Ella ([info]ella_p) wrote,
@ 2008-04-07 21:54:00
Previous Entry  Add to memories!  Tell a Friend!  Next Entry
Число Авогадро
Объясните мне, тупому полугуманитарию.

Определение:
Число Авогадро (6,022045±0,000031)*10в 23-й степени - число молекул в моле любого вещества или число атомов в моле простого вещества. Одна из фундаментальных постоянных, с помощью которой можно определить такие величины, как, например, массу атома или молекулы, заряд электрона и т.д.

Моль – количество вещества, которое содержит столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в 12 г углерода-12 , причем структурными элементами обычно являются атомы, молекулы, ионы и др. Масса 1 моль вещества, выраженная в граммах, численно равна его мол. массе..

Короче. Моль - это сколько протонов+нейтронов (у них масса одинаковая) имеется в грамме углерода. Или, что то же самое, сколько протонов+нейтронов имеется в 12 граммах углерода. В грамме углерода-12 содержится примерно 5*10в22-й атомов углерода (число Авогадро/12) [этот кусок я сначала написала неправильно, а потом поправила, спасибо комментаторам]

Число Авогадро это фундаментальная величина. Вопрос: почему? Нет, я понимаю, что существует закон Авогадро, по которому одинаковое количество молекул идеального газа при равных температуре и давлении занимает одинаковый объем. В частности, если это количество будет равно числу Авогадро, то объем любого газа при нуле градусов и давлении 101000 паскалей будет 22,4 литра.

Собственно, вопрос в том, что я внезапно обнаружила, что не врубаюсь, что такое фундаментальная величина, довольно-таки ключевое понятие в физике. Вот скорость света - фундаментальная величина, потому, что она всегда одинакова, от нее ведется отсчет. Или абсолютный нуль, тоже понятно, он абсолютный. А количество молекул в произвольном количестве произвольно выбранного вещества - в чем ее ценность? Почему ньютон или килограмм - это просто меры, а число Авогадро - фундаментальная величина?


(Post a new comment)


[info]signamax
2008-04-08 02:04 am UTC (link)
могу объяснить на пальцах с начала

как уже вы выучили моль это количество
чего угодно в принципе
принято что 1 моль это количество равное числу авогадро

теперь на пальцах
у вас есть 10 слоников
каждый слоник может держать в хоботе 1 ромашку
и хотя масса одно слоника и масса одной ромашки отличаются чтобы все были щасливы вы должны 10 слоникам выдать 10 ромашек
по одной на слоника
возвращаясь к молям
можно сказать что количество молей слоников и ромашек у вас одинаковое

поскольку молекулы взаимодействуют не килограмм слоников с килограммом ромашей - никакого щастя - я моль слоников с молем ромашек - то моль это удобная херня для расчетов

(Reply to this)(Thread)


[info]signamax
2008-04-08 02:06 am UTC (link)
я конешно могу и по другом объяснить но это если вы проявите дальнейший интерес
в повседневной практике использую моль ну несколько раз на дню не считая teaching

(Reply to this)(Parent)(Thread)


[info]ella_p
2008-04-08 02:12 am UTC (link)
А! Ну, то есть, N таких-то молекул взаимодействуют с M таких-то молекул, и нужна некоторая мера количества молекул. А почему молекулы считают не в штуках-тысячах-миллионах, а в молях? Просто так исторически сложилось, или есть какое-то удобство именно в такой мерке?

(Reply to this)(Parent)(Thread)(Expand)

(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 02:18 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 02:24 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 02:29 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 02:39 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 02:48 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 02:58 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 03:03 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 03:11 am UTC (Expand)
??? - [info]arkhip, 2008-04-08 05:44 pm UTC (Expand)
Re: ??? - [info]signamax, 2008-04-08 05:46 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]dvv, 2008-04-08 12:54 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 05:50 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]dvv, 2008-04-08 06:09 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 06:46 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]dvv, 2008-04-08 07:08 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 07:16 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 02:42 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 02:55 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 02:59 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 03:04 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]r_l, 2008-04-08 02:26 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 02:40 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 02:50 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 02:59 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 03:06 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 03:15 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 03:29 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 03:54 am UTC (Expand)
(no subject) - [info]signamax, 2008-04-08 04:41 am UTC (Expand)

[info]ppl
2008-04-08 02:12 am UTC (link)
В общем, правильно вы рассуждаете. Было бы другое определение килограмма - было бы другое число. Так что особой фундаментальности нет.

(Reply to this)


[info]dmpogo
2008-04-08 03:47 am UTC (link)
Короче. Моль - это сколько атомов углерода имеется в грамме углерода. Или, что то же самое, сколько молекул углерода-12 имеется в 12 граммах углерода. В грамме углерода-12 содержится примерно 5*10в22-й молекул углерода (число Авогардо/12)


Это неверно в деталях, углерод-12 -- не "молекула" углерода, а собственно атом углерода и есть. 12 относится к наиболее стабильному изотопу - 6 протонов и 6 нейтронов. Моль имеет отношение к "атомной массовой единице" (amu) как меры массы. AMU определена сейчас как 1/12 массы атома углерода. Кстати когда-то (до 1961) было принято определение AMU как 1/16 массы атома кислорода-16.


(Reply to this)(Thread)


[info]ella_p
2008-04-08 02:10 pm UTC (link)
Тьфу, я балда. Конечно.

(Reply to this)(Parent)(Thread)


[info]dmpogo
2008-04-08 05:41 pm UTC (link)
Послушал бы я со стороны свои оговорки :)

А насчет фундаментальности моля (и числа Авогадро) - в теоретической физике он по сути не применяется. Это все термодинамика да химия :). Мне все приходится напоминать студентам, что для меня газовая постоянная равна константе Больцмана деленной на массу атома водорода, а не чего то на моль.

(Reply to this)(Parent)


[info]_shadow__
2008-04-08 04:09 am UTC (link)
Вы совершенно справедливо вспомнили про мольный объем. Моль фундаментален - поскольку устанавливает сответствие между характеристиками одной молекулы и макроколичествами вещества; например, между постоянной Больцмана (характеризующей энергию теплового движения одной молекулы) и универсальной газовой постоянной (характеризующей тепловую энергию стандартного, т.е. мольного объема идеального газа) R=k*N. Выбор размерности же, т.е. масштаба соответствия, конечно, произволен; единица могла быть не углеродной.

(Reply to this)


[info]andrey_tch
2008-04-08 06:15 am UTC (link)
На пальцах: атомы состоят из протонов, нейтронов (ядро) и электронов. Электроны весят мало, и их массой можно пренебречь.
Масса протона = масса нейтрона = 1 углеродной единице. (Раньше измеряли в водородных или кислородных, но, видимо, из-за примесей других изотопов реальные измерения проводились с погрешностью - а момжет, это и не так).

Если мы возьмем 6*10^23 атомов какого-нибудь вещества, то получим столько же граммов живого веса, сколько углеродных единиц весит 1 атом. (Соответственно - молекул) 1 моль водорода весит 2г, 1 моль кислорода весит 32 г.
По-моему, так.

(Reply to this)


[info]andrey_tch
2008-04-08 06:18 am UTC (link)
Ах, вот почему у социологов такой интерес к числу Авогардо.
тогда надо было уточнить вопрос: вас интересует марксистское понимание или буржуазное?

(Reply to this)(Thread)


[info]ella_p
2008-04-08 02:15 pm UTC (link)
А то ж. Наука физика - старый, устойчивый и почтенный социальный конструкт, и социологический интерес к его устройству дело естественное. Есть целая отрасль такая, социология науки.

(Reply to this)(Parent)


[info]worldtensor
2008-04-08 06:31 am UTC (link)
С точки зрения физики ничего фундаментального в моле нет. Фейнман, в своих "лекциях", объяснил лучше всего:

На практике, когда имеешь дело с молекулами, приходится оперировать большими числами, поэтому химики произвольно выбрали число, очень большое число, и придумали ему специальное название. Они назвали его моль. Моль -- это очень искуственное число. Почему химики не приняли за единицу 10^24, чтобы вышло круглое число, -- вопрос исторический.

Случилось так, что они для удобства выбрали число 6.02х10^23 объектов, и назвали это число "молем объектов". После этого, вместо того чтобы измерять число молекул в "штуках", они измеряют из в "молях"... Смысл тот же самый, только единицы измерения разные. В качестве измерения мы (физики) используем 1, а химики используют 6х10^23"


Последнее предложение очень верно: мне очень часто приходится считать атомы, а понятием "моль" я не пользовался с undergrad-а. Большая разница между мной и химиками, однако, в том количестве атомов и молекул, которыми мы пользуемся: я, каждый день, "ловлю" один единственный атом, или десяток-другой, или, даже, миллиард. Пересчитывать миллиард (10^9) атомов в моли -- нелепо. Для химиков же, оперировать с такими маленькими количествами вещества (десяти-милионная десяти-миллионной грамма) -- едва вообразимая экзотика.

(Reply to this)(Thread)


[info]_shadow__
2008-04-08 07:14 am UTC (link)
вообще-то не согласен. Идея моля появляется, когда мы в молекулярно-кинетической теории обнаруживаем вдруг, что ансамбль из не имеющих собственного объема n частиц идеального газа при данной температуре и давлении потребует вполне определенного объема; именно в этот момент появляется и проявляется фундаментальность. Можно было бы определить моль как число молекул идеального газа в литре (или любом другом объеме, это изменит только масштаб), но физически это не реализуемо - для реальных газов соотношение будет чуть другим, мы рискуем размыть физический смысл. Фактически моль - это "такое кколичество некоей субстанции, которое, находясь в газообразном состоянии в условиях эквивалентности свойств этого газа свойствам идеального газа, займет такой же объем, какой при тех же давлении и температуре займет 12 г. гипотетического одноатомного газообразного углерода опять же при условии, что можно пренебречь его неидеальностью". Хотя такой газообразный углерод - состояние недостижимое, но мы же знаем, что имеем право каждую молекулу углерода заменить молекулой идеального газа - и т.д. ; ).

(Reply to this)(Parent)(Thread)


[info]sibirets
2008-04-08 01:59 pm UTC (link)
Интересно с чем Вы не согласны? Вы же сами увидели, что с универсальностями особенно не разбежишься. То необходимо к фазовым превращениям прибегать, то одно вещество заменять на другое. Вот в этой замене все и сидит. Как только Вы сказали, что

имеем право каждую молекулу углерода заменить молекулой идеального газа

(кстати говоря, почему имеем? если я напускающим пар на сцену под певцов вместо углерода подсуну сероводород - мало кто обрадуется) тем самым Вы сказали, что забудем про фундаментальность и будем говорить про штуки.

(Reply to this)(Parent)(Thread)(Expand)

(no subject) - [info]_shadow__, 2008-04-08 02:52 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]sibirets, 2008-04-08 03:09 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]_shadow__, 2008-04-08 03:31 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]sibirets, 2008-04-08 04:04 pm UTC (Expand)

[info]_shadow__
2008-04-08 07:26 am UTC (link)
кстати эксперимент с переводом 12 г углерода в газообразное состояние вполне реализуем; мы можем заставить его полностью прореагировать с водородом, получить строго соответствкющее количество метана - который, при низком давлении, будет (в некоторых аспектах) неплохой моделью идеального газа.

(Reply to this)(Parent)


[info]bom_lj
2008-04-08 07:31 am UTC (link)
фундаментальность в данном случае заключается в том, что введя эти определения мы можем начать оперировать абстрантными величинами, а не цифрами.

(Reply to this)(Thread)


[info]bom_lj
2008-04-08 07:32 am UTC (link)
то есть "строить стены на фундаменте".
фундамент может быть разным, но для удобства исторически выбрали этот.

(Reply to this)(Parent)

удивительно, как можно запутать простой вопрос
[info]a_shen
2008-04-08 09:03 am UTC (link)
(это в основном к комментаторам, но и Вы тоже поспособствовали этому, написав, что в грамме углерода столько же атомов, сколько молекул углерода в 12 граммах - что означает, что в молекуле углерода 12 атомов, как легко понять, что не имеет ничего общего с действительностью)

ясно, что если бы во времена французской революции иначе бы определили грамм (а его определили так, чтобы кубический сантиметр воды составлял 1 грамм - а сантиметр определили из тогдашних представлений об окружности Земли), то число это было совсем другое. Ещё один источник произвола - выбор единицы для измерения атомных весов (они все в первом приближении кратны одному и тому же числу - массе протона - но для следующего приближения был сделан произвольный выбор)

так что ничего такого особо фундаментального в числе Авогадро нет - но вот его измерение было величайшим достижением физики, поскольку означало возможность что-то оценивать для отдельных атомов

(Reply to this)


[info]vinopivets
2008-04-08 10:35 am UTC (link)
Комменты перечитывать лень, поэтому, возможно, повторюсь. Ничего фундаментального в моле, молярном весе и числе Авогадро нет. Фундаментальное есть в том, что вещества взаимодействуют не весами-объемами, а штуками. Штука водора, две штуки кислорода - вода, она же лед, она же водяной пар или водяной же газ. Но мы-то вещества пересчитывать не умеем, поэтому отмеряем меркой (объем) или взвешиваем. Тогда для перевода в штуки нам нужны переводные коэффициенты, и все тобой перечисленное - они и есть. Т.е вся "фундаментальность" этих величин - просто трансляция того (действительно фундаментального) факта, что вещества взаимодействуют штуками.

(Reply to this)(Thread)


[info]ella_p
2008-04-08 02:26 pm UTC (link)
Я уже врубилась. Это число - удобный переводной коэффициент для веса протона (нейтрона) в граммы. Если бы не исторические наслоения, то физики давно приняли бы такой коэффициент, который равняется одному грамму деленому на вес одного протона, и всем было бы все понятно, и я бы меньше троек в школе хватала. Но поскольку исторически сложилось иначе, используется число, равное одному грамму деленому на вес двенадцати протонов-нейтронов.

А закон Авогардо тут вообще ни при чем, и должен преподаваться на другой странице учебника - про идеальные газы.

Так?

(Reply to this)(Parent)(Thread)(Expand)

(no subject) - [info]arkhip, 2008-04-08 05:42 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]marmotl, 2008-04-08 06:04 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]ella_p, 2008-04-08 06:53 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]marmotl, 2008-04-08 07:16 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]vinopivets, 2008-04-08 08:18 pm UTC (Expand)
(no subject) - [info]vinopivets, 2008-04-08 08:21 pm UTC (Expand)

[info]thumm
2008-04-08 11:47 am UTC (link)
Ну, вообще говоря, тут два вопроса.
Один - сама концепция "количества вещества" как фундаментальной переменной (отличной от массы, размера и т.д.) - но это (в примере со слониками и ромашками), уже разъяснили так, что лучше не скажешь.
Другой вопрос - это, собственно, фундаментальные величины. То, что Вы приводите в качестве примеров - это константы, связывающие естественные, природные масштабы и меры и меры искусственные, введенные человеком совершенно произвольным образом.
То есть существует скорость света, элементарный заряд, масса протона, постоянная Планка - это естественные единицы измерения. И существуют коэффициенты пропорциональности, которые переводят эти единицы в наши привычные.
Один из них - число Авогадро, которое, по сути, есть чисо протонов в 1 грамме протонов.
По историчесчким причинам (точнее, насколько я помню, по причинам , связанным с технологией точного измерения) для определения выбраны не собственно протоны, а атомы углерода-12. Масса атома углерода-12 с точностью до, наверное, пары процентов равна 12 массам свободного протона. Но эти два процента никакого особо фундаментального смысла, по-моему, не имеют. А фундаментальный смысл - именно связать массу протона и общепринятую "человеческую" единицу массы.

(Reply to this)


[info]marmotl
2008-04-08 06:02 pm UTC (link)
Вот только не Авогардо. :)

Но вопрос, конечно, интересный. Я думаю, число Авогадро неправильно называть фундаментальной величиной, потому что оно определяется через искусственную, введенную людьми величину - грамм.

(Reply to this)

а вот и я
[info]graf_garcia
2008-04-08 08:36 pm UTC (link)
слушай, ты же приводишь сама определение:
++Моль – количество вещества, которое содержит столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в 12 г углерода-12 . Масса 1 моль вещества, выраженная в граммах, численно равна его мол. массе."++

вот потому что меряют именно в граммах, магическое число 6.02*10 в 23-ей и получается. а ++в чем ценность количества молекул в количестве чего-нибудь++ - так а процесс-то лучше запускать не абы как, а посчитав по химическому уравнению. а то двинет прямо в глаз, и будешь без глаза потом.

у тебя же математическая голова, ты же такие вещи обычно гораздо быстрее нас, когдатошних химиков, понимаешь?!

(Reply to this)(Thread)

Re: а вот и я
[info]ella_p
2008-04-08 08:38 pm UTC (link)
Теперь мне уже объяснили. А вообще-то - ага, не въехала. Закон этот про объемы газа сбил.

(Reply to this)(Parent)

(Reply from suspended user)

Create an Account
Forgot your login?
Login w/ OpenID
English • Español • Deutsch • Русский…