Intensywne właściwości: cechy i przykłady

Intensywne właściwości to zestaw właściwości substancji, które nie zależą od wielkości lub ilości rozważanej substancji. Przeciwnie, rozległe właściwości są związane z wielkością lub ilością rozważanej substancji.

Zmienne takie jak długość, objętość i masa są przykładami podstawowych wielkości, które są typowe dla rozległych właściwości. Większość pozostałych zmiennych jest wydedukowanymi wielkościami, wyrażonymi jako matematyczna kombinacja podstawowych wielkości.

Przykładem dedukowanej ilości jest gęstość: masa substancji na jednostkę objętości. Gęstość jest przykładem intensywnej właściwości, więc można powiedzieć, że intensywne właściwości są na ogół wydedukowanymi ilościami.

Charakterystycznymi właściwościami intensywnymi są te, które umożliwiają identyfikację substancji o określonej określonej wartości, na przykład temperaturę wrzenia i ciepło właściwe substancji.

Istnieją ogólne właściwości intensywne, które mogą być wspólne dla wielu substancji, na przykład koloru. Wiele substancji może mieć ten sam kolor, więc nie służy do ich identyfikacji; chociaż może być częścią zestawu cech substancji lub materiału.

Charakterystyka intensywnych właściwości

Intensywne właściwości to te, które nie zależą od masy lub wielkości substancji lub materiału. Każda z części systemu ma tę samą wartość dla każdej z intensywnych właściwości. Ponadto właściwości intensywne, z podanych powodów, nie są addytywne.

Jeśli rozległa właściwość substancji, takiej jak masa, zostanie podzielona między inną obszerną właściwość substancji, taką jak objętość, uzyskana zostanie intensywna właściwość zwana gęstością.

Prędkość (x / t) jest intensywną właściwością materii, wynikającą z podzielenia rozległej właściwości materii, takiej jak przebyta przestrzeń (x), między inną rozległą właściwością materii, taką jak czas (t).

Z drugiej strony, jeśli intensywna właściwość ciała jest mnożona, na przykład prędkość przez masę ciała (rozległa własność), uzyskana zostanie wielkość ruchu ciała (mv), która jest własnością rozległą.

Lista intensywnych właściwości substancji jest obszerna, w tym: temperatura, ciśnienie, objętość właściwa, prędkość, temperatura wrzenia, temperatura topnienia, lepkość, twardość, stężenie, rozpuszczalność, zapach, kolor, smak, przewodnictwo, elastyczność, napięcie powierzchniowe, ciepło właściwe itp.

Przykłady

Temperatura

Jest to wielkość, która mierzy poziom termiczny lub ciepło, które posiada ciało. Każda substancja jest tworzona przez agregat cząsteczek lub dynamicznych atomów, to znaczy stale się porusza i wibruje.

W ten sposób wytwarzają pewną ilość energii: energię kaloryczną. Suma energii kalorycznych substancji określana jest jako energia cieplna.

Temperatura jest miarą średniej energii cieplnej ciała. Temperatura może być mierzona w oparciu o właściwości ciał, aby rozszerzyć się w zależności od ich ilości ciepła lub energii cieplnej. Najczęściej używane skale temperatury to: Celsjusza, Farenheita i Kelvina.

Skala Celsjusza jest podzielona na 100 stopni, zakres zawarty w punkcie zamarzania wody (0 ° C) i jej punkcie wrzenia (100 ° C).

Skala Farenheita przyjmuje punkty wymienione odpowiednio jako 32ºF i 212ºF. A część zakładu w skali Kelvina ma temperaturę -273, 15 ºC jako zero absolutne (0 K).

Objętość właściwa

Objętość właściwa jest definiowana jako objętość zajmowana przez jednostkę masy. Jest to wielkość odwrotna do gęstości; na przykład objętość właściwa wody w 20 ° C wynosi 0, 001002 m3 / kg.

Gęstość

Odnosi się do tego, ile waży pewna objętość zajmowana przez niektóre substancje; czyli stosunek m / v. Gęstość ciała jest zwykle wyrażana w g / cm3.

Oto przykłady gęstości niektórych pierwiastków cząsteczek lub substancji: -Air (1, 29 x 10-3 g / cm3)

-Aluminium (2, 7 g / cm3)

-Benzen (0, 879 g / cm3)

-Copper (8, 92 g / cm3)

-Woda (1 g / cm3)

-Inne (19, 3 g / cm3)

- Rtęć (13, 6 g / cm3).

Zauważ, że złoto jest najcięższe, podczas gdy powietrze jest najlżejsze. Oznacza to, że sześcian złota jest znacznie cięższy niż sześcian utworzony hipotetycznie tylko przez powietrze.

Ciepło właściwe

Jest definiowana jako ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury jednostki masy o 1 ° C.

Ciepło właściwe otrzymuje się stosując następujący wzór: c = Q / m.t. Gdzie c to ciepło właściwe, Q to ilość ciepła, m masa ciała, a Δt to zmiana temperatury. Im większe jest ciepło właściwe materiału, tym więcej energii trzeba dostarczyć, aby go ogrzać.

Jako przykład konkretnych wartości ciepła mamy następujące wyrażone w J / Kg.ºC i

cal / g.ºC, odpowiednio:

-Al 900 i 0, 215

-Cu 387 i 0, 092

-Fe 448 i 0, 107

-H ₂ O 4, 144 i 1, 00

Jak można wywnioskować na podstawie odsłoniętych wartości ciepła właściwego, woda ma jedną z najwyższych znanych wartości ciepła właściwego. Tłumaczy się to wiązaniami wodorowymi, które powstają między cząsteczkami wody, które mają wysoką zawartość energii.

Wysokie ciepło właściwe wody ma zasadnicze znaczenie w regulacji temperatury środowiska na ziemi. Bez tej własności lata i zimy miałyby bardziej ekstremalne temperatury. Ma to również znaczenie w regulacji temperatury ciała.

Rozpuszczalność

Rozpuszczalność jest właściwością intensywną, która wskazuje maksymalną ilość substancji rozpuszczonej, którą można włączyć do rozpuszczalnika, tworząc roztwór.

Substancja może zostać rozpuszczona bez reakcji z rozpuszczalnikiem. Aby rozpuścić substancję rozpuszczoną, należy pokonać przyciąganie międzycząsteczkowe lub interionowe między cząstkami czystej substancji rozpuszczonej. Ten proces wymaga energii (endotermicznej).

Ponadto dostarczanie energii jest wymagane do oddzielenia cząsteczek od rozpuszczalnika, a tym samym do włączenia cząsteczek substancji rozpuszczonej. Jednak energia jest uwalniana, gdy cząsteczki substancji rozpuszczonej wchodzą w interakcję z rozpuszczalnikiem, dzięki czemu cały proces jest egzotermiczny.

Fakt ten zwiększa nieporządek cząsteczek rozpuszczalnika, co powoduje, że proces rozpuszczania rozpuszczonych cząsteczek w rozpuszczalniku jest egzotermiczny.

Poniżej podano przykłady rozpuszczalności niektórych związków w wodzie w temperaturze 20 ° C, wyrażone w gramach substancji rozpuszczonej / 100 gramów wody:

-NaCl, 36, 0

-KCl, 34, 0

-NaNO ₃, 88

-KCl, 7, 4

-AgNO ₃ 222, 0

-C12H22O11 (sacharoza) 203, 9

Aspekty ogólne

Sole ogólnie zwiększają ich rozpuszczalność w wodzie wraz ze wzrostem temperatury. Jednak NaCl prawie nie zwiększa swojej rozpuszczalności w obliczu wzrostu temperatury. Z drugiej strony, Na ₂ SO ₄ zwiększa jego rozpuszczalność w wodzie do 30 ° C; z tej temperatury zmniejsza się jego rozpuszczalność.

Oprócz rozpuszczalności stałej substancji rozpuszczonej w wodzie, mogą wystąpić liczne sytuacje dla rozpuszczalności; na przykład: rozpuszczalność gazu w cieczy, ciecz w cieczy, gaz w gazie itp.

Współczynnik załamania światła

Jest to intensywna właściwość związana ze zmianą kierunku (refrakcji), której doświadcza promień światła podczas przechodzenia, na przykład z powietrza do wody. Zmiana kierunku wiązki światła wynika z faktu, że prędkość światła jest większa w powietrzu niż w wodzie.

Współczynnik załamania światła uzyskuje się przy zastosowaniu wzoru:

η = c / ν

η oznacza współczynnik załamania światła, c oznacza prędkość światła w próżni, a v oznacza prędkość światła w ośrodku, którego współczynnik załamania światła jest określany.

Współczynnik załamania powietrza wynosi 10002926, a wody 1330. Te wartości wskazują, że prędkość światła jest wyższa w powietrzu niż w wodzie.

Temperatura wrzenia

Jest to temperatura, w której substancja zmienia stan, przechodząc ze stanu ciekłego do stanu gazowego. W przypadku wody temperatura wrzenia wynosi około 100 ° C.

Temperatura topnienia

Jest to temperatura krytyczna, w której substancja przechodzi ze stanu stałego do stanu ciekłego. Jeśli temperatura topnienia jest przyjmowana jako równa temperaturze zamarzania, jest to temperatura, w której zaczyna się zmiana ze stanu ciekłego na stały. W przypadku wody temperatura topnienia jest bliska 0 ° C.