Kāds ir 100 molu dzīvsudraba tilpums? Divi veidi, kā atrisināt problēmu

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 05:35

Tipisks uzdevums fizikā ir aprēķināt dažādu vielu tilpumus noteiktos ārējos apstākļos. Viena no šīm vielām ir dzīvsudrabs – metāls ar unikālām fizikālām īpašībām. Šajā rakstā mēs apsvērsim veidus, kā atrisināt šādu uzdevumu fizikā: kādu tilpumu aizņem 100 moli dzīvsudraba?

Kas ir dzīvsudrabs?

Šis ir ķīmiskais elements zem 80. numura periodiskajā tabulā. Tās kaimiņš kreisajā pusē ir zelts. Dzīvsudrabu apzīmē ar simbolu Hg (hydrargyrum). Latīņu nosaukumu var tulkot kā "šķidrais sudrabs". Patiešām, istabas temperatūrā elements pastāv kā šķidrums, kam ir sudraba krāsa.

Attiecīgais elements ir vienīgais šķidrais metāls. Šis fakts ir saistīts ar tā atomu unikālo elektronisko struktūru. Tas ir ārkārtīgi stabils, pateicoties pilnībā piepildītiem elektronu apvalkiem. Šajā ziņā dzīvsudrabs ir līdzīgs inertajām gāzēm. Atomu stabilitāterada grūtības no tā atdalīt elektronu. Pēdējais nozīmē, ka starp Hg atomiem nav metāliskas saites, tie mijiedarbojas viens ar otru tikai vāju van der Vālsa spēku dēļ.

Dzīvsudrabs jau kūst pie -39 ^oC. Iegūtais šķidrums ir ļoti smags. Tā blīvums ir 13 546 kg/m^{3, kas ir 13,5 reizes lielāks nekā destilēta ūdens blīvums. Šī blīvuma vērtība ir saistīta ar elementa atommasas lielo vērtību, kas ir 200,59 a.m.u.}

Turpmāk rakstā mēs atbildēsim uz jautājumu, cik lielu tilpumu aizņem 100 moli dzīvsudraba. Šo problēmu var atrisināt divos dažādos veidos.

Problēmas risinājums pirmajā veidā

Lai atbildētu uz jautājumu: "Kāds ir 100 molu dzīvsudraba tilpums?", jāatsaucas uz attiecīgajiem eksperimentālajiem datiem. Tas ir par molāro tilpumu. Šādus datus var atrast atsauces literatūrā. Tātad vienā no tabulām mēs atklājam, ka pie 293 K (20 ^oC) attiecīgā šķidrā metāla molārais tilpums ir 14,81 cm³ /mol. Citiem vārdiem sakot, 1 mols Hg atomu aizņem 14,81 cm^{3. Lai atbildētu uz problēmas jautājumu, pietiek šo skaitli reizināt ar 100.}

Tā mēs iegūstam atbildi: 100 molu dzīvsudraba tilpums ir vienāds ar 1481 cm3, kas praktiski atbilst 1,5 litriem.

Ņemiet vērā, ka mēs izmantojām molārā tilpuma vērtību 20 oC. Tomēr saņemtā atbilde neko daudz nemainīs, ja dzīvsudrabs tiks uzskatīts par jebkuru citutemperatūra, jo tās termiskās izplešanās koeficients ir ļoti mazs.

Otrais risinājums

Atbildiet uz jautājumu par to, cik lielu tilpumu aizņem 100 moli dzīvsudraba, izmantojot atšķirīgu pieeju nekā iepriekšējā. Lai to izdarītu, mums ir jāizmanto attiecīgā metāla blīvuma un molārās masas dati.

Sākotnējā formula problēmas risināšanai būs šāda izteiksme:

ρ=m/V.

Kur es varu izteikt V vērtību:

V=m/ρ.

Vielas masa n=100 moli ir definēta šādi:

m=nM.

Kur M ir viena dzīvsudraba mola masa. Tad darba formula skaļuma noteikšanai tiks uzrakstīta šādi:

V=nM/ρ.

Molmasas vērtība, ko mēs jau norādījām iepriekš, skaitliski tā ir vienāda ar atommasu, kas izteikta tikai gramos uz molu (M=200, 59 g/mol). Dzīvsudraba blīvums ir 13 546 kg/m³ vai 13,546 g/cm^{3. Mēs aizstājam šīs vērtības formulā, mēs iegūstam:}

V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.

Kā redzat, mēs saņēmām tieši tādu pašu rezultātu kā iepriekšējā problēmas risināšanas metodē.