corpos líquidos. A estrutura dos corpos gasosos, líquidos e sólidos - Hipermercado Conhecimento

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Modelos da estrutura de gases, líquidos e sólidos

Todas as substâncias podem existir em três estados de agregação.

Gásestado de agregação, em que a substância não tem volume e forma definidos. Nos gases, as partículas de uma substância são removidas a distâncias muito maiores que o tamanho da partícula. As forças de atração entre as partículas são pequenas e não podem mantê-las próximas umas das outras. A energia potencial de interação das partículas é considerada zero, ou seja, é muito menor energia cinética movimento das partículas. As partículas se espalham aleatoriamente, ocupando todo o volume do recipiente em que o gás está localizado. As trajetórias das partículas de gás são linhas quebradas (de um impacto a outro, a partícula se move de maneira uniforme e retilínea). Os gases são facilmente comprimidos.

Líquido- um estado de agregação em que uma substância tem um certo volume, mas não mantém sua forma. Nos líquidos, as distâncias entre as partículas são comparáveis ​​aos tamanhos das partículas, de modo que as forças de interação das partículas em líquidos são grandes. A energia potencial da interação das partículas é comparável à sua energia cinética. Mas isso não é suficiente para um arranjo ordenado de partículas. Nos líquidos, apenas a orientação mútua das partículas vizinhas é observada. Partículas de líquidos realizam oscilações caóticas em torno de certas posições de equilíbrio e depois de um tempo trocam de lugar com seus vizinhos. Esses saltos explicam a fluidez dos líquidos.

Sólido- um estado de agregação em que uma substância tem um certo volume e mantém a sua forma. Nos sólidos, as distâncias entre as partículas são comparáveis ​​ao tamanho das partículas, mas menores do que nos líquidos, de modo que as forças de interação entre as partículas são enormes, o que permite que a substância mantenha sua forma. A energia potencial de interação das partículas é maior que sua energia cinética, portanto, um arranjo ordenado de partículas, chamado de rede cristalina, é observado nos sólidos. Partículas de sólidos realizam oscilações caóticas em torno da posição de equilíbrio (um nó da rede cristalina) e muito raramente trocam de lugar com seus vizinhos. Os cristais têm uma propriedade característica - anisotropia - a dependência das propriedades físicas na escolha da direção no cristal.

1. Modelo da estrutura dos líquidos. Vapores saturados e insaturados; dependência da pressão do vapor saturado com a temperatura; ebulição. Umidade; ponto de orvalho, higrômetro, psicrômetro.

Evaporação - vaporização ocorrendo a qualquer temperatura da superfície livre do líquido. No movimento térmico a qualquer temperatura, a energia cinética das moléculas líquidas não excede significativamente energia potencial suas ligações com outras moléculas. A evaporação é acompanhada pelo resfriamento do líquido. A taxa de evaporação depende de: área de superfície aberta, temperatura, concentração de moléculas perto do líquido.

Condensação- o processo de transição de uma substância do estado gasoso para o estado líquido.
A evaporação de um líquido em um recipiente fechado a uma temperatura constante leva a um aumento gradual na concentração de moléculas da substância evaporante no estado gasoso. Algum tempo após o início da evaporação, a concentração da substância no estado gasoso atingirá um valor em que o número de moléculas que retornam ao líquido se torna igual ao número de moléculas que saem do líquido no mesmo tempo. Instalado equilíbrio dinâmico entre os processos de evaporação e condensação.

Uma substância em estado gasoso que está em equilíbrio dinâmico com um líquido é chamada de vapor saturado. (Vapor é uma coleção de moléculas que deixaram o líquido no processo de evaporação.) Vapor a uma pressão abaixo da saturação é chamado de insaturado.

Devido à constante evaporação da água das superfícies dos corpos d'água, solo e vegetação, bem como a respiração de humanos e animais, a atmosfera sempre contém vapor d'água. É por isso Pressão atmosféricaé a soma da pressão do ar seco e do vapor de água nele. A pressão de vapor de água será máxima quando o ar estiver saturado com vapor. O vapor saturado, ao contrário do vapor insaturado, não obedece às leis de um gás ideal. Assim, a pressão de vapor de saturação não depende do volume, mas depende da temperatura. Essa dependência não pode ser expressa por uma fórmula simples, portanto, com base em um estudo experimental da dependência da pressão de vapor saturado em relação à temperatura, foram compiladas tabelas que podem ser usadas para determinar sua pressão em várias temperaturas.

A pressão do vapor de água no ar a uma dada temperatura é chamada de umidade absoluta. Como a pressão de vapor é proporcional à concentração de moléculas, a umidade absoluta pode ser definida como a densidade do vapor d'água no ar a uma dada temperatura, expressa em quilogramas por metro cúbico (p).

humidade relativa chamada de razão entre a densidade do vapor de água (ou pressão) no ar a uma determinada temperatura e a densidade (ou pressão) do vapor de água a essa temperatura. mesma temperatura, expressa em percentagem, ou seja,

O mais favorável para os seres humanos nas latitudes climáticas médias é uma umidade relativa de 40-60%.

Ao diminuir a temperatura do ar, é possível levar o vapor à saturação.

ponto de condensação da águachamada de temperatura na qual o vapor no ar fica saturado. Quando o ponto de orvalho é atingido no ar ou nos objetos com os quais entra em contato, o vapor de água começa a se condensar. Para determinar a umidade do ar, são utilizados aparelhos chamados higrômetros e psicrômetros.

Lição nº 2/5 2

Tópico nº 26: “Modelo da estrutura de um líquido. Pares saturados e insaturados. Umidade do ar."

1 Modelo de estrutura fluida

Líquido é um dos estados agregados da matéria. A principal propriedade de um líquido, que o distingue de outros estados de agregação, é a capacidade de mudar sua forma indefinidamente sob a ação de tangentes. estresse mecânico, mesmo arbitrariamente pequeno, enquanto praticamente retém o volume.

Figura 1

O estado líquido é geralmente considerado intermediário entre sólido e gasoso : um gás não retém nem volume nem forma, mas um sólido retém ambos.

moléculas os líquidos não têm uma posição definida, mas ao mesmo tempo não têm total liberdade de movimento. Há uma atração entre eles, forte o suficiente para mantê-los próximos.

Uma substância em estado líquido existe em um determinado intervalo temperaturas , abaixo do qual entraEstado sólido(a cristalização ocorre ou transformação em um estado amorfo de estado sólido - vidro), acima - em gasoso (a evaporação ocorre). Os limites deste intervalo dependem pressão .

Todos os líquidos são geralmente divididos em líquidos puros e misturas . Algumas misturas de líquidos têm grande importância para a vida: sangue, água do mar etc. Os líquidos podem desempenhar a função solventes.

A fluidez é a principal propriedade dos líquidos. Se você aplicar a uma seção de um fluido em equilíbrioforça externa , então há um fluxo de partículas de fluido na direção em que essa força é aplicada: o fluido flui. Assim, sob a ação de forças externas desequilibradas, o líquido não retém a forma e a disposição relativa das partes e, portanto, assume a forma do recipiente em que está localizado.

Ao contrário dos sólidos plásticos, os líquidos não têmforça de rendimento: basta aplicar uma força externa arbitrariamente pequena para que o líquido escoe.

Um de propriedades características líquido é o que tem Certa quantia ( com inalterado condições externas). O líquido é extremamente difícil de comprimir mecanicamente porque, ao contrário gás , entre as moléculas há muito pouco espaço livre. A pressão exercida sobre um líquido contido em um recipiente é transmitida sem alteração para cada ponto do volume desse líquido ( lei de pascal , também válido para gases). Esse recurso, juntamente com a compressibilidade muito baixa, é usado em máquinas hidráulicas.

Os líquidos normalmente aumentam de volume (expandem) quando aquecidos e diminuem de volume (contraem) quando resfriados. No entanto, existem exceções, por exemplo, agua encolhe quando aquecido pressão normal e temperaturas de 0 °C a aproximadamente 4 °C.

Além disso, líquidos (como gases) são caracterizados por viscosidade . É definida como a capacidade de resistir ao movimento de uma das partes em relação à outra - ou seja, como atrito interno.

Quando camadas adjacentes de um líquido se movem uma em relação à outra, inevitavelmente ocorre uma colisão de moléculas, além daquela devido àmovimento térmico. Existem forças que retardam o movimento ordenado. Nesse caso, a energia cinética do movimento ordenado é convertida em energia térmica - a energia do movimento caótico das moléculas.

O líquido no recipiente, posto em movimento e abandonado a si mesmo, parará gradualmente, mas sua temperatura aumentará.Em um vapor, como um gás, pode-se quase ignorar as forças de coesão e considerar o movimento como um vôo livre de moléculas e sua colisão entre si e com os corpos circundantes (paredes e líquido que cobrem o fundo do vaso). Em um líquido, as moléculas, como em um sólido, interagem fortemente, segurando umas às outras. No entanto, enquanto em um corpo sólido cada molécula retém uma posição definida de equilíbrio indefinidamente longa dentro do corpo e seu movimento é reduzido a uma oscilação em torno dessa posição de equilíbrio, a natureza do movimento em um líquido é diferente. As moléculas líquidas se movem muito mais livremente do que as moléculas sólidas, embora não tão livremente quanto as moléculas de gás. Cada molécula em um líquido se move para frente e para trás por algum tempo, sem se afastar, no entanto, de seus vizinhos. Este movimento é uma reminiscência da oscilação de uma molécula sólida em torno de uma posição de equilíbrio. No entanto, de tempos em tempos uma molécula líquida sai de seu ambiente e se desloca para outro lugar, caindo em um novo ambiente, onde novamente realiza um movimento semelhante à oscilação por algum tempo.

Assim, o movimento das moléculas líquidas é algo como uma mistura de movimentos em um corpo sólido e em um gás: o movimento "oscilatório" em um lugar é substituído por uma transição "livre" de um lugar para outro. De acordo com isso, a estrutura de um líquido é algo entre a estrutura de um corpo sólido e a estrutura de um gás. Quanto maior a temperatura, ou seja, quanto maior a energia cinética das moléculas do líquido, maior o papel desempenhado pelo movimento "livre": quanto mais curtos os intervalos do estado "oscilatório" da molécula e mais frequentemente o "livre" " transições, ou seja, quanto mais o líquido se assemelha a um gás. Quando o suficiente Temperatura alta, característica de cada líquido (o chamado temperatura critica), as propriedades de um líquido não diferem das de um gás altamente comprimido.

2 Vapores saturados e insaturados e suas propriedades

Acima da superfície livre de um líquido há sempre vapores desse líquido. Se o recipiente com o líquido não estiver fechado, a concentração de partículas de vapor a uma temperatura constante pode variar em uma ampla faixa na direção de diminuição e aumento.

O processo de evaporação em espaço fechado (recipiente fechado com líquido)pode ocorrer a uma determinada temperatura apenas até um certo limite. Isso se deve ao fato de que a condensação do vapor ocorre simultaneamente com a evaporação do líquido. Primeiro, o número de moléculas que saem do líquido em 1 s é maior que o número de moléculas que retornam, e a densidade e, portanto, a pressão de vapor aumentam. Isso leva a um aumento na taxa de condensação. Depois de algum tempo, o equilíbrio dinâmico se estabelece, no qual a densidade do vapor sobre o líquido se torna constante.

O vapor que está em equilíbrio dinâmico com seu líquido é chamado de vapor saturado. Um vapor que não está em equilíbrio dinâmico com seu líquido é chamado insaturado.

A experiência mostra que os vapores insaturados obedecem a todas as leis do gás , e quanto mais precisos, mais distantes estão da saturação. Os vapores saturados são caracterizados por seguintes propriedades:

  1. a densidade e a pressão do vapor saturado a uma determinada temperatura são a densidade e a pressão máximas que o vapor pode ter a uma determinada temperatura;
  2. a densidade e a pressão do vapor saturado dependem do tipo de substância. Quanto menos calor específico vaporização de um líquido, quanto mais rápido ele evapora e maior a pressão e densidade de seus vapores;
  3. a pressão e a densidade do vapor saturado são determinadas exclusivamente por sua temperatura (não dependem de como o vapor atingiu essa temperatura: durante o aquecimento ou durante o resfriamento);
  4. a pressão de vapor e a densidade aumentam rapidamente com o aumento da temperatura (Fig. 1, a, b).

A experiência mostra que quando um líquido é aquecido, o nível do líquido em um recipiente fechado diminui. Consequentemente, a massa e a densidade do vapor aumentam. Um aumento mais forte na pressão do vapor saturado em comparação com um gás ideal (a lei de Gay-Lussac não é aplicável ao vapor saturado) é explicado pelo fato de que aqui a pressão aumenta não apenas devido ao aumento da energia cinética média do moléculas (como em um gás ideal), mas também devido ao aumento da concentração de moléculas;

  1. a temperatura constante, a pressão e a densidade do vapor saturado não dependem do volume. A Figura 2 mostra para comparação as isotermas do gás ideal (a) e do vapor saturado (b).

Arroz. 2

A experiência mostra que durante a expansão isotérmica o nível do líquido no vaso diminui, enquanto durante a compressão ele aumenta, ou seja, o número de moléculas de vapor muda para que a densidade do vapor permaneça constante.

3 Umidade

O ar contendo vapor de água é chamado molhado . Para caracterizar o teor de vapor d'água no ar, são introduzidas várias grandezas: umidade absoluta, pressão de vapor d'água e umidade relativa.

umidade absolutaρ ar é chamado um valor numericamente igual à massa de vapor de água contida em 1 m 3 ar (ou seja, a densidade do vapor de água no ar sob determinadas condições).

Pressão de vapor de água p é a pressão parcial do vapor de água no ar. As unidades SI para umidade absoluta e elasticidade são, respectivamente, quilogramas por metro cúbico(kg/m 3) e pascal (Pa).

Se apenas a umidade absoluta ou a pressão de vapor de água for conhecida, ainda é impossível avaliar o quão seco ou úmido o ar está. Para determinar o grau de umidade do ar, é necessário saber se o vapor d'água está próximo ou distante da saturação.

humidade relativa ar φ chamado de razão percentual de umidade absoluta para densidadeρ 0 vapor saturado a uma dada temperatura (ou a razão entre a pressão de vapor de água e a pressão p0 vapor saturado a uma dada temperatura):

Quanto menor a umidade relativa, quanto mais longe o vapor da saturação, mais intensa a evaporação. Pressão de vapor saturado p0 a uma determinada temperatura - um valor tabular. A elasticidade do vapor de água (e, portanto, a umidade absoluta) é determinada pelo ponto de orvalho.

Com resfriamento isobárico a uma temperatura tp o vapor fica saturado e seu estado é representado por um ponto NO . Temperatura t p em que o vapor de água se torna saturado é chamado ponto de condensação da água . Quando resfriado abaixo do ponto de orvalho, a condensação do vapor começa: surge neblina, o orvalho cai, as janelas embaçam.

4 Medição de umidade

Usado para medir a umidade do ar medindo instrumentos higrômetros. Existem vários tipos de higrômetros, mas os principais são: cabelo e psicrométrico.

Como é difícil medir diretamente a pressão do vapor de água no ar, a umidade relativa do ar é medidade forma indireta.

Princípio de funcionamentohigrômetro de cabelocom base na propriedade do cabelo desengordurado (humano ou animal)alterar seu comprimentodependendo da umidade do ar em que se encontra.

Cabelo encostado estrutura de metal. A mudança no comprimento do cabelo é transmitida à seta que se move ao longo da escala. Higrômetro de cabelo em inverno são o principal instrumento para medir a umidade externa.

Um higrômetro mais preciso é um higrômetro psicrométrico - psicrômetro
(de acordo com outro grego "psychros" significa frio).
Sabe-se que a umidade relativa
depende taxa de evaporação.
Quanto menor a umidade do ar, mais fácil é para a umidade evaporar.

O psicrômetro tem dois termômetros . Um é comum, é chamado seco. Mede a temperatura do ar circundante. O frasco de outro termômetro é envolto em um pavio de tecido e colocado em um recipiente com água. O segundo termômetro não mostra a temperatura do ar, mas sim a temperatura do pavio úmido, daí o nome umedecido termômetro. Quanto menor a umidade do ar, mais intenso a umidade evapora do pavio, o grande quantidade de calor por unidade de tempo é removido do termômetro molhado, quanto menores suas leituras, portanto, maior a diferença entre as leituras dos termômetros secos e molhados.

O ponto de orvalho é determinado usando higrômetros. O higrômetro de condensação é uma caixa de metal MAS , parede frontal Para que é bem polido (Fig. 2) Um líquido de fácil evaporação - éter - é derramado na caixa e um termômetro é inserido. Passando o ar através da caixa com uma lâmpada de borracha G , causam forte evaporação do éter e resfriamento rápido da caixa. O termômetro mede a temperatura na qual as gotas de orvalho aparecem na superfície polida da parede. Para . A pressão na área adjacente à parede pode ser considerada constante, pois essa área se comunica com a atmosfera e a diminuição da pressão devido ao resfriamento é compensada pelo aumento da concentração de vapor. O aparecimento de orvalho indica que o vapor de água ficou saturado. Conhecendo a temperatura do ar e o ponto de orvalho, você pode encontrar a pressão parcial do vapor d'água e a umidade relativa.

Arroz. 2

5 Tarefas para solução independente

Tarefa 1

Na rua fica frio cair chuva. Nesse caso, a roupa pendurada na cozinha seca mais rápido: quando a janela está aberta ou quando está fechada? Por quê?

Tarefa 2

A umidade é de 78% e a leitura de bulbo seco é de 12°C. Que temperatura mostra um termômetro de bulbo úmido?(Resposta: 10°C.)

Tarefa 3

A diferença entre as leituras do termômetro seco e úmido é de 4°C. Humidade relativa ar 60%. Quais são as leituras de bulbo seco e úmido?(Resposta: t c -l9 ° С, t m ​​\u003d 10 ° С.)

Todos os objetos e coisas que nos cercam todos os dias consistem em várias substâncias. Ao mesmo tempo, estamos acostumados a considerar apenas algo sólido como objetos e coisas - por exemplo, uma mesa, uma cadeira, um copo, uma caneta, um livro e assim por diante.

Três estados da matéria

E a água da torneira ou o vapor vindo do chá quente, parece que não consideramos objetos e coisas. Mas tudo isso também faz parte mundo físico, apenas líquidos e gases estão em um estado diferente da matéria. Então, Existem três estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. E qualquer substância pode estar em cada um desses estados por sua vez. Se tirarmos um cubo de gelo do freezer e o aquecermos, ele derreterá e se transformará em água. Se deixarmos o queimador ligado, a água aquecerá até 100 graus Celsius e logo se transformará em vapor. Assim, a mesma substância, ou seja, o mesmo conjunto de moléculas, observamos por sua vez em diferentes estados da matéria. Mas se as moléculas permanecem as mesmas, então o que muda? Por que o gelo é sólido e mantém sua forma, a água toma facilmente a forma de uma xícara e o vapor se espalha completamente lados diferentes? É tudo sobre a estrutura molecular.

Estrutura molecular de sólidosé tal que as moléculas estão muito próximas umas das outras (a distância entre as moléculas é muito tamanhos menores as próprias moléculas), e é muito difícil mover as moléculas de seu lugar nesse arranjo. Portanto, corpos sólidos retêm volume e mantêm sua forma. Estrutura molecular do líquido caracterizada pelo fato de que a distância entre as moléculas é aproximadamente igual ao tamanho das próprias moléculas, ou seja, as moléculas não estão mais tão próximas quanto nos sólidos. Isso significa que eles são mais fáceis de se mover um em relação ao outro (e é por isso que os líquidos mudam de forma tão facilmente), mas a força de atração das moléculas ainda é suficiente para evitar que as moléculas se afastem e mantenham seu volume. Mas estrutura molecular gás, pelo contrário, não permite que o gás mantenha volume ou forma. A razão é que a distância entre as moléculas de gás é muito maior do que o tamanho das próprias moléculas, e mesmo a menor força é capaz de destruir esse sistema instável.

A razão para a transição de uma substância para outro estado

Agora vamos descobrir qual é o motivo da transição da matéria de um estado para outro. Por exemplo, por que o gelo se transforma em água quando aquecido. A resposta é simples: energia térmica o queimador entra energia interna moléculas de gelo. Tendo recebido essa energia, as moléculas de gelo começam a oscilar cada vez mais rápido e, no final, saem da subordinação das moléculas vizinhas. Se desligarmos o dispositivo de aquecimento, a água permanecerá água, mas se o deixarmos ligado, a água se transformará em vapor por um motivo já conhecido.

Pelo fato de os corpos sólidos reterem volume e forma, são eles que associamos ao mundo exterior. Mas se olharmos de perto, descobriremos que gases e líquidos também ocupam uma parte importante do mundo físico. Por exemplo, o ar ao nosso redor consiste em uma mistura de gases, o principal dos quais, o nitrogênio, também pode ser líquido - mas para isso deve ser resfriado a uma temperatura de quase 200 graus Celsius negativos. Mas elemento principal uma pata comum - um filamento de tungstênio - pode ser derretida, ou seja, transformada em líquido, pelo contrário, apenas a uma temperatura de 3422 graus Celsius.

Um sólido é um estado de agregação de matéria, caracterizado pela constância da forma e pela natureza do movimento dos átomos, que fazem pequenas vibrações em torno das posições de equilíbrio.

Na ausência de influências externas, um corpo sólido mantém sua forma e volume.

Isso se explica pelo fato de que a atração entre átomos (ou moléculas) é maior para eles do que para líquidos (e mais ainda para gases). É suficiente manter os átomos próximos de suas posições de equilíbrio.

As moléculas ou átomos da maioria dos sólidos, como gelo, sal, diamante, metais, estão dispostos em uma determinada ordem. Esses sólidos são chamados cristalino . Embora as partículas desses corpos estejam em movimento, esses movimentos são oscilações em torno de certos pontos (posições de equilíbrio). As partículas não podem viajar para longe desses pontos, de modo que o sólido mantém sua forma e volume.

Além disso, diferentemente dos líquidos, os pontos de equilíbrio dos átomos ou íons de um sólido, estando conectados, estão localizados nos vértices de uma rede espacial regular, que é chamada de cristalino.

As posições de equilíbrio em relação às quais ocorrem as vibrações térmicas das partículas são chamadas de nós da rede cristalina.

Monocristal- um corpo sólido, cujas partículas formam uma rede cristalina única (cristal único).

Uma das principais propriedades dos monocristais, em que diferem de líquidos e gases, é anisotropia suas propriedades físicas. Debaixo anisotropia é entendida como a dependência de propriedades físicas na direção em um cristal . As propriedades mecânicas são anisotrópicas (por exemplo, sabe-se que a mica é fácil de delaminar em uma direção e muito difícil na perpendicular), propriedades elétricas (a condutividade elétrica de muitos cristais depende da direção), propriedades ópticas(o fenômeno da birrefringência e dicroísmo - anisotropia de absorção; por exemplo, um único cristal de turmalina é "pintado" em cores diferentes - verde e marrom, dependendo de qual lado você o observa).

policristal- um corpo sólido consistindo de monocristais orientados aleatoriamente. A maioria dos sólidos com os quais lidamos na vida cotidiana é policristalina - sal, açúcar, vários produtos metálicos. A orientação aleatória dos microcristais de que são compostos leva ao desaparecimento da anisotropia das propriedades.

Corpos cristalinos têm um certo ponto de fusão.

corpos amorfos. Além dos cristalinos, os corpos amorfos também são chamados de sólidos. Amorfo em grego significa "sem forma".

Corpos amorfos- São corpos sólidos, caracterizados por um arranjo desordenado de partículas no espaço.

Nesses corpos, as moléculas (ou átomos) oscilam em torno de pontos localizados aleatoriamente e, como as moléculas líquidas, têm um certo tempo de vida estabelecido. Mas, ao contrário dos líquidos, eles têm um tempo muito longo.

Corpos amorfos incluem vidro, âmbar, várias outras resinas e plásticos. Embora em temperatura do quarto esses corpos mantêm sua forma, mas à medida que a temperatura aumenta, eles gradualmente amolecem e começam a fluir como líquidos: corpos amorfos não têm uma certa temperatura, ponto de fusão.

Nisso eles diferem dos corpos cristalinos, que, com o aumento da temperatura, se transformam em Estado líquido não gradualmente, mas abruptamente (a uma temperatura bem definida - ponto de fusão).

Todos os corpos amorfos isotrópico, ou seja, ter o mesmo propriedades físicas em direções diferentes. No impacto, eles se comportam como corpos sólidos - eles se dividem e com um impacto muito longo - eles fluem.

Atualmente, existem muitas substâncias em estado amorfo recebido por meios artificiais, por exemplo, semicondutores amorfos e vítreos, materiais magnéticos e até metais.

2. Dispersão da luz. Tipos de espectros. Espectrógrafo e espectroscópio. Análise espectral. Tipos de radiação eletromagnética e sua aplicação no transporte ferroviário.

Um feixe de luz branca, passando por um prisma triédrico, não é apenas desviado, mas também decomposto em raios coloridos componentes.
Este fenômeno foi estabelecido por Isaac Newton através da realização de uma série de experimentos.

Os experimentos de Newton

Experiência na decomposição da luz branca em um espectro:

Newton enviou um raio luz solar através de um pequeno orifício em um prisma de vidro.
Entrando no prisma, o feixe foi refratado e deu na parede oposta uma imagem alongada com alternância iridescente de cores - o espectro.
Newton colocou um vidro vermelho no caminho do raio do sol, atrás do qual recebeu luz monocromática (vermelha), depois um prisma e observou na tela apenas uma mancha vermelha do raio de luz.
Primeiro, Newton dirigiu o raio do sol para um prisma. Então, tendo coletado os raios coloridos que emergem do prisma com a ajuda de uma lente convergente, Newton em uma parede branca recebeu em vez de uma faixa colorida imagem branca furos.

Conclusões de Newton:

O prisma não altera a luz, mas apenas a decompõe em seus componentes.
- raios de luz que diferem em cores diferem no grau de refração; Os raios violetas são mais fortemente refratados, os vermelhos são menos fortemente refratados.
- a luz vermelha, que é menos refratada, tem a maior velocidade, e a violeta - a menor, então o prisma decompõe a luz.
A dependência do índice de refração da luz em sua cor é chamada de dispersão.
Espectro de luz branca:

Conclusões:
- prisma divide a luz
- a luz branca é complexa (composta)
Os raios violetas são refratados mais do que os vermelhos.
A cor de um feixe de luz é determinada pela sua frequência de oscilação.
Ao passar de um meio para outro, a velocidade da luz e o comprimento de onda mudam, mas a frequência que determina a cor permanece constante.
luz branca- este é um conjunto de ondas com comprimentos de 380 a 760 nm.
O olho percebe raios de um determinado comprimento de onda refletidos de um objeto e, assim, percebe a cor do objeto.

Espectro de emissão O conjunto de frequências (ou comprimentos de onda) contidos na radiação de uma substância é chamado Espectro de emissão. Eles são de três tipos.
Sólido é um espectro contendo todos os comprimentos de onda de uma certa faixa do vermelho com λ ≈ 7,6. 10 -7 m para violeta com λ ≈ 4 . 10 -7 m. Um espectro contínuo é emitido por sólidos aquecidos e substâncias líquidas, gases aquecidos sob alta pressão.
Linear - este é o espectro emitido por gases, vapores de baixa densidade no estado atômico. Consiste em linhas separadas cor diferente(comprimento de onda, frequência) com localizações diferentes. Cada átomo emite um conjunto ondas eletromagnéticas certas frequências. Portanto, cada Elemento químico tem seu próprio alcance
Listrado é o espectro que é emitido pelo gás no estado molecular.
Os espectros de linha e faixa podem ser obtidos aquecendo uma substância ou passando uma corrente elétrica.
Espectros de absorção Os espectros de absorção são obtidos pela transmissão de luz de uma fonte. dando um espectro contínuo, através de uma substância cujos átomos estão em um estado não excitado. O espectro de absorção é a totalidade das frequências absorvidas por uma dada substância .
De acordo com a lei de Kirchhoff, uma substância absorve aquelas linhas do espectro que emite, sendo uma fonte de luz.
Análise espectral O estudo dos espectros de emissão e absorção permite estabelecer composição qualitativa substâncias. O conteúdo quantitativo de um elemento em um composto é determinado pela medição do brilho das linhas espectrais. O método para determinar a composição qualitativa e quantitativa de uma substância pelo seu espectro é chamado de especificação análise tr. Conhecendo os comprimentos de onda emitidos por diversos vapores, é possível estabelecer a presença de determinados elementos em uma substância. Este método é muito sensível. Linhas individuais nos espectros vários elementos podem coincidir, mas em geral o espectro de cada elemento é sua característica individual. A análise espectral tem desempenhado um grande papel na ciência. Com sua ajuda, a composição do Sol e das estrelas foi estudada. As linhas escuras de Fraunhofer foram descobertas no espectro do Sol (1814). O sol é uma bola de gás quente T≈ 6000 °C), emitindo um espectro contínuo. raios solares passam pela atmosfera do Sol, onde T ≈ 2000-3000 °C. A coroa absorve certas frequências do espectro contínuo, e nós na Terra recebemos o espectro de absorção do sol. Ele pode ser usado para determinar quais elementos estão presentes na coroa do Sol. Ele ajudou a descobrir todos os elementos da terra, bem como um elemento desconhecido, que foi nomeado hélio. Após 26 anos (1894) o hélio foi descoberto na Terra. Graças à análise espectral, 25 elementos foram descobertos. Devido à sua simplicidade comparativa e versatilidade, a análise espectral é o principal método para monitorar a composição de uma substância em metalurgia e engenharia mecânica. A análise espectral é usada para determinar composição química minérios e minerais A análise espectral pode ser realizada tanto por espectros de emissão quanto por espectros de absorção. A composição de misturas complexas é analisada pelo espectro molecular.

O espectro de radiação eletromagnética em ordem crescente de frequência é: 1) Ondas de baixa frequência; 2) Ondas de rádio; 3) Radiação infra-vermelha; 4) emissão de luz; 5) Radiação de raios X; 6) Radiação gama.

Todas essas ondas são propriedades comuns: absorção, reflexão, interferência, difração, dispersão. Essas propriedades podem, no entanto, se manifestar de diferentes maneiras. Fontes e receptores de ondas são diferentes.

Ondas de rádio: ν \u003d 10 5 - 10 11 Hz, λ \u003d 10 -3 -10 3 m.

Obtido usando circuitos oscilatórios e vibradores macroscópicos. Propriedades. Ondas de rádio de diferentes frequências e com diferentes comprimentos de onda são absorvidas e refletidas pela mídia de diferentes maneiras. Inscrição Comunicação de rádio, televisão, radar.