Cualquier sustancia consta de moléculas y sus propiedades físicas dependen de cómo se ordenan las moléculas y cómo interactúan entre sí. V vida ordinaria observamos tres estados agregados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

Por ejemplo, el agua puede estar en estado sólido (hielo), líquido (agua) y gaseoso (vapor).

Gas se expande hasta que llena todo el volumen asignado. Si consideramos el gas en nivel molecular, veremos moléculas que se lanzan y chocan aleatoriamente entre sí y con las paredes del recipiente, que, sin embargo, prácticamente no interactúan entre sí. Si el volumen del recipiente aumenta o disminuye, las moléculas se redistribuirán uniformemente en el nuevo volumen.

A diferencia del gas a una temperatura determinada, ocupa un volumen fijo, sin embargo, también toma la forma de un recipiente para ser llenado, pero solo por debajo de su nivel de superficie. A nivel molecular, un líquido se representa más fácilmente en forma de moléculas esféricas que, aunque están en estrecho contacto entre sí, tienen la libertad de rodar entre sí, como cuentas redondas en un frasco. Vierta líquido en el recipiente, y las moléculas se extenderán rápidamente y llenarán la parte inferior del volumen del recipiente, como resultado, el líquido tomará su forma, pero no se extenderá a todo el volumen del recipiente.

Sólido tiene su propia forma, no se extiende sobre el volumen del recipientey no toma su forma. A nivel microscópico, los átomos se unen entre sí. enlaces químicos, y su posición relativa entre sí es fija. Al mismo tiempo, pueden formar tanto estructuras ordenadas rígidas (celosías de cristal) como un montón desordenado: cuerpos amorfos (esta es exactamente la estructura de los polímeros, que parecen pasta enredada y pegada en un cuenco).

Arriba, se describieron tres estados clásicos de agregación. Sin embargo, existe un cuarto estado, que los físicos tienden a atribuir al número de agregados. Este es un estado de plasma. El plasma se caracteriza por el despojo parcial o completo de electrones de sus órbitas atómicas, mientras que los electrones libres permanecen dentro de la sustancia.

Podemos observar el cambio en los estados agregados de la materia con nuestros propios ojos en la naturaleza. El agua de la superficie de los embalses se evapora y se forman nubes. Así es como el líquido se convierte en gas. En invierno, el agua en los reservorios se congela, se convierte en un estado sólido, y en primavera se derrite nuevamente, volviéndose líquido. ¿Qué les sucede a las moléculas de una sustancia cuando pasa de un estado a otro? ¿Están cambiando? Por ejemplo, ¿las moléculas de hielo son diferentes de las moléculas de vapor? La respuesta es inequívoca: no. Las moléculas permanecen exactamente iguales. Su energía cinética cambia y, en consecuencia, las propiedades de la sustancia.

La energía de las moléculas de vapor es lo suficientemente grande como para dispersarse en diferentes direcciones, y cuando se enfría, el vapor se condensa en un líquido y las moléculas todavía tienen suficiente energía para un movimiento casi libre, pero no lo suficiente como para separarse de la atracción de otras moléculas. y volar. Con un enfriamiento adicional, el agua se congela, se vuelve sólida y la energía de las moléculas ya no es suficiente ni siquiera para moverse libremente dentro del cuerpo. Vibran alrededor de un lugar, sostenidos por las fuerzas de atracción de otras moléculas.

El principal educación general

Línea UMK A.V. Peryshkin. Física (7-9)

Introducción: estado de agregación de la materia

Estado de agregación - estado de una sustancia que tiene ciertas propiedades: la capacidad de mantener la forma y el volumen, tener orden de largo o corto alcance, entre otros. Cuando cambia estado agregado de la materia hay un cambio propiedades físicas así como densidad, entropía y energía libre.

¿Cómo y por qué se producen estas asombrosas transformaciones? Para entender esto, recuerda que todo a su alrededor consiste en... Los átomos y moléculas de diversas sustancias interactúan entre sí, y es la conexión entre ellos lo que determina cuál es el estado de agregación de la sustancia.

Hay cuatro tipos de sustancias agregadas:

gaseoso

Parece que la química nos revela sus secretos en estas asombrosas transformaciones. Sin embargo, no lo es. La transición de un estado de agregación a otro, así como la difusión, se refieren a fenomeno fisico, ya que en estas transformaciones no se producen cambios en las moléculas de la sustancia y se conserva su composición química.

Estado gaseoso

A nivel molecular, el gas es una molécula en movimiento caótico que choca con las paredes del recipiente y entre sí, que prácticamente no interactúan entre sí. Dado que las moléculas de gas no están conectadas entre sí, el gas llena todo el volumen que se le proporciona, interactuando y cambiando de dirección solo cuando choca entre sí.

Desafortunadamente, es imposible ver las moléculas de gas a simple vista e incluso con la ayuda de un microscopio óptico. Sin embargo, se puede tocar el gas. Por supuesto, si solo intenta atrapar moléculas de gas volando en la palma de su mano, entonces no tendrá éxito. Pero seguramente todos vieron (o lo hicieron ellos mismos) cómo alguien infló la llanta de un automóvil o bicicleta, y de suave y arrugada se volvió inflada y elástica. Y la aparente "ingravidez" de los gases refutará el experimento descrito en la página 39 del libro de texto "Chemistry Grade 7" editado por O.S. Gabrielyan.

Esto sucede porque el volumen limitado cerrado del neumático se un gran número de moléculas, que se apiñan, y comienzan a chocar más a menudo entre sí y contra las paredes del neumático, y como resultado, percibimos el efecto total de millones de moléculas en las paredes como presión.

Pero si el gas ocupa todo el volumen que se le proporciona, ¿Por qué entonces no vuela al espacio y se esparce por todo el universo, llenando el espacio interestelar?¿Significa que algo todavía retiene y restringe los gases en la atmósfera del planeta?

Muy bien. Y esto - gravedad... Para separarse del planeta y volar, las moléculas necesitan desarrollar una velocidad que exceda la "velocidad de escape" o la segunda velocidad espacial, y la gran mayoría de moléculas se mueven mucho más lentamente.

Entonces surge la siguiente pregunta: ¿Por qué las moléculas de gas no caen al suelo, sino que continúan volando? Resulta que gracias a la energía solar, las moléculas de aire tienen un suministro sólido de energía cinética, lo que les permite moverse contra las fuerzas de la gravedad.

La colección contiene preguntas y tareas de diversas orientaciones: calculadas, cualitativas y gráficas; técnica, práctica e histórica. Las tareas se distribuyen por tema de acuerdo con la estructura del libro de texto "Física. Los autores de 9.º grado, A. V. Peryshkin, E. M. Gutnik y le permiten implementar los requisitos establecidos por los Estándares Educativos del Estado Federal para resultados personales aprendiendo.

Estado liquido

Al aumentar la presión y / o disminuir la temperatura, los gases se pueden convertir a un estado líquido. En los albores del siglo XIX Físico inglés y el químico Michael Faraday consiguieron licuar el cloro y dióxido de carbono comprimiéndolos a muy bajas temperaturas. Sin embargo, algunos de los gases no sucumbieron a los científicos en ese momento y, como resultó, no fue una falta de presión, sino la incapacidad de reducir la temperatura al mínimo requerido.

Un líquido, a diferencia de un gas, ocupa un cierto volumen, pero también toma la forma de un recipiente que se llena por debajo del nivel de la superficie. El líquido se puede visualizar como perlas redondas o cereales en un frasco. Las moléculas de líquido están en estrecha interacción entre sí, pero se mueven libremente entre sí.

Si una gota de agua permanece en la superficie, desaparecerá después de un tiempo. Pero recordamos que gracias a la ley de conservación de la masa-energía, nada desaparece y no desaparece sin dejar rastro. El líquido se evaporará, es decir cambiará su estado de agregación a gaseoso.

Evaporación - este es el proceso de transformación del estado de agregación de una sustancia, en el cual moléculas, cuya energía cinética excede la energía potencial de interacción intermolecular, se elevan desde la superficie de un líquido o sólido.

La evaporación de la superficie de los sólidos se llama sublimación o sublimación... La mayoría de una manera sencilla observar la sublimación es el uso de naftalina para combatir las polillas. Si huele a líquido o sólido, significa que se está evaporando. Después de todo, la nariz solo capta las moléculas aromáticas de la sustancia.

Los fluidos rodean a una persona en todas partes. Las propiedades de los líquidos también son familiares para todos: viscosidad, fluidez. Cuando se habla de la forma de un líquido, muchos dicen que el líquido no tiene una forma específica. Pero esto solo sucede en la Tierra. Debido a la fuerza de la gravedad, una gota de agua se deforma.

Sin embargo, muchos han visto cómo los astronautas atrapan bolas de agua de diferentes tamaños en gravedad cero. En ausencia de gravedad, el líquido toma la forma de una bola. Y la fuerza de tensión superficial proporciona al líquido una forma esférica. Las burbujas son una excelente manera de conocer la fuerza de la tensión superficial en la Tierra.

Otra propiedad de un líquido es la viscosidad. La viscosidad depende de la presión, la composición química y la temperatura. La mayoría de los fluidos obedecen a la ley de viscosidad de Newton, descubierta en el siglo XIX. Sin embargo, hay una serie de líquidos con alta viscosidad que, bajo ciertas condiciones, comienzan a comportarse como sólidos y no obedecen la ley de viscosidad de Newton. Estas soluciones se denominan fluidos no newtonianos. El ejemplo más simple de un líquido no newtoniano es una suspensión de almidón en agua. Si actúa sobre un fluido no newtoniano mediante fuerzas mecánicas, el fluido comenzará a adquirir las propiedades de los sólidos y se comportará como un sólido.

De Estado sólido

Si en un líquido, a diferencia de un gas, las moléculas ya no se mueven caóticamente, sino alrededor de ciertos centros, entonces en el estado sólido de agregación de materia los átomos y las moléculas tienen una estructura clara y se parecen a los soldados construidos en el desfile. Y gracias a la celosía de cristal sólidos ocupan un cierto volumen y tienen una forma constante.

Bajo ciertas condiciones, las sustancias en estado agregado de un líquido pueden convertirse en un sólido, y los cuerpos sólidos, por el contrario, se derriten y se convierten en líquido cuando se calientan.

Esto sucede porque cuando se calienta, la energía interna aumenta, respectivamente, las moléculas comienzan a moverse más rápido, y cuando se alcanza la temperatura de fusión, la red cristalina comienza a colapsar y cambia el estado de agregación de la sustancia. La mayoría cuerpos cristalinos el volumen aumenta durante la fusión, pero hay excepciones, por ejemplo: hielo, hierro fundido.

Dependiendo del tipo de partículas que forman la red cristalina de un sólido, se distingue la siguiente estructura:

molecular,

metal.

Algunas sustancias cambio de estados agregados ocurre fácilmente, como, por ejemplo, cerca del agua; otras sustancias requieren condiciones especiales (presión, temperatura). Pero en física moderna los científicos distinguen otro estado independiente de la materia: el plasma.

Plasma - gas ionizado con la misma densidad de cargas positivas y negativas... En la naturaleza viva, el plasma está al sol o durante un relámpago. auroras boreales e incluso la familiar hoguera que nos calienta con su calor durante las salidas a la naturaleza también se refiere al plasma.

El plasma creado artificialmente agrega brillo a cualquier ciudad. Las luces de neón son solo plasma a baja temperatura en tubos de vidrio. Las lámparas fluorescentes a las que estamos acostumbrados también están llenas de plasma.

El plasma se divide en baja temperatura, con un grado de ionización de aproximadamente 1% y una temperatura de hasta 100 mil grados, y alta temperatura, ionización de aproximadamente 100% y una temperatura de 100 millones de grados (este es el estado de plasma en estrellas).

El plasma de baja temperatura en lámparas fluorescentes que conocemos se usa ampliamente en la vida cotidiana.

El plasma de alta temperatura se usa en reacciones de fusión y los científicos no pierden la esperanza de usarlo como reemplazo de la energía atómica, pero el control en estas reacciones es muy difícil. Y la reacción termonuclear descontrolada se ha consolidado como un arma de colosal poder cuando la URSS probó una bomba termonuclear el 12 de agosto de 1953.

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Para comprobar la asimilación del material, ofrecemos una pequeña prueba.

1. Qué no se aplica a los estados agregados:

líquido

luz +

2. La viscosidad de los fluidos newtonianos está sujeta a:

Ley de Boyle-Mariotte

Ley de Arquímedes

Ley de la viscosidad de Newton +

3. Por qué la atmósfera de la Tierra no vuela al espacio exterior:

porque las moléculas de gas no pueden desarrollar la segunda velocidad cósmica

porque las moléculas de gas se ven afectadas por la gravedad +

ambas respuestas son correctas

4. Qué no se aplica a las sustancias amorfas:

• lacre

• planchar +

5.Al enfriar, el volumen aumenta en:

• hielo +

Para comprender cuál es el estado de agregación de una sustancia, acuérdate o imagínate en el verano cerca de un río con helado en las manos. Gran foto, ¿no?

Entonces, en este idilio, además de recibir placer, también puedes realizar observación física. Presta atención al agua. En el río es líquido, en la composición del helado en forma de hielo es sólido y en el cielo en forma de nubes es gaseoso. Es decir, está simultáneamente en tres estados diferentes. En física, esto se llama estado de agregación de la materia. Hay tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

Cambio en los estados agregados de la materia

Podemos observar el cambio en los estados agregados de la materia con nuestros propios ojos en la naturaleza. El agua de la superficie de los embalses se evapora y se forman nubes. Así es como el líquido se convierte en gas. En invierno, el agua en los reservorios se congela, se convierte en un estado sólido, y en primavera se derrite nuevamente, volviéndose líquido. ¿Qué les sucede a las moléculas de una sustancia cuando pasa de un estado a otro? ¿Están cambiando? Por ejemplo, ¿las moléculas de hielo son diferentes de las moléculas de vapor? La respuesta es inequívoca: no. Las moléculas permanecen exactamente iguales. Su energía cinética cambia y, en consecuencia, las propiedades de la sustancia. La energía de las moléculas de vapor es lo suficientemente grande como para dispersarse en diferentes direcciones, y cuando se enfría, el vapor se condensa en un líquido y las moléculas todavía tienen suficiente energía para un movimiento casi libre, pero no lo suficiente como para separarse de la atracción de otras moléculas. y volar. Con un enfriamiento adicional, el agua se congela, se vuelve sólida y la energía de las moléculas ya no es suficiente ni siquiera para moverse libremente dentro del cuerpo. Vibran alrededor de un lugar, sostenidos por las fuerzas de atracción de otras moléculas.

La naturaleza del movimiento y el estado de las moléculas en varios estados de agregación se puede reflejar en la siguiente tabla:

Procesos en los que hay un cambio en el estado de agregación de sustancias, seis en total.

La transición de una sustancia de un estado sólido a un líquido se llama derritiendo, el proceso inverso es cristalización... Cuando una sustancia pasa de un líquido a un gas, se llama vaporización, de gas a líquido - condensación... La transición de un estado sólido directamente a un gas, sin pasar por un estado líquido, se llama sublimación, el proceso inverso es desublimación.

• 1. Derretimiento
• 2. Cristalización
• 3. Generación de vapor
• 4. Condensación
• 5. Sublimación
• 6. Desublimación

Ejemplos de todas estas transiciones hemos observado más de una vez en nuestra vida. El hielo se derrite para formar agua, el agua se evapora para formar vapor. V reverso el vapor, que se condensa, vuelve al agua y el agua, al congelarse, se convierte en hielo. Y si cree que no conoce los procesos de sublimación y desublimación, no se apresure a sacar conclusiones. El olor de cualquier cuerpo sólido no es más que sublimación. Algunas de las moléculas son expulsadas del cuerpo, formando un gas que podemos oler. Y un ejemplo del proceso inverso son los patrones en el vidrio en invierno, cuando el vapor en el aire se congela y se deposita en el vidrio y forma patrones extraños.

Definición 1

Estados agregados de la materia(del latín "aggrego" significa "unir", "unir") - estos son estados de la misma sustancia en forma sólida, líquida y gaseosa.

Durante la transición de un estado a otro, se observa un cambio similar a un salto en la energía, la entropía, la densidad y otras propiedades de la materia.

Cuerpos sólidos y líquidos

Cuerpos sólidos- estos son cuerpos que se distinguen por la constancia de su forma y volumen.

En los sólidos, las distancias intermoleculares son pequeñas y la energía potencial de las moléculas se puede comparar con la energía cinética.

Los sólidos se dividen en 2 tipos:

1. Cristalino;
2. Amorfo.

Solo los cuerpos cristalinos se encuentran en un estado de equilibrio termodinámico. Los cuerpos amorfos, de hecho, son estados metaestables, que son similares en estructura a los líquidos de cristalización lenta que no están en equilibrio. En un cuerpo amorfo tiene lugar un proceso de cristalización demasiado lento, un proceso de transformación gradual de una sustancia en una fase cristalina. La diferencia entre un cristal y un sólido amorfo radica, ante todo, en la anisotropía de sus propiedades. Las propiedades de un cuerpo cristalino se determinan en función de la dirección en el espacio. Varios procesos(por ejemplo, conductividad térmica, conductividad eléctrica, luz, sonido) se propagan en diferentes direcciones de un sólido de diferentes maneras. Pero los cuerpos amorfos (por ejemplo, vidrio, resinas, plásticos) son isotrópicos, como los líquidos. La diferencia entre cuerpos amorfos y líquidos radica solo en el hecho de que estos últimos son fluidos, no se producen deformaciones de cizallamiento estático en ellos.

Los cuerpos cristalinos tienen la correcta estructura molecular... Es debido a la estructura correcta que el cristal tiene propiedades anisotrópicas. La disposición correcta de los átomos cristalinos crea la llamada red cristalina. En diferentes direcciones, la disposición de los átomos en la red es diferente, lo que conduce a la anisotropía. Los átomos (iones o moléculas enteras) en la red cristalina realizan un movimiento vibratorio aleatorio cerca de las posiciones medias, que se consideran los nodos de la red cristalina. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la energía de vibración y, por lo tanto, la amplitud de vibración promedio. El tamaño del cristal se determina en función de la amplitud de vibración. Un aumento en la amplitud de las oscilaciones conduce a un aumento del tamaño corporal. Esto explica la expansión térmica de los sólidos.

Definición 3

Cuerpos liquidos- estos son cuerpos que tienen un cierto volumen, pero no tienen una forma elástica.

Por sustancia en estado liquido Son características una fuerte interacción intermolecular y una baja compresibilidad. El líquido es intermedio entre un sólido y un gas. Los líquidos, como los gases, tienen propiedades isotópicas. Además, el líquido tiene la propiedad de fluir. En él, como en los gases, no hay esfuerzo tangencial (esfuerzo cortante) de los cuerpos. Los líquidos son pesados, es decir, su gravedad específica se puede comparar con la gravedad específica de los sólidos. Cerca de las temperaturas de cristalización, su capacidad calorífica y otras propiedades térmicas están cerca de las propiedades correspondientes de los sólidos. En los líquidos, la disposición correcta de los átomos se observa hasta cierto punto, pero solo en regiones pequeñas. Aquí, los átomos también oscilan alrededor de los nodos de la célula cuasicristalina, sin embargo, a diferencia de los átomos de un sólido, saltan periódicamente de un sitio a otro. Como resultado, el movimiento de los átomos será muy complejo: vibratorio, pero al mismo tiempo el centro de vibraciones se mueve en el espacio.

Gas- este es un estado de la materia en el que las distancias entre moléculas son enormes.

Las fuerzas de interacción entre moléculas a bajas presiones pueden despreciarse. Las partículas de gas llenan todo el volumen que se proporciona para el gas. Los gases se consideran vapores altamente sobrecalentados o insaturados. Un tipo especial de gas es el plasma (gas parcial o totalmente ionizado, en el que las densidades de cargas positivas y negativas son casi las mismas). Es decir, el plasma es un gas de partículas cargadas que interactúan entre sí con la ayuda de fuerzas eléctricas a gran distancia, pero que no tienen una ubicación cercana ni lejana de las partículas.

Como saben, las sustancias son capaces de pasar de un estado de agregación a otro.

Definición 5

Evaporación Es un proceso de cambio del estado de agregación de una sustancia, en el que las moléculas salen volando de la superficie de un cuerpo líquido o sólido, cuya energía cinética transforma la energía potencial de la interacción de moléculas.

La evaporación es una transición de fase. Cuando se evapora, parte del líquido o sólido se convierte en vapor.

Definición 6

Una sustancia en estado gaseoso que está en equilibrio dinámico con un líquido se llama saturada. transportar... En este caso, el cambio en la energía interna del cuerpo es igual a:

∆ U = ± metro r (1),

donde m es el peso corporal, r es el calor específico de vaporización (D l / k g).

Definición 7

Condensación es el proceso inverso de vaporización.

El cambio de energía interna se calcula mediante la fórmula (1).

Definición 8

Derritiendo Es un proceso de transformación de una sustancia de un estado sólido a un estado líquido, un proceso de cambio del estado de agregación de una sustancia.

Cuando una sustancia se calienta, su energía interna crece, por lo tanto, aumenta la tasa de movimiento térmico de las moléculas. Cuando una sustancia alcanza su punto de fusión, la red cristalina de un sólido se destruye. Los enlaces entre las partículas también se destruyen y la energía de interacción entre las partículas aumenta. El calor que se transfiere al cuerpo se usa para aumentar la energía interna del cuerpo dado, y parte de la energía se gasta en realizar un trabajo para cambiar el volumen del cuerpo cuando se derrite. En muchos cuerpos cristalinos, el volumen aumenta durante la fusión, pero hay excepciones (por ejemplo, hielo, hierro fundido). Los cuerpos amorfos no tienen un punto de fusión específico. La fusión es una transición de fase caracterizada por un cambio brusco en la capacidad calorífica a la temperatura de fusión. El punto de fusión depende de la sustancia y permanece sin cambios durante el proceso. Entonces el cambio en la energía interna del cuerpo es igual a:

∆ U = ± m λ (2),

donde λ es el calor específico de fusión (D l / k g).

Definición 9

Cristalización es el proceso inverso de fusión.

El cambio de energía interna se calcula mediante la fórmula (2).

El cambio en la energía interna de cada cuerpo del sistema durante el calentamiento o enfriamiento se calcula mediante la fórmula:

∆ U = metro c ∆ T (3),

donde c es la capacidad calorífica específica de la sustancia, J k g K, △ T es el cambio en la temperatura corporal.

Definición 10

Al considerar las transformaciones de sustancias de un estado de agregación a otros, no se puede prescindir del llamado ecuaciones de balance de calor: la cantidad total de calor liberada en un sistema con aislamiento térmico es igual a la cantidad de calor (total) que se absorbe en este sistema.

Q 1 + Q 2 + Q 3 +. ... ... + Q n = Q "1 + Q" 2 + Q "3 + ... + Q" k.

De hecho, la ecuación de balance de calor es la ley de conservación de energía para procesos de transferencia de calor en sistemas aislados térmicamente.

Ejemplo 1

El recipiente aislado contiene agua y hielo con una temperatura de t i = 0 ° C. La masa de agua m υ y hielo m i son respectivamente iguales a 0,5 kg y 60 g.Se inyecta vapor de agua con una masa de m p = 10 g en el agua a una temperatura de t p = 100 ° C. ¿Cuál será la temperatura del agua en el recipiente después de que se establezca el equilibrio térmico? En este caso, no es necesario tener en cuenta la capacidad calorífica del recipiente.

Foto 1

Solución

Determinemos qué procesos se llevan a cabo en el sistema, qué estados agregados de la materia observamos y qué recibimos.

El vapor de agua se condensa y desprende calor.

La energía térmica se utiliza para derretir el hielo y, posiblemente, para calentar el agua disponible y obtenida del hielo.

En primer lugar, verifiquemos cuánto calor se libera durante la condensación de la masa de vapor existente:

Q p = - r m p; Q p = 2, 26 · 10 6 · 10 - 2 = 2, 26 · 10 4 (D g),

aquí, de los materiales de referencia, tenemos r = 2, 26 · 10 6 J l k g - el calor específico de vaporización (también se usa para la condensación).

Se requiere la siguiente cantidad de calor para derretir el hielo:

Q yo = λ metro yo Q yo = 6 10 - 2 3, 3 10 5 ≈ 2 10 4 (D g),

aquí, de los materiales de referencia, tenemos λ = 3, 3 · 10 5 J l k g - el calor específico de fusión del hielo.

Resulta que el vapor emite más calor del necesario, solo para derretir el hielo existente, lo que significa que escribimos la ecuación de balance de calor de la siguiente manera:

r m p + c m p (T p - T) = λ m yo + do (m υ + m yo) (T - T yo).

El calor se libera durante la condensación del vapor de masa m p y el enfriamiento del agua formada a partir del vapor desde la temperatura T p hasta la T deseada. El calor se absorbe derritiendo hielo de masa m i y calentando agua de masa m υ + m i desde la temperatura T i a T. Denotamos T - T i = ∆ T para la diferencia T p - T obtenemos:

T p - T = T p - T yo - ∆ T = 100 - ∆ T.

La ecuación de balance de calor será:

r m p + c m p (100 - ∆ T) = λ m yo + c (m υ + m yo) ∆ T; c (m υ + m yo + m p) ∆ T = r m p + c m p 100 - λ m yo; ∆ T = r m p + c m p 100 - λ m yo c m υ + m yo + m p.

Hagamos cálculos teniendo en cuenta el hecho de que la capacidad calorífica del agua es tabular.

c = 4.2 10 3 J l k sol K, T p = tp + 273 = 373 K, T yo = ti + 273 = 273 K: ∆ T = 2, 26 10 6 10 - 2 + 4, 2 · 10 3 · 10 - 2 · 10 2 - 6 · 10 - 2 · 3, 3 · 10 5 4, 2 · 10 3 · 5, 7 · 10 - 1 ≈ 3 (K),

entonces T = 273 + 3 = 276 K

Respuesta: La temperatura del agua en el recipiente después del establecimiento del equilibrio térmico será igual a 276 K.

Ejemplo 2

La figura 2 muestra una sección de la isoterma que corresponde a la transición de una sustancia de un estado cristalino a un líquido. ¿Qué corresponde a este sitio en el diagrama p, T?

Dibujo 2

Respuesta: El conjunto completo de estados que se representan en el diagrama p, V por un segmento de línea horizontal en el diagrama p, T se muestra en un punto, que determina los valores de p y T en los que hay una transformación de un estado. de agregación a otra.

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Literatura

1. Korovin N.V. química General... - M.: Más alto. shk. - 1990, 560 p.

2. Glinka N.L. Química General. - M.: Más alto. shk. - 1983, 650 p.

Ugai Ya.A. General y química Inorgánica... - M.: Más alto. shk. - 1997, 550

Conferencia 3-5 (6 h)

Tema 3. Estado agregado de la materia

El propósito de la conferencia: considerar las características generales del estado de agregación de la materia; analizar en detalle el estado gaseoso de la materia, las leyes de los gases ideales (la ecuación de estado de un gas ideal, las leyes de Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles, Avogadro, Dalton); gases reales, ecuación de van der Waals; dar una caracterización del estado líquido y sólido de la sustancia; tipos de redes cristalinas: moleculares, atómico-covalentes, iónicas, metálicas y mixtas.

Temas en estudio:

3.1. características generales estado agregado de la materia.

3.2. El estado gaseoso de la materia. Las leyes de los gases ideales. Gases reales.

3.3. Características del estado líquido de la materia.

3.4. Característica de estado sólido.

3.5. Tipos de celosías cristalinas.

Casi todos sustancias conocidas dependiendo de las condiciones, se encuentran en estado gaseoso, líquido, sólido o plasma. Se llama estado de agregación ... El estado de agregación no afecta Propiedades químicas y la estructura química de una sustancia, pero afecta el estado físico (densidad, viscosidad, temperatura, etc.) y la velocidad de los procesos químicos. Por ejemplo, el agua en estado gaseoso es vapor, en estado líquido - líquido, en estado sólido - hielo, nieve, escarcha. Composición química lo mismo, pero las propiedades físicas son diferentes. La diferencia en las propiedades físicas está asociada con diferentes distancias entre las moléculas de la sustancia y las fuerzas de atracción entre ellas.

Los gases se caracterizan por largas distancias entre moléculas y pequeñas fuerzas de atracción. Las moléculas de gas están en movimiento caótico. Esto explica el hecho de que la densidad de los gases es baja, no tienen forma propia, ocupan todo el volumen que se les proporciona, cuando cambia la presión, los gases cambian de volumen.

En estado liquido las moléculas están más juntas, las fuerzas de atracción intermolecular aumentan, las moléculas están en un movimiento de traslación caótico. Por lo tanto, la densidad de los líquidos es mucho mayor que la densidad de los gases, el volumen se determina, casi no depende de la presión, pero los líquidos no tienen su propia forma, sino que toman la forma del recipiente provisto. Se caracterizan por un "orden de corto alcance", es decir, los rudimentos de una estructura cristalina (que se analizarán más adelante).

En sólidos las partículas (moléculas, átomos, iones) están tan cerca unas de otras que las fuerzas de atracción están equilibradas por las fuerzas de repulsión, es decir, las partículas tienen movimientos oscilatorios y no hay movimientos de traslación. Por lo tanto, las partículas de sólidos están ubicadas en ciertos puntos en el espacio, se caracterizan por un "orden de largo alcance" (que se discutirá más adelante), los sólidos tienen una forma definida, volumen.

Plasma Es cualquier objeto en el que partículas cargadas eléctricamente (electrones, núcleos o iones) se mueven caóticamente. El estado del plasma en la naturaleza es dominante y surge bajo la influencia de factores ionizantes: alta temperatura, descarga eléctrica, radiación electromagnética de alta energía, etc. Hay dos tipos de plasma: isotermo y descarga de gas . El primero surge bajo la influencia de altas temperaturas, es bastante estable, existe durante mucho tiempo, por ejemplo, el sol, las estrellas, iluminación del salón... El segundo surge bajo la acción de una descarga eléctrica y es estable solo en presencia de un campo eléctrico, por ejemplo, en los tubos de iluminación de gas. Se puede pensar en el plasma como un gas ionizado que obedece a las leyes de un gas ideal.