ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ Температура

Изложение законов термодинамики в соответствии с их историческим развитием особенно целесообразно для введения в круг основных понятий термодинамики, однако с логической точки зрения такой способ изложения является не вполне удовлетворительным (некритическое введение понятий температуры и теплоты, неясное разграничение чисто физических опытных фактов и некоторых чисто математических элементов). Рассмотрим теперь изложение законов термодинамики в более строгой форме, следуя формулировкам Каратеодори (1909). [c.31]

Эта глава занимает особое место в книге. В ней сжато излагаются суть метода инкрементов, применяемого для определения наиболее важных характеристик полимеров (температуры плавления, стеклования, деструкции, влияния степени сшивки молекул на эти температуры, коэффициент упаковки и прочих величин), и основные физические допущения, используемые при применении этого метода. В дальнейшем по мере того как мы будем заниматься конкретными вопросами, будет проведена детализация соответствующих понятий, используемых в методе инкрементов. Но при этом мы нигде не будем выходить за рамки физических допущений, сформулированных в данной главе. [c.6]

Среда — это в равной степени изменчивое понятие. Она включает основные физические характеристики, такие, как температура, влажность, особенности почв и т. д., а также биотические факторы, например присутствие симпатрических видов. [c.70]

Подчеркнем еще раз, что основным понятием термодинамики неравновесных процессов является скорость возникновения энтропии а. В свою очередь ее произведение на температуру равно eQ ldi, т. е. скорости появления в системе некомпенсированной теплоты Клаузиуса. Впрочем, в связи с неясностью физического содержания OQ можно постепенно от него отходить, заменяя, как мь уже это и делали, возникновением энтропии. [c.313]

Основные понятия. Система — тело или группа тел, мысленно обособляемых от окружающего мира. Замкнутая (закрытая) система — система, для которой исключен какой бы то ни было материальный и энергетический обмен с окружающей средой. Открытой называют систему, для которой возможен обмен с окружающей средой как массой, так и энергией. Совокупность всех физических и химических свойств системы называется ее состоянием. В химической термодинамике используются только те свойства (на математическом языке — переменные), которые можно выразить количественно. Для характеристики термодинамической системы на основании опыта выбирают минимум независимых переменных, через которые можно выразить другие, зависимые свойства, а следовательно, состояние системы. В большинстве случаев такими переменными служат температура, объем, давление и концентрации. [c.643]

Вероятность такого разрыва характеризуется множителем е п г величина которого зависит не только от температуры, но и от напряжения. Последнее снижает начальный активационный барьер 7 на величину уа, что приводит к увеличению вероятности разрыва химических связей, определяющих прочность материала. Разрушение твердого тела происходит постепенно и представляет собой накопление во времени элементарных актов разрыва химических связей. Коэффициент То по порядку величины равен п иоду тепловых колебаний атомов. При уменьшении внешнего напряжения частота элементарных актов разрыва при одной и той же температуре уменьшается, а при отсутствии его приближается к частоте актов термической деструкции при данной температуре. Таким образом, по Журкову, процесс разрушения твердого полимерного тела не есть чисто механическое явление, а рассматривается как термический процесс распада полимерных молекул, обусловленный тепловыми флуктуациями и ускоренный приложенными извне напряжениями. Это значит, что характеристика прочности материала (особенно полимерного) с помощью так называемого предельного напряжения, не может считаться правильной без указания времени, в течение которого действовало внешнее напряжение. Понятия об этих характерных напряжениях полностью теряют смысл нри анализе физической природы прочности, хотя они могут иметь значение как практические характеристики материала . Если основные положения термофлуктуационной теории правильны, то в процессе нагружения полимерного материала должны образовываться и накапливаться свободные макрорадикалы, возникающие за счет разрыва химических связей в главной цепи полимера. Экспериментальные исследования данного явления, выполненные в последнее время, полностью подтвердили это предположение. [c.142]

Большой экспериментальный материал по молекулярной гидродинамике и оптике растворов полимеров позволяет разделять полимеры на гибкоцепные и жесткоцепные в зависимости от проявляемых ими гидродинамических и электрооптических свойств в разбавленных растворах [6, 7]. При этом основным критерием для такого разделения является величина равновесной жесткости, молекулярных цепей, которая характеризует среднюю конформацию макромолекулы — ее размеры и геометрическую форму, принимаемые в растворе в равновесном состоянии. Количественной мерой равновесной жесткости (гибкости) макромолекул может служить длина статистического сегмента Куна А [8] или числс мономерных звеньев в сегменте 5=Л/Я (где К — длина мономерного звена в направлении основной цепи), а также персистентная длина а=/4/2 червеобразной цепи [9], моделирующей макромолекулу. Для подавляющего большинства гибкоцепных полимеров-длина сегмента Куна лежит в интервале 15—30 А [10, 11]. Напротив, у жесткоцепных полимеров А может составлять сотни и тысячи ангстрем [12]. Многие важнейшие свойства полимерных материалов (такие, как возможность кристаллизации, температура стеклования, релаксация механических и электрических свойств и ряд других) существенно зависят не только от равновесной, но также и от кинетической жесткости полимерных молекул. Понятие кинетической гибкости не столь универсально, как равновесной. Кинетическая гибкость, характеризуя кинетику деформации и ориентацию макромолекулы под действием внешнего поля, определяется характером и продолжительностью действия приложенного поля и, следовательно, рассматриваемым физическим процессом. Сведения о кинетической гибкости получают путем исследования скорости протекания процессов, в которых макромолекула переходит из одной конформации в другую. Поэтому мерой кинетической жесткости макромолекулы может служить время, необходимое для изменения конформации цепи под дей ствием внешнего воздействия. Вопрос о соотношении равновесной и кинетической гибкости полимерной цепи является фундаментальной проблемой молекулярной физики полимеров. Количественные сведения о равновесной и кинетической (проявляющейся под действием электрического поля) гибкости цепных молекул могут быть получены при исследовании их электрооптических свойств в разбавленных растворах. [c.35]

На примере анализа Периодического закона Менделеев показывает связь между абстрактным и конкретным. Если основное начало взято из действительности, говорит он, то тогда не только можно интерполировать то, что известно, но узнавать и отыскивать и вне тех пределов известности, т. е. можно познать на основании данных законов и то, что неизвестно... Истинная и единственная проверка точности и понимания знаний состоит в это М роде предсказания. Достаточно для примера взять следующее наши понятия о движении небесных светил потому имеют уверенность и убедительность, что мы можем предсказать не только год, число, месяц и час, но даже минуты и секунды таких явлений, как лунное или солнечное затмение. Не будь полного понимания всех отношений, которые при этом представляются, конечно, не было бы возможности узнать и расчесть всю эту зависимость. Так же точно и здесь справедливость периодической зависимости свойств элементов от атомного веса дает возможность предсказывать свойства неизвестных элементов... Когда с 1869 или 1870 г. периодическая система стала известна, стало несомненно, что некоторые места не наполнены до сих пор, и можно было бы предугадать свойства неизвестных элементов. Их атомный вес, например, уже ясен, потому что имеются одно-, двух-, трех- и пятиатомные элементы [в данном периоде], а четырехатомного нет, следовательно, место это должно быть занято этим неизвестным элементом. Формы соединений его тоже совершенно определяются из места, занимаемого им в системе. Химические свойства его — кислотность или основность — точно так же определяются прямою последовательностью, потому что свойства изменяются постепенно, и здесь для неизвестного элемента должны изменяться так же, как и для известного. Точно так же можно узнать и физические свойства по последовательному изменению удельных объемов. Если бы чего недоставало, мы можем узнать удельный объем и по нему расчесть удельный вес. Зная удельный объем, можно точно так же узнать и температуру плавления его соединений и количество тепла, выделяющееся при химических взаимодействиях, одним словом, все свойства могут быть найдены и выражены, как и для реальных веществ. Для неизвестных элементов были указаны их свойства, и затем до сих пор три элемента подтвердили вполне высказанное о них.... Все предсказанные для него свойства оправдались вполне. Вот эти открытия неизвестных элементов и предсказания заранее их свойств указывают, что в действительности зависимость свойств элементов от величины атомного веса [является] периодической зависимостью... [c.178]

Как указывалось в гл. 2, многие физические свойства очень чувствительны к присутствию примесей, и в стандартных учебниках по анализу рассмотрено много примеров применения неизбирательных методов [1]. Однако не все физические свойства можно привлечь для определения следов элементов (понятие следы относится к уровням концентраций менее 0,01%). Во-первых, точность измерения этих свойств не всегда достаточно высока (например, измерения температур замерзания и кипения, теплоты реакци , вязкости, поверхностного натяжения, упругости, скорости звука). Во-вто-рых, в настоящее время многие измерения еще очень сложны как теоретически, так и экспериментально (диэлектрическая релаксация, циклотронный резонанс, магнитоакустическое поглощение, внутреннее трение и свойств сверхпроводимости). Аналогично измерения оптических эффектов в твердых телах, включая люминесценцию, фотопроводимость и поглощение света, не всегда легко обеспечивают получение надежных данных о содержании примесей. В-третьих, другие свойства (например, восприимчивость или ширина линий спектра ферромагнитного резонанса) чувствительны только к определенным примесям в определенных основах. Не существует неизбирательного аналитического метода определения следов элементов, основанного на измерении магнитных свойств, поскольку структура пробы и присутствие компонентов в больших концентрациях по сравнению со следами играют доминирующую роль. В-четвертых, измерения термоэлектрических и некоторых механических свойств (вязкость, напряжение сдвига) можно использовать для подтверждения присутствия или отсутствия примесей, но их редко применяют как основной аналитический метод и поэтому они здесь не будут рассмотрены. Наконец, хотя многие свойства тела зависят от структуры, здесь не будут рассмотрены примеры обнаружения дефектов в кристаллических решетках (нанример, вакансий и дислокаций), поскольку эта тема слишком обширна. [c.376]

Для того чтобы познакомить читателя с основными понятиями и методами, представленными в этой книге, мы ограничимся в первой главе рассмотрением теплопроводности в системе со свойствами, не зависящими от температуры. Такая система является физически линейной. Более общий случай нелинейной среды с зависящими от температуры свойствами будет рассмотрен в гл. 5. [c.21]

Связующее вещество — самая основная и обязательная часть пластмассы. В качестве связующего чаще всего применяются синтетические смолы и значительно реже природные высокомолекулярные вещества (эфиры целлюлозы, белковые вещества) или естественные смолы (нефтяные битумы, природные асфальты). При переработке пластмассы в готовые изделия связующее вещество придает ей способность формоваться при определенной температуре и давлении и сохранять приданную форму. Кроме того, связующее вещество соединяет в единое целое все составные части пластмассы, как бы цементируя их. Связующее вещество обусловливает тип пластмассы (термореактивная, термопластичная), ее название и свойства (механические, физические, химические). Однако свойства пластмассы зависят не только от вида связующего вещества, но и от его количества. Обычно количество связующего составляет 30—60%, но иногда пластмасса может состоять только из одного связующего вещества. В этом случае понятие связующего и пластмассы совпадает. [c.12]

Например, все указанные в школьной программе работы с раздаточным материалом (они даны в разделах Лабораторные опыты н Практические занятия ) прежде всего целесообразно организовать в процессе изучения нового материала. Так, на уроке в УП классе при изучении вопроса о веществах и их свойствах учитель организует работу по ознакомлению с агрегатным состоянием и физическими свойствами некоторых веществ поваренной соли, алюминия, меди, воды, серы, железа, аммиака, который находится в пробирке, плотно закрытой пробкой (для этого перед уроком лаборант слегка смачивает стенки пробирок нашатырным спиртом и сразу же закрывает их пробками). Работа проводится после того, как будет выяснено отличие понятий физического тела и вещества. Для того чтобы организовать целенаправленную познавательную деятельность, учитель записывает на доске план изучения и описания свойств веществ 1) агрегатное состояние при данных условиях, 2) цвет, 3) блеск, 4) твердость, 5) пластичность, 6) электрическая проводимость, 7) теплопроводность, 8) растворимость в воде, 9) плотность, 10) температура плавления, температура кипения. Поскольку данная работа — одна из первых самостоятельных работ по химии, то учитель берет на себя основную роль в руководстве действиями учащихся, несмотря на то что эта работа приведена в приложении учебника (на с. 105—106). Текст инструкции целесообразно предложить учащимся прочитать дома, чтобы лучше повторить изученный материал и более успешно выполнить домашние упражнения (подобные разобранным в классе). [c.21]

Рассматриваемый пример является отличной иллюстрацией к ранее изложенным соображениям о причинах, которыми обусловлена сложность основных уравнений. С одной стороны, перед нами пр дельно простое по смыслу и форме уравнение сохранения энергии, написанное в количествах теплоты оно выражает не более, чем равенство друг другу двух слагаемых. С другой -- уравнение температурного поля. Как мы уже отметили, даже в самых простых предположениях его удается составить только в форме дифференциального уравнения в частных производных второго порядка. Таковы последствия перехода от понятия потока энергии к простым первоначальным величинам (температуре, физическим константам). [c.64]

ГИ Б энергетических и зкономических проблемах. Общность элементар ного состава ГИ природного газа, газовых конденсатов, нефтей, бурых и каменных углей, горючих сланцев и др. Теории происхождения и генезиса ГИ. Понятие об условном топливе и нефтяном эквиваленте ГИ. Основные физические свойства плотность, молекулярная масса, температуры застывания, размягчения, вспышки, воспламенения и самовоспламения. Теплотворная способность, [c.224]

Заметим, что в аналитической химии практически всегда используется такое понятие активности, какое было охарактеризовано выше, а при расчете коэффициента активности концентрации выражаются в моль/л. Определенная подобным образом активность называется молярной активностью. Так поступают в основном в теории растворов. В физической химии используют также безразмерные абсолютную и относительную активности вещества. Абсо потная активность А. выражается через химический потенциал ц и определягтся как X = ехр[ц/(ЛГ)], где К — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура. Относительная активность определяетс я как число, равное отношению абсолютной активности в заданном состоянии к абсолютной активности в стандартном состоянии при той же температуре. [c.66]

Температура кипения и молекулярный вес для индивидуальных веществ являются вполне определенными физическими константами, однако применительно к сложным смесям они теряют свою определенность. Между тем эти величины являются чрезвычайно важными для ряда основных технологических расчетов, поэтому для многокомпонентных смесей были введены условные понятия о средних температурах кипения и средних дюлекулярных весах. Эти общепринятые понятия использованы при исследовании физико-химических характеристик жидких сланцевых и каменноугольных продуктов. [c.81]

Основные научные исследования посвящены изучению аллотропии элементов и соединений, в частности олова и сурьмы. Ввел понятие о физически чистом веществе, то есть веществе, состоящем только из одной полиморфной модификации, устойчивой при данных условиях, Доказал, что оловянная чума (разрущенне оловянных изделий при низких температурах) вызывается превращением обычного, белого олова в другую кристаллическую модификацию — серое олово. Провел количественное изучение влияния давления на физико-химические процессы в твердом теле. Автор биографии своего учителя — Я. X. Вант-Гофф (1912). [c.246]

Закон постоянства состава и постоянства свойств веществ (законы Пруста). Свойства простых веществ и соединений, принятые для установления их индивидуальности химический состав, физические свойства (удельный вес, температура плавления и кипения, растворимость, цвет, запах, форма кристаллов и пр.), химические свойства. Понятие о классификации неорганических веществ по химическим свойствал4 окислы, гидраты окислов (основания, кислоты), бескислородные кислоты, гидриды, соли средние, кислые и основные. Названия солей. Структурные формулы соединений различных классов. Приемы очистки веществ перегонка, возгонка, экстрагирование, перекристаллизация. Понятие о квалификации, определяющей чистоту вещества чистое, ч. д. а. (чистое для анализа), х. ч. (химически чистое) вещество. Правила пользования сухими реактивами и их растворами, значение этикеток, тара и укупорка, условия хранения реактивов. [c.34]

Тел, как предел прочности . Действительно, при достаточно низких температурах (а эта область для каждого типа твердых тел своя) зависимость Igt (о) становится столь крутой, что создается иллюзия порогового характера разрушения тел небольшое уменьшение напряжения — и долговечность уходит в область астрономических значений (тело выглядит неразрушаю-щимся) небольшое увеличение напряжения — и долговечность становится ничтожно малой, создается впёчатление мгновенности разрушения. Поскольку учение о прочности закладывалось в основном на опытах со строительными материалами, а из них ранее основными были камень, твердая древесина, металлы — вещества, для которых комнатная температура являлась достаточно низкой, то понятие о пределе прочности удовлетворительно характеризовало сопротивление разрушению этих тел. Расширение же температурных условий механических испытаний тел, а также и диапазона измерения долговечности, привело к тому, что существование предела прочности , как физической характеристики тел, стало отрицаться. [c.57]

Определим основные для гетерогенных систем понятия числа компонентов, числа фаз и числа степеней свободы, которые необходимы для формулировки правила фаз. Число компонентов К есть наименьшее количество составляющих веществ, необходимое для описания системы. Для случая химического взаимодействия между веществами оно равняется общему числу составляющих веществ минус число химических реакций между ними, с помощью которых устанавливается равновесие. Фаза иредставляет собой совокупность ограниченных поверхностями раздела физически однородных участков системы одинакового химического состава и с одинаковыми термодинамическими свойствами. Нанример, в трехкомпонентной системе Н2О, Na I и KG1 могут находиться четыре фазы пары воды, насыщенный раствор обеих солей и две твердые фазы Na l и КС1. Число фаз обозначим буквой Ф. Числом степеней свободы С называют количество независимых термодинамических параметров (температура, давление, концентрация и т. д.), которые могут произвольно изменяться без изменения числа фаз. [c.106]

Рациональная (производная) номенклатура. Как следует из самого названия, в этой системе более сложное вещество рассматривается как производное более простого, получаемого путем замены водорода на другие атомы или атомные группы. Эти простые вещества обычно имеют более или менее систематические названия, хотя встречаются и тривиальные. Для соединений с открытой цепью основной принцип систематизации возник из понятия гомологического ряда. Гомологический ряд — это ряд соединений, имеющих одну и ту же общую формулу, в котором калодый член ряда отличается, от предыдущего па постоянную структурную единицу — метиленовую группу СН2. Гомологический ряд обладает важными особенностями 1) члены ряда часто могут быть получены одинаковыми методами, 2) члены ряда обнаруживают ряд общих химических свойств и 3) но мере увеличения молекулярного веса в гомологическом ряду наблюдается довольно правильное изменение простых физических свойств, таких, как температуры плавления и кипения (см. гл. 6, разд. 2). [c.19]

Хроматография — процесс, сходный с экстракцией и дистилляцией, в которых компоненты пробы распределяются между двумя фазами. Особенность, отличающая хроматографию от боль-С шинства других физических методов разделения, состоит в том, что одна из фаз неподвижна, в то время как вторая движется.. Подвижная фаза может быть как жидкой, так и газообразной, а неподвижная фаза — жидкостью или твердым веществом. Четыре озможные комбинации приводят к четырем типам хроматографии идкостной адсорбционной хроматографии, жидкостной распределительной хроматографии, газо-адсорбционной хроматографии газо-жидкостной хроматографии. Газовая хроматография, которая может быть газо-адсорбционной или газо-жидкостной, представляет собой метод разделения и определения состава смесей летучих компонентов. Этому вопросу посвящено несколько исчерпывающих книг, обзоров и статей, приведенных в конце гл. 1 после списка литературы, которые позволят читателю быть в курсе развития метода. Данная глава представляет собой краткое изложение тех особенностей газовой хроматографии, которые создают основные предпосылки интереса к газовой хроматографии с программированием температуры (ГХПТ) . Кроме того, здесь рассмотрены основные аспекты ГХПТ, главные термины и понятия. [c.17]

В этой книге не дается точного определения понятия экстремальные условия отмечается лишь, что многие из рассматриваемых условий оказались крайне неблагоприятными для человека. В ней мы будем говорить в основном об условиях окружающей среды, в границах которых способны существовать микроорганизмы, а также о механизмах, при помощи которых они вы-лшвают в этих условиях. Последние определяются химической природой веществ и физической природой Земли. Все формы жизни нуждаются в жидкой воде. Из всех неблагоприятных воздействий, которым подвергаются живые организмы, высушивание относится, пожалуй, к наиболее сильным. Крайне сомнительно, чтобы какой-либо организм мог расти, если активность (а ) содержащейся в нем воды составляет менее 0,6, т. е. менее 60% активности чистой воды, да и этот предел доступен лишь немногим грибам. Большинство микроорганизмов нуждается в гораздо более высоких значениях aw. Область температур, в границах которой могут развиваться живые организмы, — это в сущности те температуры, при которых вода остается в жидком состоянии, а именно - 273—373°К- [Несколько предположений об условиях, которые позволили бы воде оставаться жидкой при гораздо более низких температурах, например при температурах, присущих некоторым из лун Юпитера, высказаны в одной из работ (КизЬ-пег, 1976). Впрочем, надо признать, что эти предположения чисто умозрительны.] В общем температура развития наиболее теплоустойчивых микроорганизмов всего примерно на 37% превышает самую низкую температуру, при которой возможно существование наиболее холодоустойчивых микробов. Однако этот факт не мешает нам по-прежнему рассматривать условия- в кипящей воде как экстремальные. [c.12]

Понятие пластмассы включает термопласты, реактопластьг и эластомеры. При такой классификации необходимо определить основные особенности термопластов, выделяюш,ие их в обш,ем ряду пластмасс. Можно принять, к примеру, такую характеристику термопластичные материалы способны при нагревании пластици-роваться в объеме или за пределами какой-то определенной формы (причем пластикацию можно повторять многократно) и отверждаться при охлаждении. Причем при переходе в жидкое состояние и отверждении, при условии, если температура не выше точкк разложения, изменяется лишь физическое агрегатное состояние.. [c.251]

Мы должны констатировать, что рассматриваемые уравнения обладают одновременно свойствами крайней сложности и большой простоты. Конечно, никакого противоречия здесь нет. Дело заключается в том, что свойства одного и того же процесса определяются в величинах различной категории. Формулируя физический закон или объясняя физический смысл уравнения, мы обращаемся к специфическим понятиям, непосредственно связанным с существом задачи,— таким, как силы различной природы, потоки массы, потоки энергии и т. п. Величины, соответствующие этим понятиям, являются количественной мерой особого рода эффектов, из которых складываются исследуемые процессы. Степень их сложности зависит от механизма рассматриваемых явлений. Но, во всяком случае, в системе представлений, характерных для всего круга изучаемых явлений, такого рода величины не рассматриваются как первоначальные и в процессе исследования выражаются через другие, более простые по своей физической природе, к которым в конечном счете сводится количественное рассмотрение задачи. Такими простыми непосредственно наблюдаемыми и измеряемыми величинами, которыми мы фактически пользуемся в наших аналитических исследованиях, экспериментах, расчетах, являются протяженность, промежутки времени, скорость, температура, физические константы (величины, определяющие свойства среды) и т. п. Не исключено, что определение какой либо из этих величин связано с громоздкими вычислениями или сложными измеренияхми. Тем не менее по постановке задачи они обладают предельной простотой и не сводятся к каким-либо другим величинам. В этом смысле их можно назвать первоначальными. Именно этими величинами непосредственно оперируют и исследователь, и инженер, и именно они должны входить в основные уравнения. Переход от физического закона в его общем [c.16]