаляване на силата на плаваемост може да възникне само поради намаляване на обема на изместената течност, тъй като течностите са практически несвиваеми и плътността на водата на повърхността и на известна дълбочина е една и съща.
Намаляване на обема на изместената течност може да възникне поради компресия на въздуха в стъклото, което от своя страна може да възникне поради повишаване на налягането. Промяната в температурата при потъването на стъклото може да се пренебрегне, ако не се интересуваме от твърде висока точност на резултата. Съответната обосновка е дадена в предишния пример.
Връзката между налягането на газа и неговия обем при постоянна температура се изразява чрез закона на Бойл-Мариот.
Налягането на течността наистина се увеличава с дълбочината и се предава във всички посоки, включително нагоре, еднакво.
Хидростатичното налягане е право пропорционално на плътността на течността и нейната височина (дълбочина на потапяне).
Записвайки като изходно уравнение уравнението, характеризиращо равновесното състояние на стъклото, последователно замествайки в него изразите, намерени по време на анализа на проблема, и решавайки полученото уравнение по отношение на желаната дълбочина, стигаме до извода, че за да за да получим числен отговор, трябва да знаем стойностите на плътността на водата, атмосферното налягане, масата на стъклото, неговия обем и ускорението на свободното падане.
Всички горни разсъждения могат да бъдат показани по следния начин:
Тъй като в текста на задачата няма данни, ще я зададем сами.
дадени:
Плътност на водата r=10 3 kg/m 3 .
Атмосферно налягане 10 5 Pa.
Обемът на чашата е 200 ml = 200. 10 -3 л \u003d 2. 10 -4 m 3.
Масата на чашата е 50 g = 5. 10 -2 кг.
Ускорение на свободното падане g = 10 m/s 2 .
Числено решение:
|
Проблемът с повдигането на балон, подобно на проблема с потъваща чаша, може да се класифицира като статичен проблем.
Топката ще започне да се издига по същия начин, както чашата потъва, веднага щом се наруши равенството на силите, приложени към тези тела и насочени нагоре и надолу. Топката, подобно на стъклото, е подложена на силата на гравитацията, насочена надолу, и подемната сила, насочена нагоре.
Плаващата сила е свързана с плътността на студения въздух около топката. Тази плътност може да се намери от уравнението на Менделеев-Клапейрон.
Силата на гравитацията е право пропорционална на масата на топката. Масата на топката от своя страна се състои от масата на черупката и масата на горещ въздух в нея. Масата на горещ въздух може да се намери и от уравнението на Менделеев-Клапейрон.
Схематично разсъждението може да се покаже по следния начин:
От уравнението можете да изразите желаната стойност, да оцените възможните стойности на количествата, необходими за получаване на числено решение на проблема, да замените тези количества в полученото уравнение и да намерите отговора в числена форма.
Затворен съд съдържа 200 g хелий. Газът преминава през сложен процес. Промяната в неговите параметри се отразява в графиката на зависимостта на обема от абсолютната температура.1. Изразете масата на газа в SI.
2. Какво е относителното молекулно тегло на този газ?
3. Каква е моларната маса на този газ (в SI)?
4. Какво е количеството на веществото, което се съдържа в съда?
5. Колко газови молекули има в съда?
6. Каква е масата на една молекула от даден газ?
7. Наименувайте процесите в раздели 1-2, 2-3, 3-1.
8. Определете обема на газа в точки 1,2, 3, 4 в ml, l, m 3.
9. Определете температурата на газа в точки 1,2, 3, 4 при 0 C, K.
10. Определете налягането на газа в точки 1, 2, 3, 4 в mm. rt. Изкуство. , банкомат, Pa.
11. Начертайте този процес върху графика на налягането спрямо абсолютната температура.
12. Начертайте този процес върху графика на налягане спрямо обем.
Инструкции за решение:
1. Вижте условие.
2. Относителното молекулно тегло на даден елемент се определя с помощта на периодичната таблица.
3. M=M r 10 -3 kg/mol.
7. стр=const - изобарен; V=конст-изохорна; T=const - изотермичен.
8. 1 m 3 \u003d 10 3 l; 1 l \u003d 10 3 ml. 9. T = t+ 273.10.1 атм. \u003d 10 5 Pa \u003d 760 mm Hg. Изкуство.
8-10. Можете да използвате уравнението на Менделеев-Клапейрон, или газови закониБойл-Мариот, Гей-Люсак, Чарлз.
Отговори на проблема
| m = 0,2 кг | |||||||
| M r = 4 | |||||||
| М = 4·10 -3 kg/mol | |||||||
| n = 50 mol | |||||||
| N = 3 10 25 | |||||||
| m = 6,7 · 10 -27 кг | |||||||
| 1 - 2 - изобарни | |||||||
| 2 - 3 - изохорни | |||||||
| 3 - 1 - изотермичен | |||||||
| № | мл | л | м 3 | ||||
| 2 10 5 | 0,2 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 4 10 5 | 0,4 | ||||||
| № | 0 С | ДА СЕ | |||||
| № | mmHg. | банкомат | татко | ||||
| 7,6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 7,6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 2,28 10 3 | 0,3 10 6 | ||||||
| 3,8 10 3 | 0,5 10 6 | ||||||
 |
 |
||||||
