પ્રકરણ 4. બાબતની રચના વિશે પ્રારંભિક માહિતી વર્ગ
આ વિષય પરની સમસ્યાઓનું નિરાકરણ વિદ્યાર્થીઓને પ્રારંભિક ખ્યાલો વિકસાવવામાં મદદ કરે છે પરમાણુ માળખુંપદાર્થો
કાર્યોમાં, સૌ પ્રથમ, નીચેની હકીકતો ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે: વૈજ્ઞાનિક સમજૂતીજે અનિવાર્યપણે આ વિચાર તરફ દોરી જાય છે કે શરીરમાં નાના કણો - પરમાણુઓ હોય છે.
આગળ, અસંખ્ય સમસ્યાઓ હલ થવી જોઈએ જે પરમાણુઓના કદ, તેમજ તેમના ગુણધર્મો, ચળવળ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ખ્યાલ આપે છે. અપૂરતા કારણે ગાણિતિક તાલીમવિદ્યાર્થીઓ, મોટાભાગના કાર્યો ઉચ્ચ ગુણવત્તાના હોવા જોઈએ.
પ્રાયોગિક સમસ્યાઓ પર પણ નોંધપાત્ર ધ્યાન આપવું જોઈએ. જટિલ નથી પ્રાયોગિક કાર્યોવિદ્યાર્થીઓ ઘરે બેઠા પણ કરી શકે છે.
પછી પદાર્થોની પરમાણુ રચના વિશેની પ્રાપ્ત માહિતીનો ઉપયોગ ઘન, પ્રવાહી અને વચ્ચેના તફાવતોને સમજાવવા માટે થાય છે. વાયુયુક્ત અવસ્થાઓપદાર્થો
1. પરમાણુઓનું અસ્તિત્વ. મોલેક્યુલર માપો
અણુઓની પ્રારંભિક વિભાવના અને તેના કદને સ્પષ્ટ કરવા અને ઊંડું કરવા માટે તે કાર્યોની મદદથી ઉપયોગી છે જેમાં અણુઓના ફોટોગ્રાફ્સનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ.
સમસ્યાઓનું નિરાકરણ દર્શાવે છે જટિલ માળખુંપરમાણુઓ, વૈકલ્પિક. પરંતુ પ્રારંભિક યોજનામાં, ખાસ કરીને મજબૂત શૈક્ષણિક પ્રદર્શનવાળા વર્ગોમાં, તમે 2-3 સમસ્યાઓને ધ્યાનમાં લઈ શકો છો જે દર્શાવે છે કે પરમાણુઓ જટિલ પદાર્થોવધુ સમાવે છે બારીક કણો- અણુઓ.
ગુણાત્મક મુદ્દાઓ સાથે, તમે અણુઓના સંપૂર્ણ અને સંબંધિત કદની સરળ ગણતરીઓ પર સમસ્યાઓ આપી શકો છો.
43. આકૃતિ 11 કણનો ફોટોગ્રાફ બતાવે છે નક્કર, ઈલેક્ટ્રોન માઈક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે. જે
ચોખા. 11. (સ્કેન જુઓ)
શું ઘન રચના વિશે આ ફોટોગ્રાફના આધારે કોઈ નિષ્કર્ષ દોરી શકાય છે? ફોટોગ્રાફમાં દર્શાવેલ સ્કેલનો ઉપયોગ કરીને, એક કણ - એક પરમાણુનું કદ નક્કી કરો.
ઉકેલ. ધ્યાન એ હકીકત તરફ દોરવામાં આવે છે કે બધા પરમાણુઓ સમાન છે, એક નક્કર શરીરમાં સ્થિત છે ચોક્કસ ક્રમમાંઅને એટલું ગાઢ પેકિંગ છે કે તેમની વચ્ચે માત્ર નાના અંતર રહે છે.
પરમાણુઓનો વ્યાસ નક્કી કરવા માટે, તેમની સંખ્યા (50) 0.00017 સે.મી.ના દર્શાવેલ અંતરે ગણો, અને ગણતરી કરીને, શોધો કે પરમાણુનો વ્યાસ આશરે 0.000003 સે.મી. છે.
વિદ્યાર્થીઓને કહો કે આ એક વિશાળ પરમાણુ છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણીના અણુનો વ્યાસ લગભગ સો ગણો નાનો હોય છે.
44. ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ તમને લગભગ 0.00003 સે.મી.ના કદના પદાર્થોને અલગ પાડવાની મંજૂરી આપે છે શું આવા માઇક્રોસ્કોપમાં સો, એક હજાર, એક મિલિયન અણુના વ્યાસ સાથે પાણીનું ટીપું જોવાનું શક્ય છે? પાણીના પરમાણુનો વ્યાસ આશરે છે
પરિણામે, ઓપ્ટિકલ માઈક્રોસ્કોપ વડે તમે માત્ર પાણીનું એક ટીપું જોઈ શકો છો જેનો વ્યાસ પાણીના પરમાણુના વ્યાસ કરતા ઓછામાં ઓછો 1000 ગણો મોટો હોય છે. ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ વડે પાણીના અણુઓને જોઈ શકાતા નથી.
45. સામાન્ય દબાણ અને 0°C પર હવામાં પરમાણુઓની સંખ્યા છે. એક વાયુના પરમાણુનો વ્યાસ આશરે 0.00000003 સેમી છે એમ ધારી રહ્યા છીએ, જો આ બધા અણુઓને અદ્રશ્ય થ્રેડ પર ચુસ્ત રીતે બાંધી શકાય તો "મણકા" કેટલા લાંબા હશે તેની ગણતરી કરો.
જવાબ આપો. 8 મિલિયન કિ.મી.
46(e). બે ટેસ્ટ ટ્યુબને પાણીમાં ઊંધી મુકો અને તેમાં બેટરીના ધ્રુવો સાથે જોડાયેલા ખુલ્લા વાયરો મૂકો અને સ્મોલ્ડરિંગ સ્પ્લિન્ટરનો ઉપયોગ કરીને ગેસના પરપોટાનું અવલોકન કરો. વાયુઓ ક્યાંથી આવ્યા?
ઉકેલ. એક ટેસ્ટ ટ્યુબમાં સ્પ્લિન્ટરના તેજસ્વી બર્નિંગ અને બીજીમાં ફ્લેશના આધારે, તે તારણ કાઢ્યું છે કે એક ટેસ્ટ ટ્યુબમાં ઓક્સિજન અને બીજીમાં હાઇડ્રોજન હતું.
તેઓ સમજાવે છે કે પાણીના અણુના વિઘટન દરમિયાન વાયુઓ દેખાયા હતા. પરિણામે, જ્યારે નાના ભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે ત્યારે પરમાણુના ગુણધર્મો સાચવવામાં આવતા નથી. વિદ્યાર્થીઓને જાણ કરી શકાય છે કે જ્યારે પાણીની વરાળ ખૂબ ઊંચા તાપમાને ગરમ થાય છે ત્યારે પાણી ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજનમાં પણ વિઘટિત થાય છે.
તે સ્પષ્ટ છે કે આપણે પદાર્થના આવા નાના કણને સીધું માપી શકીશું નહીં. અમે એક પ્રયોગ કરીશું જેમાંથી, સરળ ગણતરીઓ દ્વારા, અમે પરમાણુઓનું કદ નક્કી કરી શકીએ છીએ. તમે, અલબત્ત, પાણીની સપાટી પર પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનો (લુબ્રિકેટિંગ તેલ, ડીઝલ ઇંધણ, વગેરે) દ્વારા રચાયેલી પાતળી રંગીન ફિલ્મો જોઈ હશે. પાતળી ફિલ્મોનો રંગ ઉપરથી પ્રતિબિંબિત થતા પ્રકાશ કિરણોની સુપરપોઝિશનમાંથી ઉદભવે છે અને નીચેની સપાટીઓફિલ્મો - આ ઘટનાને પ્રકાશ દખલ કહેવામાં આવે છે. આ જ કારણોસર, સાબુના પરપોટા મેઘધનુષ્યના તમામ રંગો સાથે ઝબૂકતા હોય છે.
તમે ભૌતિકશાસ્ત્રના પાઠોમાં દખલગીરીની ઘટનાનો અભ્યાસ કરશો. અને હવે અમને ફિલ્મની જાડાઈમાં રસ છે - શું તમે ક્યારેય વિચાર્યું છે કે તે કેટલી જાડી છે? ફિલ્મની જાડાઈ નક્કી કરવી ખૂબ જ સરળ છે: તમારે તેના વોલ્યુમને સપાટીના ક્ષેત્ર દ્વારા વિભાજીત કરવાની જરૂર છે. પ્રાચીન ખલાસીઓએ પણ નોંધ્યું છે કે જો વનસ્પતિ તેલ પાણીની સપાટી પર રેડવામાં આવે છે, તો તે ખૂબ મોટી જગ્યાએ ફેલાશે (તે સમયે એક વિચિત્ર અભિપ્રાય ઉભો થયો હતો કે આ રીતે કોઈ તોફાન દરમિયાન સમુદ્રને "શાંત" કરી શકે છે). સંભવતઃ પાણી પર તેલના ડાઘનું ક્ષેત્રફળ માપનાર પ્રથમ વ્યક્તિ ઉત્કૃષ્ટ અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક અને રાજદ્વારી બેન્જામિન ફ્રેન્કલિન (1706-1790) હતા, જેની છબી સો ડોલરના બિલ પર દેખાય છે. તેમના ખૂબ પ્રખ્યાત શોધ- વીજળીની લાકડી (અથવા તેના બદલે, વીજળીની લાકડી). 1774 માં, ફ્રેન્કલીન ઇંગ્લેન્ડ અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ વચ્ચેના અન્ય સંઘર્ષને ઉકેલવા માટે યુરોપ ગયા. વાટાઘાટોમાંથી તેમના મફત સમયમાં, તેમણે પાણીની સપાટી પર તેલની ફિલ્મોનો પ્રયોગ કર્યો. તેના આશ્ચર્ય માટે, એક ચમચી વનસ્પતિ તેલનાના તળાવની સમગ્ર સપાટી પર ફેલાય છે. જો તમે બિન-વનસ્પતિ તેલ, પરંતુ બિન-ચીકણું મશીન તેલ રેડશો, તો તેમાંથી ડાઘ એટલા મોટા નહીં હોય: એક ડ્રોપ લગભગ 20 સે.મી.ના વ્યાસ સાથે એક વર્તુળ બનાવે છે આશરે 300 cm3, એક ડ્રોપનું પ્રમાણ લગભગ 0.03 cm3 છે. તેથી, ફિલ્મની જાડાઈ 0.03 cm1 / 300 cm3 = 0.0001 cm = 0.001 mm - 1 µm છે. મિલિમીટરનો હજારમો ભાગ એ ખૂબ જ નાનું મૂલ્ય છે; દરેક માઇક્રોસ્કોપ આ કદના કણને જોઈ શકતું નથી.
પરંતુ શું આપણી પાસે ગેરંટી છે કે મશીન તેલના અણુઓ એક સ્તરમાં પાણીમાં ફેલાય છે? છેવટે, ફક્ત આ કિસ્સામાં ફિલ્મની જાડાઈ પરમાણુઓના કદને અનુરૂપ હશે. અમારી પાસે આવી કોઈ ગેરેંટી નથી અને તેનું કારણ અહીં છે. એન્જિન તેલ બનાવે છે તે પરમાણુઓને હાઇડ્રોફોબિક કહેવામાં આવે છે (ગ્રીક "હાઇડ્રોફોબિક" - "પાણીથી ડરતા" માંથી અનુવાદિત). તેઓ એકબીજાને ખૂબ સારી રીતે "પાલન" કરે છે, પરંતુ પાણીના અણુઓ સાથે ખૂબ જ અનિચ્છાએ. જો મશીન ઓઈલ જેવા પદાર્થને પાણીની સપાટી પર રેડવામાં આવે છે, તો તે તેના પર એક જાડી (મોલેક્યુલર ધોરણો દ્વારા) ફિલ્મ બનાવે છે, જેમાં સેંકડો અને હજારો મોલેક્યુલર સ્તરોનો સમાવેશ થાય છે. હકીકત એ છે કે આવી ગણતરીઓ પોતાને રસપ્રદ છે તે ઉપરાંત, તેમની પાસે એક મહાન છે વ્યવહારુ મહત્વ. ઉદાહરણ તરીકે, આજદિન સુધી તેના ઉત્પાદનના સ્થળેથી હજારો કિલોમીટર દૂર તેલ પરિવહન કરતા વિશાળ ટેન્કરોના અકસ્માતોને ટાળવું અશક્ય છે. આવા અકસ્માતના પરિણામે, મોટી રકમતેલ, જે જીવંત જીવો પર હાનિકારક અસર કરશે. મશીન તેલની તુલનામાં તેલ વધુ ચીકણું છે, તેથી તેની ફિલ્મ છે પાણીની સપાટીતે થોડું જાડું હોઈ શકે છે. આમ, એક અકસ્માતમાં, 120,000 ટન તેલ છલકાયું, જે 500 કિમી 3 વિસ્તારને આવરી લે છે. એક સરળ ગણતરી બતાવે છે તેમ, આવી ફિલ્મની સરેરાશ જાડાઈ 200 માઇક્રોન છે. ફિલ્મની જાડાઈ તેલના પ્રકાર અને પાણીના તાપમાન બંને પર આધારિત છે: ઠંડા સમુદ્રમાં, જ્યાં તેલ ઘટ્ટ બને છે, ફિલ્મ જાડી હોય છે, ગરમ સમુદ્રમાં, જ્યાં તેલ ઓછું ચીકણું બને છે, ફિલ્મ પાતળી હોય છે. પરંતુ કોઈ પણ સંજોગોમાં, હજારો ટન તેલ દરિયામાં પડે ત્યારે મોટા ટેન્કરનો અકસ્માત એ આપત્તિ છે. બધા પછી, જો બધા મડદા તેલ ફેલાય છે પાતળુ પળ, પછી પ્રચંડ વિસ્તારની જગ્યા રચાય છે, અને આવી ફિલ્મને દૂર કરવી અત્યંત મુશ્કેલ છે.
શું પાણી પર ફેલાયેલો પદાર્થ બનાવવો શક્ય છે જેથી પરમાણુઓનો માત્ર એક જ સ્તર બને (આવી ફિલ્મને મોનોમોલેક્યુલર કહેવામાં આવે છે)? તે તારણ આપે છે કે આ શક્ય છે, પરંતુ મશીન તેલ અથવા પેટ્રોલિયમને બદલે, તમારે અન્ય પદાર્થ લેવાની જરૂર છે. આવા પદાર્થના પરમાણુઓમાં એક છેડે કહેવાતા હાઇડ્રોફિલિક (એટલે કે, "પાણી-પ્રેમાળ") અણુઓનો સમૂહ હોવો જોઈએ, અને બીજા છેડે હાઇડ્રોફોબિક. જો આવા અણુઓ ધરાવતા પદાર્થને પાણીની સપાટી પર મૂકવામાં આવે તો શું થાય? પરમાણુઓનો હાઇડ્રોફિલિક ભાગ, પાણીમાં ઓગળવાનો પ્રયાસ કરે છે, તે પરમાણુને પાણીમાં ખેંચશે, જ્યારે હાઇડ્રોફોબિક ભાગ, જે પાણીથી "ડરતો" છે, તે હઠીલાપણે પાણી સાથે સંપર્ક ટાળશે. આવી પરસ્પર "ગેરસમજ"ના પરિણામે, પરમાણુઓ (જો તેઓ પાટિયુંનો ઉપયોગ કરીને બાજુથી સહેજ "દબાવે" હોય તો) ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે પાણીની સપાટી પર લાઇન કરશે. 3.1: તેમના હાઇડ્રોફિલિક છેડા પાણીમાં ભળી જાય છે અને તેમના હાઇડ્રોફોબિક છેડા ચોંટી જાય છે.
\6666666666ы/
ચોખા. 3.1. આ રીતે સર્ફેક્ટન્ટ્સના પરમાણુઓ જળ-હવા સીમા પર લક્ષી હોય છે, જે "લેંગમુઇર સ્ટોકેડ" બનાવે છે - જેનું નામ અમેરિકન રસાયણશાસ્ત્રી અને ભૌતિકશાસ્ત્રી ઇરવિંગ લેંગમુઇર (1881-1957) ના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે, જેમણે 1916 માં આવા સ્તરોની રચનાનો સિદ્ધાંત બનાવ્યો હતો. પ્રવાહીની સપાટી
આ રીતે વર્તે તેવા પદાર્થોને સર્ફેક્ટન્ટ્સ કહેવામાં આવે છે. તેમાં, ઉદાહરણ તરીકે, સાબુ અને અન્યનો સમાવેશ થાય છે ડીટરજન્ટ; ઓલિક એસિડ, જે સૂર્યમુખી તેલનો ભાગ છે; palmitic આલ્કોહોલ, જે પામ તેલનો ભાગ છે અને વ્હેલ તેલ. પાણીની સપાટી પર આવા પદાર્થોનો ફેલાવો મશીન તેલ કરતાં ઘણી પાતળી ફિલ્મો બનાવે છે. આ ઘટના લાંબા સમયથી જાણીતી છે, સમાન અનુભવો 18મી સદીમાં હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. પરંતુ માત્ર માં XIX ના અંતમાં- 20મી સદીની શરૂઆતમાં, અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી જ્હોન વિલિયમ રેલે (1842-1919), જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી વિલ્હેમ કોનરાડ રોન્ટજેન (1845-1923) અને અન્ય સંખ્યાબંધ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા કરવામાં આવેલા પ્રયોગોના પરિણામે, તે બતાવવામાં આવ્યું હતું. કે ફિલ્મની જાડાઈ આવા નાના કદ સુધી પહોંચી શકે છે જે વ્યક્તિગત પરમાણુના કદ સાથે સરખાવી શકાય.
આમાંના એક પ્રયોગમાં, અંગ્રેજ રસાયણશાસ્ત્રી નીલ કેન્સિંગ્ટન એડમના મોટાભાગના પરમાણુઓ અને પદાર્થોના આયનો 1 એનએમના ક્રમના છે. આમ, હાઇડ્રોજન અણુઓનો વ્યાસ આશરે 0.2 એનએમ છે, આયોડિન - 0.5 એનએમ, ઇથિલ આલ્કોહોલ- 0.4 એનએમ; એલ્યુમિનિયમ આયનોની ત્રિજ્યા 0.06 એનએમ, સોડિયમ - 0.10 એનએમ, ક્લોરાઇડ - 0.13 એનએમ, ક્લોરિન - 0.18 એનએમ, આયોડિન - 0.22 એનએમ છે. પરંતુ પરમાણુઓમાં ગોળાઓ પણ છે, જેનાં કદ, પરમાણુ ધોરણો દ્વારા, ખરેખર ખગોળશાસ્ત્રીય છે. આમ, ઉચ્ચ પ્રાણીઓ અને છોડના કોષોના ન્યુક્લીમાં આનુવંશિકતાના પરમાણુઓ છે - ડીઓક્સીરીબોન્યુક્લીક એસિડ્સ (ડીએનએ). તેમની લંબાઈ 2,000,000 nm કરતાં વધી શકે છે, એટલે કે 2 mm!
આ વિભાગને સમાપ્ત કરવા માટે - ટૂંકી વાર્તા 1908 માં ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક જીન પેરીન દ્વારા અણુઓનું "વજન" કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી બુદ્ધિશાળી (જોકે સૌથી સચોટ નથી) પદ્ધતિ વિશે. જેમ તમે જાણો છો, હવાની ઘનતા ઊંચાઈ સાથે ઘટે છે. માં પણ પ્રારંભિક XIXસદીમાં, ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક પિયર લેપ્લેસે એક સૂત્ર વિકસાવ્યું જે વ્યક્તિને વિવિધ ઊંચાઈ પર દબાણની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ સૂત્ર મુજબ, વાતાવરણીય દબાણ દર 6 કિમીના ઉછાળા માટે અડધાથી ઘટી જાય છે. આ મૂલ્ય, અલબત્ત, તાકાત પર આધાર રાખે છે ગુરુત્વાકર્ષણ, તેમજ હવાના અણુઓનો સમૂહ. જો હવામાં નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજનનો સમાવેશ થતો નથી, પરંતુ ખૂબ જ હળવા હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ (તેઓ ઓક્સિજનના પરમાણુઓ કરતાં 16 ગણા હળવા હોય છે), તો વાતાવરણીય દબાણમાં અડધો ઘટાડો 6 કિમીની ઊંચાઇએ જોવામાં આવશે નહીં, પરંતુ લગભગ 16 ગણો. વધુ, એટલે કે લગભગ 100 કિ.મી. તેનાથી વિપરિત, જો પરમાણુઓ ખૂબ ભારે હોય, તો વાતાવરણ પૃથ્વીની સપાટી પર "દબાયેલું" હશે અને દબાણ ઝડપથી ઊંચાઈ સાથે ઘટશે.
આ રીતે તર્ક. પરમાણુઓને બદલે, પેરિને પાણીમાં લટકાવેલા ગમ્મીગટ રંગના નાના દડાઓનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કર્યું. તેણે લગભગ 1 માઇક્રોન વ્યાસ - સમાન કદના બોલ સાથે સસ્પેન્શન (ઇમલ્શન) તૈયાર કરવાનો પ્રયાસ કર્યો. પછી તેણે માઈક્રોસ્કોપની નીચે ઇમલ્સનનું એક ટીપું મૂક્યું અને, માઈક્રોસ્કોપ સ્ક્રૂને ઊભી રીતે ખસેડીને, વિવિધ ઊંચાઈએ ગમ બોલની સંખ્યા ગણી. તે બહાર આવ્યું છે કે લેપ્લેસનું સૂત્ર પ્રવાહી મિશ્રણને તદ્દન લાગુ પડે છે: દર 6 µm વધવા માટે, દૃશ્યના ક્ષેત્રમાં બોલની સંખ્યા અડધાથી ઘટી છે. 6 કિમી 6 માઇક્રોન કરતાં બિલિયન ગણું મોટું હોવાથી, પેરીને તારણ કાઢ્યું કે ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજનના પરમાણુઓ ગમબોલ્સ કરતાં સમાન સંખ્યામાં હળવા હોય છે (અને તેમનો સમૂહ પહેલેથી જ પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરી શકાય છે).
પાણીનો દાઢ સમૂહ:
જો પ્રવાહીમાંના પરમાણુઓ ચુસ્ત રીતે ભરેલા હોય અને તેમાંથી દરેક ક્યુબમાં ફિટ થઈ જાય વી 1પાંસળી સાથે ડી, તે .
એક પરમાણુનું પ્રમાણ: ,જ્યાં: વી મીએક પ્રાર્થના, એન એ- એવોગાડ્રોનો નંબર.
પ્રવાહીના એક છછુંદરનું પ્રમાણ: , જ્યાં: M-તેના દાઢ સમૂહ તેની ઘનતા છે.
પરમાણુ વ્યાસ:
ગણતરી કરી રહ્યા છીએ, અમારી પાસે છે: 
સંબંધી પરમાણુ સમૂહએલ્યુમિનિયમ મિસ્ટર = 27. તેની મુખ્ય પરમાણુ લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરો.
1. એલ્યુમિનિયમનું મોલર માસ: M=Mr. 10 -3 M = 27 . 10 -3
પરમાણુઓ, હિલીયમ (M = 4.10 -3 kg/mol) ની સાંદ્રતા શોધો સામાન્ય પરિસ્થિતિઓ(p=10 5 Pa, T=273K), તેમનો રુટ-મીન-ચોરસ વેગ અને ગેસની ઘનતા.જો હવાના પરપોટાનું પ્રમાણ બમણું થાય તો તે પાણીના શરીરમાં કેટલી ઊંડાઈથી ઉપર તરે છે? આપણે જાણતા નથી કે બબલમાં હવાનું તાપમાન સમાન રહે છે કે કેમ. જો તે સમાન હોય, તો ચડતી પ્રક્રિયા સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે pV=const . જો તે બદલાય છે, તો પછી સમીકરણ.
pV/T=const
ચાલો મૂલ્યાંકન કરીએ કે જો આપણે તાપમાનના ફેરફારની અવગણના કરીએ તો શું આપણે મોટી ભૂલ કરીએ છીએ. p 1 V 1 =p 2 V 2, ક્યાં: પૃષ્ઠ 1- ઊંડાઈએ પરપોટામાં હવાનું દબાણ h (p 1 = p atm. + rgh), p 2- સપાટીની નજીકના બબલમાં હવાનું દબાણ. p 2 = p એટીએમ.
 |
(p atm + rgh) V =p atm 2V; ;
|
ઊંધું વળેલું કાચમાં હવા અવરોધિત છે. સમસ્યા જણાવે છે કે કાચ ચોક્કસ ઊંડાઈએ જ ડૂબવાનું શરૂ કરે છે. દેખીતી રીતે, જો તે ચોક્કસ નિર્ણાયક ઊંડાઈ કરતાં ઓછી ઊંડાઈએ છોડવામાં આવે છે, તો તે ઉપર તરતા રહેશે (ધારી રહ્યા છીએ કે કાચ સખત રીતે ઊભી રીતે સ્થિત છે અને તેના ઉપર ટીપું નથી).
જે સ્તર ઉપર કાચ તરે છે અને જેની નીચે તે ડૂબી જાય છે તે વિવિધ બાજુઓથી કાચ પર લાગુ પડતા દળોની સમાનતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
કાચ પર વર્ટિકલ દિશામાં કામ કરતા બળો નીચે તરફ નિર્દેશિત ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને ઉપર તરફ નિર્દેશિત ઉત્તેજક બળ છે.
ઉછાળો બળ એ પ્રવાહીની ઘનતા સાથે સંબંધિત છે જેમાં કાચ મૂકવામાં આવે છે અને તેના દ્વારા વિસ્થાપિત પ્રવાહીની માત્રા.
કાચ પર કામ કરતું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ તેના દળના સીધા પ્રમાણસર છે.
તે સમસ્યાના સંદર્ભમાંથી અનુસરે છે કે જેમ જેમ કાચ ડૂબી જાય છે તેમ, ઉપરનું બળ ઘટતું જાય છે. વિસ્થાપિત પ્રવાહીના જથ્થામાં ઘટાડો થવાને કારણે જ ઉત્તેજના બળમાં ઘટાડો થઈ શકે છે, કારણ કે પ્રવાહી વ્યવહારીક રીતે અસંકુચિત હોય છે અને સપાટી પર અને કેટલીક ઊંડાઈએ પાણીની ઘનતા સમાન હોય છે.
કાચમાં હવાના સંકોચનને કારણે વિસ્થાપિત પ્રવાહીના જથ્થામાં ઘટાડો થઈ શકે છે, જે બદલામાં, દબાણમાં વધારો થવાને કારણે થઈ શકે છે. જો આપણને પરિણામની ખૂબ ઊંચી ચોકસાઈમાં રસ ન હોય તો કાચ ડૂબી જવાથી તાપમાનમાં થતા ફેરફારને અવગણી શકાય છે. અનુરૂપ સમર્થન પાછલા ઉદાહરણમાં આપવામાં આવ્યું છે.
ગેસ પ્રેશર અને તેના વોલ્યુમ વચ્ચેનો સંબંધ સતત તાપમાનબોયલ-મેરિયોટ કાયદા દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.
પ્રવાહીનું દબાણ ખરેખર ઊંડાણ સાથે વધે છે અને ઉપર સહિત તમામ દિશામાં સમાનરૂપે પ્રસારિત થાય છે.
હાઇડ્રોસ્ટેટિક દબાણપ્રવાહીની ઘનતા અને તેની ઊંચાઈ (નિમજ્જનની ઊંડાઈ) માટે સીધી પ્રમાણસર.
તરીકે નોંધાયેલ મૂળ સમીકરણકાચની સમતુલાની સ્થિતિને દર્શાવતું સમીકરણ, સમસ્યાના પૃથ્થકરણ દરમિયાન મળેલા અભિવ્યક્તિઓને અનુક્રમે તેમાં સ્થાનાંતરિત કરીને અને ઇચ્છિત ઊંડાણ માટે પરિણામી સમીકરણને હલ કરીને, અમે નિષ્કર્ષ પર આવીએ છીએ કે સંખ્યાત્મક જવાબ મેળવવા માટે આપણે જાણવું જરૂરી છે. પાણીની ઘનતા, વાતાવરણીય દબાણ, કાચનો સમૂહ, તેનું પ્રમાણ અને પ્રવેગકના મૂલ્યો મુક્ત પતન.
હાથ ધરવામાં આવેલ તમામ દલીલો નીચે મુજબ પ્રદર્શિત કરી શકાય છે:
સમસ્યાના ટેક્સ્ટમાં કોઈ ડેટા ન હોવાથી, અમે તેને જાતે સેટ કરીશું.
આપેલ:
પાણીની ઘનતા r=10 3 kg/m 3.
વાતાવરણનું દબાણ 10 5 પા.
ગ્લાસ વોલ્યુમ 200 મિલી = 2 00. 10 -3 l = 2. 10 -4 મીટર 3.
કાચનો સમૂહ 50 ગ્રામ = 5 છે. 10 -2 કિગ્રા.
ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવેગક g = 10 m/s 2 .
સંખ્યાત્મક ઉકેલ:
|
ડૂબતા કાચની સમસ્યાની જેમ, બલૂન વધવાની સમસ્યાને સ્થિર સમસ્યા તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.
આ બોડીઓ પર લાગુ અને ઉપર અને નીચે દિશામાન થતા દળોની સમાનતા ખોરવાતાની સાથે જ બોલ ડૂબી જવા માટે કાચની જેમ જ વધવા લાગશે. બોલ, કાચની જેમ જ, નીચે તરફ નિર્દેશિત ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને ઉપર તરફ નિર્દેશિત ઉત્તેજક બળને આધીન છે.
ઉત્સાહી બળ દડાની આસપાસની ઠંડી હવાની ઘનતા સાથે સંબંધિત છે. આ ઘનતા મેન્ડેલીવ-ક્લેપીરોન સમીકરણમાંથી શોધી શકાય છે.
ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દડાના દળના સીધા પ્રમાણસર છે. બોલના સમૂહમાં, બદલામાં, શેલના સમૂહ અને તેની અંદર ગરમ હવાના સમૂહનો સમાવેશ થાય છે. ગરમ હવાનો સમૂહ મેન્ડેલીવ-ક્લેપીરોન સમીકરણમાંથી પણ શોધી શકાય છે.
યોજનાકીય રીતે, તર્ક નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય છે:
સમીકરણમાંથી આપણે ઇચ્છિત માત્રા, અંદાજ વ્યક્ત કરી શકીએ છીએ શક્ય મૂલ્યોમેળવવા માટે જરૂરી છે સંખ્યાત્મક ઉકેલજથ્થાની સમસ્યાઓ, પરિણામી સમીકરણમાં આ જથ્થાઓને બદલો અને સંખ્યાત્મક સ્વરૂપમાં જવાબ શોધો.
બંધ જહાજમાં 200 ગ્રામ હિલીયમ હોય છે. ગેસ બનાવે છે મુશ્કેલ પ્રક્રિયા. તેના પરિમાણોમાં ફેરફાર ચોક્કસ તાપમાન વિરુદ્ધ વોલ્યુમના ગ્રાફમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે.1. SI માં ગેસના સમૂહને વ્યક્ત કરો.
2. આ વાયુનો સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહ શું છે?
3. આ ગેસ (SI માં) નું દાળ દળ શું છે?
4. જહાજમાં રહેલા પદાર્થનું પ્રમાણ શું છે?
5. જહાજમાં ગેસના કેટલા અણુઓ છે?
6. આ વાયુના એક અણુનું દળ કેટલું છે?
7. વિભાગો 1-2, 2-3, 3-1 માં પ્રક્રિયાઓને નામ આપો.
8. ml, l, m 3 માં પોઈન્ટ 1,2, 3, 4 પર ગેસનું પ્રમાણ નક્કી કરો.
9. પોઈન્ટ 1,2, 3, 4 પર 0 C, K પર ગેસનું તાપમાન નક્કી કરો.
10. mm માં પોઈન્ટ 1, 2, 3, 4 પર ગેસનું દબાણ નક્કી કરો. Hg કલા. , એટીએમ, પા.
11. ચિત્ર આ પ્રક્રિયાસંપૂર્ણ તાપમાન વિરુદ્ધ દબાણના ગ્રાફ પર.
12. આ પ્રક્રિયાને દબાણ વિરુદ્ધ વોલ્યુમના ગ્રાફ પર દર્શાવો.
ઉકેલ માટે દિશાઓ:
1. સ્થિતિ જુઓ.
2. સામયિક કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને તત્વનું સાપેક્ષ પરમાણુ વજન નક્કી કરવામાં આવે છે.
3. M=M r· 10 -3 કિગ્રા/મોલ.
7. પી=const - isobaric; વી=const-isochoric; ટી=const - isothermal.
8. 1 m 3 = 10 3 l; 1 l = 10 3 મિલી. 9. ટી = ટી+ 273. 10. 1 એટીએમ. = 10 5 Pa = 760 mm Hg. કલા.
8-10. તમે મેન્ડેલીવ-ક્લેપીરોન સમીકરણનો ઉપયોગ કરી શકો છો, અથવા ગેસ કાયદાબોયલ-મેરિયોટ, ગે-લુસાક, ચાર્લ્સ.
સમસ્યાના જવાબો
| m = 0.2 કિગ્રા | |||||||
| M r = 4 | |||||||
| M = 4 10 -3 kg/mol | |||||||
| n = 50 મોલ | |||||||
| N = 3 10 25 | |||||||
| m =6.7 10 -27 કિગ્રા | |||||||
| 1 - 2 - આઇસોબેરિક | |||||||
| 2 - 3 - આઇસોકોરિક | |||||||
| 3 - 1 - ઇસોથર્મલ | |||||||
| № | મિલી | l | મીટર 3 | ||||
| 2 10 5 | 0,2 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 4 10 5 | 0,4 | ||||||
| № | 0 સે | પ્રતિ | |||||
| № | mmHg | એટીએમ | પા | ||||
| 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 | ||||||
 |
 |
||||||
કિકોઈન એ.કે. પરમાણુઓનું કદ નક્કી કરવાની એક સરળ રીત // ક્વોન્ટમ. - 1983. - નંબર 9. - પી.29-30.
એડિટોરિયલ બોર્ડ અને જર્નલ "ક્વાન્ટ" ના સંપાદકો સાથે વિશેષ કરાર દ્વારા
IN પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમુખ્ય " પાત્રો"અણુઓ છે, અકલ્પનીય રીતે નાના કણો જે વિશ્વના તમામ પદાર્થો બનાવે છે. તે સ્પષ્ટ છે કે ઘણી ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે તે જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે કે તેઓ કયા અણુઓ છે. ખાસ કરીને, તેમના કદ શું છે.
જ્યારે લોકો પરમાણુઓ વિશે વાત કરે છે, ત્યારે તેઓ સામાન્ય રીતે નાના, સ્થિતિસ્થાપક, સખત દડાઓ તરીકે માનવામાં આવે છે. તેથી, પરમાણુઓનું કદ જાણવું એટલે તેમની ત્રિજ્યા જાણવી.
નાની હોવા છતાં પરમાણુ કદ, ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ તેમને નિર્ધારિત કરવા માટે ઘણી રીતો વિકસાવવામાં સક્ષમ છે. ભૌતિકશાસ્ત્ર 9 તેમાંથી બે વિશે વાત કરે છે. એક પરમાણુ જાડા ફિલ્મ તરીકે ફેલાવવા માટે કેટલાક (ખૂબ ઓછા) પ્રવાહીની મિલકતનો લાભ લે છે. બીજામાં, કણોનું કદ જટિલ ઉપકરણ - એક આયન પ્રોજેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે.
જો કે, પરમાણુઓ (અથવા અણુઓ) ની ત્રિજ્યાની ગણતરી કરવાની એક ખૂબ જ સરળ પદ્ધતિ છે, તે એ હકીકત પર આધારિત છે કે જ્યારે તે પદાર્થના પરમાણુઓ ઘન હોય છે અથવા પ્રવાહી સ્થિતિ, એકબીજાને ચુસ્તપણે અડીને ગણી શકાય. આ કિસ્સામાં, રફ અંદાજ માટે, અમે ધારી શકીએ છીએ કે વોલ્યુમ વીઅમુક સમૂહ mપદાર્થો સરળ છે સરવાળો સમાનતેમાં રહેલા પરમાણુઓની માત્રા. પછી આપણે વોલ્યુમને વિભાજીત કરીને એક પરમાણુનું કદ મેળવીએ છીએ વીપરમાણુઓની સંખ્યા દીઠ એન.
શરીરના વજનમાં પરમાણુઓની સંખ્યા mબરાબર, જેમ જાણીતું છે, \(~N_a \frac(m)(M)\), જ્યાં એમ- પદાર્થનો દાઢ સમૂહ એન A એ એવોગાડ્રોનો નંબર છે. તેથી વોલ્યુમ વીએક પરમાણુનું 0 સમાનતા પરથી નક્કી થાય છે
\(~V_0 = \frac(V)(N) = \frac(V M)(m N_A)\) .
આ અભિવ્યક્તિમાં પદાર્થના જથ્થા અને તેના સમૂહના ગુણોત્તરનો સમાવેશ થાય છે. વ્યસ્ત સંબંધ \(~\frac(m)(V) = \rho\) એ પદાર્થની ઘનતા છે, તેથી
\(~V_0 = \frac(M)(\rho N_A)\) .
લગભગ કોઈપણ પદાર્થની ઘનતા દરેક માટે સુલભ કોષ્ટકોમાં મળી શકે છે. મોલર માસઓળખાય છે તે નક્કી કરવું સરળ છે રાસાયણિક સૂત્રપદાર્થો
\(~\frac(4)(3) \pi r^3 = \frac(M)(\rho N_A)\) .
જેમાંથી આપણે પરમાણુની ત્રિજ્યા માટે અભિવ્યક્તિ મેળવીએ છીએ:
\(~r = \sqrt (\frac(3M)(4 \pi \rho N_A)) = \sqrt (\frac(3)(4 \pi N_A)) \sqrt (\frac(M)(\rho) )\) .
આ બે મૂળમાંથી પ્રથમ છે સતત, ≈ 7.4 10 -9 mol 1/3 ની બરાબર, તેથી માટેનું સૂત્ર આરડોળ કરે છે
\(~r \અંદાજે 7.4 \cdot 10^(-9) \sqrt (\frac(M)(\rho)) (m)\) .
ઉદાહરણ તરીકે, આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરેલ પાણીના અણુની ત્રિજ્યા બરાબર છે આર B ≈ 1.9 · 10 -10 મી.
પરમાણુઓની ત્રિજ્યા નક્કી કરવા માટેની વર્ણવેલ પદ્ધતિ ફક્ત એટલા માટે સચોટ હોઈ શકતી નથી કારણ કે દડાઓ એકબીજાના સંપર્કમાં હોવા છતાં તેમની વચ્ચે કોઈ અંતર ન રહે તે માટે મૂકી શકાતા નથી. વધુમાં, પરમાણુ-બોલના આવા "પેકિંગ" સાથે, પરમાણુ હલનચલન અશક્ય હશે. તેમ છતાં, ઉપર આપેલ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને પરમાણુઓના કદની ગણતરીઓ એવા પરિણામો આપે છે જે લગભગ અન્ય પદ્ધતિઓના પરિણામો સાથે મેળ ખાય છે, જે અસાધારણ રીતે વધુ સચોટ છે.
હું વિશે વાત કરવા માંગુ છું મહત્વપૂર્ણ વસ્તુઓ, જે સફાઈ સિસ્ટમ્સ વેચતી કંપનીઓની વેબસાઇટ્સ પર ભાગ્યે જ સમજાવવામાં આવે છે, પરંતુ તમારા કુટુંબ અથવા કાર્ય માટે ફિલ્ટર પસંદ કરતી વખતે અમે જેની વાત કરી રહ્યા છીએ તે સમજવું વધુ આનંદદાયક છે. આ સમીક્ષા કેટલાક રજૂ કરે છે મહત્વપૂર્ણ પાસાઓ, જે ફિલ્ટર પસંદ કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે.
માઇક્રોન અને નેનોમીટર શું છે?
જો તમે વોટર ફિલ્ટર શોધી રહ્યા હો, તો તમને મોટે ભાગે "માઈક્રોન" નામ મળ્યું હશે. ક્યારે અમે વાત કરી રહ્યા છીએયાંત્રિક કારતુસ વિશે, તમે ઘણીવાર શબ્દસમૂહો જોઈ શકો છો જેમ કે "એકમ 10 માઇક્રોન કે તેથી વધુ કદ સુધીના દૂષકોના બરછટ કણોને ફિલ્ટર કરે છે." પરંતુ 10 માઇક્રોન કેટલા છે? હું જાણવા માંગુ છું કે 10 માઇક્રોન માટે રચાયેલ કારતૂસ કયા પ્રકારનું દૂષણ પસાર કરશે. મેમ્બ્રેન (પછી ભલે તે ફ્લો ફિલ્ટર હોય કે રિવર્સ ઓસ્મોસિસ હોય), અન્ય શબ્દનો ઉપયોગ થાય છે - નેનોમીટર, જેનું પ્રતિનિધિત્વ કરવું મુશ્કેલ કદ પણ છે. એક માઇક્રોન 0.001 મિલીમીટર છે, એટલે કે, જો આપણે શરતી રીતે એક મિલીમીટરને 1000 વિભાગોમાં વિભાજીત કરીએ, તો આપણને બરાબર 1 માઇક્રોન મળશે. નેનોમીટર 0.001 માઇક્રોન છે, જે આવશ્યકપણે મિલીમીટરનો એક મિલિયનમો ભાગ છે. માઇક્રોન અને નેનોમીટર નામો આવી નાની સંખ્યાઓને રજૂ કરવાનું સરળ બનાવવા માટે બનાવવામાં આવ્યા છે.
પોલીપ્રોપીલિન અથવા કાર્બન કારતુસ દ્વારા ઉત્પાદિત ગાળણની ઊંડાઈ દર્શાવવા માટે માઇક્રોનનો ઉપયોગ મોટેભાગે થાય છે, અલ્ટ્રાફિલ્ટરેશન અથવા રિવર્સ ઓસ્મોસિસ મેમ્બ્રેન દ્વારા ઉત્પાદિત ફિલ્ટરેશનના સ્તરને રજૂ કરવા માટે નેનોમીટર.
વોટર ફિલ્ટર્સ વચ્ચે શું તફાવત છે?
ફિલ્ટર્સના 3 મુખ્ય પ્રકારો છે: ફ્લો-થ્રુ, અલ્ટ્રાફિલ્ટરેશન મેમ્બ્રેન (મેમ્બ્રેન) સાથે ફ્લો-થ્રુ અને રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ફિલ્ટર્સ. આ સિસ્ટમો વચ્ચે મુખ્ય તફાવત શું છે? ફ્લો ફિલ્ટરને મૂળભૂત શુદ્ધિકરણ ગણી શકાય, કારણ કે તે ભાગ્યે જ પીવાની સ્થિતિમાં પાણીને શુદ્ધ કરે છે - એટલે કે, અન્ય બે પ્રકારના ફિલ્ટર્સથી વિપરીત, વહેતુ પાણીઉપયોગ કરતા પહેલા ઉકાળવું આવશ્યક છે (અપવાદો એરેગોન, એક્વેલીન અને ઇકોમિક્સ સામગ્રી ધરાવતી સિસ્ટમો છે). મેમ્બ્રેન ફિલ્ટર્સ - અલ્ટ્રાફિલ્ટરેશન મેમ્બ્રેન સાથેના ફિલ્ટર્સ તમામ પ્રકારના દૂષકોથી પાણીને શુદ્ધ કરે છે, પરંતુ પાણીના મીઠાના સંતુલનને અકબંધ રાખે છે - એટલે કે, કુદરતી કેલ્શિયમ, મેગ્નેશિયમ અને અન્ય ખનિજો પાણીમાં રહે છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ સિસ્ટમ પાણીને સંપૂર્ણપણે શુદ્ધ કરે છે, જેમાં ખનિજો, બેક્ટેરિયા, ક્ષારનો સમાવેશ થાય છે - ફિલ્ટર આઉટલેટ પર, પાણીમાં, વિચિત્ર રીતે, ફક્ત પાણીના અણુઓ હોય છે.
ક્લોરિન એ પાણીના પ્રદૂષકોમાં સૌથી મુશ્કેલ છે.
સામાન્ય રીતે, મેમ્બ્રેન સિસ્ટમ સાથે પાણીમાંથી દૂષકોને દૂર કરવા માટે, પટલના છિદ્રો તત્વના પરિમાણો કરતાં નાના હોવા જોઈએ. જો કે, આ ક્લોરિન સાથે કામ કરતું નથી, કારણ કે તેના પરમાણુના પરિમાણો પાણીના પરમાણુના પરિમાણો સમાન હોય છે, અને જો તમે કલાના છિદ્રોને ક્લોરિનના પરિમાણો કરતા નાના બનાવો છો, તો પછી પાણી પસાર થઈ શકશે નહીં. ક્યાં તો આ એવો વિરોધાભાસ છે. તેથી, પ્રી-ફિલ્ટરના ભાગ રૂપે અને પોસ્ટ-ફિલ્ટર તરીકે તમામ રિવર્સ ઓસ્મોસિસ સિસ્ટમ્સમાં કાર્બન કારતુસ હોય છે જે પાણીમાંથી ક્લોરિનને સંપૂર્ણ રીતે શુદ્ધ કરે છે. અને નોંધ કરો, કારણ કે મુખ્ય " માથાનો દુખાવો"યુક્રેનિયન પાણી ચોક્કસપણે ક્લોરિન છે; જો તમે રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ખરીદવા માંગતા હો, તો તમારે પ્રી-ફિલ્ટરમાં બે કાર્બન કારતુસવાળી સિસ્ટમ પસંદ કરવી જોઈએ - આ શુદ્ધિકરણની ગુણવત્તા સૂચવે છે.
અમે આશા રાખીએ છીએ કે પ્રસ્તુત માહિતી તમારા માટે ઉપયોગી હતી. વધુ મહિતીવેબસાઇટ પર મળી શકે છે
