Международная система единиц измерения (СИ)

Метрическая система была разработана во время Французской революции со стандартами, установленными для метра и килограмма 22 июня 1799 года.

Метрическая система была изящной десятичной системой, где единицы подобного типа определялись степенью десяти. Степень разделения была относительно простой, так как различные единицы были названы предисловиями, указывающими порядок величины разделения. Таким образом, 1 килограмм составлял 1000 грамм, потому как кило – это 1000.

В отличие от Английской системы, где 1 миля — 5280 футов, а 1 галлон — 16 чашек (или 1 229 драм или 102,48 джиггеров (Джиггер от  английского jigger — единица измерения жидкости, равная 1,5 жидкие унции, примерно 44 мл. — эта мера предназначена для контроля количества добавляемых в коктейль ингредиентов – изначально – спиртных напитков. Также джиггер называют мерным стаканчиком). В 1832 году физик Карл Фридрих Гаусс активно продвигал метрическую систему и использовал ее в своей работе в области электромагнетизма.

Формализация измерений

Британская ассоциация содействия развитию науки (BAAS — The British Association for the Advancement of Science) начала в 1860-х годах кодифицировать потребность в последовательной системе измерения в научном сообществе. В 1874 году BAAS представила систему измерений cgs (сантиметр-грамм-секунда). Система cgs использовала сантиметр, грамм и секунду как базовые единицы, а другие значения были получены из этих трех базовых.

В 1875 году было введено единообразное соглашение о метре. Это была общая тенденция того времени, чтобы убедиться, что единицы измерения были практичными для их использования в соответствующих научных дисциплинах. Система cgs имела некоторые недостатки шкал, особенно в области электромагнетизма, поэтому в 1880-х годах были введены новые единицы, такие как ампер (для электрического тока), Ом (для электрического сопротивления) и вольт (для электродвижущей силы).

В 1889 году система изменилась в соответствии с Общей конвенцией о весах и мерах (или CGPM, аббревиатурой от французского названия), под новые базовые единицы измерения метры, килограммы и секунды. С 1901 года предложено ввести новую базовую единицу измерения — электрический заряд. В 1954 году в качестве базовых единиц были добавлены ампер, Кельвин (для температуры) и кандела (для силы света).

В 1960 году CGPM переименована в Международную систему единиц измерения (или SI, в переводе с французского Systeme International). С тех пор, в 1974 году, еще был добавлен моль в качестве базового количества вещества, таким образом, общее количество базовых единиц составило семь, чем и завершилось создание современной системы единиц измерения СИ.

Базовые единицы измерения СИ

Система единиц измерения СИ состоит из семи базовых единиц, с несколькими другими производными единицами, полученными из этих основных. Ниже приведены базовые единицы СИ, а также их точные определения, показывающие, почему так долго потребовалось времени чтобы определить некоторые из них.

  • метр (м) -базовая единица длины; определяемая длиной пути, пройденного светом в вакууме в течение интервала времени 1/ 299 792 458 секунд.
  • килограмм (кг) — базовая единица массы;

равный массе международного прототипа килограмма (по заказу  CGPM в 1889 году).

  • секунда (с) — базовая единица времени;

длительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния в атомах цезия 133.

  • ампер (А) — базовая единица электрического тока;

постоянный ток, который, если он поддерживается в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с незначительным поперечным сечением цепи и расположенным на расстоянии 1 метр в вакууме, создаст между этими проводниками силу, равную 2 × 10-7 ньютона на метр длины ,

  • кельвин (градус К) — базовая единица термодинамической температуры;

фракция 1 / 273.16 термодинамической температуры тройной точки воды (тройная точка является точкой на фазовой диаграмме, где три фазы сосуществуют в равновесии).

  • моль (моль) — базовая единица вещества;

количество вещества системы, которая содержит столько элементарных объектов, сколько атомов в 0,012 кг углерода 12. Когда используется моль, элементарные частицы должны быть указаны, это могут быть атомы, молекулы, ионы, электроны, другие частицы, или определенные группы таких частиц.

  • candela (cd) — базовая единица интенсивности света;

интенсивность света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение с частотой 540 x 1012 герц и имеющего интенсивность излучения в этом направлении 1/683 ватт на стерадиан.Производственные единицы СИ

Из этих базовых единиц выведены многие другие единицы. Например, единица СИ для скорости равна м/с (метр в секунду), используя базовую единицу длины и базовую единицу времени для определения длины, пройденной за определенный период времени.

Перечисление всех производных единиц здесь было бы нереалистичным, но в целом, когда термин определен, вместе с ними будут представлены соответствующие единицы СИ. Если вы ищете единицу, которую не определено, ознакомьтесь со страницей Национального института стандартов и технологий National Institute of Standards & Technology’s SI Units.

Калориметр — это… Что такое калориметр?

Схема калориметра

Схема калориметра

Калориметр — это устройство, используемое для определения  количества тепла (измерения теплового потока) выделяющегося или поглощающегося при химической реакции или физических изменениях. Само слово происходит от латинского calor — тепло и метр (от греч. métron — мера, metréo — измеряю. Процесс измерения количества этого тепла называется калориметрией. Базовый калориметр состоит из металлического контейнера с водой снаружи камеры сгорания, в котором для измерения изменения температуры воды установлен термометр. Однако существует много типов более сложных калориметров.

Основной принцип состоит в том, что количество тепла, выделяемое в камере сгорания, определяется измерением температуры окружающей воды. Затем изменение температуры может быть использовано для расчета изменения энтальпии на моль вещества А, когда реагируют вещества А и В.

Используемое уравнение:

q = Cv (Tк — Tн)

где:

q — количество тепла в джоулях, Дж;
Cv — теплоемкость калориметра в джоулях на Кельвин (Дж/K);
Tк и Tн — конечная и начальная температуры, в кельвинах К.

История калориметра

Первые ледяные калориметры были построены на основе концепции скрытой теплоты Джозефа Блэка, представлены в 1761 году. Антуан Лавуазье придумал термин «калориметр» в 1780 году, чтобы описать аппарат, который он использовал для измерения тепла от дыхания морской свинки, используемого для таяния снега. В 1782 году Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас экспериментировали с ледяными калориметрами, в которых тепло, необходимое для таяния льда, можно было использовать для измерения тепла от химических реакций.

Типы калориметров

Калориметры расширились за пределы исходных ледяных калориметров.

Адиабатический калориметр: некоторое количество тепла всегда теряется в контейнере в адиабатическом калориметре, но к расчету применяется корректор, чтобы компенсировать потери тепла. Этот тип калориметра используется для изучения реакций на бегство.
Реакционный калориметр: в этом типе калориметра химическая реакция протекает в изолированном закрытом контейнере. Тепловой поток в зависимости от времени измеряется для достижения теплоты реакции. Это используется для реакций, предназначенных для работы при постоянной температуре или для нахождения максимального тепла, выделяемого реакцией.

Калориметр бомбовый: бомбовый калориметр — это калориметр постоянного объема, сконструированный так, чтобы выдерживать давление, создаваемое реакцией, когда он нагревает воздух внутри контейнера (бомбы). Изменение температуры воды используется для расчета теплоты сгорания.

Калориметр Кальве : этот тип калориметра основан на трехмерном флюксометрическом датчике, состоящем из последовательно соединенных колец термопар. Этот тип калориметра позволяет увеличить размер образца и размер реакционного сосуда, не жертвуя точностью измерения. Примером калориметра типа Кальве является калориметр C80. Конструкцию такого калориметра разработал французский физик Э. Кальве (Е. Calvet, 1895—1966) и назван в его честь.

Калориметр постоянного давления: этот прибор измеряет изменение энтальпии реакции в растворе в условиях постоянного атмосферного давления. Общим примером такого типа устройства является «coffee cup»калориметрическая установка.

Что такое давление. По-простому

Давление представляет собой выражение силы, действующее на поверхность на единицу площади.
Стандартная единица давления — это паскаль (Па), эквивалентный одному ньютону на квадратный метр (N/m2 или N·м-2).
В качестве альтернативы, давление может быть измерено в динах на сантиметр в квадрате (дин/см2  или дин·см-2).
Чтобы преобразовать из паскалей в дины на сантиметры квадратные, умножьте на 10. Преобразовать обратно — умножьте на 0,1.

Рассмотрим замкнутую камеру, заполненную газом и окруженную вакуумом.
Давление, оказываемое на стенки камеры газом, зависит от трех факторов:

1) количества газа в камере,

2) температуры газа

3) объема камеры.

Поскольку количество газа увеличивается, если объем камеры и температура остаются постоянными, давление увеличивается. По мере увеличения температуры, при условии, что количество газа и размер камеры остаются постоянными, давление увеличивается. По мере увеличения объема камеры, если количество газа в камере и температура остаются постоянными, давление уменьшается. Это идеализированные примеры, в практических сценариях эти три фактора часто взаимодействуют.

Давление атмосферы Земли на уровне моря составляет приблизительно 105 Па. Единица 100 Па известна как миллибар (мб); атмосферное давление обычно составляет около 1000 мб на уровне моря.

Что такое транзистор?

Транзистор представляет собой электронный компонент, используемый в цепи для управления большим количеством тока или напряжения с небольшим количеством напряжения или тока. Это означает, что его можно использовать для усиления или переключения (выпрямления) электрических сигналов или мощности, что позволяет использовать его в широком спектре электронных устройств.

Транзистор устроен как сандвич: один полупроводник между двумя другими полупроводниками. Поскольку ток передается по материалу, который обычно имеет более высокое сопротивление (то есть резистор), он является «передающим резистором» или транзистором.

Первый практичный контактный транзистор был построен в 1948 году Уильямом Брэдфордом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Хаутом Браттеном. Патенты на концепцию транзистора поданы еще в 1928 году в Германии, хотя они, кажется, никогда не были построены или, по крайней мере, никто никогда не утверждал, что они их построили. Для этой работы три физика получили Нобелевскую премию 1956 года по физике.

Транзисторы

Транзисторы

Основная структура транзисторов с контактным контактом

Существуют, по существу, два основных типа точечных транзисторов:

  • npn-транзистор
  • pnp-транзистор,

где n и p обозначают отрицательный (n — negative) и положительный (p — positive), соответственно.

Единственная разница между ними — это расположение напряжений смещения.

Чтобы понять, как работает транзистор, вы должны понимать, как полупроводники реагируют на электрический потенциал. Некоторые полупроводники будут n-типа или отрицательны, что означает, что свободные электроны в материале дрейфуют от отрицательного электрода (скажем, от батареи, к которой он подключен) к положительному. Другие полупроводники будут p-типом, и в этом случае электроны заполняют «дырки» в атомных электронных оболочках, а это означает, что он ведет себя так, как будто положительная частица движется от положительного электрода к отрицательному электроду. Тип определяется атомной структурой конкретного полупроводникового материала.

Теперь рассмотрим npn-транзистор.

Каждый конец транзистора является полупроводниковым материалом n-типа, а между ними — полупроводниковый материал p-типа. Если вы изображаете такое устройство, подключенное к батарее, вы увидите, как работает транзистор:

  • область n-типа, прикрепленная к отрицательному концу батареи, помогает продвигать электроны в среднюю область p-типа.
  • область n-типа, прикрепленная к положительному концу батареи, помогает замедлить электроны, выходящие из области p-типа.
  • область p-типа в центре делает оба.

Изменяя потенциал в каждой области, вы можете резко повлиять на скорость потока электронов через транзистор.

Преимущества транзисторов

По сравнению с используемыми ранее вакуумных трубок транзистор был потрясающим шагом вперед. Меньше по размеру, транзистор может быть легко изготовлен дешево в больших количествах. Также они имели массу эксплуатационных преимуществ, которых слишком много, чтобы упомянуть здесь.

Некоторые считают, что транзистор является самым большим изобретением 20-го века, так как он так сильно открывал путь к другим электронным достижениям. Практически каждое современное электронное устройство имеет транзистор в качестве одного из его основных активных компонентов. Поскольку они являются строительными блоками микрочипов, компьютеров, телефонов и других устройств, которые не могут существовать без транзисторов.

Другие типы транзисторов

Существует широкий спектр типов транзисторов, которые были разработаны с 1948 года.

Вот далеко не исчерпывающий список различных типов транзисторов:

 Биполярный переходный транзистор (BJT)

Bipolar junction transistor (BJT)

Полевой транзистор (FET) Field-effect transistor (FET)
Двухполюсный биполярный транзистор Heterojunction bipolar transistor
Однополюсный транзистор Unijunction transistor
Тонкопленочный транзистор Thin-film transistor
Фототранзистор Photo transistor
Биполярный транзистор с изолированным затвором Insulated gate bipolar transistor
Одноэлектронный транзистор Single-electron transistor
Нанофлюидный транзистор Nanofluidic transistor
Ион-чувствительный полевой транзистор Ion-sensitive FET

Как вычислить энтропию?

Энтропия

Энтропия, хаос, беспорядок, порядок

Энтропия определяется как количественная мера беспорядка или случайности в системе.

Определение исходит из термодинамики, которая связана с передачей тепловой энергии внутри системы. Вместо того, чтобы говорить о какой-то форме «абсолютной энтропии», физики обычно говорят об изменении энтропии, которое происходит в определенном термодинамическом процессе.

Расчет энтропии

В изотермическом процессе изменение энтропии ΔS (дельта-S) представляет собой изменение тепла (Q), деленное на абсолютную температуру (T):

ΔS = Q/T

В любом обратимом термодинамическом процессе он может быть представлен в исчислении как интеграл от начального состояния процесса до его конечного состояния dQ/T.

В более общем смысле энтропия является мерой вероятности и молекулярным расстройством макроскопической системы. В системе, которая может быть описана переменными, существует определенное количество конфигураций, которые могут принимать эти переменные. Если каждая конфигурация одинаково вероятна, то энтропия является естественным логарифмом числа конфигураций, умноженным на постоянную Больцмана.

S = kB*lnW, где

S — энтропия,

kB — постоянная Больцмана,

ln — натуральный логарифм,

W — число возможных состояний. Константа Больцмана равна 1,38065 × 10-23 Дж / К.

Единицы энтропии

Энтропия считается обширным свойством вещества, которое выражается через энергию, деленную на температуру. Единицы энтропии СИ — J / K (джоули / градусы Кельвина).

Энтропия и второй закон термодинамики

Один из способов изложить второй закон термодинамики:

В любой замкнутой системе энтропия системы будет либо оставаться постоянной, либо увеличиваться.

Один из способов увидеть это — то, что добавление тепла в систему приводит к ускорению молекул и атомов. Возможно, возможно (хотя и сложно) обратить вспять процесс в замкнутой системе (то есть без какой-либо энергии или отпустить энергию где-то еще), чтобы достичь начального состояния, но вы никогда не сможете сделать всю систему «менее энергичной», чем она была потому что энергии просто некуда идти. Для необратимых процессов комбинированная энтропия системы и ее окружения всегда увеличивается.

Заблуждения об энтропии

Этот взгляд на второй закон термодинамики очень популярен, и он был использован неправильно. Некоторые утверждают, что второй закон термодинамики означает, что система никогда не может стать более упорядоченной. Не правда. Это просто означает, что для того, чтобы стать более упорядоченным (для уменьшения энтропии), вы должны передавать энергию из какой-то системы, например, когда беременная женщина потребляет энергию из пищи, чтобы превратить оплодотворенное яйцо в полноценного ребенка.

Под энтропией так же понимают меру: беспорядка, хаоса, случайности (все три не очень точные синонимы)

Абсолютная энтропия

Связанный термин — «абсолютная энтропия», который обозначается S, а не ΔS. Абсолютная энтропия определяется в соответствии с третьим законом термодинамики. Здесь применяется константа, которая делает так, чтобы энтропия в абсолютном нуле определялась как нуль.

Анализ единиц измерения

Анализ единиц измерения — это метод использования известных единиц измерения при решении задачи, чтобы помочь вывести процесс решения — алгоритм. Эти советы помогут вам.

Как может помочь анализ единиц измерения?

В науке такие единицы, как метр, секунда и градус Цельсия, представляют собой количественные физические свойства пространства, времени и / или материи.

СИ - система единиц измерения

СИ — система единиц измерения

Международные единицы измерения (СИ), которые мы используем в науке, состоят из семи базовых единиц, из которых производятся все остальные единицы. Общепризнанной во всем мире является международная система измерений СИ  SI (System International). Метрические единицы широко используются как в научных целях, так и в повседневной жизни почти во всех государствах кроме некоторых: Мьянма, Либерия, США.

Это означает, что хорошее знание единиц, которые вы используете для решения задач, может помочь вам понять, как к ней подойти. Если вы посмотрите на единицы измерения, входящие в задачу, вы можете прояснить, каким образом эти единицы соотносятся друг с другом, и, в свою очередь, это может дать вам проблему. Этот процесс известен как анализ единиц измерения (или — размерный анализ).

Анализ единиц измерения: простой пример

Рассмотрим простую задачу, которую студент может получить сразу вначале изучения физики. Вам задают дистанцию и время, и вам нужно найти среднюю скорость.

Без паники.

Если вы знаете ваши единицы измерения, вы легко все поймете. Скорость в СИ измеряется в единицах метр в секунду — м/с. Это значит, продолжительность времени. И так мы понимаем что нужно делать – дистанцию (расстояние) разделить на время.

Не совсем простой пример.

Это был невероятно простой пример концепции, которую студенты понимают очень рано в науке. Посмотрим немного глубже, теперь, когда вы познакомились со всеми этими сложными задачами, типа законов Ньютона о движении и гравитации. Вы все еще относительно новичок в физике, и уравнения все еще доставляют вам некоторые проблемы.

Например, у вас есть задача, когда вам приходится вычислять гравитационную потенциальную энергию объекта. Вы можете вспомнить уравнения для силы, но уравнение для потенциальной энергии не совсем. Вы знаете, что это похоже на силу, но немного отличается. Что вы планируете предпринять?

Опять же, знание единиц измерения может помочь. Вы помните, уравнение силы тяжести, сила тяжести (гравитационная сила) действует на объект в гравитационном поле Земли, а так же вы помните следующие термины и единицы измерения:

Fg = G*m*mз/r2

  • Fg — сила тяжести — ньютоны (N) или кг*м/с2;
  • G — гравитационная постоянная, и ваш учитель любезно предоставил вам значение G, которое измеряется в N*m2/kg2;
  • m и mз — масса объекта и Земли, соответственно — кг;
  • r — расстояние между центрами тяжести объектов — m.

Мы хотим определить U, потенциальную энергию, и мы знаем, что энергия измеряется в джоулях (J) или ньютонах * метр

Формула закона тяготения

Мы также помним, что уравнение потенциальной энергии очень похоже на уравнение силы, используя одни и те же переменные несколько иначе.

В этом случае мы действительно знаем намного больше, чем нужно, чтобы разобраться. Нам нужна энергия U, которая находится в J или N*m. Все уравнение силы находится в единицах измерения ньютонов, поэтому, чтобы получить его в терминах N*m, вам нужно будет умножить все уравнение на единицу длины. Ну, только одно измерение длины — r — так легко. И умножение уравнения на r просто отрицает r из знаменателя, поэтому формула, на которой мы остановимся, будет выглядеть так:

Fg = G*m*mз/r2

Мы знаем, что единицы, которые мы получаем, будут в терминах N*m или джоулей. И, к счастью, мы учились, поэтому это всплывает в нашей памяти, и мы говорим: «Фууух», потому что мы должны были это вспомнить.

Но мы этого не сделали. Бывает. К счастью, поскольку мы хорошо разбирались в единицах измерений, нам удалось выяснить взаимосвязь между ними, чтобы добраться до необходимой нам формулы.

Инструмент, но не решение

Как часть вашей предварительной проверки (вы же все это делаете, правильно?), вы должны потратить немного времени, чтобы убедиться, что вы знакомы с единицами измерений, относящимися к разделу, над которым вы работаете, особенно те, которые были введены в этом разделе. Это еще один инструмент, помогающий обеспечить физическую интуицию о том, как связаны понятия, которые вы изучаете. Этот дополнительный уровень интуиции может быть полезным, но он не должен быть заменой для изучения остальной части материала. Очевидно, что изучение разницы между силой тяжести и уравнениями гравитационной энергии намного лучше, чем повторное выведение ее случайно в середине проверки.

Чаще всего знание единиц измерений поможет вам понять, что вы допустили ошибку (например, «Почему моя сила выходит в единицах Цельсия в Световой год?!?!»), Но не предложит вам прямого решения. Пример тяжести был выбран потому, что уравнения силы и потенциальной энергии настолько тесно связаны, но это не всегда так, и просто умножение чисел для получения правильных единиц, не понимая лежащих в их основе уравнений и отношений, приведет к большим ошибкам, чем к решению.

Что такое электромагнитная индукция?

Электромагнитная индукция (или иногда просто индукция) представляет собой процесс, при котором проводник, помещенный в изменяющееся магнитное поле (или проводник, движущийся через стационарное магнитное поле), вызывает образование напряжения на концах проводника. Этот процесс электромагнитной индукции, в свою очередь, вызывает электрический ток — как говорят, индуцирует ток.
Открытие электромагнитной индукции

Майкл Фарадей получил кредит на открытие электромагнитной индукции в 1831 году, хотя некоторые другие отметили подобное поведение за годы до этого.

Формальное название уравнения физики, определяющее появление индуцированного электромагнитного поля от магнитного потока (изменение магнитного поля), является законом электромагнитной индукции Фарадея.

Процесс электромагнитной индукции также работает в обратном направлении, так что движущийся электрический заряд создает магнитное поле. Фактически, традиционный магнит является результатом индивидуального движения электронов внутри отдельных атомов магнита, выровненного так, чтобы генерируемое магнитное поле находилось в равномерном направлении. (В немагнитных материалах электроны движутся таким образом, что отдельные магнитные поля направлены в разных направлениях, поэтому они взаимно компенсируют друг друга и генерируемое электрическое магнитное поле пренебрежимо мало.)
Уравнение Максвелла-Фарадея

Уравнение Максвелла-Фарадея пределяет взаимосвязь между изменениями электрических полей и магнитных полей.

∇ × E = — ∂B / ∂t

где обозначение ∇ × есть значок оператора ротора (вихря), E — электрическое поле (векторная величина), а B — магнитное поле (также векторная величина). Символы ∂ представляют собой частные дифференциалы, поэтому правая часть уравнения является отрицательным частным дифференциалом магнитного поля по времени.

И E, и B изменяются с точки зрения времени t, и поскольку они движутся, положение полей также меняется.

Закон также известен как: индукция, закон электромагнитной индукции Фарадея.

Для понимания свойств воды!

Вода — самая распространенная молекула на поверхности Земли и одна из самых важных молекул для изучения в химии. Вот некоторые факты о химии воды.

Что такое вода?

Вода — это химическое соединение. Каждая молекула воды, H2O или HOH, состоит из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода.

Свойства воды

Существует несколько важных свойств воды, которые отличает ее от других молекул и делают ее ключевым соединением для жизни:

  • Сила связи молекул является ключевым свойством воды. Из-за полярности молекул молекулы воды притягиваются друг к другу. Между соседними молекулами образуются водородные связи. Из-за своей связанности вода остается жидкой при нормальных температурах, а не испаряется в газ. Связанность также приводит к высокому поверхностному натяжению. Примером поверхностного натяжения является отбор воды на поверхностях и способность насекомых ходить по жидкой воде без погружения.
  • Адгезия — еще одно свойство воды. Величина адгезии — это мера способности воды привлекать другие типы молекул. Вода прилипает к молекулам, способным образовывать с ней водородные связи. Адгезия и когезия приводят к капиллярному действию, которое наблюдается, когда вода поднимается на узкую стеклянную трубку или внутри стеблей растений.
  • Высокая удельная теплоемкость и высокая температура испарения означают, что требуется большая энергия для разрушения водородных связей между молекулами воды. Из-за этого вода сопротивляется экстремальным температурным изменениям. Это важно для погоды, а также для выживания видов. Высокая температура испарения означает, что испаряющаяся вода имеет значительный охлаждающий эффект. При использовании этого эффекта многие животные используют пот, чтобы охлаждать свое тело.

Вода можно назвать универсальным растворителем, поскольку она способна растворять много разных веществ.

Вода — полярная молекула. Каждая молекула изогнута, с отрицательным заряженным кислородом с одной стороны и парой молекул заряженного водорода с другой стороны молекулы.

Вода является единственным общим соединением, которое существует в твердой, жидкой и газовой фазе в обычных природных условиях.

Вода амфотерна, что означает, что она может действовать как кислота и как щелочь. Самоионизация воды приводит к образованию ионов Н и ОН.

Лед менее плотный, чем жидкая вода. Для большинства материалов твердая фаза плотнее жидкой фазы. Водородные связи между молекулами воды отвечают за более низкую плотность льда. Важным последствием является то, что озера и реки замерзают сверху вниз, со льдом, плавающим на воде.

 

Факты о воде

Другими названиями для воды являются:

монооксид водорода, оксидан, гидроксильная кислота и гидроксид водорода

  • молекулярная формула воды: H2O
  • молярная масса воды: 18,01528 (33) г-моль
  • плотность 1000 кг — м3, жидкость (4 ° С) или 917 кг — м3, твердое вещество. Вот почему лед плавает по воде.
  • температура плавления: 0 ° C, 32 ° F (273,15 K)
  • точка кипения: 100 ° C, 212 ° F (373,15 K)
  • кислотность (pKa): 15,74
  • щелочность (pKb): 15,74
  • показатель преломления: (nD) 1,3330
  • вязкость: 0,001 Па с при 20 ° C
  • кристаллическая структура: шестиугольная
  • молекулярная форма: согнутая

    Чистая жидкая вода при комнатной температуре не имеет запаха, безвкусна и почти бесцветна. Вода имеет слабый синий цвет, который становится более заметным в больших объемах воды.

  • Вода имеет вторую по величине удельную энтальпию слияния всего вещества (после аммиака). Конкретная энтальпия плавления воды составляет 333,55 кДж · кг-1 при 0 ° C.
  • Вода имеет вторую самую высокую удельную теплоемкость всех известных веществ. (Аммиак обладает наибольшей теплотой.) Вода также имеет высокую температуру испарения (40,65 кДж · моль-1). Высокая удельная теплоемкость и теплота испарения обусловлены высокой степенью водородных связей между молекулами воды. Одним из следствий этого является то, что вода не подвержена быстрым колебаниям температуры. На Земле это помогает предотвратить резкие изменения климата.

Почему атмосфера имеет давление?

Вопрос: Почему у атмосферы давление?

Кроме того, когда ветер дует, вы в основном не осознаёте, что воздух имеет массу и оказывает давление. Тем не менее, если бы внезапно не было давления, ваша кровь закипела бы, и воздух в ваших легких расширился бы, чтобы поднять ваше тело, как воздушный шар. Но почему воздух оказывает давление? Это газ, поэтому вы можете подумать, что он улетучиться в космос? Почему у любого газа есть давление?

В двух словах, это потому, что молекулы в атмосфере имеют энергию, поэтому они взаимодействуют и отскакивают друг от друга, и потому что они связаны гравитацией, чтобы оставаться рядом друг с другом. Присмотритесь ближе:

Как работает давление воздуха

Воздух состоит из смеси газов. Молекулы газа имеют массу (хотя и немного) и температуру. Вы можете использовать закон идеального газа как один из способов визуализации давления:

PV = nRT

где P — давление, V — объем, n — число молей (связанное с массой), R — постоянная, T — температура. Объем не бесконечен, потому что гравитация Земли достаточно «тянет» на молекулы, чтобы удерживать их близко к планете. Некоторые газы убегают, как гелий, но более тяжелые газы, такие как азот, кислород, водяной пар и углекислый газ, связаны более жестко. Да, некоторые из этих более крупных молекул все еще истекают кровью в космос, но наземные процессы поглощают газы (например, углеродный цикл) и генерируют их (например, испарение воды из океанов).

Поскольку существует измеримая температура, молекулы атмосферы имеют энергию. Они вибрируют и передвигаются, натыкаясь на другие молекулы газа. Эти столкновения в основном эластичны, что означает, что молекулы отскакивают больше, чем они склеиваются. «Отскок» — это сила. Когда он применяется над областью, например, вашей кожей или поверхностью Земли, это становится давлением.
Сколько атмосферного давления?

Давление зависит от высоты, температуры и погоды (в основном от количества водяного пара), поэтому он не является постоянным. Однако среднее давление воздуха в обычных условиях на уровне моря составляет 14,7 фунта на квадратный дюйм, 29,92 дюйма ртути или 1,01 × 105 паскалей. Атмосферное давление составляет лишь примерно половину высоты на высоте 5 км (около 3,1 мили).

Почему давление намного выше, чем у поверхности Земли? Это потому, что это действительно показатель веса всего воздуха, прижимающегося к этому моменту. Если вы высоко в атмосфере, вам не так много воздуха, чтобы надавить. На поверхности Земли вся атмосфера сложена над вами. Хотя молекулы газа очень легкие и далеко друг от друга, их очень много!

Преобразование единиц измерения давления: бары в атмосферы

Приведем пример преобразования единиц измерения давления (бар) в атмосферы (атм). Первоначально атмосфера была единицей, связанной с давлением воздуха на уровне моря. Позднее она была определена как 1,01325 x 105 паскалей. Бар представляет собой еденицу давления, определяемую как 100 килопаскалей. Это делает одну атмосферу почти равной одному бару, в частности: 1 атм = 1,01325 бар.

Задача:
Давление под уровнем океана увеличивается примерно на 0,1 атм на метр.

На глубине одного километра давление воды составляет 99,136 атмосферы. Выразите это давление в барах?


Решение:
1 атм = 1,01325 бар

Выполним преобразование так, чтобы желаемую единицу вынести за знак равенства. В данном случае мы хотим вынести бары:
давление в барах = (давление в атм) x (1,01325) бар

давление в барах = 100,45 бар

Ответ:
Давление воды на глубине 1 км составляет 100,45 бар.

Страница 1 из 17112345...102030...Последняя »