מאפיינים נרחבים: תכונות ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

הנכסים הנרחבים הם אלה תלוי בגודל או את החלק של הנושא נדון. בינתיים, המאפיינים האינטנסיביים אינם תלויים בגודל העניין; לכן הם לא משתנים כשמוסיפים חומר.

בין המאפיינים הנרחבים הסמלים ביותר הם המסה והנפח, שכן כאשר משתנים כמות החומר שיש לקחת בחשבון, הם משתנים. כמו תכונות פיסיקליות אחרות, ניתן לנתח אותם ללא שינוי כימי.

כמה מהמאפיינים הנרחבים ביותר.

מדידת תכונה פיזיקלית יכולה לשנות את סידור החומר במדגם, אך לא את מבנה המולקולות שלה.

כמו כן, כמויות נרחבות הן תוספות, כלומר ניתן להוסיף אותן. אם נחשבים מערכת פיסיקלית הנוצרת על ידי מספר חלקים, הערך של גודל נרחב במערכת יהיה סכום הערך של העוצמה הנרחבת בחלקים השונים בה.

דוגמאות לתכונות נרחבות הן: משקל, כוח, אורך, נפח, מסה, חום, כוח, התנגדות חשמלית, אינרציה, אנרגיה פוטנציאלית, אנרגיה קינטית, אנרגיה פנימית, אנטלפיה, גיבס אנרגיה חופשית, אנטרופיה, יכולת חום קבועה בנפח, או יכולת חום קבועה בלחץ.

שימו לב כי תכונות נרחבות נמצאות בשימוש נפוץ במחקרים תרמודינמיים. עם זאת, בעת קביעת זהותו של חומר, הם אינם מועילים במיוחד, שכן 1 גרם X אינו שונה מבחינה פיזית מ- 1 גרם של Y. כדי לבדל אותם, יש להסתמך על התכונות האינטנסיביות של X ו- Y כאחד.

מאפייני נכסים נרחבים

הם תוספים

נכס נרחב הוא תוסף לחלקיו או לתתי המערכות שלו. ניתן לחלק מערכת או חומר לתתי מערכות או לחלקים ואת הנכס הנרחב הנחשב ניתן למדוד בכל אחד מהישויות המצוינות.

שווי הנכס הנרחב של המערכת או החומר השלם הוא סכום שווי הנכס הנרחב של החלקים.

עם זאת, רדליך ציין כי הקצאת נכס כאינטנסיבית או נרחבת עשויה להיות תלויה באופן המאורגן של מערכות המשנה ואם קיימת אינטראקציה ביניהן.

לכן ציון הערך של נכס נרחב של מערכת כסכום של שווי הנכס הנרחב בתתי המערכות יכול להיות פשט.

מקור: Pxhere

קשר מתמטי ביניהם

משתנים כמו אורך, נפח ומסה הם דוגמאות לכמויות בסיסיות, שהם תכונות נרחבות. סכומים מנוכים הם משתנים שבאים לידי ביטוי כשילוב של סכומים שנוכו.

אם כמות יסודית כמו מסה של מומס בתמיסה מחולקת בכמות בסיסית אחרת, כמו נפח הפיתרון, מתקבלת כמות מנוכרת: הריכוז, שהוא נכס אינטנסיבי.

באופן כללי, אם נכס נרחב מחולק לנכס נרחב אחר, מתקבל נכס אינטנסיבי. ואילו אם נכס נרחב מוכפל בנכס נרחב, מתקבל נכס נרחב.

זהו המקרה של אנרגיה פוטנציאלית, שהיא נכס נרחב, זהו תוצר של כפל של שלוש תכונות נרחבות: מסה, כוח משיכה (כוח) וגובה.

נכס נרחב הוא נכס שמשתנה ככל שמשתנה כמות החומר. אם מוסיפים חומר יש עלייה בשתי תכונות נרחבות כמו מסה ונפח.

דוגמאות

מסה

זהו מאפיין נרחב המהווה מדד לכמות החומר במדגם של חומר כלשהו. ככל שהמסה גדולה יותר, כך הכוח הנדרש בכדי להפעיל אותה בתנועה גדול יותר.

מנקודת מבט מולקולרית, ככל שהמסה גדולה יותר, כך גדל אשכול החלקיקים שהכוחות הפיזיים חווים.

מסה ומשקל

מסת הגוף היא זהה בכל מקום על פני כדור הארץ; בעוד שמשקלו הוא מדד לכוח הכובד ומשתנה עם המרחק ממרכז כדור הארץ. מכיוון שמסת הגוף אינה משתנה עם מיקומה, המסה היא מאפיין נרחב יותר בסיסי ממשקלו.

יחידת המסה הבסיסית במערכת ה- SI היא הקילוגרם (קילוגרם). הקילוגרם מוגדר כמסה של צילינדר פלטינה-אירידיום המאוחסן בכספת בסברס, ליד פריז.

1000 גרם = 1 ק"ג

1000 מ"ג = 1 גרם

1000000 מיקרוגרם = 1 גרם

אורך

זהו מאפיין נרחב המוגדר כמימד של קו או גוף השוקל את הרחבתו בקו ישר.

אורך מוגדר גם ככמות הפיזית המאפשרת לסמן את המרחק המפריד בין שתי נקודות בחלל, שניתן למדוד, על פי המערכת הבינלאומית, עם מד היחידה.

כרך

זהו נכס נרחב המציין את החלל שגוף או חומר תופס. במערכת המטרית נמדדים בדרך כלל נפחים בליטר או מיליליטר.

ליטר 1 שווה ל -1,000 ס"מ ³ . 1 מ"ל הוא 1 ס"מ ³ . במערכת הבינלאומית, היחידה הבסיסית היא המטר מעוקב, והדצימטר המעוקב מחליף את היחידה המטרית ליטר; כלומר, dm ³ שווה ל 1 ל.

כּוֹחַ

זו היכולת לבצע עבודה או תנועה גופנית, כמו גם הכוח לתמוך בגוף או להתנגד לדחיפה. לנכס נרחב זה יש השפעות ברורות על כמויות גדולות של מולקולות, מכיוון ששוקלות מולקולות בודדות, הן אינן דוממות; הם תמיד זזים ורוטטים.

ישנם שני סוגים של כוחות: אלה שפועלים במגע וכאלה שפועלים במרחק.

הניוטון הוא יחידת הכוח, המוגדרת ככוח המופעל על גוף בעל מסה של 1 קילוגרם, המעבירה תאוצה של מטר לשנייה בריבוע.

אֵנֶרְגִיָה

זו היכולת של החומר לייצר עבודה בצורה של תנועה, אור, חום וכו '. אנרגיה מכנית היא השילוב של אנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנציאלית.

במכניקה הקלאסית נאמר שגוף אכן פועל כאשר הוא משנה את מצב התנועה של גוף.

למולקולות או לכל סוג של חלקיק יש תמיד רמות אנרגיה קשורות והן מסוגלות לבצע עבודה עם הגירויים המתאימים.

אנרגיה קינטית

זוהי האנרגיה הקשורה לתנועת אובייקט או חלקיק. החלקיקים, למרות שהם קטנים מאוד ולכן הם בעלי מסה מועטה, נעים במהירות הגובלת בזו של האור. מכיוון שזה תלוי במסה (1 / 2mV ² ), הוא נחשב לנכס נרחב.

האנרגיה הקינטית של מערכת בכל רגע נתון היא הסכום הפשוט של האנרגיות הקינטיות של כל ההמונים הקיימים במערכת, כולל האנרגיה הקינטית הסיבובית.

דוגמא לכך היא מערכת השמש. במרכז המסה השמש כמעט נייחת, אך כוכבי הלכת והפלנטואידים בתנועה מסביב. מערכת זו שימשה את ההשראה למודל הפלנטרי של בוהר, בו הגרעין ייצג את השמש והאלקטרונים את כוכבי הלכת.

אנרגיה פוטנציאלית

ללא קשר לכוח שמקורו, האנרגיה הפוטנציאלית שיש למערכת גופנית מייצגת את האנרגיה הנאוחרת מתוקף מיקומה. בתוך מערכת כימית, לכל מולקולה אנרגיה פוטנציאלית משלה, ולכן יש לקחת בחשבון ערך ממוצע.

הרעיון של אנרגיה פוטנציאלית קשור לכוחות הפועלים על המערכת כדי להעביר אותה ממיקום אחד למשנהו במרחב.

דוגמה לאנרגיה פוטנציאלית היא העובדה שקוביית קרח פוגעת בקרקע בפחות אנרגיה לעומת גוש קרח מוצק; יתר על כן, כוח הפגיעה תלוי גם בגובה בו נזרקים הגופות (מרחק).

אנרגיה אלסטית פוטנציאלית

כאשר נמתח קפיץ נצפתה כי נדרש מאמץ רב יותר להגדלת מידת המתיחה של הקפיץ. הסיבה לכך היא שנוצר כוח בתוך הקפיץ המתנגד לעיוות הקפיץ ונוטה להחזיר אותו לצורתו המקורית.

נאמר כי אנרגיה פוטנציאלית (אנרגיה פוטנציאלית אלסטית) מצטברת בתוך המעיין.

חַם

חום הוא סוג של אנרגיה הזורמת תמיד באופן ספונטני מגופים בעלי תכולת קלורית גבוהה יותר לגופים עם תוכן קלורי נמוך יותר; כלומר מהחמים ביותר לקרים ביותר.

חום אינו ישות ככזו, מה שקיים הוא העברת חום, ממקומות עם טמפרטורות גבוהות יותר למקומות עם טמפרטורות נמוכות יותר.

המולקולות המרכיבות מערכת רוטטות, מסתובבות ונעות, ומולידות אנרגיה קינטית ממוצעת. הטמפרטורה פרופורציונאלית למהירות הממוצעת של המולקולות הנעות.

כמות החום המועבר באה לידי ביטוי בדרך כלל בג'ולה, והיא מתבטאת גם בקלוריות. קיימת שקילות בין שתי היחידות. קלוריה אחת שווה 4,184 ג'ול.

החום הוא נכס נרחב. עם זאת, חום ספציפי הוא תכונה אינטנסיבית, המוגדרת ככמות החום הנדרשת כדי להעלות את הטמפרטורה של גרם גרם של חומר בדרגה אחת צלזיוס.

לפיכך, החום הספציפי משתנה עבור כל חומר. ומה התוצאה? בכמות האנרגיה והזמן שלוקח לאותה נפח של שני חומרים להתחמם.

ערכות נושא

תכונות איכותיות.

תכונות כמותיות.

נכסים כלליים.

תכונות של חומר.

הפניות

1. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (15 באוקטובר 2018). ההבדל בין נכסים אינטנסיביים ונרחבים. התאושש מ: thoughtco.com
2. סוכנות החינוך בטקסס (TEA). (2018). מאפייני חומר. התאושש מ: texasgateway.org
3. ויקיפדיה. (2018). נכסים אינטנסיביים ונרחבים. התאושש מ: en.wikipedia.org
4. קרן CK-12. (19 ביולי 2016). נכסים נרחבים ואינטנסיביים. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org
5. עורכי אנציקלופדיה בריטניקה. (10 ביולי 2017). אנרגיה קינטית. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com