Tipinė fizikos užduotis yra apskaičiuoti įvairių medžiagų tūrius tam tikromis išorinėmis sąlygomis. Viena iš šių medžiagų yra gyvsidabris – unikalių fizinių savybių metalas. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime būdus, kaip išspręsti šią fizikos užduotį: kokį tūrį užima 100 molių gyvsidabrio?
Kas yra gyvsidabris?
Tai cheminis elementas, esantis po 80 periodinės lentelės skaičiumi. Jo kaimynas kairėje yra auksinis. Gyvsidabris žymimas simboliu Hg (hydrargyrum). Lotyniškas pavadinimas gali būti išverstas kaip „skystas sidabras“. Iš tiesų, kambario temperatūroje elementas egzistuoja kaip skystis, kuris yra sidabrinės spalvos.
Atitinkamas elementas yra vienintelis skystas metalas. Šį faktą lemia unikali jo atomų elektroninė struktūra. Jis yra ypač stabilus dėl visiškai užpildytų elektronų apvalkalų. Šiuo atžvilgiu gyvsidabris yra panašus į inertines dujas. Atomo stabilumassukelia sunkumų nuo jo atskirti elektroną. Pastarasis reiškia, kad tarp Hg atomų nėra metalinio ryšio, jie sąveikauja vienas su kitu tik dėl silpnų van der Waals jėgų.
Gyvsidabris jau tirpsta esant -39 oC. Gautas skystis yra labai sunkus. Jo tankis yra 13 546 kg/m3, tai yra 13,5 karto didesnis nei distiliuoto vandens. Ši tankio vertė atsiranda dėl didelės elemento atominės masės vertės, kuri yra 200,59 a.m.u.
Toliau straipsnyje atsakysime į klausimą, kiek tūrio užima 100 molių gyvsidabrio. Šią problemą galima išspręsti dviem skirtingais būdais.
Problemos sprendimas pirmuoju būdu
Norint atsakyti į klausimą: „Koks tūris yra 100 molių gyvsidabrio?“, reikėtų remtis atitinkamais eksperimentiniais duomenimis. Kalbama apie molinį tūrį. Tokius duomenis galima rasti informacinėje literatūroje. Taigi vienoje iš lentelių matome, kad esant 293 K (20 oC) atitinkamo skysto metalo molinis tūris yra 14,81 cm3 /mol. Kitaip tariant, 1 molis Hg atomų užima 14,81 cm3 tūrį. Norint atsakyti į problemos klausimą, užtenka šį skaičių padauginti iš 100.
Taigi gauname atsakymą: 100 molių gyvsidabrio tūris lygus 1481 cm3, kas praktiškai atitinka 1,5 litro.
Atkreipkite dėmesį, kad 20 oC naudojome molinio tūrio vertę. Tačiau gautas atsakymas labai nepasikeis, jei gyvsidabris bus laikomas bet kuriuo kitutemperatūra, nes jos šiluminio plėtimosi koeficientas yra labai mažas.
Antras sprendimas
Atsakykite į klausimą, kiek tūrio užima 100 molių gyvsidabrio, naudodami kitokį metodą nei ankstesnis. Norėdami tai padaryti, turime naudoti atitinkamo metalo tankio ir molinės masės duomenis.
Pradinė problemos sprendimo formulė bus tokia:
ρ=m/V.
Kur galiu išreikšti V reikšmę:
V=m/ρ.
Medžiagos masė n=100 molių apibrėžiama taip:
m=nM.
Kur M yra vieno molio gyvsidabrio masė. Tada darbo formulė tūriui nustatyti bus parašyta taip:
V=nM/ρ.
Molinės masės reikšmė, kurią jau pateikėme aukščiau, skaitine prasme ji lygi atominei masei, išreiškiama tik gramais vienam moliui (M=200, 59 g/mol). Gyvsidabrio tankis yra 13 546 kg/m3 arba 13,546 g/cm3. Šias reikšmes pakeičiame formulėje, gauname:
V=nM/ρ=100200, 59/13, 546=1481 cm3.
Kaip matote, gavome lygiai tokį patį rezultatą, kaip ir taikydami ankstesnį problemos sprendimo būdą.
