skanuj0059

|Vwiic podobieństwa cieczy i gazów nasunęły myśl, aby do opisu ruchu \ i ,-fk w stanie ciekłym zastosować znane z teorii gazów równanie van der W lilii Ml

I'. a/da cząsteczka cieczy podlega ciągle działaniu sił przyciągających poda niżących od otaczających ją sąsiednich cząsteczek. Obok sił przyciągania, im i mi m'j.szych odległościach, zaczynają występować siły wzajemnego odpy-i litiimi Na podstawie mechaniki kwantowej można określić pochodzenie tych nil, nkicślanych mianem sił van der Waalsa. Siły elektrostatyczne działająpo-nnędzy elektronami i jądrami obu cząsteczek, albo ich dipolami. Mogą też popi w n się siły elektromagnetyczne związane z istnieniem momentów magne-i\i, nyeli cząsteczek oraz siły dyspersyjne, za które odpowiedzialne jest zjawisk u puwstawania i zanikania chwilowych dipoli, wskutek ruchów ładunków w "Im,‘lnu cząsteczek. W wyniku tych oddziaływań występują pomiędzy czą-i.ii i .-kiiiiii jednocześnie siły wzajemnego przyciągania i odpychania, a wartość mIv w ypadkowej wyraża się wzorem:

gdzie: Cj i C2 są stałymi, r jest odległością pomiędzy cząsteczkami. W powyższym równaniu pierwszy wyraz odpowiedzialny jest za siły przyciągania, drugi za siły odpychania. Przy większych odległościach przewagę mają siły przyciągania, przy bardzo małych - odpychania (n < m).

Siłom van der Waalsa odpowiada energia potencjalna U, której zależność od odległości r przedstawiono na rys.9. W punkcie ro występuje minimum energii potencjalnej, odpowiadające stanowi równowagi (r₀ = lCT^I0m). Dla odległości mniejszych od 10~⁹ m, siły te, zwane również siłami spójności, wywołują dostrzegalne zjawiska obserwowane w skali makroskopowej. Odległość tą nazywa się promieniem sfery działania.

I atci alura

111.1.Massalski, M.Massalska: Fizyka dla inżynierów, cz. 1. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980.

111 11.Szydłowski: Pracownia fizyczna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997.

| 11 11,Kamieński (red.): Chemia fizyczna. PWN, Warszawa 1966.

Ćwiczenie 9

Wyznaczanie ciepła właściwego

1. Wprowadzenie

Przeprowadzenie doświadczenia mającego na celu wyznaczania ciepła właściwego ciał stałych i cieczy metodą opisaną w tym ćwiczeniu, a więc poprzez użycie kalorymetru, zasadniczo ogranicza się do wykonania odpowiednich pomiarów wagowych oraz pomiaru temperatury. Pełne zrozumienie tego ćwiczenia, a następnie poprawne opracowanie, wymaga znajomości nie tylko samej definicji ciepła właściwego, ale także ściśle związanych z nim pojęć takich jak temperatura oraz ciepło. Pełniejsze ujęcie tych zagadnień znajdzie czytelnik w literaturze cytowanej na końcu rozdziału.

1.1. Temperatura i jej pomiar

Pojęcia ciepła i temperatury prawie zawsze występują nierozłącznie. Dlatego też bardzo ważne jest zrozumienie jaką treść fizyczną zawiera każde z nich. Pojęcie temperatury bezwzględnej T jest możliwe do zdefiniowania tylko w ramach fizyki statystycznej. Jednakże stosunkowo łatwo można określić, co należy rozumieć pod pojęciem temperatury t (ale nie temperatury bezwzględnej!) jako wielkości mierzonej przy użyciu określonego termometru. Chodzi mianowicie o to, że czasami łatwiej jest powiedzieć jak się coś mierzy, niż do końca poprawnie zdefiniować mierzoną wielkość (tak rzecz się ma np. z czasem). Gdyby ktoś naiwnie powiedział, że temperatura to jest to „co odczytuje się z termometru”, to zasadniczo miałby rację. Ujmując to nieco bardziej ogólnie, wrażenie ciepła lub zimna jakie odczuwamy „odczuwa” również i materia, i w zależności od jej rodzaju obserwujemy takie a nie inne jej zachowanie. Mówimy zatem o konkretnym zachowaniu materii w miarę zmiany temperatury. Dla przykładu: metale (np. rtęć) rozszerzają się (czyli zwiększają swoją objętość) wraz ze wzrostem temperatury, gaz zamknięty w stałej objętości wraz ze wzrostem temperatury będzie zwiększał swoje ciśnienie, itp. Bardzo ciekawy przykład stanowi ogniwo termoelektryczne (czyli tzw. termoogniwo). Jeżeli zetkniemy ze sobą dwa przewody wykonane z dwóch różnych metali, a na-

rinrapmwflł P nrH^l