Μάθημα: Γενική Χημεία

Transcript

1 Μάθημα: Γενική Χημεία Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Κλούρας Πληροφορίες για Ωρολόγιο Πρόγραμμα, Αίθουσες Διδασκαλίας, Συγγράμματα, Διδακτέα ύλη, Εξετάσεις, Αποτελέσματα Εξετάσεων και πολλές πολλές άλλες Χρήσιμες Πληροφορίες, στο site ή 1

2 Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις ΣΚΟΠΟΣ Σκοπός αυτού του κεφαλαίου είναι να ορίσουμε τη Χημεία, να δούμε την επιρροή της στη σύγχρονη επιστήμη και τεχνολογία, και να γνωρίσουμε τον τρόπο με τον οποίο δημιουργεί τις αρχές της μέσα από πειράματα. Επίσης, να γνωρίσουμε τις φυσικές καταστάσεις της ύλης, το πώς γίνονται οι μετρήσεις των διαφόρων φυσικών ποσοτήτων, τις μονάδες μετρήσεως αυτών και τη διαστατική ανάλυση. 2

3 Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις Προσδοκώμενα αποτελέσματα Όταν θα έχετε μελετήσει αυτό το κεφάλαιο, θα μπορείτε να: Ορίζετε την επιστήμη της Χημείας. Προβάλλετε τον πρωταγωνιστικό ρόλο της Χημείας σε πολλά πεδία. Αναφέρετε τρεις λόγους για τους οποίους σπουδάζουμε Χημεία, καθώς και πέντε πρακτικές εφαρμογές της Χημείας. Ορίζετε τις έννοιες: πείραμα, νόμος, υπόθεση, θεωρία, ύλη και μάζα. Εφαρμόζετε τον νόμο διατήρησης της μάζας. Περιγράφετε τις τρεις μορφές (ή καταστάσεις) της ύλης. Διακρίνετε ανάμεσα σε φυσικές και χημικές ιδιότητες. Ορίζετε τι είναι ουσία, στοιχείο, ένωση και μίγμα. Διακρίνετε τα μίγματα σε ομογενή και ετερογενή. 3

4 Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις Περιγράφετε τις σχέσεις ανάμεσα σε στοιχεία, ενώσεις και μίγματα. Χρησιμοποιείτε σωστά τους όρους ακρίβεια και επαναληψιμότητα. Χρησιμοποιείτε τα σημαντικά ψηφία σε αριθμητικούς υπολογισμούς. Χρησιμοποιείτε τον επιστημονικό (ή εκθετικό) συμβολισμό. Στρογγυλεύετε σωστά τα αριθμητικά σας αποτελέσματα. Αναφέρετε τις βασικές μονάδες SI, καθώς και τα προθέματα SI. Ορίζετε τη θερμοκρασία και να μετατρέπετε θερμοκρασίες από μία κλίμακα σε άλλη. Αναφέρετε τις κυριότερες παράγωγες μονάδες μετρήσεων. Υπολογίζετε πυκνότητες, όγκους και μάζες ουσιών από τον τύπο της πυκνότητας d = m/v. Εφαρμόζετε στους υπολογισμούς σας τη διαστατική ανάλυση ή μέθοδο των συντελεστών μετατροπής. 4

5 Έννοιες κλειδιά Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις Ακρίβεια Ακριβής αριθμός Αριθμός σημαντικών ψηφίων Angstrom (Å) Βασικές μονάδες SI Δευτερόλεπτο (s) Διαστατική ανάλυση (μέθοδος των συντελεστών μετατροπής) Διεθνές Σύστημα (SI) Ένωση Επαναληψιμότητα Επιστημονικός συμβολισμός Ετερογενές μίγμα Θεωρία 5

6 Έννοιες κλειδιά Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις Καταστάσεις της ύλης Κέλβιν (Κ) Κλίμακα Κελσίου Λίτρο (L) Μάζα Μέτρο (m) Μίγμα Μονάδα Νόμος Νόμος διατήρησης της μάζας Νόμος των καθορισμένων αναλογιών (νόμος της σταθερής σύστασης) Ομογενές μίγμα (διάλυμα) Ουσία 6

7 Έννοιες κλειδιά Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις Παράγωγη μονάδα SI Πείραμα Πρόθεμα SI Πυκνότητα Σημαντικά ψηφία Στερεό Στοιχείο Στρογγύλεμα Συντελεστής μετατροπής Υγρό 7

8 Έννοιες κλειδιά Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις Ύλη Υπόθεση Φάση Φυσική ιδιότητα Φυσική μεταβολή Χημική ιδιότητα Χημική μεταβολή (χημική αντίδραση) Χιλιόγραμμο (kg) 8

9 Εισαγωγή Χημεία και Μετρήσεις Ebbing: Κεφάλαιο Πείραμα και ερμηνεία 1.2 Ο νόμος διατήρησης της μάζας 1.3 Ύλη: Φυσική κατάσταση και χημική σύσταση 1.4 Μετρήσεις και σημαντικά ψηφία 1.5 Μονάδες SI 1.6 Παράγωγες μονάδες 1.7 Μονάδες και διαστατική ανάλυση 9

10 Ύλη, μάζα, βάρος Μέτρηση μάζας: Ζυγοί εργαστηρίου 10

11 Ο νόμος διατήρησης της μάζας (Lavoisier) Στη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης, η συνολική μάζα παραμένει σταθερή Antoine Lavoisier ( ) Ο πατέρας της σύγχρονης Χημείας 11

12 Απόδειξη του νόμου διατήρησης της μάζας (1) (2) Hg( ) Δ Ο 2 (g) HgO(s) Υδράργυρος + οξυγόνο οξείδιο του υδραργύρου(ιι) οξείδιο του υδραργύρου(ιι) Υδράργυρος + οξυγόνο Μάζα οξυγόνου (2) = Μάζα οξυγόνου (1) 12

13 Η μάζα παραμένει σταθερή στη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης Νιτρικός μόλυβδος + χρωμικό νάτριο Πριν την αντίδραση Μετά την αντίδραση Καμία μεταβολή στη μάζα! 13

14 Ύλη: Φυσική κατάσταση και χημική σύσταση στερεό (s) υγρό ( ) αέριο (g) Οι τρεις καταστάσεις της ύλης: στερεά, υγρά και αέρια Χαρακτηριστικά: Ρευστότητα Συμπιεστότητα 14

15 Μεταβολές της ύλης (φυσικές & χημικές) (α) Φυσική μεταβολή (η ύλη αλλάζει μορφή, αλλά όχι και χημική σύσταση), π.χ. η διάλυση NaCl σε νερό Φιάλη απόσταξης Λύχνος Ψυκτήρας Καθαρό νερό Διαχωρισμός συστατικών (NaCl και νερό) μέσω απόσταξης 15

16 Μεταβολές της ύλης (φυσικές & χημικές) (β) Χημική μεταβολή ή χημική αντίδραση (ένα ή περισσότερα είδη ύλης μετατρέπονται σε νέα είδη ύλης). Π.χ. η διάλυση ενός κέρματος των 5 λεπτών σε νιτρικό οξύ κέρμα ΗΝΟ 3 16

17 Η αντίδραση υδρογόνου και οξυγόνου Το υδρογόνο (Η 2 ) είναι αέριο, όπως και το οξυγόνο (Ο 2 ). Τα δύο αέρια αντιδρούν βίαια σε αναλογία 2:1 παράγοντας νερό (Η 2 Ο) και ελευθερώνοντας ενέργεια. Η ενέργεια που εκλύεται από την καύση του υδρογόνου προωθεί το διαστημόπλοιο στο διάστημα. Το νερό, στη φυσική του κατάσταση είναι υγρό και διαφέρει από τα αντιδρώντα σε φυσικές και χημικές ιδιότητες. 17

18 Αντίδραση μεταλλικού νατρίου με αέριο χλώριο Μεταλλικό νάτριο Αέριο χλώριο Χλωρίδιο του νατρίου Το σώμα που προκύπτει από μια χημική αντίδραση δείχνει τελείως διαφορετικές ιδιότητες από τα αρχικά στοιχεία!!! 18

19 Φυσικές και χημικές ιδιότητες Φυσικές ιδιότητες Οι ιδιότητες που προσδιορίζονται χωρίς αλλοίωση της χημικής σύστασης της ουσίας (π.χ. σ.τ., σ.ζ., πυκνότητα, χρώμα, γεύση, σκληρότητα). Χημικές ιδιότητες Οι ιδιότητες που διαπιστώνονται μετά από αλλοίωση της χημικής σύστασης της ουσίας προκαλούμενη με διάσπασή της ή αντίδραση με άλλες ουσίες (π.χ. η οξείδωση του σιδήρου από το οξυγόνο, η καύση του προπανίου). Φυσικοχημικές ιδιότητες Οι ιδιότητες που είναι ταυτόχρονα και φυσικές και χημικές (π.χ. η διάλυση μιας στερεάς ουσίας στο νερό). 19

20 Φυσικές και χημικές ιδιότητες Φυσική ιδιότητα: μπορεί να παρατηρηθεί χωρίς να μεταβληθεί η χημική σύσταση του υλικού Φυσικές ιδιότητες χαλκού Καστανέρυθρο στερεό, μεταλλική λάμψη Πυκνότητα = 8,95 g/cm 3 Σημείο τήξεως = 1083 ο C Σημείο ζέσεως = 2570 ο C Καλός αγωγός θερμότητας και ηλεκτρισμού Μετατρέπεται σε ελάσματα (ελατό) και σύρματα (όλκιμο) 20

21 Φυσικές και χημικές ιδιότητες Χημική ιδιότητα: συνεπάγεται χημική μεταβολή του υλικού Χημικές ιδιότητες χαλκού Σε αέρα με υγρασία σχηματίζει γαλαζοπράσινο βασικό ανθρακικό χαλκό Αντιδρά με νιτρικό και θειικό οξύ Σε υδατικό διάλυμα αμμωνίας σχηματίζει αργά γαλάζιο διάλυμα Να γραφούν οι χημικές εξισώσεις! 21

22 Φυσικές και χημικές ιδιότητες Τήξη χλωριδίου του νατρίου (σ.τ. 801 ο C) Φυσική ιδιότητα Καύση προπανίου, C 3 H 8, από το Ο 2 του αέρα προς CΟ 2, και Η 2 Ο Χημική ιδιότητα Διάλυση K 2 CrO 4 στο νερό Φυσικοχημική ιδιότητα 22

23 Ουσίες, στοιχεία, ενώσεις Ουσία: είδος ύλης που δεν μπορεί να διαχωριστεί σε άλλα είδη ύλης με οποιοδήποτε φυσικό τρόπο. Χημικό στοιχείο: ουσία που δεν μπορεί να διασπαστεί μέσω οποιασδήποτε χημικής αντίδρασης σε απλούστερες ουσίες. Χημική ένωση: ουσία που αποτελείται από δύο ή περισσότερα στοιχεία χημικά ενωμένα. 23

24 Μερικά χημικά στοιχεία (Hg) (As) (S) (Bi) (Mg) (I) Αέριο χλώριο (Cl 2 ) Hg =υδράργυρος, As = αρσενικό, I = ιώδιο, Mg = μαγνήσιο, Bi = βισμούθιο, S = θείο 24

25 Μερικές χημικές ενώσεις CCl 4 Na 2 O 2 HgI 2 CH 3 OH CCl 4 (τετραχλωρίδιο του άνθρακα, ένα άχρωμο υγρό) HgI 2 (ιωδίδιο του υδραργύρου(ii), κόκκινο στερεό). CH 3 OH (μεθανόλη ή μεθυλική αλκοόλη, άχρωμο υγρό). Na 2 O 2 (υπεροξείδιο του νατρίου, υποκίτρινο στερεό). 25

26 Μίγματα Μίγμα: ένα υλικό που μπορεί να διαχωριστεί με φυσικό τρόπο σε δύο ή περισσότερες ουσίες. Ετερογενές μίγμα: το μίγμα που δεν έχει ενιαία σύσταση σε όλη του την έκταση και έτσι τα συστατικά του διακρίνονται είτε με γυμνό οφθαλμό είτε με το μικροσκόπιο. Ομογενές μίγμα ή διάλυμα: το μίγμα που εμφανίζει ενιαία σύσταση και ίδιες ιδιότητες σε όλη του την έκταση. Φάση: ένα τμήμα φυσικού συστήματος (αερίου, υγρού ή στερεού) το οποίο είναι ομογενές στη σύσταση και τις ιδιότητές του και μπορεί να διαχωριστεί από άλλες φάσεις με φυσικό τρόπο. λάδι νερό 26

27 Ένα στερεό ετερογενές μίγμα και ο διαχωρισμός του σε καθαρές ουσίες Μαγνήτης Θείο Ρινίσματα σιδήρου Ο σίδηρος και το θείο σχηματίζουν ένα ετερογενές μίγμα. Η φυσική ιδιότητα του σιδήρου μαγνητισμός επιτρέπει την απομάκρυνση του σιδήρου. Στο γυάλινο δισκίο απομένει καθαρό θείο. Ο διαχωρισμός του μίγματος έχει επιτευχθεί. 27

28 Διαχωρισμός ετερογενούς μίγματος μέσω διήθησης Περνούμε το μίγμα στερεού υγρού μέσω ενός χάρτινου ηθμού. Το υγρό περνά μέσα από τους πόρους του χαρτιού, ενώ το 28 στερεό μένει πάνω στο χαρτί.

29 Διαχωρισμός ετερογενούς μίγματος μέσω εξάχνωσης Κάψα με παγάκια Το ποτήρι περιέχει ένα μίγμα από Ι 2 (s) και MnO 2. Όταν θερμάνουμε προσεκτικά το μίγμα, το I 2 εξαχνώνεται. Ο ατμός του ιωδίου αποτίθεται υπό μορφή κρυστάλλων στην ψυχρή επιφάνεια του πυθμένα 29 της κάψας.

30 Ομογενή μίγματα = διαλύματα CuSO 4 5H 2 O Διάλυμα CuSO 4 5H 2 O Πολλές ουσίες, μεταξύ αυτών και το μπλε στερεό που βλέπουμε πάνω στην ύαλο ωρολογίου, διαλύονται πλήρως στο νερό σχηματίζοντας διαλύματα. Το μπλε στερεό είναι ένυδρος θειικός χαλκός (κοινώς γαλαζόπετρα). 30

31 Διαχωρισμός ομογενούς μίγματος μέσω απόσταξης Απλή συσκευή για το διαχωρισμό διαλύματος χλωριδίου του νατρίου στα συστατικά του Ψυκτήρας Βράζοντας το διάλυμα, το νερό εξατμίζεται, συμπυκνώνεται στον ψυκτήρα και συλλέγεται στη δεξιά φιάλη. Φιάλη απόσταξης Λύχνος Καθαρό νερό Αφού εξατμισθεί όλο το νερό, στη φιάλη απόσταξης μένει καθαρό χλωρίδιο του νατρίου. 31

32 Η ύλη εμφανίζεται ως μίγματα και ως καθαρές ουσίες Ύλη Μίγματα Διαχωρισμός με φυσικές μεθόδους Καθαρές ουσίες Στοιχεία Ομογενή μίγματα Ετερογενή μίγματα Ενώσεις Άτομα 32

33 Μετρήσεις Μέτρηση: η σύγκριση μιας φυσικής ποσότητας με μια μονάδα μέτρησης Μονάδα μέτρησης: ένα καθορισμένο πρότυπο μέτρησης Ατσάλινη ράβδος εκατοστόμετρα Αποτέλεσμα μέτρησης: Μήκος ράβδου: 9,12 cm, 9,11 cm ή 9,13 cm; 9,12 = αριθμητική τιμή cm = μονάδα μέτρησης 33

34 Ακρίβεια και επαναληψιμότητα Ακρίβεια: δείχνει πόσο κοντά στην αληθινή τιμή είναι το αποτέλεσμα μιας μέτρησης Επαναληψιμότητα: δείχνει πόσο κοντά μεταξύ τους είναι τα αποτελέσματα των μετρήσεων Καλή ακρίβεια Καλή επαναληψιμότητα Κακή ακρίβεια Καλή επαναληψιμότητα Κακή ακρίβεια Κακή 34 επαναληψιμότητα

35 Σημαντικά ψηφία Σημαντικά ψηφία (σ.ψ.): όλα τα βέβαια ψηφία μιας μετρημένης τιμής συν ένα τελικό ψηφίο που χαρακτηρίζεται από κάποια αβεβαιότητα π.χ. 9,12 cm 9 και 1 = βέβαια ψηφία 2 = αβέβαιο ψηφίο 3 σ.ψ. Κανόνες εύρεσης των σημαντικών ψηφίων 1. Μηδενικά στην αρχή ενός αριθμού: 9,12 0,912 0, Τερματικά μηδενικά σε δεκαδικούς αριθμούς: 9,00 9,10 90,0 9, Τερματικά μηδενικά σε ακέραιους αριθμούς: 900 cm (1, 2 ή 3 σ.ψ.;) 900, cm (3 σ.ψ.) 35

36 Επιστημονικός ή εκθετικός συμβολισμός Η απεικόνιση ενός αριθμού υπό τη μορφή Α 10 n, όπου Α = ένας αριθμός ανάμεσα στο 1 και στο 10 και n = ακέραιος αριθμός (θετικός ή αρνητικός) π.χ. ταχύτητα φωτός m/s (σ.ψ. = ;) 3, m/s 3 σ.ψ. ή 3, m/s 2 σ.ψ. 0, m/s δεν είναι επιστημονικός συμβολισμός 30, m/s δεν είναι επιστημονικός συμβολισμός 36

37 Σημαντικά ψηφία σε υπολογισμούς 1. Πολλαπλασιασμός και διαίρεση το τελικό αποτέλεσμα εκφράζεται με τόσα σ.ψ., όσα έχει και η μέτρηση με τα λιγότερα σ.ψ. 2. Πρόσθεση και αφαίρεση το τελικό αποτέλεσμα εκφράζεται με τόσα δεκαδικά ψηφία, όσα έχει και η μέτρηση με τα λιγότερα δεκαδικά ψηφία. Πώς θα εκφράσουμε το αποτέλεσμα του υπολογισμού; 100, 0 0, , , 31!!! Δεν είναι όλα τα ψηφία που εμφανίζονται στην οθόνη του υπολογιστή 37 σημαντικά.

38 Ακριβείς αριθμοί Στρογγύλεμα αριθμητικού αποτελέσματος Ακριβείς αριθμοί: Από καταμέτρηση πραγμάτων ή από τον ορισμό μονάδων, π.χ. 15 φοιτητές, 20 τετράδια 1 ίντσα = 2,54 cm, 1 ουγκιά = 28,35 g!!! Οι ακριβείς αριθμοί έχουν άπειρο αριθμό σ.ψ. και εξαιρούνται από τον προσδιορισμό των σ.ψ. Στρογγύλεμα αριθμητικού αποτελέσματος: η διαδικασία απόρριψης μη σ.ψ. σε ένα αποτέλεσμα και τροποποίησης του τελευταίου ψηφίου που μένει. 1. Ψηφίο 5 π.χ. 3,4153 3,42 (με 3 σ.ψ.) 5,2490 5,25 (με 3 σ.ψ.) 2. Ψηφίο < 5 π.χ. 3,4143 3,41 (με 3 σ.ψ.) 5,2490 5,2 (με 2 σ.ψ.) 38

39 Άσκηση 1 Χρησιμοποίηση σημαντικών ψηφίων σε υπολογισμούς Εκτελέστε τις ακόλουθες πράξεις και στρογγυλέψτε τα αποτελέσματα στο σωστό αριθμό σημαντικών ψηφίων (οι μονάδες μέτρησης έχουν παραλειφθεί). (α) 5,61 7,891 9,1 (β) 38,91 (6,81 6,730) 39

40 Άσκηση 1 (α) Ο παράγοντας 9,1 έχει τα λιγότερα σ.ψ. και γι' αυτό η απάντηση θα δοθεί με δύο σ.ψ. 5,61 7,891 = 4,86 = 4,9 9,1 (β) Πρώτα κάνουμε την αφαίρεση μέσα στην παρένθεση. Σε αυτό το στάδιο, ο αριθμός με τα λιγότερα δεκαδικά ψηφία είναι το 6,81, οπότε το αποτέλεσμα της αφαίρεσης έχει δύο δεκαδικά ψηφία. Το τελευταίο σ.ψ. σε αυτό το στάδιο είναι υπογραμμισμένο. 38,91 (6,81 6,730) = 38,91 0,080 Κατόπιν εκτελούμε τον πολλαπλασιασμό. Σε αυτό το στάδιο, ο παράγοντας 0,080 έχει τα λιγότερα σ.ψ., οπότε στρογγυλεύουμε το αποτέλεσμα σε ένα σ.ψ. 38,91 0,080 = 3,1128 = 3 40

41 Βασικές μονάδες του SI Ποσότητα Μονάδα Σύμβολο Μήκος μέτρο m Μάζα χιλιόγραμμο kg Χρόνος δευτερόλεπτο s Θερμοκρασία κέλβιν K Ποσότητα ουσίας μολ (mole) mol Ηλεκτρικό ρεύμα αμπέρ A Ένταση φωτός κανδήλα cd Μήκος: 1 μέτρο (m) = η απόσταση που διανύεται από το φως στο κενό σε χρόνο 1/ του δευτερολέπτου. 1 angstrom (Å) = m 41

42 Προθέματα SI Πολλαπλάσιο Πρόθεμα Σύμβολο εξα (hexa) E πετα (peta) P τερα (tera) T 10 9 γιγα (giga) G 10 6 μεγα (mega) M 10 3 χιλιο (kilo) k 10 2 εκατο (hecto) h 10 δεκα (deka) da 10 1 δεκατο (deci) d 10 2 εκατοστο (centi) c 10 3 χιλιοστο (mili) m 10 6 μικρο (micro) μ 10 9 νανο (nano) n πικο (pico) p φεμτο (femto) f αττο (atto) a 42

43 Προθέματα και βασικές μονάδες Άσκηση 2 Εκφράστε τις ακόλουθες ποσότητες χρησιμοποιώντας προθέματα και βασικές μονάδες SI. Π.χ., 1, m = 1,6 μm. Μια ποσότητα, όπως 0, g, θα μπορούσε να γραφεί 0,168 mg ή 168 μg. (α) 1, m (β) 5, s (γ) 7, g (δ) 9, m (ε) 0, s (στ) 0, m 43

44 Άσκηση 2 Λύση (α) 1, m = 1,84 nm (β) 5, s = 5,67 ps (γ) 7, g = 7,85 mg (δ) 9, m = 9,7 km (ε) 0, s = 0,732 ms ή 732 μs (στ) 0, m = 0,154 nm ή 154 pm 44

45 Θερμοκρασία Κλίμακα Κελσίου (σε βαθμούς Κελσίου, ο C) Κλίμακα Κέλβιν (σε κέλβιν, Κ) Κλίμακα Fahrenheit (σε βαθμούς Φαρενάιτ, o F) Αλληλομετατροπές: T 1K t K C o 1C t C 273,15 K 5C o ( t 32 o F 9F o F) 45

46 Σύγκριση θερμοκρασιακών κλιμάκων K ο C ο F Το νερό βράζει Τ δωματίου Το νερό πήζει 46

47 Άσκηση 3 Μετατροπή θερμοκρασίας από μία κλίμακα σε άλλη (α) Ένα άτομο με πυρετό έχει θερμοκρασία 102,5 o F. Πόση είναι η θερμοκρασία του σε βαθμούς Κελσίου; (β) Ένα ψυκτικό μίγμα ξηρού πάγου και ισοπροπυλικής αλκοόλης έχει θερμοκρασία 78 ο C. Πόση είναι η θερμοκρασία αυτή σε κέλβιν; 47

48 Άσκηση 3 t 5C C 9F F 5C o o ( 9F F 32 F Λύση o = o o ( t 32 F) = 102,5 o o ) = 39,167 o C = 39,2 o C 1K T = K tc o + 273,15 K = 1C o 1K 78 C o + 273,15 K =195,15 K =195 K 1C 48

49 Παράγωγες μονάδες Ποσότητα Ορισμός ποσότητας Σύμβολο Εμβαδόν Μήκος στο τετράγωνο m 2 Όγκος Μήκος στον κύβο m 3 Πυκνότητα Μάζα ανά μονάδα όγκου kg/m 3 Ταχύτητα Απόσταση ανά μονάδα χρόνου m/s Επιτάχυνση Μεταβολή ταχύτητας / μονάδα χρόνου m/s 2 Δύναμη Μάζα επί επιτάχυνση kg m/s 2 = N Πίεση Δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας kg/(m s 2 ) = Pa Ενέργεια Δύναμη επί διανυόμενη απόσταση kg m 2 /s 2 = J 49

50 Λίτρο: 1 L = 1 dm 3 = 1000 ml Όγκος Χιλιοστόλιτρο (κυβικό εκατοστόμετρο): 1 ml = 1 cm 3 (2) (3) Γυάλινα εργαστηριακά όργανα μέτρησης όγκου: (1) (5) (4) 1. Ποτήρι 600 ml 2. Ογκομετρικός κύλινδρος 3. Ογκομετρική φιάλη 4. Κωνική φιάλη 5. Σιφώνιο 50

51 Πυκνότητα Πυκνότητα: d = m/v (σε g/cm 3 ή g.cm 3 ) Ξυλένιο Νερό (χρωματισμένο) 1,1,1-τριχλωροαιθάνιο Οι σχετικές πυκνότητες χαλκού και υδραργύρου Οι σχετικές πυκνότητες μερικών υγρών 51

52 Άσκηση 4 Υπολογισμός της πυκνότητας μιας ουσίας Ένα κομμάτι μεταλλικού σύρματος έχει όγκο 20,2 cm 3 και μάζα 159 g. Πόση είναι η πυκνότητα του μετάλλου; Το μέταλλο είναι κάποιο από τα μαγγάνιο, σίδηρος, νικέλιο, των οποίων οι πυκνότητες είναι 7,21 g/cm 3, 7,87 g/cm 3 και 8,90 g/cm 3, αντίστοιχα. Από ποιο μέταλλο είναι κατασκευασμένο το σύρμα; 52

53 Λύση Άσκηση 4 Γνωρίζουμε ότι η πυκνότητα d ισούται με τη μάζα m διαιρεμένη δια του όγκου V. Με αντικατάσταση των δεδομένων στον τύπο της πυκνότητας βρίσκουμε: d m 159 g 7,871 g/cm 7,87 g/cm V 20,2 cm3 3 3 Η πυκνότητα του μετάλλου συμπίπτει με αυτήν του σιδήρου. 53

54 Μονάδες και διαστατική ανάλυση Διαστατική ανάλυση (ή μέθοδος των συντελεστών μετατροπής): Μέθοδος υπολογισμού κατά την οποία οι μονάδες των φυσικών ποσοτήτων μεταφέρονται σε όλες τις πράξεις. 54

55 Άσκηση 5 Μετατροπή μονάδων: Από μετρική μονάδα σε μετρική μονάδα Το μόριο του οξυγόνου (το μικρότερο σωματίδιο του αέριου οξυγόνου) αποτελείται από δύο άτομα οξυγόνου που απέχουν μεταξύ τους 121 pm. Πόσα χιλιοστόμετρα (mm) είναι αυτή η απόσταση; 55

56 Λύση Άσκηση 5 Επειδή 1 pm = m, και το πρόθεμα χιλιοστο- σημαίνει 10 3, μπορούμε να γράψουμε m 1 mm pm 1,21 10 mm 3 1 pm 10 m 56

57 Άσκηση 6 Μετατροπή μονάδων: Από μια οποιαδήποτε μονάδα σε άλλη μονάδα Χρησιμοποιώντας τους ορισμούς 1 in = 2,54 cm και 1 yd = 36 in (και οι δύο ακριβείς), βρείτε τον συντελεστή μετατροπής γιαρδών σε μέτρα. Πόσα μέτρα είναι οι 3,54 γιάρδες; 57

58 Λύση Άσκηση 6 Από τους ορισμούς λαμβάνουμε τους ακόλουθους συντελεστές μετατροπής: 2 36 in 2,54 cm 10 m 1= 1= 1= 1 yd 1 in 1 cm 2 36 in 2,54 cm 10 m 3,54 yd 3,236 m=3,24 m 1 yd 1 in 1 cm 58