Аккумулирование электричества 8 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 41Следующая ⇒

Выч.	Соед.	Пример	Набл.		Выч.	Соед.	Пример	Набл .
0,70	H-H	H₂		0,74	1,30	H-B	B₂H₆	1,27
0,92	H-F	HF		0,92		C-O	CaCO₃	1,29
	H-C	Бензол		0,94		B-F	BF₃	1,30
	H-O	Муравьиная кислота		0,95		C-N	Оксамид	1,31
1,06	H-N	Гидразин		1,04		C-F	Cf₃Cl	1,32
	H-C	Этилен		1,06		C-C	Этилен	1,34
	C-N	NaCN		1,09	1,41	C-C	Бензол	1,39
	N-N	N₂		1,09		N-O	HNO₃	1,41
	C-O	COS		1,10		C-C	Графит	1,42
1,18	C-O	CO₂		1,15		C-N	Ди-аланин	1,42
	C-N	Циан		1,16		C-O	Метил эфир	1,42
	H-B	B₂H₆		1,17		C-F	CH₃F	1,42
	N-N	CuN₃		1,17	1,54	C-C	Алмаз	1,54
	N-0	N₂O		1,19		C-C	Пропан	1,54
	C-C	Ацетилен		1,20		B-C	B(CH₃)₂	1,56

Экспериментальные результаты совсем не согласуются с теорией. Напротив, они широко рассеяны. Например, расстояния С-С охватывают почти всю область от 1,18 – минимума для этой комбинации, до максимума 1,54. Однако, основные соединения каждого класса согласуются с теоретическими величинами. Парафиновые углероды, углеводороды, бензол, этилен и ацетилен имеют расстояния, приближающиеся к теоретическим, - 1,54, 1,41 и 1,30 соответственно. Все расстояния СН близки к теоретическим 0,92 и 1,06, и так далее. Следовательно, разумно прийти к выводу, что значительные отклонения от теоретических величин происходят за счет особых факторов, которые применяются к менее правильным структурам.

Детальное исследование причин подобных отклонений выходит за рамки настоящей работы. Однако имеются две довольно очевидные причины, заслуживающие упоминания. Первая причина: Силы, оказываемые соседним атомом, могут изменять обычный результат взаимодействия двух атомов. В этой связи, интересно, что оказываемое действие обратное; то есть, увеличивающееся разделение атомов, а не уменьшение разделения, как следовало бы ожидать. Естественная система отсчета всегда движется с единицей скорости, независимо от положений структур, к которым она применяется. Соответственно, сила, направленная вовнутрь за счет этой последовательности, всегда остается одной и той же. Любое взаимодействие с третьим атомом вносит дополнительную силу движения наружу, и, следовательно, сдвигает точку равновесия наружу. Это демонстрируется в измеренных расстояниях у многоатомных производных бензола. Наименьшие расстояния С-С в этих соединениях 1,38 и 1,39 обнаруживаются на внешних концах молекулярных структур, в то время как соответствующие расстояния внутри соединений, где влияние соседних атомов максимально, характерная область от 1,41 до 1,43.

Еще одна причина расхождений: Во многих примерах, измерение и теоретическое вычисление не относятся к одному и тому же количеству. Вычисление дает расстояние между структурными единицами, а измерения относятся к расстоянию между определенными атомами. Если атомы являются структурными единицами, как в соединениях класса NaCl, или если расстояние между группами совпадает с межатомным расстоянием, как у обычных парафинов, проблемы нет. В противном случае, не следует ожидать точного согласования. И вновь, в качестве примера мы можем воспользоваться бензолом. Сообщается, что у бензола расстояние С-С равно 1,39, в то время как соответствующее теоретическое расстояние, как указано в Таблице 12, составляет 1,41. Но, согласно теории, бензол не является кольцом атомов углерода с примыкающими атомами водорода, это кольцо нейтральных групп СН. Поэтому, расстояние между этими нейтральными группами, структурными единицами атома обладает нейтральной величиной 1,41. Поскольку известно, что атомы водорода находятся вне атомов углерода, если это атомы копланарны, из этого следует, что расстояние между действующими центрами групп СН должно быть больше, чем расстояние между атомами углерода этих групп. Следовательно, измерение 1,39 между атомами углерода полностью согласуется с теоретическими вычислениями расстояния.

Тот же вид отклонения от результатов непосредственного взаимодействия между двумя отдельными атомами происходит в крупном масштабе, если имеется группа атомов, действующих структурно как радикал. Многие свойства молекул, частично или полностью состоящих из радикалов или нейтральных групп, определяются не характеристиками атомов, а характеристиками групп. Например, радикал NH₄ обладает теми же удельными вращениями, действуя, как группа, что и атом рубидия, и в кристаллах типа NaCl галида рубидия может быть заменен без изменения объема. Поэтому, в соединениях, содержащих такие группы, межатомное расстояние не имеет непосредственного значения. Теоретически можно определить местонахождение действующих центров разных групп и измерить межатомные расстояния, соответствующие вычисленным теоретически, но такая попытка еще не предпринималась. Поэтому сейчас невозможно представить сравнение между теоретическими и экспериментальными расстояниями в соединениях, содержащих радикалы, для сравнения с Таблицами 1-12.

Однако получены некоторые предварительные результаты об отношении между теоретическими расстояниями и плотностью в сложных соединениях. Имеется ряд факторов, еще не исследованных детально, оказывающих какое-то влияние на плотность твердой материи. По этой причине, выводы, сделанные из теории, экспериментальны, а корреляция между теорией и наблюдением лишь приблизительна. Тем не менее, некоторые аспекты экспериментальных результатов значимы и достаточно интересны, чтобы оправдать уделенное им внимание.

Если мы разделим молекулярную массу, в терминах единиц атомного веса, на плотность, мы получим молекулярный объем в терминах единиц, входящих в измерение плотности. Для нынешних целей, будет удобно превратить эту величину в естественные единицы объема. Коэффициент превращения – это куб единицы расстояния региона времени, деленный на единицу массы атомного веса. В системе единиц СГС, числовая величина составляет 14,908.

Таблица 13: Молекулярный объем

	m	d		n	V	S₀³	c	ab₁		ab₂
NaNO₃	85,01		2,261	2	1,261	1,241	4		3-3		4-5
KNO₃	101,10		2,109	2	1,608	1,565	4		4-3		4-5
Ca(NO₃)₂	164,10		2,36	3	1,554	1,565	4		4-3		4-5
RbNO₃	147,9		3,11	2	1,590	1,63	4		4-4		4-4
Sr(NO₃)₂	211,65		2,986	3	1,585	1,631	4		4-4		4-4
CsNO₃	194,92		3,685	2	1,774	1,825	4		4½-4½		4-4
Na₂CO₂	106,00		2,509	3	0,944	0,970	4		3-3		3½-3½
MgCO₃	84,33		3,037	2	0,931	0,970	4		3-3		3½-3½
K₂CO₃	138,20		2,428	3	1,272	1,222	4		4-3		3½-3½
CaCO₃	100,09		2,711	2	1,238	1,222	4		4-3		3½-3½
BaCO₃	197,37		4,43	2	1,494	1,532	4		4½-4½		3½-3½
FeCO₃	115,86		3,8	2	1,022	0,976	5		4-3		3½-3½
CoCO₃	118,95		4,13	2	0,966	0,976	5		4-3		3½-3½
Cu₂CO₃	187,09		4,40	3	0,950	0,976	5		4-3		3½-3½
ZnC₃	125,39		4,44	2	0,947	0,976	5		4-3		3½-3½
Ag₂CO₃	275,77		6,077	3	1,015	1,096	5		4-4		3½-3½

В Таблице 13 средние объемы на объемную группу числа неорганических соединений, содержащие радикалы (V), вычисленные из измеряемых плотностей, сравниваются с кубами межгрупповых расстояний (S₀³), вычисленных на предварительно описанной теоретической основе.

Удельное электрическое вращение (с) соединений с обычной ориентацией равно 4, как у одновалентных бинарных соединений. Соединения с магнитной ориентацией принимают нейтральную величину 5. Удельные магнитные вращения для положительного компонента и отрицательного радикала показаны в колонках, озаглавленных соответственно ab₁ и ab₂. Колонки 2, 3 и 4 показывают молекулярную массу (m), плотность твердого соединения (d) и число объемных единиц в молекуле (n). Как и в предыдущих таблицах, вычисленные и эмпирические величины не одинаковы, поскольку использовались непосредственные величины плотностей, а не спроецированные до нулевой температуры. Для точности потребовалась бы обработка, но она не оправдана на ранней стадии исследования.

В таблице имеются пять пар соединений, таких как Ca(NO₃)₂ и KNO₃, в которых межгрупповые расстояния одинаковы. Единственная разница между парами, если рассматриваются факторы объема, в количестве структурных групп. Из-за неясностей, связанных с измеренными плотностями, трудно прийти к выводам на основе каждой пары, рассмотренной индивидуально, но вычисленный из плотности средний объем на группу в пяти двухгрупповых структурах составляет 1,267, в то время как в пяти трехгрупповых структурах средняя величина составляет 1,261. Отсюда очевидно, что объемное качество группы и независимого атома, которое мы отмечали в случае радикала NH₄, является общим суждением, по крайней мере, в этом классе соединений. Данное положение будет иметь особое значение, когда мы предпримем рассмотрение отношений объемов жидкости.

Завершая обсуждение в этой главе, уместно повторить, что величины межатомного и межгруппового расстояния, выведенные из теории, относятся к данным, которые существовали, если бы равновесие достигалось при нулевой температуре и нулевом давлении. В следующих двух главах, мы будем обсуждать, как меняются эти расстояния, если твердая структура подвергается конечным давлениям и температурам.

Глава 4

Сжимаемость

Одно из самых простых физических явлений – сжатие. Это реакция равновесия региона времени на внешние силы, действующие на него. При наличии уже имеющейся информации сейчас мы можем начать исследование сжатия твердых тел, не обращая внимания на вопрос происхождения внешних сил. Для этой цели мы вводим концепцию давления, которое определяется как сила на единицу площади.

P=F/s²

(4-1)

Во многих случаях будет удобно иметь дело с давлением на основе объема, а не площади. Поэтому, мы умножаем и силу, и площадь на расстояние s, что дает альтернативное уравнение:

P=Fs/s³=E/V

(4-2)

В области вне единицы расстояния, где атомы или молекулы материи независимы, общая энергия совокупности может быть выражена в терминах давления и объема как

E=PV

(4-3)

Как мы обнаружим в следующей главе, когда начнем рассмотрение термальных движений, условие постоянства температуры – это условие постоянства энергии, если все остальное равно. Тогда уравнение 4-3 говорит следующее. У совокупности, у которой силы сцепления между атомами или молекулами незначительны (идеальный газ), объем при постоянной температуре обратно пропорционален давлению. Это Закон Бойля - одно из самых хорошо обоснованных отношений физики.

В соответствии с ранее установленным общим межрегиональным отношением, в целях применения в регионе времени, в котором пребывает равновесие твердых тел, вторая степень объема должна заменяться первой степенью. Поэтому, эквивалент Закона Бойля в регионе времени таков:

PV²=k

(4-4)

В терминах объема он становится

V=k/P^½

(4-5)

Это уравнение говорит, что при постоянной температуре объем твердого тела обратно пропорционален квадратному корню давления. Давление, представленное символом Р в этом уравнении, является, конечно, общим действующим давлением. Сила, возникающая за счет последовательности естественной системы отсчета, противоположна силам вращения и действует параллельно внешним силам сжатия, но имеет ту же величину независимо от того, присутствуют ли внешние силы или нет. Следовательно, она оказывает то, что мы можем назвать внутренним давлением, уже существующим уровнем давления, к которому прибавляется внешнее давление. Чтобы соответствовать установленному использованию и избежать путаницы, отныне символ Р будет относиться только к внешнему давлению, а общее давление будет выражаться как P₀ + P. На этой основе уравнение 4-5 будет выглядеть как

V=k/(P₀+P)^½

(4-6)

Обычно, сжатие выражается в терминах относительных, а не абсолютных объемов. Нулевой уровень объема при нулевом внешнем давлении превращает уравнение 4-6 в форму

V=k/P₀^½

(4-7)

При делении уравнения 4-6 на уравнение 4-7 и переставляя, мы получаем

V	P₀^½
—	= ———
V₀	(P₀+P)^½

(4-8)

Как показывает это уравнение, внутреннее давление P₀ – ключевой фактор при сжатии твердых тел. Ввиду того, что оно является результатом последовательности естественной системы отсчета, которая в регионе времени несет атомы вовнутрь, противоположно силам их вращения (гравитации), сила, направленная вовнутрь, действует только в двух измерениях (областях). Следовательно, величина давления зависит от ориентации атома в связи с линией последовательности. Как указывалось в связи с выводом межрегионального отношения, в регионе времени имеются вероятные положения единицы смещения 156,44. Здесь часть az представляет площадь, подвергаемую давлению, где a и z являются действующими смещениями в активных измерениях. Буквенные символы a, b и с используются так, как указано в главе 10 тома 1. Смещение z – это либо электрическое смещение с, либо второе магнитное смещение b, в зависимости от ориентации атома.

Из принципа эквивалентности естественных единиц следует, что каждая естественная единица давления оказывает одну естественную единицу силы на единицу площади поперечного сечения на действующую единицу вращения в третьем измерении эквивалентного пространства. Однако давление измеряется в единицах, применимых к влиянию внешнего давления. Вовлеченные в давление силы распределяются в трех пространственных измерениях и в двух направлениях в каждом измерении. В структуре региона времени, силы действуют в одном направлении одного измерения, то есть 1/6 суммы сил. Применяя коэффициент 1/6 к отношению az 156,444, для внутреннего давления на единицу вращения при единичном объеме мы имеем

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 261; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!