ნახატზე ნაჩვენებია ჟანგბადის მოლეკულების განაწილების ფუნქციის დიაგრამასიჩქარეები (მაქსველის განაწილება) T=273 K ტემპერატურაზე, სიჩქარეზე ფუნქცია აღწევს მაქსიმუმს. აქ არის ალბათობის სიმკვრივე ან მოლეკულების პროპორცია, რომელთა სიჩქარეც შედის სიჩქარის ინტერვალში ამ ინტერვალის ერთეულამდე. მაქსველის განაწილებისთვის, განცხადებები მართალია, რომ ...

დააკონკრეტეთ მინიმუმ ორიპასუხის ვარიანტები

დაჩრდილული ზოლის ფართობი უდრის მოლეკულების წილადს სიჩქარით დიაპაზონში ან ალბათობა იმისა, რომ მოლეკულის სიჩქარე მნიშვნელოვანია ამ სიჩქარის დიაპაზონში.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მოლეკულების ყველაზე სავარაუდო სიჩქარე გაიზრდება

ვარჯიში
ყველა მოლეკულის ბრუნვის მოძრაობის კინეტიკური ენერგია 2 გ წყალბადში 100 K ტემპერატურაზე არის ...

კარნოს ციკლის ეფექტურობა არის 40%. თუ გამათბობლის ტემპერატურა გაიზარდა 20%-ითდა შეამცირეთ გამაგრილებლის ტემპერატურა 20%-ით, ეფექტურობა (%) მიაღწევს მნიშვნელობას ...

დიაგრამა აჩვენებს ორ ციკლურ პროცესსამ ციკლებში შესრულებული სამუშაოს თანაფარდობა არის ....

სპილენძის გარკვეული მასის დნობისთვის საჭიროა უფრო დიდი რაოდენობასითბო, ვიდრე თუთიის იგივე მასის დნობისას, რადგან სპილენძის შერწყმის სპეციფიკური სითბო 1,5-ჯერ მეტია თუთიის (J/kg, J/kg). სპილენძის დნობის წერტილი დაახლოებით 2-ჯერ აღემატება თუთიის დნობის წერტილს ( , ). ლითონის ბროლის გისოსების განადგურება დნობის დროს იწვევს ენტროპიის ზრდას. თუ თუთიის ენტროპია გაიზარდა, მაშინ სპილენძის ენტროპიის ცვლილება იქნება ...

პასუხი: ¾ DS

იდეალური აირის წნევის დამოკიდებულება გარე ერთგვაროვანშისიმძიმის ველი სიმაღლიდან ორი განსხვავებული ტემპერატურისთვის () ნაჩვენებია ფიგურაში ...

შემდეგი იდეალური გაზებიდან აირჩიეთ ისინირომლისთვისაც მოლური სითბოს შესაძლებლობების თანაფარდობა ტოლია (მოლეკულის შიგნით ატომების ვიბრაციის უგულებელყოფა).

ჟანგბადი

დიაგრამაზე ნაჩვენებია კარნოს ციკლიიდეალური გაზისთვის.

გაზის ადიაბატური გაფართოებისა და ადიაბატური შეკუმშვის სამუშაოს მნიშვნელობისთვის სწორია შემდეგი მიმართება: ...

ნახატზე ნაჩვენებია განაწილების ფუნქციის გრაფიკიიდეალური აირის მოლეკულები სიჩქარის მიხედვით (მაქსველის განაწილება), სადაც არის მოლეკულების ფრაქცია, რომელთა სიჩქარე შეიცავს ამ ინტერვალის ერთეულამდე სიჩქარეებს.

ამ ფუნქციისთვის, განცხადება მართალია, რომ ...

როდესაც ტემპერატურა იცვლება, მრუდის ქვეშ არსებული ფართობი არ იცვლება

ნახატზე ნაჩვენებია კარნოს ციკლი კოორდინატებში (T, S), სადაც S- ენტროპია. ადიაბატური გაფართოება ხდება სტადიაზე...

იდეალური გაზი პირველი მდგომარეობიდან მეორეში გადადის ორითგზები ( და ), როგორც ნაჩვენებია სურათზე. გაზის მიერ მიღებული სითბო, შინაგანი ენერგიის ცვლილება და გაზის მუშაობა მისი ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას დაკავშირებულია ურთიერთობებით ...

იდეალური მონატომური აირის ციკლური პროცესის დიაგრამანაჩვენებია ფიგურაში. გაზის მუშაობა კილოჯოულებში ციკლურ პროცესში არის ...

ბოლცმანის ფორმულა ახასიათებს განაწილებასნაწილაკები ქაოტური თერმული მოძრაობის მდგომარეობაში პოტენციური ძალის ველში, კერძოდ, მოლეკულების განაწილება სიმაღლეში იზოთერმულ ატმოსფეროში. შეუთავსეთ სურათები და მათი შესაბამისი განცხადებები.

1. მოლეკულების განაწილება ძალის ველში ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, როდესაც ქაოტური თერმული მოძრაობის ენერგია მნიშვნელოვნად აღემატება მოლეკულების პოტენციურ ენერგიას.

2. მოლეკულების განაწილება არ არის ბოლცმანი და აღწერილია ფუნქციით.

3. ჰაერის მოლეკულების განაწილება დედამიწის ატმოსფეროში.

4. მოლეკულების განაწილება ძალის ველში ტემპერატურაზე.

მონოტომიური იდეალური გაზი იზობარის შედეგადპროცესი შეაჯამა სითბოს რაოდენობას. გაზის შიდა ენერგიის გასაზრდელად
სითბოს ნაწილი მოხმარებულია, თანაბარი (პროცენტში) ...

გაზის ადიაბატური გაფართოება (წნევა, მოცულობა, ტემპერატურა, ენტროპია) შეესაბამება დიაგრამას ...

იდეალური აირის მოლური სითბოს სიმძლავრე მუდმივი წნევის დროსსად არის უნივერსალური გაზის მუდმივი. მოლეკულის თავისუფლების ბრუნვის ხარისხების რაოდენობა არის ...

იდეალური აირის მოლეკულების კონცენტრაციის დამოკიდებულება გარეშისიმძიმის ერთიანი ველი სიმაღლიდან ორი განსხვავებული ტემპერატურისთვის () ნაჩვენებია ფიგურაში ...

თუ არ გავითვალისწინებთ ვიბრაციულ მოძრაობებს წრფივ მოლეკულაშინახშირორჟანგი (იხ. ნახ.), მაშინ ბრუნვის მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის თანაფარდობა მოლეკულის მთლიან კინეტიკურ ენერგიასთან არის ...

მაცივარი გაორმაგდება, შემდეგ სითბოს ძრავის ეფექტურობა ...

მცირდება

გაზის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია ზეტემპერატურა დამოკიდებულია მათ კონფიგურაციასა და სტრუქტურაზე, რაც დაკავშირებულია მოლეკულაში და თავად მოლეკულაში ატომების სხვადასხვა ტიპის მოძრაობის შესაძლებლობასთან. იმ პირობით, რომ მთლიანი მოლეკულის მხოლოდ მთარგმნელობითი და ბრუნვითი მოძრაობა ხდება, აზოტის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია არის ...

თუ სამუშაო სითხის მიერ გამოყოფილი სითბოს რაოდენობამაცივარი, გაორმაგდება, შემდეგ სითბოს ძრავის ეფექტურობა

თათარსტანის რესპუბლიკის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო

ალმეტიევსკის სახელმწიფო ნავთობის ინსტიტუტი

ფიზიკის დეპარტამენტი

თემაზე: "დების კანონი კუბების შესახებ"

დაასრულა 18-13B ჯგუფის მოსწავლემ გონტარ ი.ვ ინსტრუქტორი: მუხეთდინოვა ზ.ზ.

ალმეტიევსკი 2010 წ

1. ბროლის ბადის ენერგია ……………………………………… 3

2. აინშტაინის მოდელი …………………………………………….. 6

3. Debye მოდელი …………………………………………………….. 7

4. დების კუბების კანონი …………………………………………………………………

5. Debye-ს მიღწევები……………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………….

6. ლიტერატურა …………………………………………….. 12

კრისტალური ბადის ენერგია

მყარი სხეულის მახასიათებელია შორი და მოკლე დისტანციური შეკვეთების არსებობა. იდეალურ კრისტალში ნაწილაკები გარკვეულ პოზიციებს იკავებენ და არ არის აუცილებელი N-ის გათვალისწინება! სტატისტიკურ გამოთვლებში.

მონატომური ბროლის ბროლის ბადის ენერგია შედგება ორი ძირითადი წვლილისაგან: E = U o + E kol. ატომები ვიბრირებენ გისოსებში. პოლიატომური ნაწილაკებისთვის, რომლებიც ქმნიან კრისტალს, აუცილებელია გავითვალისწინოთ თავისუფლების შიდა ხარისხი: ვიბრაციები და ბრუნვები. თუ არ გავითვალისწინებთ ატომური ვიბრაციების არაჰარმონიულობას, რომელიც იძლევა U o-ს ტემპერატურაზე დამოკიდებულებას (ატომების წონასწორობის პოზიციების ცვლილება), U o შეიძლება გავუტოლოთ ბროლის პოტენციურ ენერგიას და არ არის დამოკიდებული T-ზე. T = 0-ზე ბროლის ბადის ენერგია, ე.ი. კრისტალური ნაწილაკების უსასრულო მანძილზე ამოღების ენერგია ტოლი იქნება E cr = - E o = - (U o + E o, დათვლა).

აქ E o, რაოდენობა არის ნულოვანი რხევების ენერგია. ჩვეულებრივ, ეს მნიშვნელობა არის 10 კჯ/მოლი რიგის და U o-ზე ბევრად ნაკლები. განვიხილოთ Ecr = - Uo. (ყველაზე დიდი ჯამის მეთოდი). Ecr იონურ და მოლეკულურ კრისტალებში 1000 კჯ/მოლ-მდე, მოლეკულებში და წყალბადის ბმების მქონე კრისტალებში: 20 კჯ/მოლ-მდე (CP 4 - 10, H 2 O - 50). მნიშვნელობები განისაზღვრება გამოცდილებიდან ან გამოითვლება გარკვეული მოდელის საფუძველზე: იონური ურთიერთქმედება გულსაკიდის მიხედვით, ვან დერ ვაალის ძალები საზერლენდის პოტენციალის მიხედვით.

განვიხილოთ NaCl-ის იონური კრისტალი, რომელსაც აქვს სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსი: გისოსში თითოეულ იონს აქვს საპირისპირო ნიშნის 6 მეზობელი R მანძილზე, შემდეგ მეორე ფენაში 12 მეზობელი იმავე ნიშნის 2 1/2 მანძილზე. R, მე-3 ფენა: 8 იონი 3 1/2 R მანძილზე, მე-4 ფენა: 6 იონი 2R-ზე და ა.შ.

2N იონების კრისტალის პოტენციური ენერგია იქნება U = Nu, სადაც u არის იონის მეზობლებთან ურთიერთქმედების ენერგია. იონების ურთიერთქმედების ენერგია შედგება ორი ტერმინისგან: მოკლე დიაპაზონის მოგერიება ვალენტური ძალების გამო (1 ნაწილი) და მუხტების მიზიდულობა ან მოგერიება: + ნიშანი ერთისა და იმავეს მოგერიებისთვის, - სხვადასხვა იონების მიზიდულობა. ე - მუხტი. ჩვენ წარმოგიდგენთ შემცირებული მანძილის მნიშვნელობას p ij = r ij / R, სადაც r ij არის მანძილი იონებს შორის, R არის გისოსის პარამეტრი.

იონის ურთიერთქმედების ენერგია ყველა მეზობელთან სადაც

მადელუნგის მუდმივი \u003d 6/1 - 12/2 1/2 + 8/3 1/2 - 6/2 + .... აქ - იგივე მუხტის ნიშნის იონებისთვის, + სხვადასხვასთვის. NaCl a = 1.747558-ისთვის... A n = S 1/ p ij n პირველ ნაწილში. მანძილი R o (ამ შემთხვევაში კუბის კიდის ნახევარი) შეესაბამება მინიმალურ პოტენციურ ენერგიას T = 0-ზე და შეიძლება განისაზღვროს კრისტალოგრაფიის მონაცემებით და მოგერიების პოტენციალის ცოდნით. აშკარაა რომ და მერე

აქედან ვპოულობთ A n-ს და ენერგიას ან .

n არის მოგერიების პოტენციალის პარამეტრი და ჩვეულებრივ არის ³ 10, ე.ი. ძირითადი წვლილი შეტანილია კულონის ურთიერთქმედებით (ვვარაუდობთ, რომ R შესამჩნევად არ არის დამოკიდებული T-ზე), ხოლო მოგერიება 10%-ზე ნაკლებია.

NaCl-სთვის კულონის ურთიერთქმედება არის 862, მოგერიება არის 96 კჯ/მოლი (n = 9). მოლეკულური კრისტალებისთვის ის შეიძლება გამოითვალოს პოტენციალით 6-12 და ენერგია ტოლი იქნება

z 1 არის ატომების რაოდენობა პირველ საკოორდინაციო სფეროში, R 1 არის პირველი კოორდინაციის სფეროს რადიუსი, b არის პოტენციური პარამეტრი.

არაიონური კრისტალებისთვის მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ენერგიის ვიბრაციული კომპონენტი. არ არსებობს მთარგმნელობითი და ბრუნვითი მოძრაობები აბსოლუტურ ნულზე. რაც რჩება არის ენერგიის ვიბრაციული კომპონენტი. ვიბრაციები 3N - 6, მაგრამ მთარგმნელობითი და ბრუნვის ვიბრაციები ეხება კრისტალს მთლიანობაში. უხეშად, შეგვიძლია ვივარაუდოთ 3N, რადგან N (დიდი, ნაწილაკების რაოდენობა კრისტალში). მაშინ N ნაწილაკებისგან შემდგარი კრისტალის თავისუფლების ყველა 3N ხარისხი რხევადია. პრინციპში ადვილია მდგომარეობებისა და თერმოდინამიკური ფუნქციების ჯამის გამოთვლა. მაგრამ თქვენ უნდა იცოდეთ კრისტალური ვიბრაციების სიხშირის სპექტრი. საქმე იმაშია, რომ ნაწილაკების გადაადგილება იწვევს სხვების გადაადგილებას და ოსცილატორების დაწყვილებას. რხევითი მოძრაობის მდგომარეობების საერთო ჯამი განისაზღვრება:

.

იმიტომ რომ არის კრისტალი, შემდეგ N-ზე! არ არის საჭირო გაზიარება. საშუალო ენერგია ტოლია lnZ წარმოებულის T-ის მიმართ მუდმივ V-ზე, გამრავლებული kT2-ზე. მაშასადამე, გისოსების ენერგია ტოლია პოტენციური და ვიბრაციული ენერგიის წვლილის ჯამს,

და ენტროპია S = E/ T + k ln(Z).

გაანგარიშებისთვის გამოიყენება ორი ძირითადი მოდელი.

აინშტაინის მოდელი

ყველა სიხშირე ერთნაირად ითვლება: ერთგანზომილებიანი ჰარმონიული ოსცილატორების ნაკრები. სამგანზომილებიანი ოსცილატორის მდგომარეობათა ჯამი შედგება 3 იდენტური ტერმინისგან q = [ 2sh(hn/ 2kT)] -3 . N ნაწილაკებისთვის იქნება 3N ფაქტორი. იმათ. ენერგია

მაღალ T-ზე, ექსპონენციალის სერიებად გაფართოება, ზღვარი sh(hn/ 2kT) = hn/ 2kT და

რხევითი მოძრაობის ენტროპია

კრისტალების თბოტევადობა:

OP-ს აქვს შეცდომა. აქედან გამომდინარე, დიდი T >> q E = hn/ k, ზღვარი C v ® 3Nk: დულონგ-პეტიტის კანონი ერთატომური კრისტალებისთვის. და (ექსპონენტი სწრაფად მიისწრაფვის 0-მდე).

კლასიკური მიახლოებით, ეკოლი ნულოვანი რხევების გარეშე უდრის 3NkT და რხევების წვლილი სითბოს სიმძლავრეში არის 3Nk = 3R. გაანგარიშება აინშტაინის მიხედვით: ქვედა მრუდი, რომელიც უფრო შესამჩნევად გადახრის ექსპერიმენტულ მონაცემებს.

აინშტაინის მოდელი იძლევა მყარი სხეულის მდგომარეობის განტოლებას: (მელვინ-ჰიუზის მიხედვით)

u o = - q სუბლიმაცია, m, n - ექსპერიმენტული პარამეტრები, ასე რომ ქსენონისთვის m = 6, n = 11, a o - ინტერატომური მანძილი T = 0-ზე. ე.ი. pV/ RT = f(n, a o, n, m).

მაგრამ T = 0-თან ახლოს, აინშტაინის ვარაუდები იგივე სიხშირეების შესახებ არ მუშაობს. ოსცილატორები შეიძლება განსხვავდებოდეს ურთიერთქმედების სიძლიერითა და სიხშირით. დაბალ ტემპერატურაზე გამოცდილება აჩვენებს ტემპერატურაზე კუბურ დამოკიდებულებას.

Debye მოდელი

დებიმ შემოგვთავაზა მოდელი სიხშირეების უწყვეტი სპექტრის არსებობისთვის (მკაცრად დაბალი სიხშირეებისთვის, თერმული ვიბრაციებისთვის - ფონონებისთვის) გარკვეულ მაქსიმუმამდე. ჰარმონიული ოსცილატორების სიხშირის განაწილების ფუნქციას აქვს ფორმა, სადაც გ ლ, გ ტ- გრძივი და განივი ვიბრაციის ტალღების გავრცელების სიჩქარე. მაქსიმალური სიხშირეზე g = 0.

ორი მრუდის ქვეშ მდებარე არეები უნდა იყოს იგივე. სინამდვილეში, არსებობს სიხშირეების გარკვეული სპექტრი, კრისტალი არ არის იზოტროპული (ჩვეულებრივ, ეს უგულებელყოფილია და ტალღების გავრცელების სიჩქარე მიმართულებებით ერთნაირია). შესაძლოა, Debye-ის მაქსიმალური სიხშირე უფრო მაღალი იყოს, ვიდრე რეალური, რაც გამომდინარეობს თანაბარი ფართობების მდგომარეობიდან. მაქსიმალური სიხშირის მნიშვნელობა განისაზღვრება იმ პირობით, რომ რხევების საერთო რაოდენობა იყოს 3N (ჩვენ უგულებელყოფთ ენერგიის დისკრეტულობას) და , s არის ტალღის სიჩქარე. ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ c l და c t სიჩქარეები ტოლია. დამახასიათებელი Debye ტემპერატურა Q D = hn m / k.

წარმოგიდგენთ x = hn/kT. საშუალო ვიბრაციის ენერგია მაშინ მაქსიმუმზე

ინტეგრალის ქვეშ მეორე წევრი მისცემს E ნულოვან ვიბრაციას E o \u003d (9/8) NkQ D და შემდეგ კრისტალის ვიბრაციულ ენერგიას:

ვინაიდან U o და E o არ არის დამოკიდებული T-ზე, წვლილი სითბოს სიმძლავრეში მისცემს მე-2 წევრს ენერგიის გამოსახულებაში.

ჩვენ წარმოგიდგენთ Debye ფუნქციას

მაღალ T-ზე ვიღებთ აშკარა D(x) ® 1-ს. x-ის მიმართ დიფერენცირებით ვიღებთ .

მაღალ T ლიმიტზე C V = 3Nk და დაბალზე: .

მცირე T-ზე, ინტეგრაციის ზედა ზღვარი მიისწრაფვის უსასრულობისკენ, E - E o = 3Rp 4 T 4 /5Q D 3 და ვიღებთ C v განსაზღვრის ფორმულას T® 0-ზე: სადაც

მივიღე დების კანონი კუბებზე.

დების კუბის კანონი.

დამახასიათებელი Debye ტემპერატურა დამოკიდებულია ბროლის სიმკვრივეზე და კრისტალში რხევების (ბგერის) გავრცელების სიჩქარეზე. მკაცრი Debye ინტეგრალი უნდა გადაწყდეს კომპიუტერზე.

დამახასიათებელი Debye ტემპერატურა (ფიზ. ენციკლოპედია)

Na 150 Cu 315 Zn 234 Al 394 Ni 375 Ge 360 ​​Si 625

A.U 157 342 316 423 427 378 647

Li 400 K 100 Be 1000 Mg 318 Ca 230 B 1250 Ga 240

როგორც 285 Bi 120 Ar 85 129 ტლ 96 W 310 Fe 420

Ag 215 Au 170 Cd 120 Hg 100 Gd 152 Pr 74 Pt 230

La 132 Cr 460 Mo 380 Sn (თეთრი) 170, (ნაცრისფერი) 260 C (ბრილიანტის) 1860

დამახასიათებელი Debye ტემპერატურის შესაფასებლად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ლინდემანის ემპირიული ფორმულა: Q D \u003d 134.5 [Tmelt / (AV 2/3)] 1/2, აქ A არის ლითონის ატომური მასა. აინშტაინის ტემპერატურისთვის ის მსგავსია, მაგრამ პირველი ფაქტორი აღებულია როგორც 100.

Debye-ს მიღწევები

დები არის ფუნდამენტური ნაშრომების ავტორი მყარი სხეულების კვანტური თეორიის შესახებ. 1912 წელს მან წარმოადგინა კრისტალური გისოსის კონცეფცია, როგორც იზოტროპული ელასტიური საშუალება, რომელსაც შეუძლია ვიბრაცია სასრულ სიხშირის დიაპაზონში (Debye-ს მყარი სხეულის მოდელი). ამ რხევების სპექტრზე დაყრდნობით, მან აჩვენა, რომ დაბალ ტემპერატურაზე გისოსის თბოტევადობა პროპორციულია აბსოლუტური ტემპერატურის კუბისა (დების სითბური სიმძლავრის კანონი). მყარი სხეულის მოდელის ფარგლებში მან შემოიტანა დამახასიათებელი ტემპერატურის კონცეფცია, რომლის დროსაც კვანტური ეფექტები მნიშვნელოვანი ხდება თითოეული ნივთიერებისთვის (დების ტემპერატურა). 1913 წელს გამოიცა დების ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი ნაშრომი, რომელიც მიეძღვნა პოლარულ სითხეებში დიელექტრიკული დანაკარგების თეორიას. დაახლოებით იმავე პერიოდში გამოქვეყნდა მისი ნაშრომი რენტგენის დიფრაქციის თეორიაზე. დების ექსპერიმენტული საქმიანობის დასაწყისი დაკავშირებულია დიფრაქციის შესწავლასთან. თავის ასისტენტ P. Scherrer-თან ერთად მან მიიღო წვრილად დაფქული LiF ფხვნილის რენტგენის დიფრაქციული ნიმუში. ფოტოზე აშკარად ჩანდა რგოლები, რომლებიც გამოწვეული იყო რენტგენის სხივების გადაკვეთის შედეგად, რომელიც შემთხვევით ორიენტირებული კრისტალებიდან იყო დიფრაქციული კონუსების გენერატორის გასწვრივ ფოტოფილმთან. Debye-Scherrer მეთოდი, ან ფხვნილის მეთოდი, დიდი ხანია გამოიყენება, როგორც ძირითადი მეთოდი რენტგენის დიფრაქციის ანალიზში. 1916 წელს, ა. სომერფელდთან ერთად, დებიმ გამოიყენა კვანტიზაციის პირობები ზეემანის ეფექტის ასახსნელად და შემოიღო მაგნიტური კვანტური რიცხვი. 1923 წელს მან ახსნა კომპტონის ეფექტი. 1923 წელს დებიმ თავის ასისტენტ ე. ჰუკელთან თანამშრომლობით გამოაქვეყნა ორი დიდი სტატია ელექტროლიტური ხსნარების თეორიის შესახებ. მათში წარმოდგენილი იდეები საფუძვლად დაედო ძლიერი ელექტროლიტების თეორიას, რომელსაც დებიე-ჰუკელის თეორია ეწოდა. 1927 წლიდან დებიის ინტერესები ფოკუსირებული იყო ქიმიური ფიზიკის საკითხებზე, კერძოდ, აირებისა და სითხეების დიელექტრიკული ქცევის მოლეკულური ასპექტების შესწავლაზე. მან ასევე შეისწავლა იზოლირებული მოლეკულების მიერ რენტგენის სხივების დიფრაქცია, რამაც შესაძლებელი გახადა ბევრი მათგანის სტრუქტურის დადგენა.

დებიის მთავარი კვლევითი ინტერესები კორნელის უნივერსიტეტში ყოფნის დროს იყო პოლიმერული ფიზიკა. მან შეიმუშავა მეთოდი პოლიმერების მოლეკულური წონის და ხსნარში მათი ფორმის დასადგენად, სინათლის გაფანტვის გაზომვის საფუძველზე. მისი ერთ-ერთი ბოლო მნიშვნელოვანი ნაშრომი (1959) მიეძღვნა საკითხს, რომელიც დღესაც უკიდურესად აქტუალურია - კრიტიკული ფენომენების შესწავლა. Debye-ს ჯილდოებს შორისაა ჰ.ლორენცის, მ.ფარადეის, ბ.რამფორდის, ბ.ფრანკლინის, ჯ.გიბსის (1949), მ.პლანკის (1950) და სხვათა მედლები.დები გარდაიცვალა ითაკაში (აშშ) 2 ნოემბერს. 1966წ.

Debye - ჰოლანდიური მეცნიერების გამოჩენილი წარმომადგენელი - მიიღო ნობელის პრემია ქიმიაში 1936 წელს. გამორჩეული მრავალმხრივობის გამო, მან დიდი წვლილი შეიტანა არა მხოლოდ ქიმიის, არამედ ფიზიკის განვითარებაში. ამ ღვაწლმა დებიეს დიდი პოპულარობა მოუტანა; მას მიენიჭა მეცნიერებათა დოქტორის საპატიო წოდება მსოფლიოს 20-ზე მეტმა უნივერსიტეტმა (ბრიუსელი, ოქსფორდი, ბრუკლინი, ბოსტონი და სხვა). დაჯილდოვდა მრავალი მედლით და პრიზებით, მათ შორის ფარადეი, ლორენცი. ფიცარი. 1924 წლიდან Debye - წევრ-კორესპონდენტი. სსრკ მეცნიერებათა აკადემია.

Კანონი კუბი iv დებიე“-ზე vіdpovіdnostі z yakim. ... სივრცე). Vіdpovіdnі კანონებიდანაზოგი (ასევე კანონიელექტრო მუხტის დაზოგვა) є ...

ძირითადი გაგება კანონებიქიმია. Ლექციის ჩანაწერები

სინოფსისი >> ქიმია

... კანონებიქიმია 1.3.1 Კანონი masi saving 1.3.2 Კანონიმარაგის სტატუსი 1.3.3 Კანონიჯერადები 1.3.4 Კანონიეკვივალენტები 1.3.5 Კანონიწყლის მოცულობა 1.3.6 Კანონი... ჰოლანდიელი ფიზიკოსის პ. დებიე: 1 D = ... მულტიცენტრული კუბი(BCC), სახის ცენტრირება კუბი(GCC...

უკრაინის გაზის კომპლექსის ფინანსური მექანიზმის შემუშავება

ნაშრომი >> ფინანსური მეცნიერებები

1000 კუბი. მეტრი გაზი კანზე 100 კილომეტრის დაშორებით. ზღიდნო კანონი... ვალდებულია თანხების ჩამოწერა დებ torskoi borgovannosti; 5) კრედიტორის შემოღობვა ... 0 0 სხვა ფინანსური ინვესტიციები 045 0 0 დოვგოსტროკოვა დებіtorsk ფარიკაობა 050 0 0 Vіdstrochen...

არაპირდაპირი შემოწირულობები და შენატანები ბიზნესის ფინანსურ და სამთავრობო საქმიანობაში

ნაშრომი >> ფინანსური მეცნიერებები

Vіd poddatkuvannya vypadkakh, podbachenih statte 5 კანონი, საგადასახადო ანგარიშ-ფაქტურზე ჩანაწერი „გარეშე ... 25]. დებіtorskoї და კრედიტორის ვალები - ... roіv 3,0 єro 1-ზე კუბი. სმ 2,4 ევრო 1 კუბი. იხილეთ სხვა მანქანები...

1. ვან დერ ვაალსის ქიმიური ბმა დამახასიათებელი ელექტრული ნეიტრალური ატომებისთვის, რომლებსაც არ აქვთ ელექტრული დიპოლური მომენტი.

მიზიდულობის ძალას დისპერსიულ ძალას უწოდებენ.

მუდმივი დიპოლური მომენტის მქონე პოლარული სისტემებისთვის დომინირებს ქიმიური შეერთების ვან დერ ვაალის ორიენტაციის მექანიზმი.

მაღალი პოლარიზაციის მქონე მოლეკულებს ახასიათებთ ინდუცირებული ელექტრული მომენტი, როდესაც მოლეკულები უახლოვდებიან ერთმანეთს საკმაოდ ახლო მანძილზე. ზოგადად, ვან დერ ვაალის ქიმიური ბმის მექანიზმის სამივე ტიპი შეიძლება მოხდეს, რაც უფრო სუსტია, ვიდრე ყველა სხვა სახის ქიმიური ბმა სიდიდის ორიდან სამი რიგით.

მოლეკულების ურთიერთქმედების ჯამური ენერგია ქიმიურ ბმა ვან-დერ-ვაალსთან, უდრის დისპერსიის, ორიენტაციისა და ინდუცირებული ურთიერთქმედების ენერგიების ჯამს.

2. იონური (ჰეტეროპოლარული) ქიმიური ბმა ხდება მაშინ, როდესაც ერთ ატომს შეუძლია ერთი ან მეტი ელექტრონის მეორე ატომზე გადატანა.

შედეგად ჩნდება დადებითად და უარყოფითად დამუხტული იონები, რომელთა შორისაც მყარდება დინამიური წონასწორობა. ასეთი ბმა დამახასიათებელია ჰალოიდების და ტუტე ლითონებისთვის. დამოკიდებულება W p (r) იონური ბმის მქონე მოლეკულებისთვის ნაჩვენებია ნახ. 8.1. მანძილი r 0 შეესაბამება მინიმალურ პოტენციურ ენერგიას.

3. კოვალენტური (ჰომეოპოლარული) ქიმიური ბმა ან ატომური ბმა ხდება, როდესაც მსგავსი თვისებების მქონე ატომები ურთიერთქმედებენ.

ურთიერთქმედების დროს ჩნდება მდგომარეობები, რომლებსაც აქვთ ელექტრონული ღრუბლის გაზრდილი სიმკვრივე და გაცვლითი ენერგიის გამოჩენა.

კვანტური თეორია გვიჩვენებს, რომ გაცვლის ენერგია არის მჭიდროდ განლაგებული ნაწილაკების იდენტურობის შედეგი.

ატომური ბმის დამახასიათებელი თვისებაა მისი გაჯერება, ანუ თითოეულ ატომს შეუძლია შექმნას ბმების შეზღუდული რაოდენობა.

4. მეტალის ქიმიურ ბმაში ბროლის ყველა ატომი მონაწილეობს და სოციალიზებული ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ ბროლის მთელ გისოსში.

წყალბადის მოლეკულა

წყალბადის მოლეკულა შეკრულია ძალებით, რომლებიც მიდიან ამ ბმამდე; ისინი გაცვლითი ძალებია, ანუ განსახილველად საჭიროა კვანტური მიდგომა.

პერტურბაციების თეორიის გამოყენებით გეიტლერმა და ფ. ლონდონმა 1927 წელს ამოხსნეს სავარაუდო ვარიანტში.

კვანტურ მექანიკაში წყალბადის მოლეკულის პრობლემა მცირდება სტაციონარული მდგომარეობის შრედინგერის განტოლების ამოხსნამდე.

ადიაბატური მიახლოების გამოყენებით, ანუ განიხილეთ ტალღის ფუნქცია მხოლოდ ელექტრონების კოორდინატების ფუნქციად და არა ატომის ბირთვების.

მთლიანი ტალღის ფუნქცია დამოკიდებულია არა მხოლოდ ელექტრონების სივრცულ კოორდინატებზე, არამედ მათ სპინებსაც და არის ანტისიმეტრიული.

თუ გავითვალისწინებთ მხოლოდ ელექტრონის ტალღურ ფუნქციას, პრობლემის მოგვარება შესაძლებელია, თუ გავითვალისწინებთ 2 შემთხვევას:

1. სპინის ტალღის ფუნქცია ანტისიმეტრიულია, სივრცითი ტალღის ფუნქცია კი სიმეტრიულია და ორი ელექტრონის ჯამური სპინი ნულის ტოლია (ერთჯერადი მდგომარეობა).

2. სპინის ტალღის ფუნქცია სიმეტრიულია, ხოლო სივრცითი ტალღის ფუნქცია ანტისიმეტრიულია და ორი ელექტრონის ჯამური სპინი უდრის ერთს და შეიძლება იყოს ორიენტირებული სამ სხვადასხვა გზით (სამმაგი მდგომარეობა).

სიმეტრიულ მდგომარეობაში, როდესაც სპინის ტალღის ფუნქცია ანტისიმეტრიულია და ნულოვანი მიახლოებით, მიიღება სიმეტრიული სივრცითი ტალღის ფუნქცია განცალკევებული ცვლადებით.

ტრიპლეტის მდგომარეობაში, როდესაც სპინის ტალღის ფუნქცია სიმეტრიულია, მიიღება ანტისიმეტრიული სივრცითი ტალღის ფუნქცია.

ელექტრონების იდენტურობის გამო წარმოიქმნება გაცვლითი ურთიერთქმედება, რაც გამოთვლებში გამოიხატება სიმეტრიული და ანტისიმეტრიული სივრცითი ტალღური ფუნქციების გამოყენების გამო.

როდესაც ატომები ერთჯერადი სპინის მდგომარეობაში უახლოვდებიან ერთმანეთს (სპინები ანტიპარალელურია), ურთიერთქმედების ენერგია ჯერ მცირდება და შემდეგ სწრაფად იზრდება. სამმაგი სპინის მდგომარეობაში (სპინები პარალელურია), ენერგეტიკული მინიმუმი არ ხდება.

ატომის წონასწორული პოზიცია არსებობს მხოლოდ ერთჯერადი სპინის მდგომარეობაში, როდესაც ენერგია მცირდება მინიმუმამდე. მხოლოდ ამ მდგომარეობაშია შესაძლებელი წყალბადის ატომის წარმოქმნა.

მოლეკულური სპექტრები

მოლეკულური სპექტრები წარმოიქმნება კვანტური გადასვლების შედეგად მოლეკულების W* და W** ენერგეტიკულ დონეებს შორის ურთიერთობის მიხედვით

hn = W * - W ** , (1)

სადაც hn არის n სიხშირის გამოსხივებული ან შთანთქმული კვანტის ენერგია.

მოლეკულური სპექტრები უფრო რთულია ვიდრე ატომური სპექტრები, რაც განისაზღვრება მოლეკულების შიდა მოძრაობით.

ვინაიდან, ელექტრონების მოძრაობის გარდა მოლეკულაში ორ ან მეტ ბირთვთან შედარებით, არსებობს რხევადიბირთვების მოძრაობა (მათ გარშემო მყოფი შიდა ელექტრონებთან ერთად) წონასწორობის პოზიციებზე და ბრუნვითიმოლეკულური მოძრაობები.

ენერგიის დონის სამი ტიპი შეესაბამება მოლეკულების ელექტრონულ, ვიბრაციულ და ბრუნვის მოძრაობებს:

W e, W რაოდენობა და W vr,

და სამი სახის მოლეკულური სპექტრი.

კვანტური მექანიკის მიხედვით, ყველა სახის მოლეკულური მოძრაობის ენერგიას შეუძლია მიიღოს მხოლოდ გარკვეული მნიშვნელობები (გარდა მთარგმნელობითი მოძრაობის ენერგიისა).

W მოლეკულის ენერგია, რომლის ცვლილებაც განსაზღვრავს მოლეკულურ სპექტრს, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ენერგიების კვანტური მნიშვნელობების ჯამად:

W \u003d W e + W რაოდენობა + W vr, (2)

და სიდიდის მიხედვით:

W e: W რაოდენობა: W vr \u003d 1:.

აქედან გამომდინარე,

W e >> W რაოდენობა >> W ტემპ.

DW = DW * - DW ** = DW e + DW რაოდენობა + DW ტემპერატურა. (3)

ელექტრონის ენერგია W e არის რამდენიმე ელექტრონ ვოლტის რიგი:

W რაოდენობა » 10 - 2 - 10 - 1 eV, W vr » 10 - 5 - 10 - 3 eV.

მოლეკულების ენერგეტიკული დონის სისტემა ხასიათდება ელექტრონული ენერგიის დონის ერთობლიობით, ერთმანეთისგან შორს.

ვიბრაციული ენერგიის დონეები განლაგებულია ერთმანეთთან ბევრად უფრო ახლოს, ხოლო ბრუნვის ენერგიის დონეები უფრო ახლოს არის ერთმანეთთან.

ტიპიური მოლეკულური სპექტრები-ვიწრო ზოლების კოლექციები (რომელიც შედგება დიდი რაოდენობის ცალკეული ხაზებისგან) სხვადასხვა სიგანის ულტრაიისფერი, ხილული და IR სპექტრის რაიონებში, ერთი ბოლოდან გამჭვირვალე და მეორეზე ბუნდოვანი..

ენერგიის დონეები ადა ბშეესაბამება 2 მოლეკულის წონასწორობის კონფიგურაციას (ნახ. 2).

თითოეულ ელექტრონულ მდგომარეობას შეესაბამება გარკვეული ენერგეტიკული მნიშვნელობა W e - ძირითადი ელექტრონული მდგომარეობის უმცირესი მნიშვნელობა (მოლეკულის ძირითადი ელექტრონული ენერგიის დონე).

მოლეკულის ელექტრონული მდგომარეობების სიმრავლე განისაზღვრება მისი ელექტრონული გარსის თვისებებით.

ვიბრაციული ენერგიის დონეები

ვიბრაციული ენერგიის დონეებიშეიძლება მოიძებნოს რხევითი მოძრაობის კვანტურით, რომელიც დაახლოებით ჰარმონიულად ითვლება.

დიატომიური მოლეკულა (თავისუფლების ერთი ვიბრაციული ხარისხი, რომელიც შეესაბამება r ბირთვთაშორის მანძილის ცვლილებას) შეიძლება ჩაითვალოს ჰარმონიულ ოსცილატორად, რომლის კვანტიზაცია იძლევა ენერგიის თანაბარ მანძილზე:

, (4)

სადაც n არის მოლეკულის ჰარმონიული ვიბრაციების ფუნდამენტური სიხშირე;

v რაოდენობა = 0, 1, 2, ... - ვიბრაციული კვანტური რიცხვი.

ბრუნვის ენერგიის დონეები

ბრუნვის ენერგიის დონეებიშეიძლება მოიძებნოს მოლეკულის ბრუნვის მოძრაობის კვანტიზირების გზით, განიხილება როგორც ხისტი სხეული გარკვეული ინერციის I მომენტით.

დიატომური ან წრფივი ტრიატომური მოლეკულის შემთხვევაში მისი ბრუნვის ენერგია

სადაც I არის მოლეკულის ინერციის მომენტი მოლეკულის ღერძის პერპენდიკულარული ღერძის მიმართ; L არის კუთხოვანი იმპულსი.

კვანტიზაციის წესების მიხედვით

, (6)

სადაც J = 0, 1, 2, 3, ... არის ბრუნვის კვანტური რიცხვი.

ბრუნვის ენერგიისთვის ვიღებთ

, (7)

ბრუნვის მუდმივი განსაზღვრავს ენერგიის დონეებს შორის მანძილის მასშტაბს.

მოლეკულური სპექტრების მრავალფეროვნება განპირობებულია მოლეკულების ენერგეტიკულ დონეებს შორის გადასვლების ტიპების სხვაობით.

ქიმიური კინეტიკის თეორიების მთავარი ამოცანაა შევთავაზოთ მეთოდი ელემენტარული რეაქციის სიჩქარის მუდმივობისა და ტემპერატურაზე დამოკიდებულების გამოსათვლელად, სხვადასხვა იდეების გამოყენებით რეაგენტების სტრუქტურისა და რეაქციის გზის შესახებ. ჩვენ განვიხილავთ კინეტიკის ორ უმარტივეს თეორიას - აქტიური შეჯახების თეორიას (TAS) და გააქტიურებული კომპლექსის თეორიას (TAK).

აქტიური შეჯახების თეორიაემყარება რეაქციაში მყოფ ნაწილაკებს შორის შეჯახების რაოდენობის დათვლას, რომლებიც წარმოდგენილია როგორც მყარი სფეროები. ვარაუდობენ, რომ შეჯახება გამოიწვევს რეაქციას, თუ დაკმაყოფილდება ორი პირობა: 1) ნაწილაკების ტრანსლაციის ენერგია აღემატება აქტივაციის ენერგიას. ე ა; 2) ნაწილაკები სწორად არის ორიენტირებული სივრცეში ერთმანეთთან შედარებით. პირველი პირობა შემოაქვს ფაქტორის ექსპ(- ე ა/RT), რაც უდრის აქტიური შეჯახების პროცენტიშეჯახების საერთო რაოდენობაში. მეორე პირობა იძლევა ე.წ სტერული ფაქტორი პ- ამ რეაქციის მუდმივი მახასიათებელი.

TAS-მა მიიღო ორი ძირითადი გამოხატულება ბიმოლეკულური რეაქციის სიჩქარის მუდმივობისთვის. სხვადასხვა მოლეკულებს შორის რეაქციისთვის (A + B პროდუქტები) სიჩქარის მუდმივია

Აქ ნ აარის ავოგადროს მუდმივი, რარის მოლეკულების რადიუსი, მ- ნივთიერებების მოლური მასები. დიდ ფრჩხილებში მოცემული ფაქტორი არის A და B ნაწილაკების ფარდობითი მოძრაობის საშუალო სიჩქარე.

ბიმოლეკულური რეაქციის სიჩქარის მუდმივი იდენტურ მოლეკულებს შორის (2A პროდუქტები) არის:

(9.2)

(9.1) და (9.2)-დან გამომდინარეობს, რომ სიჩქარის მუდმივის ტემპერატურულ დამოკიდებულებას აქვს ფორმა:

.

TAS-ის თანახმად, წინასწარი ექსპონენციალური ფაქტორი მხოლოდ ოდნავ დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. გამოცდილი აქტივაციის ენერგია ე op, განსაზღვრული განტოლებით (4.4), დაკავშირებულია არენიუსთან, ანუ ნამდვილ აქტივაციის ენერგიასთან ე ათანაფარდობა:

ე op = ე ა - RT/2.

მონომოლეკულური რეაქციები TAS-ში აღწერილია ლინდემანის სქემის გამოყენებით (იხ. ამოცანა 6.4), რომელშიც აქტივაციის სიჩქარის მუდმივია. კ 1 გამოითვლება (9.1) და (9.2) ფორმულებით.

AT გააქტიურებული კომპლექსის თეორიაელემენტარული რეაქცია წარმოდგენილია როგორც გააქტიურებული კომპლექსის მონომოლეკულური დაშლა სქემის მიხედვით:

ვარაუდობენ, რომ არსებობს კვაზი-ბალანსი რეაგენტებსა და გააქტიურებულ კომპლექსს შორის. მონომოლეკულური დაშლის სიჩქარის მუდმივი გამოითვლება სტატისტიკური თერმოდინამიკის მეთოდებით, რომლებიც წარმოადგენენ დაშლას, როგორც კომპლექსის ერთგანზომილებიანი მთარგმნელობითი მოძრაობა რეაქციის კოორდინატის გასწვრივ.

გააქტიურებული კომპლექსის თეორიის ძირითადი განტოლებაა:

, (9.3)

სადაც კბ= 1.38 . 10 -23 J/K - ბოლცმანის მუდმივი, თ= 6.63. 10 -34 J. s - პლანკის მუდმივი, - წონასწორობის მუდმივი გააქტიურებული კომპლექსის წარმოქმნისთვის, გამოხატული მოლური კონცენტრაციების მიხედვით (მოლ/ლ). იმის მიხედვით, თუ როგორ არის შეფასებული წონასწორობის მუდმივი, არსებობს SO-ს სტატისტიკური და თერმოდინამიკური ასპექტები.

AT სტატისტიკურიმიდგომა, წონასწორობის მუდმივი გამოიხატება მდგომარეობების ჯამებით:

, (9.4)

სად არის მთლიანი ჯამი გააქტიურებული კომპლექსის მდგომარეობებზე, ქრეაქცია არის რეაქტიული ნივთიერებების მდგომარეობების საერთო ჯამების ნამრავლი, არის აქტივაციის ენერგია აბსოლუტურ ნულზე, თ = 0.

მდგომარეობების მთლიანი ჯამები ჩვეულებრივ იშლება ფაქტორებად, რომლებიც შეესაბამება მოლეკულური მოძრაობის გარკვეულ ტიპებს: მთარგმნელობითი, ელექტრონული, ბრუნვითი და ვიბრაციული:

ქ = ქსწრაფი. ქელ . ქტემპი. . ქითვლიან

მასის ნაწილაკისთვის მდგომარეობების გადამყვანი ჯამი მუდრის:

ქპოსტი = .

ამ მთარგმნელობით რაოდენობას აქვს განზომილება (ტომი) -1, რადგან მისი მეშვეობით გამოიხატება ნივთიერებების კონცენტრაციები.

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე მდგომარეობების ელექტრონული ჯამი, როგორც წესი, მუდმივია და უდრის ძირეული ელექტრონული მდგომარეობის დეგენერაციას: ქფოსტა = გ 0 .

დიატომური მოლეკულის მდგომარეობების ბრუნვის ჯამი არის:

ქ vr =,

სადაც m = მ 1 მ 2 / (მ 1 +მ 2) არის მოლეკულის შემცირებული მასა, რ- ბირთვთაშორისი მანძილი, s = 1 ასიმეტრიული მოლეკულებისთვის AB და s =2 სიმეტრიული მოლეკულებისთვის A 2 . წრფივი პოლიატომური მოლეკულებისთვის, მდგომარეობებზე ბრუნვის ჯამი პროპორციულია თდა არაწრფივი მოლეკულებისთვის - თ 3/2. ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე, ბრუნვის ჯამები მდგომარეობებზე არის 10 1 -10 2 რიგის.

ვიბრაციული ჯამი მოლეკულის მდგომარეობებზე იწერება, როგორც ფაქტორების პროდუქტი, რომელთაგან თითოეული შეესაბამება გარკვეულ ვიბრაციას:

ქდათვლა = ,

სადაც ნ- ვიბრაციების რაოდენობა (წრფივი მოლეკულისთვის, რომელიც შედგება ნატომები, ნ = 3ნ-5, არაწრფივი მოლეკულისთვის ნ = 3ნ-6), გ= 3. 10 10 სმ/წ - სინათლის სიჩქარე, ნ მე- რხევების სიხშირეები, გამოხატული სმ -1-ში. ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ვიბრაციის ჯამები მდგომარეობებზე ძალიან ახლოს არის 1-თან და შესამჩნევად განსხვავდება მისგან მხოლოდ იმ პირობით: თ> ნ. ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, თითოეული ვიბრაციის ვიბრაციის ჯამი პირდაპირპროპორციულია ტემპერატურისა:

ქ ი .

განსხვავება გააქტიურებულ კომპლექსსა და ჩვეულებრივ მოლეკულებს შორის არის ის, რომ მას აქვს თავისუფლების ერთი ვიბრაციული ხარისხი, კერძოდ: ვიბრაცია, რომელიც იწვევს კომპლექსის დაშლას, არ არის გათვალისწინებული მდგომარეობების ვიბრაციულ ჯამში.

AT თერმოდინამიკურიმიდგომა, წონასწორობის მუდმივი გამოიხატება გააქტიურებული კომპლექსისა და საწყისი ნივთიერებების თერმოდინამიკური ფუნქციების სხვაობით. ამისათვის წონასწორობის მუდმივი, რომელიც გამოხატულია კონცენტრაციებში, გარდაიქმნება მუდმივში, რომელიც გამოხატულია წნევით. ბოლო მუდმივი ცნობილია, რომ დაკავშირებულია გიბსის ენერგიის ცვლილებასთან გააქტიურებული კომპლექსის წარმოქმნის რეაქციაში:

.

მონომოლეკულური რეაქციისთვის, რომელშიც გააქტიურებული კომპლექსის წარმოქმნა ხდება ნაწილაკების რაოდენობის შეცვლის გარეშე, = და სიჩქარის მუდმივი გამოიხატება შემდეგნაირად:

ენტროპიის ფაქტორის ექსპლუატაცია ( ს /რ) ზოგჯერ ინტერპრეტირებულია, როგორც სტერული ფაქტორი პაქტიური შეჯახების თეორიიდან.

ბიმოლეკულური რეაქციისთვის, რომელიც ხდება აირის ფაზაში, ამ ფორმულას ემატება ფაქტორი RT / პ 0 (სად პ 0 \u003d 1 atm \u003d 101.3 kPa), რომელიც საჭიროა გადასასვლელად:

ხსნარში ბიმოლეკულური რეაქციისთვის წონასწორობის მუდმივი გამოიხატება გააქტიურებული კომპლექსის წარმოქმნის ჰელმჰოლცის ენერგიის მიხედვით:

მაგალითი 9-1. ბიმოლეკულური რეაქციის სიჩქარის მუდმივი

2NO2 2NO + O2

627 K-ზე არის 1.81. 10 3 სმ 3 / (მოლ. ს). გამოთვალეთ აქტივაციის ნამდვილი ენერგია და აქტიური მოლეკულების ფრაქცია, თუ NO 2 მოლეკულის დიამეტრი შეიძლება მივიღოთ 3,55 A-ის ტოლი და ამ რეაქციის სტერული ფაქტორი არის 0,019.

გადაწყვეტილება. გაანგარიშებისას დავეყრდნობით აქტიური შეჯახების თეორიას (ფორმულა (9.2)):

.

ეს რიცხვი წარმოადგენს აქტიური მოლეკულების პროპორციას.

სიჩქარის მუდმივების გაანგარიშებისას ქიმიური კინეტიკის სხვადასხვა თეორიის გამოყენებით, ძალიან ფრთხილად უნდა იყოთ ზომები. გაითვალისწინეთ, რომ მოლეკულის რადიუსი და საშუალო სიჩქარე გამოიხატება სმ-ში, რათა მივიღოთ მუდმივი სმ 3 /(მოლ. წმ). კოეფიციენტი 100 გამოიყენება მ/წმ-ის სმ/წმ-ში გადასაყვანად.

ჭეშმარიტი აქტივაციის ენერგია მარტივად შეიძლება გამოითვალოს აქტიური მოლეკულების ფრაქციის მიხედვით:

ჯ/მოლი = 166,3 კჯ/მოლი.

მაგალითი 9-2.გააქტიურებული კომპლექსის თეორიის გამოყენებით განსაზღვრეთ ტრიმოლეკულური რეაქციის სიჩქარის მუდმივის ტემპერატურული დამოკიდებულება 2NO + Cl 2 = 2NOCl ოთახის ტემპერატურასთან ახლოს ტემპერატურებზე. იპოვნეთ კავშირი გამოცდილ და ნამდვილ აქტივაციის ენერგიებს შორის.

გადაწყვეტილება. SO სტატისტიკური ვარიანტის მიხედვით, სიჩქარის მუდმივი არის (ფორმულა (9.4)):

.

გააქტიურებული კომპლექსისა და რეაგენტების მდგომარეობებში ჯამებში ჩვენ არ გავითვალისწინებთ თავისუფლების ვიბრაციულ და ელექტრონულ ხარისხს, ვინაიდან დაბალ ტემპერატურაზე ვიბრაციული ჯამები მდგომარეობებზე ახლოს არის ერთიანობასთან, ხოლო ელექტრონული ჯამები მუდმივია.

ჯამების ტემპერატურულ დამოკიდებულებას მდგომარეობებზე, მთარგმნელობითი და ბრუნვითი მოძრაობების გათვალისწინებით, აქვს ფორმა:

გააქტიურებული კომპლექსი (NO) 2 Cl 2 არის არაწრფივი მოლეკულა, ამიტომ მისი ბრუნვის ჯამი მდგომარეობებზე პროპორციულია თ 3/2 .

ამ დამოკიდებულებების ჩანაცვლებით გამოხატულებაში სიჩქარის მუდმივისთვის, ჩვენ ვპოულობთ:

ჩვენ ვხედავთ, რომ ტრიმოლეკულური რეაქციები ხასიათდება სიჩქარის მუდმივის საკმაოდ უჩვეულო დამოკიდებულებით ტემპერატურაზე. გარკვეულ პირობებში, სიჩქარის მუდმივი შეიძლება შემცირდეს ტემპერატურის მატებასთან ერთად წინასწარი ექსპონენციალური ფაქტორის გამო!

ამ რეაქციის ექსპერიმენტული აქტივაციის ენერგიაა:

.

მაგალითი 9-3. გააქტიურებული კომპლექსის თეორიის სტატისტიკური ვერსიის გამოყენებით მიიღეთ მონომოლეკულური რეაქციის სიჩქარის მუდმივის გამოხატულება.

გადაწყვეტილება.მონომოლეკულური რეაქციისთვის

AN პროდუქტები

სიჩქარის მუდმივი, (9.4) მიხედვით, აქვს ფორმა:

.

მონომოლეკულურ რეაქციაში გააქტიურებული კომპლექსი არის აღგზნებული რეაქტიული მოლეკულა. რეაგენტის A და კომპლექსური AN-ის მთარგმნელობითი ჯამები ერთნაირია (მასა იგივეა). თუ დავუშვებთ, რომ რეაქცია ხდება ელექტრონული აგზნების გარეშე, მაშინ ელექტრონული ჯამები მდგომარეობებზე იგივეა. თუ ვივარაუდებთ, რომ რეაგენტის მოლეკულის სტრუქტურა ძალიან არ იცვლება აგზნებისას, მაშინ როტაციული და ვიბრაციული ჯამები რეაქტანტისა და კომპლექსის მდგომარეობებზე თითქმის იგივეა, ერთი გამონაკლისის გარდა: გააქტიურებულ კომპლექსს აქვს ერთი ვიბრაცია ნაკლები. რეაქტიული. შესაბამისად, ბმის გაწყვეტამდე მიმავალი ვიბრაცია მხედველობაში მიიღება რეაგენტის მდგომარეობათა ჯამში და არ არის გათვალისწინებული გააქტიურებული კომპლექსის მდგომარეობების ჯამში.

მდგომარეობების მიხედვით იგივე ჯამების შემცირებისას ვპოულობთ მონომოლეკულური რეაქციის სიჩქარის მუდმივობას:

სადაც n არის რხევის სიხშირე, რომელიც იწვევს რეაქციას. სინათლის სიჩქარე გარის მულტიპლიკატორი, რომელიც გამოიყენება, თუ რხევის სიხშირე გამოიხატება სმ -1-ში. დაბალ ტემპერატურაზე ვიბრაციის ჯამი მდგომარეობებზე უდრის 1:

.

მაღალ ტემპერატურაზე ვიბრაციული ჯამის ექსპონენცია მდგომარეობებზე შეიძლება გაფართოვდეს სერიად: exp(- x) ~ 1 - x:

.

ეს შემთხვევა შეესაბამება სიტუაციას, როდესაც მაღალ ტემპერატურაზე, ყოველი რხევა იწვევს რეაქციას.

მაგალითი 9-4. განსაზღვრეთ სიჩქარის მუდმივის ტემპერატურული დამოკიდებულება მოლეკულური წყალბადის ატომურ ჟანგბადთან რეაქციისთვის:

H2+O. HO. +H. (ხაზოვანი გააქტიურებული კომპლექსი)

დაბალ და მაღალ ტემპერატურაზე.

გადაწყვეტილება. გააქტიურებული კომპლექსის თეორიის მიხედვით, ამ რეაქციის სიჩქარის მუდმივია:

ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ ელექტრონის ფაქტორები არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. ყველა თარგმანის ჯამი მდგომარეობებზე პროპორციულია თ 3/2, წრფივი მოლეკულების მდგომარეობების ბრუნვის ჯამები პროპორციულია თდაბალ ტემპერატურაზე მდგომარეობებზე ვიბრაციული ჯამები უდრის 1-ს, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე ისინი ტემპერატურის პროპორციულია თავისუფლების ვიბრაციის გრადუსების რაოდენობის ტოლი ხარისხით (3 ნ- 5 = 1 H მოლეკულისთვის 2 და 3 ნ- 6 = 3 ხაზოვანი გააქტიურებული კომპლექსისთვის). ამ ყველაფრის გათვალისწინებით ვხვდებით, რომ დაბალ ტემპერატურაზე

და მაღალ ტემპერატურაზე

მაგალითი 9-5. ბუფერულ ხსნარში მჟავა-ტუტოვანი რეაქცია მიმდინარეობს მექანიზმის მიხედვით: A - + H + P. სიჩქარის მუდმივის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე მოცემულია გამოხატვით.

k = 2,05 . 10 13.e-8681/ თ(ლ. მოლ -1. ს -1).

იპოვეთ ექსპერიმენტული აქტივაციის ენერგია და აქტივაციის ენტროპია 30 o C ტემპერატურაზე.

გადაწყვეტილება. ვინაიდან ბიმოლეკულური რეაქცია ხდება ხსნარში, ჩვენ ვიყენებთ გამოხატულებას (9.7) თერმოდინამიკური ფუნქციების გამოსათვლელად. ამ გამოთქმაში აუცილებელია ექსპერიმენტული აქტივაციის ენერგიის შეყვანა. ვინაიდან (9.7) პრეექსპონენციალური ფაქტორი დამოკიდებულია წრფივად თ, მაშინ ე op = + RT. ჩანაცვლება (9.7)-ში ეოპ, მივიღებთ:

.

აქედან გამომდინარეობს, რომ ექსპერიმენტული აქტივაციის ენერგია ტოლია ე op = 8681. რ= 72140 ჯ/მოლ. აქტივაციის ენტროპია შეიძლება მოიძებნოს წინასწარი ექსპონენციალური ფაქტორიდან:

,

საიდანაც = 1,49 ჯ/(მოლ. K).

9-1. მეთილის რადიკალის დიამეტრი არის 3,8 ა. რა არის მეთილის რადიკალების რეკომბინაციის მაქსიმალური მუდმივი (ლ/(მოლ. წმ) 27 o C ტემპერატურაზე? (პასუხი)

9-2. გამოთვალეთ სტერული ფაქტორის მნიშვნელობა ეთილენის დიმერიზაციის რეაქციაში

2C2H4C4H8

300 K-ზე, თუ ექსპერიმენტული აქტივაციის ენერგია არის 146,4 კჯ/მოლი, ეთილენის ეფექტური დიამეტრი არის 0,49 ნმ, ხოლო ექსპერიმენტული სიჩქარის მუდმივი ამ ტემპერატურაზე არის 1,08. 10 -14 სმ 3 / (მოლ. ს).

9-7. დაადგინეთ სიჩქარის მუდმივის ტემპერატურული დამოკიდებულება H რეაქციისთვის. + Br 2 HBr + Br. (არაწრფივი გააქტიურებული კომპლექსი) დაბალ და მაღალ ტემპერატურაზე.(პასუხი)

9-8. CO + O 2 = CO 2 + O რეაქციისთვის, სიჩქარის მუდმივის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე აქვს ფორმა:

კ( თ) ~ თ-3/2. exp(- ე 0 /RT)

(პასუხი)

9-9. რეაქციისთვის 2NO = (NO) 2, სიჩქარის მუდმივის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე აქვს ფორმა:

კ( თ) ~ თ-1 ექსპ (- ე 0/რ თ)

რა კონფიგურაცია აქვს - წრფივი თუ არაწრფივი - გააქტიურებულ კომპლექსს? (პასუხი)

9-10. აქტიური კომპლექსის თეორიის გამოყენებით გამოთვალეთ ჭეშმარიტი აქტივაციის ენერგია ე 0 რეაქციისთვის

CH3. + C 2 H 6 CH 4 + C 2 H 5.

ზე თ\u003d 300 K, თუ ექსპერიმენტული აქტივაციის ენერგია ამ ტემპერატურაზე არის 8,3 კკალ/მოლ. (პასუხი)

9-11. გამოიტანეთ თანაფარდობა რეაქციის ექსპერიმენტულ და ნამდვილ აქტივაციის ენერგიას შორის

9-12. განსაზღვრეთ მონომოლეკულური რეაქციის აქტივაციის ენერგია 1000 K-ზე, თუ გატეხილი ბმის გასწვრივ ვიბრაციების სიხშირე არის n = 2.4. 10 13 s -1 და სიჩქარის მუდმივი არის კ\u003d 510 წთ -1. (პასუხი)

9-13. ბრომოეთანის დაშლის პირველი რიგის რეაქციის სიჩქარის მუდმივი 500 o C ტემპერატურაზე არის 7,3. 10 10 ს -1 . შეაფასეთ ამ რეაქციის აქტივაციის ენტროპია, თუ აქტივაციის ენერგია არის 55 კჯ/მოლი. (პასუხი)

9-14. დი-პეროქსიდის დაშლა ტერტ-ბუტილი აირის ფაზაში არის პირველი რიგის რეაქცია, რომლის სიჩქარის მუდმივი (s -1-ში) დამოკიდებულია ტემპერატურაზე შემდეგნაირად:

გააქტიურებული კომპლექსის თეორიის გამოყენებით გამოთვალეთ აქტივაციის ენთალპია და ენტროპია 200 o C ტემპერატურაზე (პასუხი)

9-15. დიიზოპროპილ ეთერის იზომერიზაცია ალილაცეტონთან გაზის ფაზაში არის პირველი რიგის რეაქცია, რომლის სიჩქარის მუდმივი (s -1-ში) დამოკიდებულია ტემპერატურაზე შემდეგნაირად:

გააქტიურებული კომპლექსის თეორიის გამოყენებით გამოთვალეთ აქტივაციის ენთალპია და ენტროპია 400 o C ტემპერატურაზე (პასუხი)

9-16. ვინილის ეთილის ეთერის დაშლის სიჩქარის მუდმივის დამოკიდებულება

C 2 H 5 -O-CH \u003d CH 2 C 2 H 4 + CH 3 CHO

ტემპერატურას აქვს ფორმა

k = 2.7. 10 11.e -10200/ თ(-1-ით).

გამოთვალეთ აქტივაციის ენტროპია 530 o C-ზე (პასუხი)

9-17. აირის ფაზაში ნივთიერება A უმოლეკულურად გარდაიქმნება B ნივთიერებად. რეაქციის სიჩქარის მუდმივები 120 და 140 o C ტემპერატურაზე არის, შესაბამისად, 1,806. 10 -4 და 9.14. 10 -4 წ -1. გამოთვალეთ საშუალო ენტროპია და გააქტიურების სითბო ამ ტემპერატურის დიაპაზონში.

თუ 5155 ჯ სითბო გადავიდა დიატომური აირის ერთ მოლზე და აირი მუშაობდა 1000 ჯ-ის ტოლი, მაშინ მისი ტემპერატურა გაიზარდა ………….. K. (ბმა ატომებს შორის მოლეკულაში ხისტია)

გაზის შიდა ენერგიის ცვლილება მხოლოდ სამუშაოს გამო მოხდა

გაზის შეკუმშვა …………………………………….პროცესში.

ადიაბატური

გრძივი ტალღები არის

ხმის ტალღები ჰაერში

წინააღმდეგობა R, ინდუქტორი L \u003d 100 H და კონდენსატორი C \u003d 1 μF უკავშირდება სერიას და უკავშირდება ალტერნატიულ ძაბვის წყაროს, რომელიც იცვლება კანონის მიხედვით

ალტერნატიული დენის ენერგიის დაკარგვა პერიოდზე კონდენსატორზე ელექტრული წრედის წრეში უდრის ............................. (W)

თუ კარნოს ციკლის ეფექტურობა არის 60%, მაშინ გამათბობლის ტემპერატურა მეტია მაცივრის ტემპერატურაზე ………………………………-ჯერ (a).

იზოლირებული თერმოდინამიკური სისტემის ენტროპია…………..

ვერ შემცირდება.

ნახაზი სქემატურად აჩვენებს კარნოს ციკლს კოორდინატებში. ენტროპიის ზრდა ხდება ტერიტორიაზე …………………………………………

ნივთიერების რაოდენობის საზომი ერთეულია ..........

იდეალური აირის იზოქორები P-T კოორდინატებში არის ..

იდეალური აირის იზობარები V-T კოორდინატებში არის ....

გამოაქვეყნეთ არასწორი განცხადება

რაც უფრო დიდია კოჭის ინდუქცია, მით უფრო სწრაფად იხსნება კონდენსატორი.

თუ მაგნიტური ნაკადი დახურულ მარყუჟში ერთნაირად იზრდება 0,5 Wb-დან 16 Wb-მდე 0,001 წამში, მაშინ მაგნიტური ნაკადის დამოკიდებულება t დროზე აქვს ფორმა.

1.55*10v4t+0.5v

რხევითი წრე შედგება ინდუქტორი L = 10 H, კონდენსატორი C = 10 μF და წინააღმდეგობა R = 5 Ohm. წრედის ხარისხის კოეფიციენტი უდრის …………………………………

იდეალური მონატომური აირის ერთმა მოლმა მიიღო 2507 J სითბო გარკვეული პროცესის დროს. ამავე დროს, მისი ტემპერატურა შემცირდა 200 კ-ით. გაზის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის ……………………………J.

იდეალური მონოატომური აირი იზობარულ პროცესში მიეწოდება სითბოს რაოდენობას Q. ამავდროულად, მიწოდებული სითბოს ............% იხარჯება სითბოს შიდა ენერგიის გასაზრდელად. გაზი

თუ არ გავითვალისწინებთ ვიბრაციულ მოძრაობებს ნახშირორჟანგის მოლეკულაში, მაშინ მოლეკულის საშუალო კინეტიკური ენერგია უდრის ……………

გამოაქვეყნეთ არასწორი განცხადება

რაც უფრო დიდია ინდუქციურობა რხევის წრეში, მით მეტია ციკლური სიხშირე.

მაქსიმალური ეფექტურობის სიდიდე, რომელიც შეიძლება ჰქონდეს თბურ ძრავას გამათბობელი 3270 C და მაცივრის ტემპერატურა 270 C არის …………%.

ნახატზე ნაჩვენებია კარნოს ციკლი კოორდინატებში (T,S), სადაც S არის ენტროპია. ადიაბატური გაფართოება ხდება ტერიტორიაზე ………………………………..

ფიგურაში გამოსახული პროცესი კოორდინატებში (T,S), სადაც S არის ენტროპია, არის………………………

ადიაბატური გაფართოება.

OX ღერძის გასწვრივ გავრცელებული სიბრტყე ტალღის განტოლებას აქვს ფორმა ტალღის სიგრძე (მ-ში) არის ...

ინდუქტორზე ძაბვა დენის სიძლიერიდან ფაზაში ..............................

ლიდერობს PI/2-ით

რეზისტორი წინაღობით R = 25 Ohm, კოჭა ინდუქციით L = 30 mH და კონდენსატორი ტევადობით

C= 12 uF დაკავშირებულია სერიულად და დაკავშირებულია ცვლადი ძაბვის წყაროსთან, რომელიც იცვლება კანონის მიხედვით U = 127 cos 3140t. დენის ეფექტური მნიშვნელობა წრედში არის ……………A

კლაპეირონ-მენდელეევის განტოლება ასეთია…….

გამოაქვეყნეთ არასწორი განცხადება

თვითინდუქციური დენი ყოველთვის მიმართულია დენისკენ, რომლის ცვლილება წარმოქმნის თვითინდუქციურ დენს.

OX ღერძის გასწვრივ გავრცელებული სიბრტყის სინუსოიდური ტალღის განტოლებას აქვს ფორმა. გარემოს ნაწილაკების რხევების აჩქარების ამპლიტუდა უდრის ................................... ..

T6.26-1 მიუთითეთ არასწორი განცხადება

ვექტორი E (ალტერნატიული ელექტრული ველის სიძლიერე) ყოველთვის ანტიპარალელულია ვექტორთან dE/dT.

მაქსველის განტოლებას, რომელიც აღწერს ბუნებაში მაგნიტური მუხტების არარსებობას, აქვს ფორმა

თუ არ გავითვალისწინებთ წყალბადის მოლეკულაში ვიბრაციულ მოძრაობებს 100 K ტემპერატურაზე, მაშინ ყველა მოლეკულის კინეტიკური ენერგია 0,004 კგ წყალბადში უდრის ……………………….J.

წყალბადის მოლეკულის ორ მოლს მიეცა 580 ჯ სითბო მუდმივი წნევის დროს. თუ ატომებს შორის კავშირი ხისტია მოლეკულაში, მაშინ გაზის ტემპერატურა გაიზარდა ………………….K.

ნახატზე ნაჩვენებია კარნოს ციკლი კოორდინატებში (T, S), სადაც S არის ენტროპია. იზოთერმული გაფართოება ხდება ტერიტორიაზე ……………………

იდეალური აირის მუდმივი მასის შექცევადი ადიაბატური გაგრილების პროცესში, მისი ენტროპია ……………

არ იცვლება.

თუ ნაწილაკი, რომლის მუხტით მოძრაობს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში B ინდუქციით R რადიუსის წრის გასწვრივ, მაშინ ნაწილაკების იმპულსის მოდული უდრის