Раздел 1. 1) Закон Авогадро

В равных объемах газов (V) при одинаковых условиях (температуре Т и давлении Р) содержится одинаковое число молекул.

Следствие из закона Авогадро: 1) один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. При нормальных условиях( 0° С (273 К) и 101,3 кПа) объем 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газа Vm. Таким образом, при н.у. молярный объем любого газаVm = 22,4 л/моль.

2) молекулярная масса газа или пара равна произведению его плотности по отношению к любому другому газу на молекулярную массу последнего. При этом под плотностью понимают отношение массы определенного объема данного газа к массе такого же объема другого газа(при одинаковых Т и Р), молекулярная масса которого известна.

2)ЗаконыГей-Люссака, Шарля,Бойля-Мариотта.

а) для данной массы идеального газа V при P=const прямо пропорционален абсолютной T. V=kT₁; V₀=kT₀(н.у.); разделим: V=V₀T/T₀.

б) для данной массы ид.газа Р при V=const прямо пропорц. абсолютной Т.

P=kT; P₀=kT₀(н.у.); разделим: P=P₀T/T₀.

в) V данной массы газа при T=const обратно пропорц. P, под кот.нах.газ.

3) Основные Уравнения Газового Состояния.

Между Р, Т, V зависимость, кот.подчиняется ОУСИГ. Вывод ур-ия: возьмем 1 моль газа(н.у.), P₀,T₀,V₀ и нагреем до температуры Т при постоянном Р₀. Изменится объем газа: V_т=V₀T/T₀;

Если Т=const, изменить давление до Р, объем изменится до V: PV=P₀V_т подставим V_t;

Универсальная газовая постоянная R=P₀V₀/T₀=8,31 Дж/(моль•К).

4) ур-ние Ван-дер-Ваальса, Дальтона.

Термическим уравнением состояния называется связь между давлением, объёмом и температурой.

Для одного моля газа Ван-дер-Ваальса оно имеет вид:

(P+a/V²)(V-b)=RT, где P — давление, V — объём, T — абсолютная температура, R — универсальная газовая постоянная, a учитывает притяжение молекул, b — объём занимаемый молекулами. (постоянные константы ВдВ).

Законы Дальтона:

1. Давление смеси газов равно сумме их парц. давлений. Из этого следует, что парц. давление компонента газовой смеси равно произведению давления смеси на молярную долю этого компонента.

2. Р-римость компонента газовой смеси в данной жидкости при постоянной т-ре пропорциональна парц. давлению этого компонента и не зависит от давления смеси и природы др. компонентов.

Оба Д. з. для газовых смесей строго справедливы лишь в том случае, если между компонентами смеси отсутствует к.-л. взаимод. и каждый из компонентов, равно как и смесь, ведет себя как идеальный газ.

Если смесь сост.из газов, не втуп. между собой во взаимдейств., то каждый компанент смеси ведет себя так, как будто он один занимает весь объем, занимаемый смесью.

5) Способы выр.Состава.

1)Объемная доля Ψ_i компанента I в смеси: Ψ_i=V_i/V_cм

2)Массовая доля: g_i=m_i/m_см

3)молярная доля: X_i=n_i/n_см

4)молярная концентрация: C_i=n_i/v_см

5)массовая концентрация: ρ_i=m_i/v_см

6-7) особенности строения и свойств жидкости.

Текучесть

Основным свойством жидкостей является текучесть. Если к участку жидкости, находящейся в равновесии, приложить внешнюю силу, то возникает поток частиц жидкости в том направлении, в котором эта сила приложена: жидкость течёт. Таким образом, под действием неуравновешенных внешних сил жидкость не сохраняет форму и относительное расположение частей, и поэтому принимает форму сосуда, в котором находится.

В отличие от пластичных твёрдых тел, жидкость не имеет предела текучести: достаточно приложить сколь угодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла.

Сохранение объёма

Одним из характерных свойств жидкости является то, что она имеет определённый объём (при неизменных внешних условиях). Жидкость чрезвычайно трудно сжать механически, поскольку, в отличие от газа, между молекулами очень мало свободного пространства. Давление, производимое на жидкость, заключенную в сосуд, передаётся без изменения в каждую точку объёма этой жидкости (закон Паскаля, справедлив также и для газов). Эта особенность, наряду с очень малой сжимаемостью, используется в гидравлических машинах.

Жидкости обычно увеличивают объём (расширяются) при нагревании и уменьшают объём (сжимаются) при охлаждении. Впрочем, встречаются и исключения, например, вода сжимается при нагревании, при нормальном давлении и температуре от 0°С до приблизительно 4°С.

Вязкость

Кроме того, жидкости (как и газы) характеризуются вязкостью. Она определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной из части относительно другой - то есть как внутреннее трение.

Когда соседние слои жидкости движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к тому, которое обусловлено тепловым движением. Возникают силы, затормаживающие упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую – энергию хаотического движения молекул.

Жидкость в сосуде, приведённая в движение и предоставленная самой себе, постепенно остановится, но её температура повысится.

Образование свободной поверхности и поверхностное натяжение

Из-за сохранения объёма жидкость способна образовывать свободную поверхность. Такая поверхность является поверхностью раздела фаз данного вещества: по одну сторону находится жидкая фаза, по другую — газообразная (пар), и, возможно, другие газы, например, воздух.

Если жидкая и газообразная фазы одного и того же вещества соприкасаются, возникают силы, которые стремятся уменьшить площадь поверхности раздела — силы поверхностного натяжения. Поверхность раздела ведёт себя как упругая мембрана, которая стремится стянуться.

Поверхностное натяжение может быть объяснено притяжением между молекулами жидкости. Каждая молекула притягивает другие молекулы, стремится "окружить" себя ими, а значит, уйти с поверхности. Соответственно, поверхность стремится уменьшится.

Поэтому мыльные пузыри и пузыри при кипении стремятся принять сферическую форму: при данном объёме минимальной поверхностью обладает шар. Если на жидкость действуют только силы поверхностного натяжения, она обязательно примет сферическую форму - например, капли воды в невесомости.

Маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади поверхности. (См. Поверхностное натяжение.)

Испарение и конденсация

Испарение – постепенный переход вещества из жидкости в газообразную фазу.

При тепловом движении некоторые молекулы покидают жидкость через её поверхность и переходят в пар. Вместе с тем, часть молекул переходит обратно из пара в жидкость. Если из жидкости уходит больше молекул, чем приходит, то имеет место испарение.

Конденсация – обратный процесс, переход вещества из газообразного состояния в жидкое. При этом в жидкость переходит из пара больше молекул, чем в пар из жидкости.

Испарение и конденсация – неравновесные процессы, они происходят до тех пор, пока не установится локальное равновесие (если установится), причём жидкость может полностью испариться, или же прийти в равновесие со своим паром, когда из жидкости выходит столько же молекул, сколько возвращается.

Кипение

Кипение — процесс парообразования внутри жидкости. При достаточно высокой температуре давление пара становится выше давления внутри жидкости, и там начинают образовываться пузырьки пара, которые (в условиях земного притяжения) всплывают наверх.

Смачивание

Смачивание - поверхностное явление, возникающее при контакте жидкости с твёрдой поверхностью в присутствии пара, то есть на границах раздела трёх фаз.

Смачивание характеризует "прилипание" жидкости к поверхности и растекание по ней (или, наоборот, отталкивание и нерастекание). Различают три случая: несмачивание, ограниченное смачивание и полное смачивание.

Смешиваемость

Смешиваемость - способность жидкостей растворяться друг в друге. Пример смешиваемых жидкостей: вода и этиловый спирт, пример несмешиваемых: вода и жидкое масло.

Диффузия

При нахождении в сосуде двух смешиваемых жидкостей молекулы в результате теплового движения начинают постепенно проходить через поверхность раздела, и таким образом жидкости постепенно смешиваются. Это явление называется диффузией (происходит также и в веществах, находящихся в других агрегатных состояниях).

Перегрев и переохлаждение

Жидкость можно нагреть выше точки кипения таким образом, что кипения не происходит. Для этого необходим равномерный нагрев, без значительных перепадов температуры в пределах объёма и без механических воздействий, таких, как вибрация. Если в перегретую жидкость бросить что-либо, она мгновенно вскипает. Перегретую воду легко получить в микроволновой печи.

Переохлаждение - охлаждение жидкости ниже точки замерзания без превращения в твёрдое агрегатное состояние. Как и для перегрева, для переохлаждения необходимо отсутствие вибрации и значительных перепадов температуры.

8) Особенности строения тв.тела. Твёрдое тело — агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов, которые совершают малые колебания около положений равновесия. Различают кристаллические и аморфные твердые тела. Кристаллы характеризуются пространственною периодичностью в расположении равновесных положений атомов. В аморфных телах атомы колеблются вокруг хаотически расположенных точек. Согласно классическим представлениям, устойчивым состоянием (с минимумом потенциальной потенциальной энергии) твёрдого тела является кристаллическое. Аморфное тело находится в метастабильном состоянии и с течением времени должно перейти в кристаллическое состояние, однако время кристаллизации часто столь велико, что метастабильность вовсе не проявляется. Атомы и молекулы, составляющие твёрдое тело, плотно упакованы вместе. Другими словами, молекулы твёрдого тела практически сохраняют своё взаимное положение относительно других молекул и удерживаются между собой межмолекулярным взаимодействием. Многие твёрдые тела содержат в себе кристаллические структуры. В минералогии и кристаллографии под кристаллической структурой подразумевается определённый порядок атомов в кристалле. Кристаллическая структура состоит из элементарных ячеек, набора атомов расположенных в особенном порядке, который периодически повторяется во всех направлениях пространственной решётки. Расстояния между элементами этой решётки в различных направлениях называют параметром этой решётки. Кристаллическая структура и симметричность играют роль в определении множества свойств, такие как спайность кристалла, электронная зонная структура и оптические свойства. При применении достаточной силы любое из этих свойств может быть нарушено, вызывая остаточную деформацию. Твёрдые тела обладают тепловой энергией, следовательно их атомы совершают колебательное движение. Тем не менее это движение незначительно и не может наблюдаться или быть почувствованным при нормальных условиях. Ам́орфные веществ́а не имеют кристаллической структуры и в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней, как правило — изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определенной точки плавления. К аморфным веществам принадлежат стекла (искуственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи и др. Стекло — твердотельное состояние аморфных веществ. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования T. При температурах свыше T, аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.