Obszerne właściwości i przykłady



The rozległe właściwości to te, które zależą od rozmiaru lub części rozważanej materii. Tymczasem intensywne właściwości są niezależne od wielkości materii; dlatego nie zmieniają się podczas dodawania materiału.

Wśród najbardziej charakterystycznych obszernych właściwości są masa i objętość, ponieważ ilość materiału, którą należy uznać za zmiany, są różne. Podobnie jak inne właściwości fizyczne, można je analizować bez zmiany chemicznej.

Pomiar właściwości fizycznej może zmienić układ materii w próbce, ale nie strukturę jej cząsteczek.

Ponadto rozległe wielkości są addytywne, to znaczy mogą być dodawane. Jeśli rozważany jest system fizyczny składający się z kilku części, wartość dużej wielkości w systemie będzie sumą wartości rozległej wielkości w różnych jego częściach..

Są to przykłady obszernych właściwości: waga, wytrzymałość, długość, objętość, masa, ciepło, moc, opór elektryczny, bezwładność, energia potencjalna, energia kinetyczna, energia wewnętrzna, entalpia, Wolna energia Gibbsa, entropia, pojemność kaloryczna przy stałej objętości lub pojemność kaloryczna przy stałym ciśnieniu.

Należy zauważyć, że szerokie właściwości są powszechnie stosowane w badaniach termodynamicznych. Jednak przy określaniu tożsamości substancji nie są one bardzo pomocne, ponieważ 1 g X nie różni się fizycznie od 1 g Y. Aby je rozróżnić, należy polegać na intensywnych właściwościach X i Y..

Indeks

  • 1 Charakterystyka rozległych właściwości
    • 1.1 Są addytywne
    • 1.2 Matematyczny związek między nimi
  • 2 Przykłady
    • 2.1 Msza św
    • 2.2 Masa i waga
    • 2.3 Długość
    • 2.4 Wielkość
    • 2.5 Siła
    • 2.6 Energia
    • 2.7 Energia kinetyczna
    • 2.8 Energia potencjalna
    • 2.9 Elastyczna energia potencjalna
    • 2.10 Ciepło
  • 3 referencje

Charakterystyka rozległych właściwości

Są addytywne

Rozległa właściwość jest addytywna dla jej części lub podsystemów. System lub materiał można podzielić na podsystemy lub części, a rozpatrywana obszerna właściwość może być mierzona w każdej wskazanej jednostce.

Wartość rozległej własności systemu lub kompletnego materiału jest sumą wartości rozległej własności stron.

Jednak Redlich zwrócił uwagę, że alokacja nieruchomości jako intensywna lub rozległa może zależeć od sposobu organizacji podsystemów i interakcji między nimi..

Dlatego wartość obszernej właściwości systemu jako suma wartości rozległej własności w podsystemach może być uproszczeniem.

Matematyczny związek między nimi

Zmienne takie jak długość, objętość i masa są przykładami podstawowych wielkości, które są rozległymi właściwościami. Odliczone kwoty są zmiennymi wyrażonymi jako kombinacja odliczonych kwot.

Jeśli podzielisz podstawową ilość, taką jak masa substancji rozpuszczonej, na roztwór między inną podstawową wielkością, taką jak objętość roztworu, otrzymasz odliczoną kwotę: stężenie, które jest właściwością intensywną.

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli rozległa nieruchomość jest podzielona między inne rozległe nieruchomości, uzyskuje się intensywną właściwość. Podczas gdy rozległa własność jest mnożona przez rozległą własność, uzyskuje się rozległą właściwość.

Jest to przypadek energii potencjalnej, która jest własnością rozległą, jest produktem mnożenia trzech rozległych właściwości: masy, grawitacji (siły) i wysokości.

Rozległa właściwość to właściwość, która zmienia się w miarę zmiany ilości materii. W przypadku dodania materii następuje wzrost dwóch obszernych właściwości, takich jak masa i objętość.

Przykłady

Msza św

Jest to obszerna właściwość, która jest miarą ilości materii w próbce dowolnego materiału. Im większa masa, tym większa siła potrzebna do jej uruchomienia.

Z molekularnego punktu widzenia im większa masa, tym większa jest akumulacja cząstek, które doświadczają sił fizycznych.

Masa i waga

Masa ciała jest taka sama w dowolnym miejscu na Ziemi; podczas gdy jego waga jest miarą siły grawitacji i zmienia się wraz z odległością do środka Ziemi. Ponieważ masa ciała nie zmienia się wraz z położeniem, masa jest obszerną własnością bardziej fundamentalną niż jej masa.

Podstawową jednostką masy w układzie SI jest kilogram (kg). Ten kilogram jest zdefiniowany jako masa cylindra platynowo-irydowego przechowywanego w skarbcu Sevres, niedaleko Paryża.

1000 g = 1 kg

1000 mg = 1 g

1000000 μg = 1 g

Długość

Jest to obszerna właściwość, która jest zdefiniowana jako wymiar linii lub ciała uwzględniający jej przedłużenie w linii prostej.

Długość jest również definiowana jako wielkość fizyczna, która pozwala na oznaczenie odległości dzielącej dwa punkty w przestrzeni, którą można zmierzyć zgodnie z systemem międzynarodowym za pomocą miernika jednostki.

Tom

Jest to obszerna właściwość, która wskazuje przestrzeń zajmowaną przez ciało lub materiał. W systemie metrycznym objętości są zwykle mierzone w litrach lub mililitrach.

1 litr to 1000 cm3. 1 ml to 1 cm3. W systemie międzynarodowym podstawową jednostką jest metr sześcienny, a decymetr sześcienny zastępuje litr jednostki metrycznej; to znaczy jeden dm3 równa się 1 L.

Siła

Jest to zdolność do wykonywania pracy fizycznej lub ruchu, a także zdolność do utrzymywania ciała lub odparcia nacisku. Ta rozległa właściwość ma wyraźny wpływ na duże ilości cząsteczek, ponieważ rozważając pojedyncze cząsteczki, nigdy nie są one w spoczynku; zawsze się poruszają i wibrują.

Istnieją dwa rodzaje sił: te, które działają w kontakcie i te, które działają na odległość.

Newton to jednostka siły, zdefiniowana jako siła przyłożona do ciała o masie 1 kilograma, przekazująca przyspieszenie do 1 metra na sekundę do kwadratu.

Energia

To zdolność materii do wytwarzania pracy w formie ruchu, światła, ciepła itp. Energia mechaniczna jest połączeniem energii kinetycznej i energii potencjalnej.

W mechanice klasycznej mówi się, że ciało działa, gdy zmienia stan ruchu ciała.

Cząsteczki lub jakikolwiek rodzaj cząstki zawsze mają powiązane poziomy energii i są zdolne do wykonywania pracy z odpowiednimi bodźcami.

Energia kinetyczna

Jest to energia związana z ruchem obiektu lub cząstki. Cząstki, chociaż są bardzo małe i dlatego mają małą masę, poruszają się z prędkościami, które dotykają prędkości światła. Jak to zależy od masy (1 / 2mV2), jest uważany za rozległą własność.

Energia kinetyczna układu w każdej chwili czasu jest prostą sumą energii kinetycznych wszystkich mas obecnych w systemie, w tym energii kinetycznej obrotu.

Przykładem jest układ słoneczny. W środku masy Słońce jest prawie stacjonarne, ale planety i planetoidy poruszają się wokół niego. System ten był inspiracją dla planetarnego modelu Bohra, w którym jądro reprezentowało słońce i elektrony planety.

Energia potencjalna

Niezależnie od siły, z której pochodzi, energia potencjalna, jaką posiada system fizyczny, reprezentuje energię zmagazynowaną dzięki jej pozycji. W systemie chemicznym każda cząsteczka ma własną energię potencjalną, dlatego konieczne jest rozważenie wartości średniej.

Pojęcie energii potencjalnej jest związane z siłami, które działają na system, aby przenieść go z jednej pozycji do drugiej przestrzeni.

Przykładem energii potencjalnej jest fakt, że kostka lodu uderza w ziemię z mniejszą energią w porównaniu do bryły lodu; Ponadto siła uderzenia zależy również od wysokości, na której rzucane są ciała (odległość).

Elastyczna energia potencjalna

Gdy sprężyna jest rozciągnięta, obserwuje się, że wymagany jest większy wysiłek, aby zwiększyć stopień rozciągnięcia sprężyny. Wynika to z faktu, że siła jest wytwarzana na sprężynie, która przeciwdziała deformacji sprężyny i ma tendencję do przywracania jej pierwotnego kształtu.

Mówi się, że energia potencjalna (potencjalna energia sprężysta) gromadzi się w obrębie sprężyny.

Ciepło

Ciepło jest formą energii, która zawsze spontanicznie płynie z ciał o najwyższej zawartości kalorii do ciał o najniższej wartości kalorycznej; to znaczy od najgorętszych do najzimniejszych.

Ciepło nie jest bytem jako takim, istnieje wymiana ciepła z miejsc o wyższej temperaturze do miejsc o niższej temperaturze.

Cząsteczki tworzące układ wibrują, obracają się i poruszają, tworząc średnią energię kinetyczną. Temperatura jest proporcjonalna do średniej prędkości cząsteczek w ruchu.

Ilość przekazywanego ciepła jest zwykle wyrażana w dżulach i jest również wyrażana w kaloriach. Istnieje równoważność między obiema jednostkami. Kaloria wynosi 4,184 dżuli.

Ciepło jest rozległą własnością. Ciepło właściwe jest jednak właściwością intensywną, definiowaną jako ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury 1 grama substancji o stopień Celsjusza.

Tak więc ciepło właściwe zmienia się dla każdej substancji. A jaka jest konsekwencja? W ilości energii i czasu potrzeba na podgrzanie tej samej objętości dwóch substancji.

Referencje

  1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (15 października 2018 r.). Różnica między właściwościami intensywnymi a obszernymi. Źródło: thinkco.com
  2. Texas Education Agency (TEA). (2018). Właściwości materii. Źródło: texasgateway.org
  3. Wikipedia. (2018). Intensywne i rozległe właściwości. Źródło: en.wikipedia.org
  4. Fundacja CK-12. (19 lipca 2016 r.). Obszerne i intensywne właściwości. Chemia LibreTexts. Źródło: chem.libretexts.org