گروه تخصصی دبیران شیمی

هدف از تشکیل این وبلاگ همدلی و وفاق میان معلمان ودبیران شیمی سراسر کشور می باشد.

با توجه به شکل زیر می توان گفت:


N2O3 که دی نیتروژن تری اکسید یکی از نامهای آنست . جامدی است به رنگ آبی تیره که یکی از اکسیدهای دوتایی نیتروژن است که با مخلوط کردن مقادیر یکسان از نیتروژن اکسید و دی نیتروژن اکسید طبق معادله زیر در دمای 21- درجه سلسیوس بدست میاید      

               NO + NO2 N2O3

نیتروژن تری اکسید تنها در دماهای پایین ودر حالت مایع و جامد وجود داردو در دماهای بالاتر به فرمهای گازی منفرد تفکیک میشود .

طول پیوند N-N معمولی برای مثال در مولکول ئیدرازین درحدود145 پیکومتر است در حالیکه پیوند در نیتروژن تری اکسیدبه طور غیرمنتظره 186 پیکومتر است. در حالیکه این طول در سایر اکسیدهای نیتروژن مثل دی نیتروژن تترا اکسید در حدود 175 پیکومتر است. دی نیتروژن تری اکسید مسطح است و گروه نقطه ای آن Cs است

ایزومر دیگری که میتوان نوشت O=N–O–N=O است ولی این ایزومر مشاهده نشده است.( سمت چپ شکل بالا)

نیتروژن تری اکسید طبق معادله زیر با سدیم هیدروکسید واکنش داده و سدیم نیتریت  و آب تولید میکند.

N2O3 + 2 NaOH → 2 NaNO2 + H2O                  

در ابتداتصور میشود که ساختار سمت چپ وپایین به چند دلیل پایدارتر باید باشد  اولا در اکسیدهای نیتروژن وقتی که اکسیژن تعدادش فرد باشد باید یک اکسیژن بین دو نیتروژن قرار گیرد. دوماچون پیوند N-O قطبی است نسبت به N-N که ناقطبی است ارجح تر واز نظر ترمودینامیک پایدارتر است. سوما ساختار سمت چپ متقارن است چهارم اینکه ساختار سمت چپ کشش زاویه ای و خمشی وپیچشی کمتری دارد .حال انکه واقعیت چیز دیگری را میگویدو ساختار سمت چپ ناپایدارترین انهاست.

فرم دیگری که نسبتا پایدارتر است یک پیوند N-N  یگانه دارد .( شکل بالایی)

ممکن است برخی بگویند که چون نیتروژن تری اکسید بر اثر حرارت به نیتروژن منوکسید و نیتروژن دی اکسید تجزیه میشود ساختار بالایی ارجح تر است در حالیکه تجربه نشان داده که هر دو شکل بالایی و سمت چپی بر اثر حرارت محصولات مشابهی تولید میکنند و شاهد آن نیز با اثرات ایزوتوپی تایید شده است .

اگر در ابتدا گاز NO  که ایزوتوپ N14 دارد با  NO2 که نیتروژن آن ایزوتوپ N 15  است واکنش دهیم میبینیم که یک جابجایی کامل رخ میدهد و گاز نیتروژن منوکسید با ایزوتوپ 15 و گاز نیتروژن دی اکسید با ایزوتوپ 14 بدست میاید.این پدیده نشان میدهد دو نیتروژن در نیتروژن دی اکسید کاملا یکسان هستندو تاییدی بر وجود شکل سمت چپ است .

شکل دوم N2O3 شکلی است که یک پیوند N-Nیگانه دارد ومطالعات اسپکتروسکوپی مبتنی بر مباحث مولکولی در باره پیوند از آن حمایت میکند نشان میدهد این پیوند یک پیوند فقط π N-N    است . بدون پیوند سیگما یعنی تک الکترون دو اتم نیتروژن با هم همپوشانی جانبی داشته اند( طول پیوند 186 پیکومتر موید این است )

با توجه به جمیع جوانب و با توجه به اینکه دی نیتروژن تری اکسید در شرایط معمولی ناپایدار است و به نیتروژن اکسید و نیتروژن دی اکسید تجزیه می شود. پس انتظار داریم شکل بالایی  یک پیوند ضعیف ( از نوع فقط π)داشته باشد و شکل بالایی می تواند انتخاب شود.

 


۱ نظر موافقین ۰ مخالفین ۰ ۱۷ شهریور ۹۴ ، ۱۴:۱۰
اعظم حسین طلایی

تبدیل گاز طبیعی توسط بخار یکی از روشهای متداول تولید هیدروژن می باشد. متان (عنصر اصلی گازطبیعی) در واکنش تعادلی با بخار شرکت می کند و محصول واکنش بطور عمده هیدروژن و گاز منوکسیدکربن می باشد:

CH4 + H2O → CO + 3H2

نقش اصلی بخار در واکنشهای تبدیل با بخار این است که تعادل را به سمت تولید  COو2H هدایت می کند وبا توجه به تعادلی بودن واکنش، با کاهش فشار، واکنش به سمتی پیش می رود که تعداد بیشتری مولکول هیدروژن تولید شود . علاوه بر متان سایرهیدروکربنها نیز می توانند در واکنش تبدیل با بخار آب شرکت کرده و تولید هیدروژن نمایند. از اینرو شکل عمومی واکنش تبدیل بخار آب را می توان بصورت ذیل نشان داد:

C H + nH O ↔ nCO+(n+m/2)H2

این واکنش بشدت گرماگیر بوده و برای تولید بیشتر هیدروژن و مونوکسید کربن باید واکنش درشرایط دمای بالا و فشار پائین انجام شود . فشار معمولا"  ثابت می باشد؛ بنابراین بالا بردن درجه حرارت واکنش را به سمت تولید هیدروژن پیش می برد. برای تأمین چنین حرارت بالایی(حدود ٨٠٠ الی ٩٠٠ درجه سانتیگراد ) راکتوری که واکنش در آن انجام می شود را در بخش تشعشعی یک کوره قرار می دهند



در این فرایند نسبت بخار به کربن خوراک ورودی5/3 می باشد؛ بنابراین با این شرایط ٩٨ درصد متان به هیدروژن تبدیل می شود و در صورت نیاز به تبدیل بالاتر متان، می توان از مبدل دومی (مبدل اکسیداسیون جزئی)

استفاده کرد . در مبدل دوم مقدار معینی اکسیژن یا هوا با گاز خروجی از مبدل اول در مجاورت کاتالیزور واکنش می دهند. این واکنش باعث اکسید شدن گاز شده و در نتیجه درصد بیشتری از متان به هیدروژن تبدیل میگردد. با استفاده از مبدل دوم بیشتر از6/٩٩ درصد از متان به هیدروژن تبدیل می شود .

مزیت داشتن توأم مبدل بخار و اکسیداسیون جزئی بر مبدل بخار این است که دیگر نیازی به عملکرد مبدل بخار اول در شرایط سخت درجه حرارت بالا نمی باشد؛ بعبارت دیگر در سیستم دو مبدلی، مبدل اول بخاردر درجه حرارت پایینتری کار می کند، ضمنًا در سیستم دو مبدلی راندمان و مقدار تبدیل افزایش یافته وهزینه دستگاهها و تجهیزات کاهش می یابد. در صورت استفاده از گاز طبیعی بعنوان سوخت در دستگاه پیل سوختی، از مبدل گاز طبیعی استفاده می شود.

متان را اگر در غیاب هوا با بخار آب تا 2000 درجه حرارت دهیم گاز هیدروژن و کربن منو اکسید تولید می کند کاتالیزگر واکنش نقره است.



.


۱ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۵۰
اعظم حسین طلایی

اگر اندازه های انیونها و کاتیونها کاملا یکسان تعویض شود وبارها همین همین طور تاثیری ندارد ولی یک ذره انحراف در اندازه کاتیون وانیون تاثیر گذار است. بار کاتیون ارجحیت دارد چون کوچکتر و چگالی بار بیشتری دارد. برای تعیین بیشتر بودن اول به بار کاتیون سپس به بار آنیون سپس به اندازه ی شعاع توجه کرد. در حد دبیرستان اندازه شعاع یونی کاتیون انیون برعکس شود وبار انها هم مطابق ان تغییر کند مشکلی پیش نمی اید مثلا دو نمک A2B و AB2 را در نظر بگیرید در اولی یون Aکوچکتر وبار ان بیشتر است فرض کنید در دومی A بزرکتر وبار کمتر دارد چنانچه در نمک اولی اندازه A به اندازه B در دومی باشد واندازه B در اولی به اندازه A در دومی تفاوتی درانرژی شبکه نیست وگرنه ممکن است ساختار شبکه ونوع سلول واحد عوض شود وتاثیر شبکه فضایی بلور هم دخالت کند. انیون کوچکترین اتم اندازه ان از کوچکترین کاتیون بیشتر است.

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۴۵
اعظم حسین طلایی

در نام گذاری تقدم اول برای ترتیب حروف الفبای انگلیسی است، سپس از اول به آخر و از آخر به اول عدد می دهیم

شماره گذاری که از کنار هم گذاشتن اعداد آن کوچکتر باشد جواب خواهد بود. در سیستم قدیم برای بنیان هایی که ساده هستند از اندازه انها هم گاهی استفاده کرده و برای اتم های هترو از عدد اتمی هم برای اولویت استفاده می شود هر کدام عدد اتمی بیشتر است اولویت دارد. در نامگذاری به روش ایوپاک اول نزدیکی شاخه به سر زنجیر اگر مو قعیت شاخه ها از دو سر زنجیر یکسان بود حق تقدم در ترتیب حروف الفبای لاتین است.
۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۴۴
اعظم حسین طلایی

بریلیم در دمای معمولی با اکسیژن نمی تواند ترکیب بشود و یا حتی در دمای بالاتر بسوزد اما در دمای بالا به ارامی اکسایش می یابد . بریلیم بخاطر شعاع کوچک و داشتن انرژی یونش بالا وانرژی تصعید زیاد نمی تواند یون پایدار تشکیل بدهد و بعلت خاصیت فطبندگی ان روی یونهای منفی ترکیبات ان بیشتر خصلت کوالانسی دارد

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۴۱
اعظم حسین طلایی

 استون دارای هیدروژن است با باز واکنش داده و واکنشی شبیه تست هالوفرم می دهد که در شناسایی الدهیدها وکتون ها میتوانید از تغییر رنگ ان را شناسایی کنید. ممکن است در تراکم الدولی شرکت کند و یک حلقه سه ضلعی با ساختار ناپایدار و با کشش زاویه ای بدهد که منفجر شونده باشد

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۴۰
اعظم حسین طلایی

 یون کربنات از اسید ضعیف بوجود امده است بر اثر ابکافت محیط راقلیایی می کند ولی یون کلسیم چندان ابکافت نمی شود

در ضمن سایر نمک های موجود در خاکها معمولا از جنس نیترات وسولفاته که معمولا اسیدی هستند. این تعادلات اسیدی و بازی در حضور آب و رطوبت موجود در خاک انجام می شود چون در  نمک ها باید یونهای انها ازاد شود تا یونها خاصیت اسیدی بازی خودر ا نمایش دهند. فلزات واسطه اکثرا خاک را اسیدی می کنند چون بنیان باز ضعیف هستند.

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۳۹
اعظم حسین طلایی

در نظریه کوانتومی ‌سه ثابت فیزیک کلاسیک مربوط به حرکت ذره‌ای که تحت تأثیر جاذبه عکس مجذوری قرار دارد، کوانتیده‌اند. این سه ثابت عبارتند از: انرژی ، بزرگی اندازه حرکت زاویه‌ای مداری ، مؤلفه اندازه حرکت زاویه‌ای مداری در یک جهت ثابت از فضا. در مکانیک کوانتومی ‌به این ثابتهای حرکت اعداد کوانتومی n و l و ml نسبت داده می‌‌شوند، اما علاوه بر این سه عدد کوانتومی ، عدد کوانتومی ‌دیگری به نام عدد کوانتومی ‌اسپینی که به مفهوم اسپین الکترون مربوط است، معرفی می‌‌شود.

در سال 1925/1304 گود اسمیت و اوهلن یک اظهار داشتند که یک اندازه حرکت زاویه‌ای ذاتی ، کاملا مستقل از اندازه حرکت زاویه‌ای مداری ، به هر الکترون وابسته است. این اندازه حرکت ذاتی ، اسپین الکترون نامیده می‌‌شود. چون می‌‌توان آن را با اندازه حرکت ذاتی که هر جسم گسترده بر اساس دوران یا اسپین حول مرکز جرم خود دارد، مانسته داشت. البته لازم به توضیح است که در مکانیک موجی تلقی الکترون به عنوان یک کره ساده با بار الکتریکی صحیح نیست، بلکه صرفا به خاطر مشخص کردن اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی الکترون به کمک مدل قابل تجسم ، بهتر است که آن را به عنوان جسمی که در فضا دارای گسترش است و بطور پیوسته حول یک محور به دور خود می‌‌چرخد، فرض کنیم.

مانند اندازه حرکت زاویه‌ای مداری در اینجا نیز می‌‌توانیم یک گشتاور مغناطیسی مربوط به حرکت اسپینی الکترون در نظر بگیریم. چنانچه یک الکترون ، با گشتاور مغناطیسی دائمی خود ، در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، انتظار می‌‌رود که اسپین آن کوانتیده فضایی باشد، یعنی گشتاور مغناطیسی اسپینی و اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی به سمت گیری‌های خاصی محدود خواهند بود.

بنابراین اگر میدان مغناطیسی در راستای محور z فرض شود، در این صورت مؤلفه اندازه حرکت زاویه‌ای اسپینی Lsz در جهت این میدان از رابطه Lsz = msћ حاصل خواهد شد. در این رابطه ms عدد کوانتومی ‌مغناطیسی اسپینی نامیده می‌‌شود. از آنجا که الکترون از دسته فرمیونها می‌‌باشد، بنابراین دارای اسپین نیم فرد خواهد بود، لذا عدد کوانتومی ms فقط می‌‌تواند دو مقدار ممکن 2/1+ و 2/1- را اختیار کند.

 

 

اگر در میدان مغناطیسی خارجی باشد اسپین الکترون وممان مغناطیسی ان نسبت به یک محور دو تراز انرژی ایجاد می کنند که در طیف سنجی تشدید.اسپین.الکترون جهش های بین دو تراز دیده می شود باید توجه کرد که اسپین پدیده نسبیتی است ونمی تواند شبیه ال به ام ال وابسته باشد که اصل نیسبیتی دیراک نام دارد ومقدار ان محاسبه شده است

۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۳۷
اعظم حسین طلایی

ماهیت مخلوط های کلوئیدی و سوسپانسیون یکی است و در اصل سوسپانسیون ، زیر مجموعه‌ای از  کلوئیدها  به حساب می‌آید. تنها تفاوت در اندازه ذرات است. اندازه ذرات مخلوط های سوسپانسیون و امولسیون بزرگتر از کلوئیدها  و اندازه کلوئیدی بزرگتر از محلول حقیقی است. در کلوئیدها واحدهای جسممی توانند خود به خود ذراتی حجیم می‌باشند و یا اینکه از چندین مولکول بزرگ مجتمع شده بدست آمده است. نشاسته به وزن مولکولی تقریبی 32000 از نوع اول و گوگرد از نوع دوم است.

این ذرات که امکان دارد از چندین هزار مولکول تشکیل شده باشد، به قدری ریز است که با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شود و در نتیجه چنین مخلوطی در صورت ظاهر به محلول حقیقی شباهت پیدا می‌کند. لیکن اگر ذرات به بزرگی 6-10 میلیمتر ، به بزرگی  3-10میلیمتر برسد، با میکروسکوپ قابل رویت می‌گردد و در نتیجه نام مخلوط کلوئیدی به  سوسپانسیون تبدیل می‌شود و لذا حالت کلوئیدی را می‌توان حالت واسطه بین محلول واقعی و سوسپانسیون دانست.

مخلوط دو ماده که یکی از آنها بطور یکنواخت و بصورت ذرات ریز در ماده دوم پخش شده باشد، سیستم کلوئیدی گفته می‌شود. فاز اول را فاز پخش‌شده یا کلوئید و فاز دوم را پخش کننده می‌نامند

وقتی که خاک رس را در آب بریزیم و به هم بزنیم، مخلوطی تیره رنگ پدید می‌آید که نسبت به نور کدر است. یعنی با تاباندن پرتوهایی از نور به آن، عبور نمی‌کند. این مخلوط را سوسپانسیون یا معلق یا نا‌همگن گویند. اگر مخلوط را مدتی به حال خود رها کنیم، ذرات درشت و سنگین زودتر ته‌نشین شده و ذرات ریزتر، به علت برخورد با ملکول‌های پرجنب‌وجوش آب، مدتی به حالت تعلیق باقی می‌مانند و سپس به تدریج ته‌نشین می‌شوند.

 

ویژگی های کلوئیدها

1-     اثر تیندال

هر گاه ذرات حل شونده بزرگ شوند یک پدیده در سیستم ایجاد می شود که ذرات پخش شونده نور را پراکنده می کنند که به اثر تیندال معروف است. شیر یک کلوئید مایع در مایع یا امولسیون است. ذرات چربی و پروتئین ها در آب پراکنده است.

2-    حرکت بروانی

 مانند ذرات گاز که با حرکات منظم به اطراف پخش و پراکنده می‌شوند و با هم برخوردهایی دارند، ذرات محلولهای کلوئیدی حرکاتی نظیر آنها را دارا می‌باشند که به نام کاشف آن " براون " معروف گشته است.

3-  کاتافوریزیس: یک خاصیت بسیار مهم مخلوط کلوئیدی که در ژئوشیمی نیز قابل توجه می‌باشد، و دارا بودن بارالکتریکی ذرات می‌باشد. به این معنا که اگر محلول را تحت تاثیر میدان الکتریکی قرار دهیم، ذرات به سمت یکی از الکترودها متوجه می‌شوند. این پدیده که به نام کاتافورز مشهور گشته، با پدیده الکترولیز تفاوت دارد، زیرا در محلول الکترولیت، دو نوع بار مثبت و منفی وجود دارد و هر بار به سمت قطب مخالف خود می‌رود، ولی در محلولهای کلوئیدی فقط یک بار، گاهی مثبت و زمانی منفی وجود دارد. چنانکه، بار محلولهای کلوئیدی هیدراتهای Fe، Cr، Al و بعضی اکسیدها مثبت است، ولی فلزات Au، Cu، Ag و سولفورهای فلزات، و نشاسته و چسب هوموس، منفی می‌باشند.

برای کلویید مثبت محلول نقره نیترات و سدیم کلرید را می توان مثال زد در صورتی که سدیم کلرید محدود کننده باشد و گفته می شود ذرات رسوب نقره کلرید می توانند یون های نقره را جذب کنند و به صورت کلویید با بار مثبت در آیند.

 

در صنعت تصفیه آب برای انعقاد و لخته سازی از منعقد کننده های معروف آهن(III)کلرید و آهن سولفات و آلومینبوم و...استفاده می کنند.

ما محلولها را تک فاز می دانیم که همگن هم هستند ولی کلویید وسوسپانسیون را دوفازی ولو اینکه خیلی به همگن نزدیک باشند.

علت پایداری امولسیون ها که برخی فکر می کنند همگن هستند اینست که عامل امولسیون ساز باعث پخش ذرات می شود. کلویید خود را با جذب یون هایی که در محیط پراکندگی وجود دارد بدست می اورند.

برای نشان دادن کلوییدها در آزمایشگاه می توان مقداری گوگرد را در الکل حل کرد و در آب داغ ریخته و کاغذ صافی گذاشته که کلویید صاف نمی شوند و کاملا بچه ها می بینند و اثر تیندال هم با یک لیزر به خوبی نمایش داده می شود.

امولسیون کننده بین دو فاز پل میزند نه اینکه هم فاز کند. صابون یک جامد است ولی نقش امولسیون کننده را در آب با درست کردن کف یا انحلال چربی ایفا می کند. خود صابون کلویید نیست و مانند یک تکه نمک است. سس مایونز کلویید است چون زرده تخم مرغ پل بین روغن و سرکه را ایجاد کرده و کلوییدی شبیه شیر ولی کمی غلیظ تر است.

اندازه ذرات که بزرگ شود کلویید از محلول تمیز داده می شود حتی اگر بقیه خصوصیات به نظر یکسان باشد

 اندازه ذرات را وقتی یک ماده جامد و یکسان باید از بافت بلوری یا ذرات ان تشخیص داد. بعضی از مواد ساختمان غول اسا دارند مانند سیلیس وبرخی مولکولهای درشت دارند مثل نشاسته وپروتئین ها
۲ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۳۵
اعظم حسین طلایی

آنتروپی و تعداد راههای توزیع

آنتروپی، مانند دیگر کمیت های بنیادی ترمودینامیک همچون دما و انرژی داخلی از دیدگاه ماکروسکوپی یا کلاسیک از مفهوم روشن و واضحی برخوردار نیست اما در ادامه می بینیم که نگاه مولکولی، درک همین مفهوم را آسان می کند.

علت تمایل سامانه برای سیر به حالت های نامنظم تر این است که احتمال چنین حالت هایی از حالت منظم تر بیش تر است. اما احتمال و بی نظمی چه ارتباطی با یکدیگر دارند؟ دو محفظه 1 و 2 را در نظر بگیریدکه با یک رابط به هم متصل شده اند. شکل 1

اگر یک مولکول گاز در این حباب ها وجود داشته باشد، شانس این که در هر لحظه این مولکول در حباب 1 باشد یک از دو است،





و لذا می گوییم احتمال چنین اشغالی برابر    می باشد. احتمال اشغال حباب 2 هم     می باشد. اکنون اگر دو مولکول A و B را در این حباب ها در نظر بگیریم، در این مورد چهار حالت برای توزیع دو مولکول در دو حباب وجود دارد که در شکل 2 نمایش داده شده است.



احتمال هر چهار توزیع یکسان می باشد، و لذا احتمال این که هر دو مولکول در حباب 1 یا 2 واقع شود    است. اما احتمال این که در هر حباب یک مولکول قرار گیرد      می باشد، زیرا که دو حالت برای این توزیع یکنواخت وجود دارد. بنابراین، ملاحظه می کنید که در توزیع یکنواخت (یک مولکول در هر حباب) بی نظمی بیشتر، و احتمال این حالت بیش تر می باشد، زیرا که برای دستیابی به یک توزیع یکنواخت راه های بیش تری (در این مثال دو راه به جای یک راه) وجود دارد.

اما اگر4 مولکول را در این حباب ها وارد کنیم. احتمال این که هر 4 مولکول در یک حباب یافت شوند،      است. همچنین احتمال این که توزیع مولکول ها در دو حباب یکنواخت باشد (2مولکول در هر حباب)   می باشد، زیرا شش راه برای چنین توزیعی وجود دارد.

اگر به همین ترتیب تعداد مولکول ها را در سیستم افزایش دهیم، به این نتیجه دست می یابیم که: احتمال این که تمام مولکول ها فقط یک حباب را اشغال کنند بسیار کوچک می شود و دیگر این که برای توزیع یکنواخت مولکول ها در دو حباب بیش ترین احتمال وجود دارد. حال فرض کنید یک مول از گازی در این دو حباب باشند، احتمال این که تمام مولکول ها در یک حباب واقع شوند، عبارت است از:       

که رقمی بسیار کوچک است، به طوری که اگر آن را به صورت اعشار بنویسیم تعداد صفرهای بعد از ممیز آنقدر زیاد است که برای ما قابل تصور نیست. به هر حال می توانیم از نقطه نظر عملی ادعا کنیم که هرگز تمام مولکول ها در یک حباب قرار نمی گیرند.

بیشتر بدانید

آنتروپی و اطلاعات ما از موقعیت ذرات:

فرض کنید 100 دانش آموز می خواهند روی 100 صندلی موجود در یک کلاس بنشینند. احتمال این که آن ها صندلی ها را به طور منظم اشغال کنند (مثلا به ترتیب حروف الفبا) چه قدر است؟ شاید بگوییم بعید است که چنین حالتی روی دهد، چرا؟




زیرا دانش آموزان     انتخاب برای نشستن دارند که فقط یکی از آن ها منظم است و بقیه حالت ها را باید نا منظم دانست. احتمال منظم نشستن (  منظم p ) و احتمال نامنظم نشستن ( نامنظم p )، عبارتند از:

پس علت نامنظم نشستن این است که برای این حالت، تعداد حق انتخاب های بسیار زیادی  در مقایسه با تنها یک حق انتخاب منظم نشستن، وجود دارد.

برای حالتی که دانش آموزان به طور منظم روی صندلی ها نشسته باشند (یک راه توزیع)، از موقعیت هر دانش آموزاطلاع دقیقی داریم و به سادگی می توانیم موقعیت هر دانش آموز را تعیین کنیم. در حالی که اگر دانش آموزان به طور نامنظم یا تصادفی صندلی ها را اشغال کنند اطلاعات ما از موقعیت هر دانش آموز بسیار اندک است و صد بار کم تر از حالت قبلی خواهد بود. به طور مشابه،  در کتابخانه ای که کتاب های آن به صورت منظم در قفسه ها چیده شده اند اطلاعات ما از موقعیت کتاب ها بسیار زیاد است و به همین دلیل به راحتی می توانیم کتاب مورد نظر خود را پیدا کنیم. در حالی که اگر کتاب ها به طور نا منظم و درهم برهم قرار گرفته باشند اطلاعات ما از موقعیت کتاب ها بسیار اندک است، و در نتیجه به سختی می توانیم کتاب مشخصی را پیدا کنیم. از این نمونه ها معلوم می شود که هر چه بی نظمی در سامانه بیش تر یعنی، S بزرگ تر باشد، اطلاعات ما از موقعیت اجزای سامانه کم تر خواهد بود.

وابستگی آنتروپی به حجم:


وابستگی آنتروپی به حجم را می توان به آسانی درک کرد. هر مولکول، بخشی از فضا را اشغال می کند. پس در اختیار داشتن فضای بیش تر، به معنی تعداد راه های توزیع بیش تر و آنتروپی بیش تر است و این وضعیت، باعث کاهش اطلاعات ما می شود. برای نمونه دانش آموزان یک کلاس را در نظر بگیرید سپس این حالت را با حالتی مقایسه کنید که دانش آموزان در کل مدرسه پخش شده اند. واضح است که با پخش شدن آن ها در مدرسه، اطلاعات ما از موقعیتشان کاهش می یابد و اگر اجازه داشته باشند از مدرسه خارج شوند، اطلاعات ما از موقعیت هر دانش آموز کاهش بیش تری پیدا می کند. به این ترتیب معلوم می شود که هر چه فضا یا حجم بزرگ تر باشد، آنتروپی افزایش می یابد.

 تعداد مکان هایی که مولکولها می توانند در ان پخش بشوند وبی نظم شوند زیاد می شود. گازها و محلول ها چنین حالتی برای شان صدق می کند چون مولکول ها کل فضا را اشغال می کنند و پویش مولکول در کل حجم ممکن است. البته ترازهای انرژی انتقالی  با افزایش حجم بهم نزدیکتر می شوند. ترازهای انرژی انتقالی در یک ظرف گاز برای همه ذرات در یک دمای معین تقریبا برابر است. هر چه اطلاعات ما از مکان یا وضعیت مولکولها کمتر بشود بی نظمی بیشتر است



۰ نظر موافقین ۱ مخالفین ۰ ۱۶ شهریور ۹۴ ، ۱۸:۲۶
اعظم حسین طلایی