If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:10:14

Термодинамика, част 4: Молове и закона на идеалния газ

Видео транскрипция

Първо искам да ти покажа нещо, което може да ти е непознато, въпреки че ако учиш химия, може би вече го знаеш – става дума за "мол". И това не е голямата сграда, в която ходиш да пазаруваш, въпреки че и тя се нарича мол. Говорим за единица от системата SI, която се нарича мол. Молът е число. Все едно да кажем, че един мол от нещо означава определен брой от нещо, все едно казваш дузина – като да кажеш, че дузина яйца са 12 яйца. По същия начин един мол ще е – винаги забравям точното число, но то е 6,023, или нещо подобно, можеш да провериш в интернет – мисля, че е 6,023 по 10^12. Нека потърся точното число, понеже мисля, че бъркам с това 23. Молът е 6,022 по 10^23 от нещо. Тоест това е много голямо количесто от нещо. Няма да работим с молове яйца – не мисля, че в историята на Вселената някога са били произведени молове яйца. 10^23 е много, много, много голямо число. Къде е полезно? Молът е полезен за броене на атоми и колко е един мол от атоми или молекули? Колко са толкова молекули? Това са 6, следвано от приблизително 23 нули молекули – много, много голямо число. Интересното за мола е, че когато имам един мол от нещо, масата му – да кажем, масата му в грамове. Един мол въглерод: масата му в грамове ще е равна на – ако имам толкова въглеродни молекули, тяхната маса в грамове е х грама. Ще има маса от х грама, при което х е атомната маса на един атом въглерод, въпреки че говорех за мол от една молекула, ще намеря атомната маса на цялата молекула. Каква е атомната маса? Да видя дали мога да намеря периодичната таблица в интернет. Показвам ти какво правя тук и не е много приятно. Нека вляза в Гугъл и да потърся периодичната таблица, да видим дали можем да намерим хубава такава – тази изглежда добре. Изглежда всичко е забило. А, готово. Периодичната таблица на елементите. Да видим какво можем да направим. Ако намерим въглерода, който е ето тук, виждаме, че атомното му число е 6 – това е броят на протоните му. Да видим дали мога да увелича частта с въглерода. О, ето, това е доста добре. Атомната маса е масата на целия атом. И просто за да си наясно – тук задълбаваме малко в химията – но по-голямата част от масата на един атом е протони и неутрони. Неутроните и протоните тежат почти еднакво, а електроните са много, много, много по-малки. Ако отчетеш масата на протоните и неутроните, те съставят масата на частицата. И още малко химия – въпреки че средно повечето от атомите имат приблизително еднакъв брой протони и неутрони, някои нямат. Може да имаш въглероден атом със седем неутрона, друг с пет, друг с шест, и тези се наричат изотопи и няма да навлизам в това тук – те са един и същи атом с различен брой неутрони. Като цяло, атомната маса е равна на масата на протоните и неутроните, а те обикновено са равни. Ако атомното число е 6, обикновено атомната маса е 12. Защо е полезно това? Можем да кажем, че ако имаме ниобиѝ – да кажем, че имаме един мол ниобий. Ако видим тук на периодичната таблица, той има атомен номер 41, неговата средна атомна маса – ако вземем средното аритметично на всички изотопи, въз основа на това как съществуват в природата – 92,9 или приблизително 93. Всъщност е малко повече от удвоения му атомния номер, но да кажем, че е 93. Ако имахме мол ниобий – ако имахме 6,022 по 10^23 ниобий, това ще има маса от 92 грама. Това е лесно – погледни всеки елемент. Да вземем хром: виждаме, че атомната му маса е приблизително 52 и виждаме това тук. Ако имам един мол от него – ако имам приблизително 6 по 10^23 от него, това количество ще има маса от 52 грама. Ето така мислим за един мол. Ако ти кажа, че имам един мол от нещо, също ти казвам колко от тази молекула имам и ти казвам каква ще е масата на този мол, като приемаме, че имаш периодична таблица пред себе си. Като казахме това, нека напреднем с термодинамиката си. В последните няколко видеа казахме, че налягането по обема е пропорционално – нека наречем това К, това е произволно число, не е някаква специална константа – на общата кинетична енергия на една система. Също казахме, че това е приблизително пропорционално – това е друга константа – по броя молекули, които имаме, по температурата, понеже гледахме на температурата като на кинетичната енергия на молекула. Като цяло можехме също да кажем, че това е пропорционално на това, което е пропорционално на това – можем да кажем, че налягането по обема е пропорционално... Ще използваме R, понеже след малко ще видиш откъде идва това. Това е пропорционално, равно е на някаква константа по броя молекули, n. Тук просто взимам абсолютните числа – ако имах пет молекули тук, щях да въведа 5, но сега това n – броя в молове. Ако това n е 1, това означава, че имам 6,022 по 10^23 молекули. Един мол е равен на 6,022 по 10^23, така че просто казвам, че това е друг начин да запишем броя молекули, а после това е умножено по температурата. После, ако го пренаредим, Рv е равно на nRT. Имаме зависимост, от която, ако знам налягането, обема и броя молекули, мога да намеря температурата, или ако знам броя молекули, температурата и налягането, мога да намеря обема, като приемаме, че знам колко е R. И ще ти кажа какво е това. R се нарича универсална константа на газа и е 8,31 джаула за мол по келвин. Това ти казва от какво имаш нужда в тази фо рмула. Това трябва да стане джаули, а ако имаш налягане в паскали и обем в кубични метри, тогава тук ще получиш джаули. Това трябва да е в молове – това е 8,31 джаула за мол келвин. И после, както винаги сме казвали, това трябва да е в келвини. Честно казано, ако просто запомниш две неща от цялата термодинамика, вероятно ще можеш да решиш 95% от задачите, но трябва да знаеш логиката зад принципа им на действие. Просто помни, че Pv/T е равно на константа, или че ако ги промениш, те се свързват едно с друго по такъв начин – те са равни на константа, тоест Р1 по v1/T1 е равно на P2по v2/Т2. Също трябва да запомниш, че Pv е равно на nRT, където R е равно на 8,31 джаула за мол келвин. Знам, че все още може да не виждаш логиката зад тази формула, понеже не съм я използвал, но ще направя това в следващото видео. Това са буквално двете най-важни неща, които трябва да знаеш в термодинамиката, и се надявам, че придоби малко интуиция какво означават. Ще се видим скоро.
Кан Академия – на български благодарение на сдружение "Образование без раници".