Größe eines Chlormoleküls in Mikrometer. Wie wirkt sich die Größe eines Moleküls auf Anziehungskräfte aus? Chlor ist der heimtückischste Wasserschadstoff.

Wenn zwei oder mehr Atome chemische Bindungen miteinander eingehen, entstehen Moleküle. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Atome gleich sind oder ob sie sich in Form und Größe völlig voneinander unterscheiden. Wir werden herausfinden, wie groß die Moleküle sind und wovon sie abhängt.

Was sind Moleküle?

Seit Jahrtausenden spekulieren Wissenschaftler über das Geheimnis des Lebens, darüber, was genau an seinem Ursprung passiert. Nach den ältesten Kulturen besteht das Leben und alles auf dieser Welt aus den Grundelementen der Natur - Erde, Luft, Wind, Wasser und Feuer. Im Laufe der Zeit begannen jedoch viele Philosophen, die Idee zu vertreten, dass alle Dinge aus winzigen, unteilbaren Dingen bestehen, die weder erschaffen noch zerstört werden können.

Doch erst mit dem Aufkommen der Atomtheorie und der modernen Chemie begannen Wissenschaftler zu postulieren, dass Teilchen zusammengenommen die Grundbausteine ​​aller Dinge hervorbringen. So entstand der Begriff, der sich im Kontext der modernen Teilchentheorie auf die kleinsten Masseneinheiten bezieht.

Nach seiner klassischen Definition ist ein Molekül das kleinste Teilchen einer Substanz, das zur Aufrechterhaltung seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften beiträgt. Es besteht aus zwei oder mehr Atomen sowie Gruppen gleicher oder verschiedener Atome, die durch chemische Kräfte zusammengehalten werden.

Welche Größe haben die Moleküle? In der 5. Klasse vermittelt Naturkunde (ein Schulfach) nur eine grobe Vorstellung von Größen und Formen, diese Thematik wird im Chemieunterricht der Oberstufe vertieft.

Beispiele für Moleküle

Moleküle können einfach oder komplex sein. Hier sind einige Beispiele:

• H 2 O (Wasser);
• N2 (Stickstoff);
• O 3 (Ozon);
• CaO (Kalziumoxid);
• C 6 H 12 O 6 (Glucose).

Moleküle, die aus zwei oder mehr Elementen bestehen, nennt man Verbindungen. Wasser, Calciumoxid und Glucose sind also zusammengesetzt. Nicht alle Verbindungen sind Moleküle, aber alle Moleküle sind Verbindungen. Wie groß dürfen sie sein? Wie groß ist ein Molekül? Es ist eine bekannte Tatsache, dass fast alles um uns herum aus Atomen besteht (außer Licht und Schall). Ihr Gesamtgewicht ist die Masse des Moleküls.

Molekulare Masse

Wenn es um die Größe von Molekülen geht, gehen die meisten Wissenschaftler vom Molekulargewicht aus. Dies ist das Gesamtgewicht aller seiner konstituierenden Atome:

• Wasser, bestehend aus zwei Wasserstoffatomen (mit jeweils einer atomaren Masseneinheit) und einem Sauerstoffatom (16 atomare Masseneinheiten), hat ein Molekulargewicht von 18 (genauer 18,01528).
• Glukose hat ein Molekulargewicht von 180.
• Sehr lange DNA kann ein Molekulargewicht von etwa 1010 haben (das ungefähre Gewicht eines menschlichen Chromosoms).

Messung in Nanometern

Neben der Masse können wir auch messen, wie groß Moleküle in Nanometern sind. Eine Einheit Wasser hat einen Durchmesser von etwa 0,27 Nm. DNA hat einen Durchmesser von bis zu 2 nm und kann sich über mehrere Meter erstrecken. Es ist schwer vorstellbar, wie solche Dimensionen in eine Zelle passen können. Das Verhältnis von Länge zu Dicke der DNA ist erstaunlich. Es ist 1/100.000.000, was wie ein menschliches Haar so lang wie ein Fußballfeld ist.

Formen und Größen

Welche Größe haben die Moleküle? Sie kommen in verschiedenen Formen und Größen. Wasser und Kohlendioxid gehören zu den kleinsten, Proteine ​​zu den größten. Moleküle sind Elemente, die aus Atomen bestehen, die miteinander verbunden sind. Das Aussehen von Molekülen zu verstehen, ist traditionell Teil der Chemie. Abgesehen von ihrem unverständlich seltsamen chemischen Verhalten ist eine der wichtigen Eigenschaften von Molekülen ihre Größe.

Wo kann es besonders nützlich sein zu wissen, wie groß Moleküle sind? Die Antwort auf diese und viele andere Fragen hilft im Bereich der Nanotechnologie, da sich das Konzept der Nanoroboter und intelligenten Materialien zwangsläufig mit den Auswirkungen von Molekülgröße und -form befasst.

Welche Größe haben die Moleküle?

In Klasse 5 vermittelt Naturgeschichte zu diesem Thema nur allgemeine Informationen darüber, dass alle Moleküle aus Atomen bestehen, die sich in ständiger zufälliger Bewegung befinden. Schon in der Oberstufe sieht man in Chemielehrbüchern Strukturformeln, die der tatsächlichen Form von Molekülen ähneln. Es ist jedoch unmöglich, ihre Länge mit einem gewöhnlichen Lineal zu messen, und dazu muss man wissen, dass Moleküle dreidimensionale Objekte sind. Ihr Bild auf Papier ist eine Projektion auf eine zweidimensionale Ebene. Die Länge eines Moleküls wird durch die Bindungen der Längen seiner Winkel verändert. Es gibt drei Hauptsächliche:

• Der Winkel eines Tetraeders beträgt 109°, wenn alle Bindungen dieses Atoms zu allen anderen Atomen einfach sind (nur ein Strich).
• Der Winkel eines Sechsecks beträgt 120°, wenn ein Atom eine Doppelbindung mit einem anderen Atom hat.
• Der Linienwinkel beträgt 180°, wenn ein Atom entweder zwei Doppelbindungen oder eine Dreifachbindung mit einem anderen Atom hat.

Tatsächliche Winkel weichen oft von diesen Winkeln ab, da eine Vielzahl von Effekten berücksichtigt werden müssen, einschließlich elektrostatischer Wechselwirkungen.

Wie man sich die Größe von Molekülen vorstellt: Beispiele

Welche Größe haben die Moleküle? In der 5. Klasse sind die Antworten auf diese Frage, wie bereits gesagt, allgemeiner Natur. Schulkinder wissen, dass die Größe dieser Verbindungen sehr klein ist. Wenn Sie beispielsweise ein Sandmolekül in einem einzelnen Sandkorn in ein ganzes Sandkorn verwandeln, könnten Sie unter der resultierenden Masse ein Haus mit fünf Stockwerken verstecken. Welche Größe haben die Moleküle? Die kurze Antwort, die auch wissenschaftlicher ist, lautet wie folgt.

Das Molekulargewicht wird dem Verhältnis der Masse des gesamten Stoffes zur Anzahl der Moleküle im Stoff oder dem Verhältnis der Molmasse zur Avogadro-Konstante gleichgesetzt. Die Maßeinheit ist Kilogramm. Das durchschnittliche Molekulargewicht beträgt 10 -23 -10 -26 kg. Nehmen wir zum Beispiel Wasser. Sein Molekulargewicht beträgt 3 × 10 –26 kg.

Wie wirkt sich die Größe eines Moleküls auf Anziehungskräfte aus?

Verantwortlich für die Anziehung zwischen Molekülen ist die elektromagnetische Kraft, die sich durch Anziehung entgegengesetzter und Abstoßung ähnlicher Ladungen äußert. Die zwischen entgegengesetzten Ladungen bestehende elektrostatische Kraft dominiert die Wechselwirkungen zwischen Atomen und zwischen Molekülen. Die Gravitationskraft ist in diesem Fall so klein, dass sie vernachlässigt werden kann.

In diesem Fall beeinflusst die Größe des Moleküls die Anziehungskraft durch die Elektronenwolke von zufälligen Verzerrungen, die während der Verteilung der Elektronen des Moleküls auftreten. Bei unpolaren Partikeln, die nur schwache Van-der-Waals-Wechselwirkungen oder Dispersionskräfte aufweisen, wirkt sich die Größe der Moleküle direkt auf die Größe der Elektronenwolke aus, die das angegebene Molekül umgibt. Je größer es ist, desto größer ist das geladene Feld, das es umgibt.

Eine größere Elektronenwolke bedeutet, dass mehr elektronische Wechselwirkungen zwischen benachbarten Molekülen auftreten können. Dadurch entwickelt ein Teil des Moleküls vorübergehend eine positive Teilladung, der andere Teil eine negative. Dabei kann das Molekül die Elektronenwolke des Nachbarmoleküls polarisieren. Anziehung tritt auf, weil die teilweise positive Seite eines Moleküls von der teilweise negativen Seite des anderen angezogen wird.

Fazit

Wie groß sind also die Moleküle? In der Naturwissenschaft findet man, wie wir herausgefunden haben, nur eine bildliche Vorstellung von Masse und Größe dieser kleinsten Teilchen. Aber wir wissen, dass es einfache und komplexe Verbindungen gibt. Und die zweite kann so etwas wie ein Makromolekül beinhalten. Es ist eine sehr große Einheit, wie ein Protein, die normalerweise durch die Polymerisation kleinerer Untereinheiten (Monomere) entsteht. Sie bestehen normalerweise aus Tausenden von Atomen oder mehr.

Kikoin A.K. Eine einfache Methode zur Bestimmung der Größe von Molekülen // Kvant. - 1983. - Nr. 9. - C.29-30.

Nach besonderer Vereinbarung mit der Redaktion und den Herausgebern der Zeitschrift "Kvant"

In der Molekularphysik sind die Hauptakteure Moleküle, unvorstellbar kleine Teilchen, aus denen alle Substanzen der Welt bestehen. Es ist klar, dass es für das Studium vieler Phänomene wichtig ist zu wissen, was sie sind, Moleküle. Genauer gesagt, was sind ihre Abmessungen.

Wenn man von Molekülen spricht, stellt man sich diese normalerweise als kleine, elastische, harte Kugeln vor. Die Größe von Molekülen zu kennen bedeutet daher, ihren Radius zu kennen.

Trotz der geringen Größe von Molekülen ist es Physikern gelungen, viele Wege zu ihrer Bestimmung zu entwickeln. Physik 9 spricht über zwei davon. Man nutzt die Eigenschaft mancher (sehr weniger) Flüssigkeiten aus, sich in Form eines ein Molekül dicken Films auszubreiten. In einem anderen wird die Partikelgröße mit einem komplexen Gerät – einem Ionenprojektor – bestimmt.

Es gibt jedoch eine sehr einfache, wenn auch nicht die genaueste Möglichkeit, die Radien von Molekülen (oder Atomen) zu berechnen: Sie beruht darauf, dass die Moleküle eines Stoffes im festen oder flüssigen Zustand können als dicht nebeneinander betrachtet werden. In diesem Fall können wir für eine grobe Schätzung davon ausgehen, dass das Volumen v etwas Masse m Substanz ist einfach gleich der Summe der Volumina der darin enthaltenen Moleküle. Dann erhalten wir das Volumen eines Moleküls, indem wir das Volumen teilen v pro Anzahl Moleküle N.

Die Anzahl der Moleküle in einem Massenkörper m gleich \(~N_a \frac(m)(M)\), wobei M- Molmasse des Stoffes N A ist Avogadros Zahl. Daher die Lautstärke v 0 eines Moleküls wird aus der Gleichheit bestimmt

\(~V_0 = \frac(V)(N) = \frac(V M)(m N_A)\) .

Dieser Ausdruck umfasst das Verhältnis des Volumens eines Stoffes zu seiner Masse. Die umgekehrte Beziehung \(~\frac(m)(V) = \rho\) ist die Dichte der Materie, so dass

\(~V_0 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

Die Dichte von fast jedem Stoff kann in Tabellen gefunden werden, die für alle zugänglich sind. Die Molmasse lässt sich leicht bestimmen, wenn die chemische Formel des Stoffes bekannt ist.

\(~\frac(4)(3) \pi r^3 = \frac(M)(\rho N_A)\) .

woraus wir den Ausdruck für den Radius des Moleküls erhalten:

\(~r = \sqrt (\frac(3M)(4 \pi \rho N_A)) = \sqrt (\frac(3)(4 \pi N_A)) \sqrt (\frac(M)(\rho) )\) .

Die erste dieser beiden Wurzeln ist ein konstanter Wert gleich ≈ 7,4 10 -9 mol 1/3, also die Formel für r nimmt die Gestalt an

\(~r \approx 7,4 \cdot 10^(-9) \sqrt (\frac(M)(\rho)) (m)\) .

Zum Beispiel ist der Radius eines Wassermoleküls mit dieser Formel berechnet r B ≈ 1,9 10 -10 m.

Die beschriebene Methode zur Bestimmung der Radien von Molekülen kann schon deshalb nicht genau sein, weil die Kugeln nicht lückenlos verlegt werden können, selbst wenn sie sich berühren. Außerdem wären bei einer solchen "Verpackung" von Kugelmolekülen molekulare Bewegungen unmöglich. Trotzdem liefern Berechnungen der Molekülgrößen nach der oben angegebenen Formel Ergebnisse, die fast mit den Ergebnissen anderer Methoden übereinstimmen, die unvergleichlich genauer sind.

KAPITEL 4. ERSTE INFORMATIONSKLASSE ÜBER DIE STRUKTUR DER SUBSTANZ

Das Lösen von Aufgaben zu diesem Thema soll den Studierenden dabei helfen, erste Vorstellungen über den molekularen Aufbau von Stoffen zu entwickeln.

Bei Aufgaben müssen vor allem solche Tatsachen berücksichtigt werden, deren wissenschaftliche Erklärung unweigerlich zu der Vorstellung führt, dass Körper aus kleinsten Teilchen - Molekülen - bestehen.

Als nächstes sollten eine Reihe von Problemen gelöst werden, die das Konzept der Größe von Molekülen sowie ihrer Eigenschaften, Bewegung und Wechselwirkung liefern. Aufgrund der unzureichenden mathematischen Vorbereitung der Studierenden sollten die meisten Aufgaben von hoher Qualität sein.

Besondere Aufmerksamkeit sollte auch experimentellen Problemen geschenkt werden. Die Schüler können zu Hause einfache experimentelle Aufgaben lösen.

Die gewonnenen Informationen über den molekularen Aufbau von Stoffen werden dann genutzt, um den Unterschied zwischen festem, flüssigem und gasförmigem Aggregatzustand zu erklären.

1. Die Existenz von Molekülen. Molekülgrößen

Es ist nützlich, das anfängliche Konzept der Moleküle und ihrer Größen mit Hilfe von Aufgaben zu verdeutlichen und zu vertiefen, in denen mit einem Elektronenmikroskop erhaltene Fotografien von Molekülen gegeben werden.

Das Lösen von Problemen, die die komplexe Struktur von Molekülen zeigen, ist optional. Aber in einem Einführungsplan, insbesondere in Klassen mit starken schulischen Leistungen, können 2-3 Aufgaben berücksichtigt werden, die zeigen, dass die Moleküle komplexer Stoffe aus kleineren Teilchen - Atomen - bestehen.

Neben qualitativen Problemen ist es möglich, Aufgaben für einfache Berechnungen der absoluten und relativen Größe von Molekülen zu stellen.

43. Abbildung 11 zeigt ein mit einem Elektronenmikroskop aufgenommenes Foto eines festen Teilchens. Die

Reis. 11. (siehe Scan)

lässt sich anhand dieses Fotos auf den Aufbau eines Festkörpers schließen? Bestimmen Sie anhand der auf dem Foto angegebenen Skala die Größe eines Partikels - eines Moleküls.

Lösung. Es wird darauf hingewiesen, dass alle Moleküle gleich sind, in einem Festkörper in einer bestimmten Ordnung angeordnet und so dicht gepackt sind, dass zwischen ihnen nur kleine Lücken verbleiben.

Um den Durchmesser der Moleküle zu bestimmen, wird ihre Anzahl (50) in einem bestimmten Abstand von 0,00017 cm gezählt, und durch Berechnung finden sie heraus, dass der Durchmesser des Moleküls ungefähr 0,000003 cm beträgt.

Sie müssen den Schülern sagen, dass dies ein riesiges Molekül ist. Ein Wassermolekül zum Beispiel hat einen etwa hundertmal kleineren Durchmesser.

44. Ein optisches Mikroskop ermöglicht es, Objekte mit einer Größe von etwa 0,00003 cm zu unterscheiden. Kann man in einem solchen Mikroskop einen Wassertropfen sehen, auf dessen Durchmesser hundert, tausend, eine Million Moleküle passen? Der Durchmesser eines Wassermoleküls beträgt ca

Daher sieht man im Lichtmikroskop nur einen solchen Wassertropfen, dessen Durchmesser mindestens 1000-mal größer ist als der Durchmesser eines Wassermoleküls. Wassermoleküle selbst können mit einem Lichtmikroskop nicht gesehen werden.

45. Die Anzahl der Moleküle in Luft bei Normaldruck und 0°C beträgt . Unter der Annahme, dass der Durchmesser eines Gasmoleküls ungefähr 0,00000003 cm beträgt, berechnen Sie, wie lang die „Perlen“ wären, wenn alle diese Moleküle eng an einem unsichtbaren Faden aufgereiht werden könnten.

Antworten. 8 Millionen km.

46(e). Tauche zwei Reagenzgläser kopfüber ins Wasser, stecke blanke Drähte, die an den Polen der Batterie befestigt sind, hinein, beobachte die Gasbläschen und untersuche ihre Zusammensetzung mit Hilfe eines glühenden Splitters. Woher kamen Gase?

Lösung. Aus dem hellen Brennen eines Splitters in einem Reagenzglas und einem Blitz in einem anderen wird geschlossen, dass sich in einem Reagenzglas Sauerstoff und in dem anderen Wasserstoff befand.

Sie erklären, dass bei der Zersetzung eines Wassermoleküls Gase entstanden. Folglich bleiben die Eigenschaften des Moleküls, wenn es in kleinere Teile zerlegt wird, nicht erhalten. Den Schülern kann erklärt werden, dass Wasser auch dann in Sauerstoff und Wasserstoff zerfällt, wenn Wasserdampf auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt wird.

Der Durchmesser eines Wassermoleküls beträgt etwa 0.000.000 Scm.
Der Durchmesser eines Wassermoleküls, berechnet mit der Avogadro-Zahl, beträgt drei Angström. Diese Gewissheit ist dem Molekül jeder Substanz objektiv innewohnend. Das bedeutet, dass die Struktur als räumliche Anordnung von Teilchen in einem Molekül wirkt.
Der Durchmesser eines Wassermoleküls beträgt 0,29 nm (2 9 Å), was vergleichbar ist mit der Größe von Poren und Defekten in den meisten nichtmetallischen Materialien. Dies bestimmt seine ziemlich hohe Penetrationsfähigkeit, insbesondere in porösen Silikatmaterialien und Verbundwerkstoffen.
Der Durchmesser eines Wassermoleküls beträgt nur 2 5 10 - 10 m und Wasserdampf dringt durch die kleinsten Poren. Dichte, nicht poröse Materialien lassen keinen Wasserdampf durch und sind nicht hygroskopisch. Dazu gehören Glaskeramiken, alkaliarme Gläser, vakuumdichte Keramiken, Epoxidharze und unpolare Polymere.
Glasfaser auf einem Epoxid-Polyester-Bindemittel nach 9 Stunden Kochen in destilliertem Wasser.| Die Struktur einer chemisch beständigen Glasfaser auf der Basis von PN-16-Harz nach Einwirkung von 1000 h I in kochendem Wasser (7500 h. Wenn der Durchmesser eines Wassermoleküls 0,276 nm beträgt, dann ist der Durchmesser der Ionenatmosphäre, die die wirksame bestimmt Größe der Ionen in einer Lösung von 0,6 % NaCl , beträgt etwa 1 nm. Eine Erhöhung der Konzentration der Elektrolytlösung bewirkt eine Erhöhung der Dicke der Ionenatmosphäre.
Ihr Durchmesser an Ausdehnungsstellen übersteigt den Durchmesser von Wassermolekülen. Das Schmelzen von Eis geht mit dem Aufbrechen von Bindungen zwischen einigen Molekülen und ihrem Versagen in den Kanälen der Eisstruktur einher. Eine Temperaturerhöhung geht mit einer weiteren Zerstörung der Struktur einher.
Auf der Oberfläche des letzteren bildet sich ein dünner Film mit einer Dicke von zwei oder drei Durchmessern von Wassermolekülen. Wenn es auftritt, setzt es die Benetzungswärme frei.
Bei einer Schichtdicke der adsorbierten Feuchtigkeit von 10 bis 30 Durchmessern von Wassermolekülen bildet sich laut BV Deryagin eine Solvatschicht mit geringer oder keiner Wärmefreisetzung. Diese Schicht hat, wie F. E. Kolyasev betont, auch anomale physikalische und chemische Eigenschaften im Vergleich zur Bulk-Flüssigkeit.
Dies liegt daran, dass die Materialien eine poröse Struktur haben und die Porengrößen den Durchmesser von Wassermolekülen übersteigen. Außerdem werden entlang der Anschlüsse der Elemente an der Grenzfläche zwischen Materialien mit unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten Kapillaren gebildet.
Physikalisch gebundenes Wasser wird durch molekulare Adhäsionskräfte auf der Oberfläche mineralischer Partikel gehalten und hat die Form dünnster Filme bis zu mehreren hundert Durchmessern eines Wassermoleküls.
Die Dicke des Wasserfilms auf der Oberfläche variiert zwischen 0 5 - 3 0 - 10 6 cm.Wenn wir berücksichtigen, dass der Durchmesser des Wassermoleküls 33 beträgt, dann ist eine durchschnittliche Wasserschicht gleich 100 Molekülen an der Oberfläche gebildet. Um eine wasserabweisende Schicht auf der Keramikoberfläche zu erzeugen, muss die gebildete Wasserschicht 4 Stunden lang einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 - 90 % standhalten.
Wasser in Felsen. Gebundenes Wasser wird durch molekulare Adhäsionskräfte auf der Oberfläche der Mineralpartikel des Gesteins gehalten und bildet eine Schicht, deren Dicke mehrere hundert Durchmesser eines Wassermoleküls erreichen kann. Der äußere, große Teil dieser Schicht wird durch locker gebundenes (lyosorbiertes) Wasser dargestellt.

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, ist das Verhältnis R - r, m, e, der Abstand zwischen den beiden Kugeln des Hydratkomplexes zum Durchmesser eines Wassermoleküls 2ga, in vielen Fällen gleich eins oder R - r - 2ra; Mit anderen Worten, in solchen Komplexen umgeben Wassermoleküle das zentrale Ion, das sich in einer Schicht um eine moleküldicke Hülle befindet.
Die Dicke des Wasserfilms auf der Oberfläche variiert zwischen 0,5 - 3,0 - 10 - 6 cm.Wenn wir berücksichtigen, dass der Durchmesser eines Wassermoleküls 3 Å beträgt, dann entspricht eine durchschnittliche Wasserschicht 100 Molekülen wird an der Oberfläche gebildet. Um eine wasserabweisende Schicht auf der Keramikoberfläche zu erzeugen, muss die gebildete Wasserschicht 4 Stunden lang einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60 - 90 % standhalten.
Außerdem kann für die Extrapolation auf r oo die Umkehrfunktion von r allein nicht verwendet werden, da der Term durch den Radius oder Durchmesser des Wassermoleküls beeinflusst wird. Eine vollständigere Berechnung der Hydratationsenthalpie, ähnlich der von Buckingham vorgeschlagenen, die die mit Ion-Dipol-, Dipol-Dipol- und Dipol-Quadrupol-Wechselwirkungen und dem Einfluss von induzierten Dipolmomenten verbundenen Terme berücksichtigt, führt zu noch mehr komplexer Exponent der reziproken Funktion des Ionenradius . Halliwell und Nyburg führten auch eine etwas elegantere Berechnung durch, die auf der Möglichkeit von Koordinationszahlen von 6 oder 4 in der Haupthydrathülle und Hard-Sphere- und Soft-Sphere-Modellen für den Ionen-Lösungsmittel-Kontakt basiert.
Die Feuchtigkeitsaufnahme solcher heterogener Systeme wie Glasfaser kann als zwei Seiten eines Prozesses betrachtet werden - das Eindringen eines sich bewegenden Mediums mit einem kleinen Moleküldurchmesser (der Durchmesser der Wassermoleküle beträgt 27 Å) in das organische Material aufgrund der Existenz von Molekülen Löcher darin sowie Mikroporen an der Faserschnittstelle - Harz und andere strukturelle Defekte. Wenn mikroskopisch kleine und submikroskopische Poren, Risse und Kapillaren hauptsächlich technologisch bedingt und zufälliger Natur sind, dann sind intermolekulare Löcher organischen Materialien immer inhärent. Daher ist für Polymere mit großen Moleküldurchmessern eine Wasserdampfdurchlässigkeit im Wesentlichen unvermeidbar. Bei Polymeren mit kristalliner Struktur, kristallinen gesättigten Kohlenwasserstoffen und starren Polymeren mit geringer Polarität ist die absorbierte Feuchtigkeitsmenge vernachlässigbar.
Für mehratomige Ionen (z. B. für MnO) wird angenommen, dass der Ionenradius gleich dem kristallographischen Radius ist, und für einatomige Ionen wird der Durchmesser eines Wassermoleküls zum kristallographischen Radius addiert.
Die Dicke des Films aus gebundenem Wasser bei maximaler molekularer Feuchtigkeitskapazität beträgt nicht weniger als 0,005 bis 0,01 Mikron, was etwa 20 bis 40 Durchmessern von Wassermolekülen entspricht.
Helmholtz im Jahr 1853. Er glaubte, dass eine doppelte elektrische Schicht aus zwei Ladungsschichten mit entgegengesetztem Vorzeichen besteht, die sich in einem Abstand in der Größenordnung des Durchmessers eines Wassermoleküls voneinander befinden: eine Ladungsschicht auf dem Metall und eine Schicht aus Ionen davon angezogen. Gleichzeitig wurde angenommen, dass die Ladungen in diesen beiden Schichten gleichmäßig über die Oberfläche verteilt sind, sodass eine vollständige Analogie zwischen einer Doppelschicht und einem gewöhnlichen Flachkondensator gezogen werden kann.
Wenn wir davon ausgehen, dass der Durchmesser des Hydroniumions gleich dem Durchmesser des Wassermoleküls ist, beträgt der Abstand zwischen zwei Neptuniumionen 10 3 A, wobei die in der Arbeit von Coen, Sullivan, Amis und angegebenen Werte verwendet werden Hyndman für den Radius der Neptuniumionen und den Durchmesser des Wassermoleküls.
Das erste einfachste Modell einer doppelten elektrischen Schicht wurde 1853 von Helmholtz vorgeschlagen. Laut Helmholtz besteht eine Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen einer Metallelektrode und einer Lösung aus zwei Ladungsschichten, die sich in einem Abstand in der Größenordnung des Durchmessers von befinden ein Wassermolekül. Eine Ladungsschicht befindet sich auf dem Metall, die andere ist in Lösung und besteht aus entgegengesetzt geladenen Ionen, die von der Elektrode angezogen werden. Es sei gleich darauf hingewiesen, dass die Annahme einer Schmierladung nur für eine Metallauskleidung gilt. Für eine Ionenplatte ist es umso besser, je konzentrierter die Lösung ist und je höher die Ladungsdichte auf den Platten ist.
Somit ist die Born-Theorie natürlich eine gute erste Näherung, wenn man nicht berücksichtigt, dass die effektiven Radien der Ionen als Werte angenommen werden, die, wie von Ely und Evans aufgezeigt, die Radien im Kristall um übertreffen dem halben Durchmesser von Wassermolekülen oder einem Sauerstoffatom. Eine Verbesserung der einfachen elektrostatischen Theorie könnte darin bestehen, die quarzähnliche Struktur von Wasser anstelle eines homogenen Dielektrikums zu betrachten. In diesem Fall müssen zusätzliche Energieterme eingeführt werden, die die Wechselwirkung des Ions mit den Lösungsmitteldipolen und die intermolekulare Abstoßung berücksichtigen, die mit einer Änderung der Orientierung der Lösungsmitteldipole in der Nähe des Ions zunimmt.
Es wurde gezeigt, 82, 83 dass der Hauptbeitrag zur freien Energie des Polypeptid-Lösungsmittel-Systems durch Wechselwirkungen mit den nächsten Lösungsmittelmolekülen geleistet wird. Grob gesagt, wenn d der Durchmesser eines Wassermoleküls ist, dann werden bei Abständen zwischen den betrachteten Atompaaren rd / o (/ o ist die Summe ihrer Van-der-Waals-Radien) Wassermoleküle verschoben und der Beitrag zur freien Energie wird Null. Wenn wir andererseits ein Atom näher an ein anderes bringen, wird es eine bestimmte Anzahl von Lösungsmittelmolekülen proportional zum Volumen dieses Atoms U verdrängen, aber wenn der Abstand kleiner als d r0 wird, dann wird die Menge des verdrängten Lösungsmittels praktisch nicht zunehmen. Diese Art der Argumentation veranlasste Gibson und Sherag, nach analytischen Ausdrücken für die Hydratationsenergie zu suchen.
Ausgehend von der Annahme, dass die Partikel der Festphase mit einer monomolekularen Wasserschicht bedeckt sind, wird die Menge an adsorptionsgebundenem Wasser bestimmt. Die Dicke der monomolekularen Schicht sollte gleich dem Durchmesser des Wassermoleküls sein (h 2 · 76 · 10 - 8 cm), da jedes Sauerstoffatom im Abstand von 2 · 76 Å von vier weiteren Sauerstoffatomen tetraedrisch umgeben ist.
Bei Metallen mit einem Atomdurchmesser von 2 76 A ist die Wasserstoffüberspannung am kleinsten und die Sauerstoffüberspannung am größten. Der Wert 2 76 A entspricht dem Durchmesser eines Wassermoleküls. Die dichteste Füllung der Elektrodenoberfläche mit Wasserdipolen erhöht den Potentialgradienten in der elektrodennahen Schicht.
Die Molekularschicht des Wassers ist am stärksten an die feste Phase des Bodens gebunden. Die Dicke der polymolekularen Adsorptionsschicht kann mehrere hundert Durchmesser von Wassermolekülen erreichen. Wenn Sie sich von der festen Phase entfernen, wird die Bindung von Wasser weniger stark. Die ersten Molekülreihen bilden fest gebundenes oder hygroskopisches Wasser. Je feiner der Boden ist, desto mehr Wasser wird aufgenommen. Hygroskopisches Wasser erreicht eine Dichte von 1,4 g / cm3, enthält keine gelösten Stoffe, kann keinen Strom leiten und sich im Boden nicht bewegen. Die Menge an Wasser, die der Boden oder Boden bei einer bestimmten Temperatur und Luftfeuchtigkeit halten kann, bestimmt den hygroskopischen Feuchtigkeitsgehalt des Bodens.

Die Daten über die Abhängigkeit der Streuintensität von Röntgenstrahlen in Wasser vom Winkel zwischen der gestreuten Strahlung und dem einfallenden Strahlenbündel ermöglichten es zu zeigen, dass in der nächsten Umgebung jedes Wassermoleküls in einer Flüssigkeit im Durchschnitt 4 vorhanden sind 4 – 4 8 Wassermoleküle, was im Allgemeinen mit dem übereinstimmt, was Bernal bereits gesagt hatte, und Fowlers Vorstellung von der tetraedrischen Struktur von Wasser in sehr kurzen Abständen, jedoch etwas verzerrt im Vergleich zur kristallinen Struktur von Eis. Diese Struktur existiert noch in einem Abstand von etwa 16 Durchmessern eines Wassermoleküls von dem als zentral betrachteten Molekül, aber bereits in einem Abstand von 08 nm verschwindet die Ordnung der Flüssigkeitsstruktur praktisch. Die Stärke von Wasserstoffbindungen in flüssigem Wasser ist geringer als in einem Eiskristall, und diese Bindungen können ziemlich stark gebogen und gestreckt werden, ohne zu brechen, wenn sich ein Molekül relativ zu einem anderen dreht, das an der Wasserstoffbindung beteiligt ist.
Die Daten über die Abhängigkeit der Intensität der Röntgenstreuung in Wasser vom Winkel zwischen der gestreuten Strahlung und dem einfallenden Strahlenbündel ermöglichten es zu zeigen, dass in der nächsten Umgebung jedes Wassermoleküls in einer Flüssigkeit im Durchschnitt 4 vorhanden sind 4 ​​- 4 8 Wassermoleküle, was im Allgemeinen mit dem übereinstimmt, was bereits von Bernal und Fowler über die tetraedrische Struktur von Wasser in sehr engen Abständen gesagt wurde, jedoch etwas verzerrt im Vergleich zur kristallinen Struktur von Eis. Diese Struktur existiert noch in einem Abstand von etwa 16 Durchmessern eines Wassermoleküls von dem als zentral betrachteten Molekül, aber bereits in einem Abstand von 08 nm verschwindet die Ordnung der Flüssigkeitsstruktur praktisch. Die Stärke von Wasserstoffbindungen in flüssigem Wasser ist geringer als in einem Eiskristall, und diese Bindungen können ziemlich stark gebogen und gestreckt werden, ohne zu brechen, wenn sich ein Molekül relativ zu einem anderen dreht, das an der Wasserstoffbindung beteiligt ist.
Die Born-Gleichung (IV.25), die die Donor-Akzeptor-Wechselwirkung eines Ions mit einem Lösungsmittel nicht berücksichtigt, liefert bei der Berechnung der Gesamthydratationsenergie ein ungenaues Ergebnis, ist aber zur Berechnung der Energie der sekundären Hydratation durchaus geeignet . Um DO zu berechnen, sollte man in Gleichung (IV.25) den Radius des Hydratkomplexes einsetzen, der aus dem Radius des Ions und dem Durchmesser des Wassermoleküls Nai gebildet wird.
Die Dicke der Schicht aus hygroskopischem Wasser ist nicht streng festgelegt. Die meisten Forscher betrachten diese Schicht als polymolekular, daher beträgt ihre Dicke laut B. V. Deryagin 23 - 27 Durchmesser von Wassermolekülen.
ABER; mit ihrer Zunahme oder Abnahme nimmt die Überspannung natürlich zu. Khomutov machte in seinen nachfolgenden Arbeiten darauf aufmerksam, dass der interatomare Abstand, bei dem die Überspannung minimal ist, nahe dem Durchmesser eines Wassermoleküls liegt, und schlug eine Modellmethode zur Berechnung des Koeffizienten b in der Hafel-Formel vor.
Tetra-Adsorptionsisotherme - MI9PVOD9b Mit einer Energie nahe der von Natriummetploctaybenzolsulfonat kJ/mol. Der Wert wässriger Lösungen bei einer Temperatur - letztere überschreitet eine Abnahme von 25e C auf Aerosil. molare freie Energie. Die Länge des Kohlenwasserstoffrests dieses Ions beträgt 18 1 Å, der Durchmesser der polaren Gruppe in wässriger Lösung bei C9 CCMC 8 88 Å und der Durchmesser des Wassermoleküls 3 1 Å.
Der Aufbau einer doppelten elektrischen Schicht an der Metall-Lösungs-Grenzfläche wurde erstmals 1878 von dem russischen Wissenschaftler R. A. Colley beschrieben. Nach seinen Vorstellungen ähnelt die Doppelschicht einem flachen Kondensator, dessen Platten sich in einem Abstand von befinden der Durchmesser eines Wassermoleküls. Die äußere Auskleidung wird durch eine Schicht adsorbierter Ionen gebildet. Sie zeigten, dass thermische Bewegung zur Desorption eines Teils der Ionen von der Metalloberfläche führt (Abb. 49) 1, die eine diffuse (gestreute) Schicht bilden. Letztere wird durch das elektrische Feld des aufgeladenen Metalls auf eine bestimmte Dicke zusammengedrückt. Seine Dicke nimmt mit zunehmender Ladung des Metalls und der Ionenkonzentration in der Lösung ab und nimmt mit zunehmender Temperatur zu. Die Dicke der Adsorptionsschicht ist gleich dem Radius des hydratisierten Ions. Die diffuse Schicht fehlt, wenn das Metall keine überschüssige elektrische Ladung trägt, sowie in konzentrierten Elektrolytlösungen.
Die physikalischen Eigenschaften von hydrophilen Fasern, wie Wolle, Haar, Nylon, Kunstseide, hängen stark von der Menge an adsorbiertem Wasser ab. Diese Änderungen in den Eigenschaften von Fasern sind auf die hohe Polarisierbarkeit von Wasser (und folglich große Werte des induzierten Dipolmoments), die Fähigkeit eines Wassermoleküls, relativ starke Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, und seine relativ geringe Größe zurückzuführen - Der Durchmesser eines Wassermoleküls beträgt etwa 27 Å.
Plastikbehälter. Darüber hinaus ist Wasser eine chemisch aktive Substanz, die die Bildung von Lösungen von Salzen, Säuren, Laugen und kolloidalen Lösungen fördert. Da der Durchmesser der Wassermoleküle 3 Å beträgt, kann Feuchtigkeit durch Mikroporen und Mikrorisse in Schutzmaterialien und -folien eindringen.
Diagramm der Verteilungsfunktion. Die Erfolge der modernen Wissenschaft auf diesem Gebiet lassen uns behaupten, dass sowohl die Größe als auch die Masse einzelner Moleküle fest etabliert sind. Wenn wir uns Moleküle bedingt in Form von Kugeln vorstellen, betragen ihre Durchmesser in den meisten Fällen mehrere Angström. Beispielsweise beträgt der Durchmesser eines Wassermoleküls (H2O) 2 6 - 10 - 10 m 2 6 Å.
Die wichtigsten Kräfte, die die Adsorptionsenergie von Zement bestimmen, sind die elektrostatischen Wechselwirkungskräfte zwischen den Ionen der Partikeloberfläche und Wasserdipolen. Diese Kräfte haben einen unbedeutenden Aktionsradius, der einige wenige Angström nicht überschreitet. Bei Abständen von der Partikeloberfläche, die größer sind als der Durchmesser von Wassermolekülen, werden die Wechselwirkungskräfte durch Polarisations- oder Dispersions-Van-der-Waals-Kräfte aufgrund augenblicklicher Dipole ergänzt, die aufgrund der Bewegung von Elektronen in einem Molekül entstehen.
Wenn die Wechselwirkungskräfte von Wassermolekülen mit einem Material größer sind als die Wechselwirkungskräfte von Wassermolekülen untereinander, wird Wasser dieses Material gut benetzen. Wenn auf der Oberfläche des Materials strukturelle Defekte vorhanden sind, die dem Durchmesser eines Wassermoleküls (0,29 nm) entsprechen, können Wassermoleküle in das Volumen des Materials eindringen und bei gleicher Porosität (Defekt) im Volumen des Materials, diffundieren nach dem Mechanismus der aktivierten Diffusion, ähnlich wie Diffusionsgase. Silikatgläser sind in der Lage, Wasserdampf völlig ungehindert zu absorbieren, da die Defektgröße bei ihnen im Bereich von 0,7 bis 1,7 nm liegt.

Die Born-Gleichung (IV.25), die die Donor-Akzeptor-Wechselwirkung eines Ions mit einem Lösungsmittel nicht berücksichtigt, liefert bei der Berechnung der Gesamthydratationsenergie ein ungenaues Ergebnis, ist aber zur Berechnung der Energie der sekundären Hydratation durchaus geeignet . Um den DO zu berechnen, sollte der Radius des Hydratkomplexes in Gleichung (IV.25) eingesetzt werden, der die Summe aus dem Radius des Ions und dem Durchmesser des Wassermoleküls ist.
Schema der relativen Anordnung der Ebenen, die Diskontinuitäten in der Permittivität (r 0 und r Aj), der Adsorption von Ionen (r r0 und der größten Annäherung nicht adsorbierter Ionen (r h) entsprechen. Als Ergebnis werden die Zentren aller adsorbierten Ionen müssen in der gleichen Ebene (oft als innere Helmholtz-Ebene bezeichnet) im Abstand z0 von der Elektrodenoberfläche liegen. Nicht oder noch nicht adsorbierbare Ionen hingegen halten mindestens eine Wasserhülle fest Moleküle. Der Abstand ihrer engsten Annäherung an die Oberfläche, der mit hQ bezeichnet wird, sollte ungefähr gleich der Summe aus Ionenradius und Durchmesser der Wassermoleküle sein.
Kobozev (1947) und auch Bockris (1951) stellten den Zusammenhang zwischen Elektronenaustrittsarbeit und Wasserstoffüberspannung her. Khomutov (1950) verglich die Größe der Wasserstoffüberspannung mit dem Mindestabstand zwischen Atomen in Metallen und fand heraus, dass die kleinste Überspannung in Metallen mit einem interatomaren Abstand beobachtet wird; etwa 27 A; mit ihrer Zunahme oder Abnahme nimmt die Überspannung natürlich zu. Khomutov machte in seinen nachfolgenden Arbeiten darauf aufmerksam, dass der interatomare Abstand, bei dem die Überspannung minimal ist, nahe dem Durchmesser eines Wassermoleküls liegt, und schlug eine Modellmethode zur Berechnung des Koeffizienten b in der Tafel-Formel vor.
Khomutov (1950) verglich die Wasserstoffüberspannung mit dem minimalen Abstand zwischen Atomen in Metallen und fand heraus, dass die kleinste Überspannung in Metallen mit einem Atomabstand nahe 27 A beobachtet wird; mit ihrer Zunahme oder Abnahme nimmt die Überspannung natürlich zu. In seinen Folgearbeiten machte er darauf aufmerksam, dass der Atomabstand, bei dem die Überspannung minimal ist, nahe dem Durchmesser eines Wassermoleküls liegt, und schlug eine Modellmethode zur Berechnung des Koeffizienten b in der Tafel-Formel vor.
Der endgültige Ausdruck für die Funktion /(t) wird wegen seiner umständlichen Form nicht angegeben. Durch die Einstellung unterschiedlicher Werte von ij durch die Gleichungen (23.14) und (23.15) ist es möglich, die einander entsprechenden Werte C und φ0 zu bestimmen und somit eine C, φ0-Kurve zu konstruieren. Bei der Berechnung wurde angenommen, dass KG 20 μF/cm2 und Kt 38 μF/cm beträgt, und die durchschnittliche Dicke der dichten Schicht d gleich dem Durchmesser eines Wassermoleküls genommen wurde.
Der endgültige Ausdruck für die Funktion / (tyi) wird wegen ihres unhandlichen Aussehens nicht angegeben. Durch die Einstellung unterschiedlicher Werte von r gemäß den Gleichungen (23.14) und (23.15) ist es möglich, die einander entsprechenden Werte C und φ0 zu bestimmen und somit eine C, φ0-Kurve zu konstruieren. Bei der Berechnung wurde angenommen, dass Ki0 2Q F/m2, /Cr0 38 f/m2, und die durchschnittliche Dicke der dichten Schicht d gleich dem Durchmesser eines Wassermoleküls genommen wurde.

Molmasse von Wasser:

Wenn die Moleküle in einer Flüssigkeit dicht gepackt sind und jedes von ihnen in einen Volumenwürfel passt V1 mit Rippe d, dann .

Das Volumen eines Moleküls: , wobei: Vm ein Maulwurf N / A ist Avogadros Zahl.

Das Volumen von einem Mol Flüssigkeit: , wobei: M- seine Molmasse ist seine Dichte.

Moleküldurchmesser:

Rechnend haben wir:

Relatives Molekulargewicht von Aluminium Mr = 27. Bestimmen Sie seine wichtigsten molekularen Eigenschaften.

1.Molmasse von Aluminium: M=Mr. 10 -3 M = 27. 10-3

Wir wissen nicht, ob die Temperatur der Luft in der Blase gleich bleibt. Ist sie gleich, so wird der Aufstiegsvorgang durch die Gleichung beschrieben pV=konst. Wenn es sich ändert, dann die Gleichung pV/T=konst.

Lassen Sie uns abschätzen, ob wir einen großen Fehler machen, wenn wir die Temperaturänderung vernachlässigen.

Angenommen, wir haben das ungünstigste Ergebnis: Es sei sehr heiß und die Wassertemperatur an der Oberfläche des Reservoirs erreicht +25 0 C (298 K). Am Boden darf die Temperatur nicht unter +4 0 C (277 K) liegen, da diese Temperatur der maximalen Dichte von Wasser entspricht. Somit beträgt die Temperaturdifferenz 21K. Bezogen auf die Ausgangstemperatur stellt dieser Wert %% dar. Es ist unwahrscheinlich, dass wir auf ein solches Reservoir stoßen werden, dessen Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und dem Boden gleich dem genannten Wert ist. Außerdem steigt die Blase schnell genug auf und es ist unwahrscheinlich, dass sie während des Aufstiegs Zeit hat, sich vollständig aufzuwärmen. Daher wird der tatsächliche Fehler viel kleiner sein und wir können die Änderung der Lufttemperatur in der Blase vollständig vernachlässigen und das Boyle-Mariotte-Gesetz verwenden, um den Prozess zu beschreiben: p 1 V 1 \u003d p 2 V 2, wo: p1- Luftdruck in der Blase in der Tiefe h (p 1 = p atm. + rgh), p 2 ist der Luftdruck in der Blase nahe der Oberfläche. p 2 = p atm.

(p atm + rgh) V = p atm 2 V; ;

Das umgedrehte Glas ist mit Luft gefüllt. Das Problem besteht darin, dass das Glas erst ab einer bestimmten Tiefe zu sinken beginnt. Wenn es in einer Tiefe von weniger als einer kritischen Tiefe freigesetzt wird, schwimmt es anscheinend (es wird angenommen, dass das Glas streng vertikal angeordnet ist und nicht umkippt).

Das Niveau, über dem das Glas schwimmt und unter das es sinkt, ist durch die Gleichheit der Kräfte gekennzeichnet, die von verschiedenen Seiten auf das Glas einwirken.

Die in vertikaler Richtung auf das Glas wirkenden Kräfte sind die nach unten gerichtete Schwerkraft und die nach oben gerichtete Auftriebskraft.

Die Auftriebskraft hängt von der Dichte der Flüssigkeit ab, in der das Glas platziert wird, und dem Volumen der Flüssigkeit, das dadurch verdrängt wird.

Die auf ein Glas wirkende Schwerkraft ist direkt proportional zu seiner Masse.

Aus dem Kontext des Problems folgt, dass die Aufwärtskraft abnimmt, wenn das Glas sinkt. Eine Verringerung der Auftriebskraft kann nur durch eine Verringerung des Volumens der verdrängten Flüssigkeit erfolgen, da Flüssigkeiten praktisch inkompressibel sind und die Dichte von Wasser an der Oberfläche und in einer gewissen Tiefe gleich ist.

Durch die Kompression der Luft im Glas kann es zu einer Volumenabnahme der verdrängten Flüssigkeit kommen, die wiederum durch eine Druckerhöhung entstehen kann. Die Temperaturänderung beim Absinken des Glases kann vernachlässigt werden, wenn wir nicht an einer zu hohen Genauigkeit des Ergebnisses interessiert sind. Die entsprechende Begründung findet sich im vorigen Beispiel.

Der Zusammenhang zwischen dem Druck eines Gases und seinem Volumen bei konstanter Temperatur wird durch das Boyle-Mariotte-Gesetz ausgedrückt.

Der Flüssigkeitsdruck nimmt wirklich mit der Tiefe zu und wird in alle Richtungen, auch nach oben, gleichmäßig übertragen.

Der hydrostatische Druck ist direkt proportional zur Dichte der Flüssigkeit und ihrer Höhe (Eintauchtiefe).

Nachdem wir als Anfangsgleichung die den Gleichgewichtszustand des Glases charakterisierende Gleichung aufgeschrieben, die bei der Analyse des Problems gefundenen Ausdrücke sukzessive eingesetzt und die resultierende Gleichung in Bezug auf die gewünschte Tiefe gelöst haben, kommen wir zu dem Schluss, dass in Ordnung Um eine numerische Antwort zu erhalten, müssen wir die Werte der Wasserdichte, des atmosphärischen Drucks, der Masse des Glases, seines Volumens und der Beschleunigung des freien Falls kennen.

Alle obigen Argumente können wie folgt dargestellt werden:

Da der Text der Aufgabe keine Daten enthält, werden wir sie selbst festlegen.

Gegeben:

Wasserdichte r = 10 3 kg/m 3 .

Luftdruck 10 5 Pa.

Das Volumen des Glases beträgt 200 ml = 200. 10 -3 l \u003d 2. 10 -4 m3.

Die Masse des Glases beträgt 50 g = 5. 10 -2 kg.

Freifallbeschleunigung g = 10 m/s 2 .

Numerische Lösung:

Das Problem des Aufsteigens eines Ballons kann wie das Problem eines sinkenden Glases als statisches Problem klassifiziert werden.

Die Kugel beginnt in gleicher Weise zu steigen wie das Glas sinkt, sobald die Gleichheit der auf diese Körper ausgeübten und nach oben und unten gerichteten Kräfte verletzt wird. Die Kugel unterliegt wie das Glas der nach unten gerichteten Schwerkraft und der nach oben gerichteten Auftriebskraft.

Die Auftriebskraft hängt mit der Dichte der kalten Luft zusammen, die den Ball umgibt. Diese Dichte kann aus der Mendeleev-Clapeyron-Gleichung ermittelt werden.

Die Schwerkraft ist direkt proportional zur Masse des Balls. Die Masse des Balls wiederum setzt sich aus der Masse der Schale und der darin befindlichen Masse heißer Luft zusammen. Die Masse heißer Luft kann auch aus der Mendeleev-Clapeyron-Gleichung ermittelt werden.

Schematisch lässt sich die Begründung wie folgt darstellen:

Aus der Gleichung kann man den gewünschten Wert ausdrücken, die möglichen Werte der Größen abschätzen, die erforderlich sind, um eine numerische Lösung des Problems zu erhalten, diese Größen in die resultierende Gleichung einsetzen und die Antwort in numerischer Form finden.

1. Drücken Sie die Gasmasse in SI aus.

2. Wie groß ist das relative Molekulargewicht dieses Gases?

3. Welche Molmasse hat dieses Gas (in SI)?

4. Welche Menge des Stoffes befindet sich im Gefäß?

5. Wie viele Gasmoleküle befinden sich im Gefäß?

6. Welche Masse hat ein Molekül eines gegebenen Gases?

7. Benennen Sie die Prozesse in den Abschnitten 1-2, 2-3, 3-1.

8. Bestimmen Sie das Gasvolumen an den Punkten 1,2, 3, 4 in ml, l, m 3.

9. Bestimmen Sie die Gastemperatur an den Punkten 1,2, 3, 4 bei 0 C, K.

10. Ermitteln Sie den Gasdruck an den Punkten 1, 2, 3, 4 in mm. rt. Kunst. , Geldautomat, Pa.

11. Tragen Sie diesen Prozess in einem Diagramm des Drucks gegen die absolute Temperatur auf.

12. Zeichnen Sie diesen Prozess in einem Druck-gegen-Volumen-Diagramm auf.

Lösungsanleitung:

1. Siehe Zustand.

2. Das relative Molekulargewicht eines Elements wird anhand des Periodensystems bestimmt.

3. M = M r 10 -3 kg/Mol.

7. p=const - isobar; v=konst-isochorisch; T=const - isotherm.

8. 1 m 3 \u003d 10 3 l; 1 l \u003d 10 3 ml. 9. T = t+ 273.10.1 Atm. \u003d 10 5 Pa \u003d 760 mmHg. Kunst.

8-10. Sie können die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung oder die Gasgesetze von Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles verwenden.

Antworten auf das Problem

m = 0,2 kg
Mr = 4
M = 4 10 -3 kg/mol
n = 50 mol
N = 3 10 25
m = 6,7 · 10 -27 kg
1 - 2 - isobar
2 - 3 - isochor
3 - 1 - isotherm
№	ml	l	m 3
	2 10 5		0,2
	7 10 5		0,7
	7 10 5		0,7
	4 10 5		0,4
№	0 C	Zu
№	mmHg.	Geldautomat	Pa
	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