И температуру, и крепость спиртных напитков измеряют в градусах.
И температуру, и крепость спиртных напитков измеряют в градусах. - раздел Образование, ВЕЩЕСТВО И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО Напоминания Об Этой Теории Сохранились Даже В Современном Разговорном Языке...
Напоминания об этой теории сохранились даже в современном разговорном языке. Так, мы говорим, что теплота «течёт» от горячего тела к холодному, как будто речь идёт о жидкости. Слово «температура» в переводе с латинского означает «правильное соотношение». Ранее под температурой тела понимали «смесь» вещества и теплорода, а «крепость» этой смеси измеряли градусами, как сейчас определяют крепость спиртных напитков. Слова «температура» и «градус» мы используем и сегодня, хотя вкладываем в них иной смысл.
Альтернативой теории теплорода стала молекулярно-кинетическая теория, сторонником которой был М. В. Ломоносов. Она связывала теплоту с движением молекул, но содержала в то время лишь качественные представления и поэтому не имела преимуществ перед простой и наглядной теорией теплорода.
В конце XVIII в. опытным путём было доказано, что «количество теплоты» в различных процессах не сохраняется и что теплота может возникать в результате механического движения. Американец Бенджамен Томпсон (1753—1814), получивший в Европе титул графа Румфорда в 1798 г., проводя опыты в мюнхенских военных мастерских, установил, что при сверлении металла выделяется большое количество теплоты. Например, когда высверливали цилиндр из пушечного металла, погружённого в сосуд с водой, вода закипала. С позиции теории теплорода единственным объяснением этого факта могло быть то, что в стружках содержится уже меньше теплорода, чем в металле, из которого они получены. Однако измерения показали: теплоёмкости металла и стружки равны. Более того, оказалось, что, если пользоваться тупым сверлом, стружка почти не образуется, но при трении сверла о металл можно получить неограниченное количество теплоты. Из этих опытов Румфорд сделал вывод, что теплота — не вещество, а результат механического движения.
В 1799 г. подобные эксперименты провёл и знаменитый английский
химик Гемфри Дэви. Ему удалось расплавить два куска льда, изолированные от внешних воздействий, посредством их трения друг о друга. Дэви пришёл к тому же выводу: причиной возникновения теплоты является движение.
Однако окончательно понять природу теплоты удалось только после открытия первого закона термодинамики.
ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
В 1840 г. немецкий врач Юлиус Роберт Майер (1814—1878) работал на острове Ява. В те годы обычной медицинской процедурой было кровопускание. Майер обратил внимание на то, что венозная кровь матросов, которых он лечил, светлее, чем была в северных широтах, и близка по цвету к артериальной. Майер знал: изменение окраски крови связано с поглощением кислорода (насыщенная кислородом артериальная кровь светлее лишённой кислорода венозной). Учёный смог дать правильное объяснение обнаруженному им явлению. В жарком климате для поддержания постоянной температуры тела организм должен вырабатывать меньше теплоты, поэтому на окисление пищи расходуется меньше кислорода и кровь почти не темнеет.
В 1842 г. Майер сформулировал важнейший для термодинамики вывод о том, что теплота и работа могут превращаться друг в друга. Кроме того, он впервые установил количественное соотношение между теплотой и работой, вычислив так называемый механический эквивалент теплоты.
Формулирование первого закона термодинамики завершил в 1850 г. немецкий физик Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус (1822—1888). Из принципа эквивалентности теплоты и работы, заключил он, следует, что система обладает особым свойством, изменение которого равно алгебраической сумме теплоты и работы.
Позднее это свойство получило название внутренней энергии.
Итак, первый закон термодинамики утверждает:
Любое физическое тело имеет внутреннюю энергию U, которую можно увеличить двумя способами — подводя к телу теплоту Q или производя над ним работу А: DU=Q+A.
Справедливо и обратное утверждение: если система производит работу А мят теряет теплоту Q, то её внутренняя энергия уменьшается на величину А или Q. Для закрытой системы это единственно возможные способы изменения её внутренней энергии.
Внутренняя энергия считается положительной (DU> 0), когда система получает энергию, и отрицательной (DU<0), когда теряет. То же относится к Q и А: если теплота поступает в систему или работа совершается над системой, то они положительны, если наоборот — отрицательны.
ВЕЩЕСТВО И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
В конце XVIII в. итальянские учёные Луиджи Гальвани (1737—1798) и Алессандро Во'льта (1745—1827) создали первый химический источник тока. С этого открытия в истории цивилизации началась новая эра
Опыт Л. Гальвани. Гравюра. 1791 г.
объяснения. Прежде всего следовало ответить на вопрос: почему при замыкании цепи из двух металлических проводков лапка сокращается, какой раздражитель вызывает сокращения? Гальвани дал правильный
Вольтов столб. Чертёж из рукописи А. Вольта.
кружки цинковыми, а картон — сукном. В результате получилась удобная компактная батарея.
Вольта обнаружил, что при сочетании меди и цинка получаются «сильные» элементы, а из меди и сере
Гемфри Дэви.
ризонтально в сухих узких деревянных ящичках. Батарея состояла из трёхметровых рядов, соединённых последовательно медными скобками. Теоретически подобное устройство из 2100 мелно-цинковых пар мо
Лаборатория М. Фарадея. Гравюра. XIX в.
Значение этого закона, совершенно чётко связывающего электричество с химическими свойствами веществ, трудно переоценить. Известный английский электрохимик, сконструировавший один из первых галь
Ряд напряжений металлов.
следующие, но ни один из предыдущих. Поскольку водород во многих отношениях близок к металлам, его тоже поместили в этот ряд — он оказался перед медью; однако сам водород металлы, как правило, н
ЭТИ ЗАГАДОЧНЫЕ КОЛЛОИДЫ
В середине XIX в. английский химик Томас Грэм (1805—1869) обнаружил вещества с загадочными свойствами. При выпаривании их растворов вместо кристаллов получались аморфные студенистые массы. Они име
Коллоидные растворы (золи) золота.
щелевой ультрамикроскоп, с помощью которого можно было разглядеть частицы диаметром менее 0,01 мкм. Они-то и выдвинули идею универсальности коллоидного, или дисперсного (от лат.
Пётр Александрович Ребиндер.
к единице площади, характеризует поверхностное натяжение с. Вот почему коллоидные частицы обладают избытком энергии по сравнению с той же массой сплошного вещества. «Лишняя» энергия делает колло
ТЕПЛО ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Важнейшая особенность химических процессов — образование новых веществ. Однако не менее важно и то, что они протекают с выделением или поглощением энергии. В первом случае реакции называются эк
Эмануэль Клаузиус.
ЯЗЫК СОВРЕМЕННОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Всякий объект, который изучает термодинамика, называется термодинамической системой. Система — это некоторая часть материального мира, ограниченная
Юлиус Роберт Майер.
«официальным» учёным, входящим в университетскую корпорацию. В конце концов Мор послал статью в Вену и... забыл о ней. Лишь спустя 30 лет он случайно обнаружил, что его работу всё-таки напечатали!
Джеймс Прескотт Джоуль
Позднее величина механического эквивалента теплоты несколько раз уточнялась. Джоуль в 1843 г. получил значение 460 кГм, американский физик Генри Август Роуланд (1848—1901) в 1880 г. — 427 кГм, ч
Герман Иванович Гесс.
КАК ИЗМЕРЯЮТ ТЕПЛОТУ
Количество теплоты измеряют по её переносу от одного тела к другому. Повышение температуры тела определяется его теплоёмкостью: С = Q/DT, где С — тепло
Живой организм — это тоже своего рода тепловая машина.
джоуль. Поскольку пища — разнородная смесь, её калорийность, как правило, приводят в виде средних значений в расчёте на 100 г.
Начало таким измерениям положили Антуан Лавуазье и Пьер С
БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ РЕАКЦИИ? ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
Едва ли найдётся другая научная теория, столь простая по своим основным идеям и столь универсальная по охвату разнообразных природных явлений и процессов, как термодинамика. Она объясняет плавле
Людвиг Больцман.
а воздух в комнате нагревается. Однако обратный процесс невозможен, хотя он и не противоречил бы первому закону.
Оказывается, правило таково: самопроизвольные процессы всегда сопровождаю
Уильям Томсон, лорд Кельвин.
Как видим, формулировки Клаузиуса и Кельвина накладывают определённые ограничения на использование теплоты для производства работы и обосновывают невозможность создания вечного д
Вечный двигатель. Старинная гравюра.
Таким образом, изменение энтропии является однозначным критерием самопроизвольности реакции, протекающей в изолированной системе:
DS>0 — реакция протекает самопроизвольно;
Энтропия — царица хаоса.
реакция протекает с увеличением числа молей газов в системе, то энтропия системы возрастает, и наоборот. Например, энтропия сильно увеличивается в реакции СаСО3=СаО+СО2 и у
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
(CuОН)2СО3.
Золотые украшения сохраняют свою красоту и блеск веками. А вот брошенный на улице старый автомобиль спустя несколько лет превращается в груду ржавого м
Механизм бимолекулярной реакции.
*Изомеризация — изменение строения без изменения состава молекулы.
ТЕОРИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ
Если реакции протекают при столкновении молекул, то скорость реакций должна напрямую
При нагревании.
где g — температурный коэффициент, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при нагревании на 10 °С (или, что одно и то же, на 10 К).
Однако правило Вант-Гоффа спр
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ
КОГДА РЕАКЦИЯ ОСТАНАВЛИВАЕТСЯ
Если смешать растворы кислоты и щёлочи, образуются соль и вода, например:
НСl+NaOH=NaCl+H2O. Если же попытаться провести реакцию хлорида
Анри Луи Ле Шателье.
РАССЧИТЫВАЕМ КОНЦЕНТРАЦИЮ КИСЛОТЫ
Константы равновесия определены для очень многих реакций. В большинстве случаев известно и то, как изменяется величина Кравн в з
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов