FIZIČKA HEMIJA - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · Fizička hemija je nauka koja je nastala...
Transcript of FIZIČKA HEMIJA - agrif.bg.ac.rs. Predavanje FH.pdf · Fizička hemija je nauka koja je nastala...
FIZIČKA HEMIJAStudijske grupe:
Tehnologija konzervisanja i vrenja
Tehnologija animalnih proizvoda
Tehnologija ratarskih proizvoda
Upravljanje bezbednošću
Nastavnik: Dr Vesna Rakić, vanredni profesor
Fizička hemija je nauka koja je nastalaprimenom principa fizike u svrhurazumevanja fenomena koji se pojavljuju uhemijskim sistemima, na makroskopskom,mikroskopskom, atomskom ilisubatomskom nivou.
Predmeti izučavanja su: strukturamaterije (sve materije, žive i nežive) naatomskom, odnosno molekulskom nivou;promene koje se u materiji dogadjaju, kaoi zakoni koji ih opisuju.
Fizička hemija se takodje bavi i razvojemmetoda koje omogućavaju prethodnopomenuta izučavanja.
Mihail Lomonosov, PetrogradskiUniverzitet 1752. godine, predavanje podnaslovom: „Kurs prave fizičke hemije“(„Курс истинной физической химии”):
„Fizička hemija je nauka koja objašnjava,na osnovu postavki i iskustva fizike,uzroke onoga što se dešava u hemijskimpromenama u složenim telima“.
Tokom XVIII i XIX veka, mnogi fizičari bavili suse razjašnjavanjem hemijskih fenomena, kao štosu i mnogi hemičari izučavali fizičke pojave.
-Postoji potreba da se prirodni fenomenisagledaju sa aspekta i jedne i druge nauke;
-Fizičku hemiju, čiji je intenzivni razvoj počeokrajem XIX veka i trajao kroz čitav XX vek,mnogi smatraju prvom interdisciplinarnomnaukom.
- U izučavanju makroskopskih i mikroskopskihhemijskih fenomena, fizička hemija jesastavljena od više grana, zavisno od toga kojomse oblašću hemije bavi, pa razlikujemo:
-atomsku i molekulsku spektrohemiju,
-elektrohemiju,
-hemijsku kinetiku,
-fizičku hemiju čvrstog stanja,
-biofizičku hemiju, ...;
- Pri tome je tesno povezana i koristi principetermodinamike, kvantne hemije, statističkemehanike i kinetike.
Fizička hemija izučava:
-strukturu materije (sve materije, žive i nežive) naatomskom, odnosno molekulskom nivou;- promene koje se dogadjaju u materiji.
Uz druge prirodne nauke, fizička hemijadefiniše:
- zakone koji opisuju prirodu materije namikroskopskom i makroskopskom nivou, kao i zakonekoji opisuju promene koje se odgadjaju u materiji.
Predmet fizičke hemije je i razvoj metoda kojeomogućavaju izučavanje prethodnog.
Posebna oblast fizičke hemije je
KOLOIDNA HEMIJA
Koloidna hemija bavi se izučavanjemkoloidnih sistema; posebne vrstevišefaznih sistema kod kojih su česticejedne faze (disperzne faze) ravnomernorasporedjene u drugoj fazi (disperznomsredstvu).
Ovi sistemi su od posebnog značaja, jer senajveći broj telesnih tečnosti nalazi ukoloidnom stanju (ćelije, krv, mleko…).
Zbog toga što su fluidi u živim sistemimasastavljeni od koloida, živi organizminajlakše prihvataju hranu ili lekove kaokoloidne sisteme.
Zašto učiti fizičku hemiju tokom studiranja prehrambene tehnologije?
HRANA je po definiciji bilo koja supstanca koju jeduili piju živi organizmi. Pod hranom se podrazumevaju itečnosti koje se uzimaju kao pića.HRANA je izvor energije.
Supstance koje se koriste kao hrana se mogu imoraju posmatrati kao skup najrazličitijihhemijskih supstanci, odnosno, hemijskihjedinjenja. DAKLE, znanje iz fizičke hemijekorisno je u:- Saznavanju prirode (sastava) hrane- Saznavanju o promenama koje se u hrani odigravaju*- Pri analizi i kontroli kvaliteta hrane.
- Sve ovo je naravno neophodno u procesimaproizvodnje i prerade hrane.
* Fizičkohemijski procesi obuhvataju promene ukojima se u razmeni energije sa sistemom dešavajupromene na molekulskom nivou.
Danas postoji još jedan, obavezni ineizbežni, motiv za svakog obrazovanogi odgovornog čoveka, a posebno onogkoji je u svom obrazovanju učio hemiju:
Svet je suočen sa dva ogromnaproblema:
- Ogromnim zagadjenjem okoline(vazduha, vode i tla);
- Nedostatkom energije.
U rešavanju problema kao što su:
- Zagadjenje vazduha česticama,gasovima ili isparljivim jedinjenjima
-Zagadjenje voda farmaceutskim ili bilokojim drugim proizvodima iz hemijskihindustrija
-Uništavanje ozona, fotohemijski smog
-Zagadjenje svih ekosistema produktimaraspada plastike, baterija i mnogihdrugih proizvoda savremenih tehnologija
-Traženju novih izvora energije.
-Hemičari raznih profila suneophodni u timovima koji se baveovim problemima; a često su iključni faktor.
Red
Br.
Poglavlje Metodske jedinice Nastavne aktivnosti
Provera znanja
Uvod 1. Predmeti izučavanja fizičke hemije; naučna metodologija, laboratorijske procedure, rešavanje problema.
2. Organizacija podataka, grafički prikazi.
Predavanja
Interaktivni čas
1 Struktura materije
1. Modeli atoma; struktura atoma, radioaktivnost. Talasno-čestična priroda materije i energije.
2.Struktura molekula, energetski aspekt.
3. Atomska i molekulska spektroskopija
Predavanja
Predavanja
Predavanja, vežbe
Ulazni kolokvijum
2 Stanja materije i fazne transformacije
1. Intra i intermolekulske interakcije. Uticaj na fizičke osobine materije. Gasno, tečno i čvrsto stanje materije. Kinetička teorija gasova
2. Osobine fluida.
3. Fazne transformacije. Raulov zakon, destilacija.
Predavanja
Predavanja, vežbe
Predavanja
Ulazni kolokvijum
3 Koligativne osobine materije
1.Sniženje napona pare, povišenje tačke ključanja, sniženje tačke mržnjenja, osmotski pritisak.
2.Disocijacija i elektroliti; provodljivost elektrolita.
Predavanja, vežbe
Predavanja,
Ulazni kolokvijum
4 Termodina-mika
1.Termodinamičke funkcije stanja, rad.
2.Prvi zakon termodinamike, termodinamičke transformacije; Hesov iKirhofov zakon.
3.Drugi princip, spontanost procesa, entropija, toplotne mašine. Treći zakon termodinamike.
4.Slobodna energija i konstanta ravnoteže. Slobodna energija u hemijskim reakcijama, hemijski potencijal. Predvidjanje uslova pod kojima će se rakcija odigrati.
5. Primena termodinamike na realne sisteme
Predavanja
Predavanja, interaktivni čas, vežbe
Predavanja
Predavanja
Predavanja
Ulazni kolokvijum
Test
5 Transforma-cija hemijske energije u električnu –elektrohe-mija
1.Galvanske i elektrolitičke ćelije - prevodjenje energije redox reakije u električnu.
2. Potencijal elektrode, elektromotorna sila. Dobijanje termodinamičkih veličina iz elektrohemijskih merenja.
3. Komercijalne baterije, gorive ćelije, korozija.
Predavanja
Predavanja, vežbe
Predavanja
Ulazni kolokvijum
6 Hemijska kinetika
1. Brzina i red hemijske reakcije, konstanta brzine; njihovo merenje.
2. Složene hemijske reakcije, mehanizam, molekularnost.
3. Teorija sudara; zavisnost konstante brzine od temperature, Arenijusova jednačina. Kataliza.
Predavanja, vežbe
Predavanja
Predavanja
Ulazni kolokvijum
Test
Red
Br.
Poglavlje Metodske jedinice Nastavne aktivnosti
Provera znanja
Red
Br.
Poglavlje Metodske jedinice Nastavne aktivnosti
Provera znanja
7 Pojave na granici faza, termodinamika površina.Disperzni sistemi, njihove osobine.Tipovi i zastupljenost koloidnih sistema.
1. Adsorpcija, osnovni pojmovi,adsoprcione izoterme. Adsorpcija na granicima čvrsto-gas i čvrsto-tečno. Klase adsorbenata, moguće interakcije adsorbent-adsorbat. Površinska energija. Promena slobodne energije na granici faza.
2. Podela i dobijanja disperznih sistema, prečišćavanje. Svojstva koloidnih sistema. Suspenzije, emulzije, pene, aerosoli, makromolekularni koloidi; njihovi hemijski sastavi. Tipovi koloidnih sistema koji se pojavljuju u hrani. Formiranje dvostrukog električnog sloja, elektrokinetički i potencijal.
Struktura micele, kritične micelarne vrednosti. Stabilnost koloidnih sistema, elektrostatička, sterna.
Predavanja,
Interaktivni
časovi,
rešavanje
zadataka,
vežbe.
Ulazni kolokvijumi,
Test
PLAN ZA 2008/09.
1.Naučna metodologija, merenja, mernisistemi, greške merenja.
2.Struktura materije, Struktura atoma,Radioaktivnost, Struktura molekula,Hemijska veza; Medjumolekulskeinterakcije
3. Priroda gasova4. Priroda čvrstih i tečnih supstanci5. Fazne transformacije6. Rastvori i koligativna svojstva
materije7. Energetski i entropijski aspekt
hemijske transformacijeTermodinamika
8. Transformacija hemijske energije uelektričnu Elektrohemija
9. Brzina hemijske promene Hemijskakinetika
10. Promene koje se dogadjaju nagranici faza: površinske pojave(adsorpcija) i koloidni sistemi
Sistem ocenjivanja:
Predispitne obaveze:
-2 testa po maksimalno 10 bodova = 20
bodova
-Ulazni kolokvijumi: maksimalno 9 x 2
= 18 bodova
-Sredjena sveska (koja je obavezna!)
= 2 boda
Ukupno predispitno: 40 bodova
- Usmeni ispit: maksimalno 60 bodova
Završni ispit, ukupno 100 bodova
RASPORED POLAGANJA TESTOVA IZ FIZIČKE HEMIJE
I test: gradivo do oblasti Termodinamike – test je u 17. aprila 2011
II test: oblast Termodinamike, test je 21. maj1 2011
Literatura:
1.Opšti kurs fizičke hemije, UB FFH,Ivanka Holclajtner Antunović
2.Fizička hemija, skripta, Vesna Rakić
3.Načela fizikalne kemije, Piter Atkins
Kolokvijumi
1.Praktikum fizičke hemije, Hemijskifakultet
2.Eksperimentalna fizička hemija,Farmaceutski fakultet
3.Skripte iz fizičke hemije, Vesna Rakić,Vladislav Rac.
OSNOVNA SVOJSTVA MATERIJE
Materija je sve što nas okružuje, → sve što ima masu izapreminu. Osnovni oblici postojanja materije su:
Supstanca Fizičko polje
od supstance su izgradjene sve preko fizičkog polja sestvari koje postoje u prirodi ostvaruju
interakcije:električno, magnetno,gravitaciono
Osnovna svojstva materije su:neprekidno kretanje ENERGIJA – njen značaj!
tako nastaju PROMENE - sposobnost da se izvrši RADmaterija je u stalnom menjanju Potencijalna energija Epoblika i svojstava (odredjena položajem)
Kinetička energija Ek - mv2/2(odredjena kretanjem - v)
Materiju ispitujemo posmatrajući njene osobine,analogno posmatranju čoveka, vrši seidentifikacija osobina
Hemijske osobine one koje se ispoljavaju tokomHEMIJSKE PROMENE, kojom nastaju novesupstance.
Fizičke osobine one koje supstanca pokazuje
sama po sebi, bez interakcija sa drugim
supstancama: boja, miris, ukus, čvrstina, gustina,
viskozitet, provodljivost, tačka ključanja, tačka
topljenja
FIZIČKE PROMENE su one u kojima supstanca menja
formu ili oblik, ali ne i sastav.
Materija postoji u tri osnovna stanja: čvrstom,
tečnom i gasovitom
Materija postoji u vidu: - čistih supstanci i
- smeša
čiste supstance imaju svuda utvrdjen isti sastav. Dele se na:
Elemente hemijska reakcija Jedinjenja
Elementi:
- sastavljeni od jednog istog tipa atoma
- najprostiji oblici materije koji zadržavaju iste
osobine
- postoje kao metali, nemetali i metaloidi
- atomska masa je srednja vrednost izotopskih masa
Jedinjenja:
- supstance sastavljene od 2 ili više elemenata u
fiksnom odnosu masa
- osobine se razlikuju od osobina elemenata
- molekulska masa je suma atomskih masa
Smeše sastavljene su od dve ili više komponenti u
promenljivim medjusobnim odnosima. U smešama
komponente zadržavaju svoje osobine.
Heterogene Homogene
- imaju vidljive čestice - sastojci su nevidljivi
-imaju različit sastav u raznim - imaju isiti sastav svuda
delovima - primer: vazduh
-primeri: tlo, voda
Mogu se primeniti fizičke metode razdvajanja: filtracija,
ekstrakcija, destilacija, kristalizacija, hromatografija
Kako je materija sve što nas okružuje,
saznanja o tome kako je materija organizovana
i kako funkcioniše tiču se svega - od najsitnijih
čestica žive i nežive prirode, do čitavog
kosmosa.
Poredjenje osobina jednog jedinjenja i elemenata od kojih je ono nastalo.
OsobinaNatrijum Hlor Natrijum
hlorid
Tačka topljenja
97,8 C - 101 C 801 C
Tačka ključanja
881,4 C - 34 C 1413 C
Boja Sebrnasta Zleno-žuta Bez boje (beli kristali)
Gustina 0,97 g/cm3 0,0032 g/cm3
2,16 g/cm3
Ponašanje u vodi
Raguje Slabo se rastvara
Rastvara se
Osnovna svojstva elemenata i jedinjenja.
Elementi Jedinjenja
Sastavljeni su od jednog tipa atoma.
Sastavljeni su od atoma dva ili više elemenata u fiksnom odnosu masa
Najprostiji oblici postojanja materije, zadržavaju iste osobine.
Osobine jedinjenja razlikuju se od osobina elemenata.
Postoje kao metali, nemetali i metaloidi.
Postoji više različitih grupa jedinjenja.
Atomska masa je srednja vrednsot izotopskih masa.
Molekulska masa je suma atomskih masa.
Makro i mikro svet
Peta, tera m
300 000 000 m
mesec
Mega m
m, cm, nm, pm
10fm
C-C 150 pm
m
NAUČNI PRISTUP IZUČAVANJU MATERIJE
Naučni metod podrazumeva:
1. Posmatranje;
2. Postavljanje hipoteze;
3. Izvodjenje eksperimenta;
4. Postavljanje teorija i/ili modela.
Sistematski pristup rešavanju problema uključuje:
1. Definisanje problema;
2. Donošenje plana rada;
3. Rešenje problema (eksperimenti, matematički aparat);
4. Provera.
ZNAČAJ MERENJA U IZUČAVANJU MATERIJE
Eksperimenti podrazumevaju merenje vrednostijedne ili više fizičkih veličina; jer se tokomizučavanja može pojaviti potreba za tim podacima.
Fizičke veličine, ili, kraće, veličine, su svojstvapredmeta, pojava ili stanjâ u prirodi koja se moguuporedjivati (na primer: dužina, masa, temperatura,napon, sila, gustina, ...).
Merenje predstavlja postupak uporedjivanjaistovrsnih veličina. Pri tome se jedna oduporedjenih veličina uzima kao polazna, osnovnaveličina, i naziva se mera, jedinica mere ilijednostavno jedinica te veličine.
Rezultat merenja je broj odgovarajućih jedinica(iznos) koji ta merena veličina sadrži; taj broj ćezavisiti od izbora jedinice koja se koristi.
Dakle, fizička veličina je potpuno odredjena samoako su navedena oba podatka: iznos (broj) i jedinicamere (koliko i čega).
Mnoge veličine mogu se izvesti iz drugih,ali postoje neke koje se ne mogu izvestiiz drugih, jednostavnijih veličina. Takveveličine se nameću kao iskustveni pojmovii nazivaju se osnovnim veličinama.
Iz jedinica koje označavaju osnovneveličine, mogu se izvesti jedinice za oneveličine koje se mogu izvesti iz osnovnihveličina.
Grupa jedinica koje su u bilo kakvojmedjusobnoj vezi čine sistem mernihjedinica ili merni sistem.
Naravno, merenja se ne koriste samo usvrhu sprovodjenja naučne metodologije.Zapravo, čitav svet oko naskarakterišemo izmerenim veličinama –merenja i izražavanja vrednostiizmerenih veličina su svakodnevnoprimenjivani i opšte prihvaćeni procesi.
Da bi se izmerene vrednosti mogle izražavati imedjusobno porediti, bilo je neophodno uvestitačne i nepromenljive standarde, kao i opšteprihvaćeni jedinstveni sistem mernih jedinica.
Pionirski korak učinjen je u Francuskoj, krajemXVIII veka: jedna od tekovina Francuskerevolucije bila je upravo zamisao stvaranjajedinstvenog mernog sistema „à tous les temps, àtous les peuples“ („za sva vremena, za sve narode“).
Na taj način, nastao je takozvani metrički sistem.Za jedinicu dužine uzet je jedan deseto-milionitideo rastojanja od ekvatora do Severnog Pola (satrasom kroz Pariz), naziv je uzet od grčke reči zameru (μέτρον, izgovor: „metron“).
Do postavljanja danas usvojenog, bilo jepostavljeno nekoliko mernih sistema.
Medjunarodni ured za za mere i etalone sasedištem u Sevru (Sèvres) kod Pariza
(Système International d’Unités) poznat podimenom SI sistem.
Osnovne jedinice SI sistema
Fizička veličina (dimenzija)
Naziv jedinice Skraćenica jedinice (simbol)
Masa kilogram kg
Dužina metar m
Vreme sekunda s
Temperatura kelvin K
Električna struja
amper A
Količina supstance
mol mol
Intenzitet svetlosti
kandela cd
Neke od izvedenih jedinica SI sitema i njihovi nazivi
Fizička veličina
Naziv jedinice
Simbol
Veza sa drugim jedinica
ma
Veza sa osnovnim
jedinicama SI sistema
Učestalost herc Hz 1/s
Sila njutn N m·kg/s2
Pritisak paskal Pa N/m2 kg/(m·s2)
Energija, rad, količina toplote
džul J N·m m2·kg/s2
Snaga vat W J/s m2·kg/s3
Količina naelektrisanja
kulon C s·A
Električni potencijal, razlika potencijala, elektromotorna sila
volt V W/A m2·kg/(s3·A)
Kapacitivnost farad F C/V s4·A2/(m2·kg)
Električni otpor
om Ω V/A m2·kg/(s3·A2)
Provodljivost simens S A/V S3·A2/(m2·kg)
Magnetski fluks
veber Wb V·s m2·kg/(s2·A)
Gustina magnetskog fluksa
tesla T Wb/m2 kg/(s2·A)
Uobičajeni decimalni prefiksi koji su u upotrebi u SI sistemu
Prefiks
Simbol prefiksa
Značenje Eksponencijalni prikazBroj Naziv
broja
Tera T 1000000000000 triolion 1012
Giga G 1000000000 bilion 109
Mega
M 1000000 milion 106
Kilo k 1000 hiljada 103
Hekto
h 100 stotina 102
Deka da 10 deset 10
- - 1 jedinica 100
Deci d 0,1 deseti deo
10-1
Centi c 0,01 stoti deo 10-2
Mili m 0,001 hiljaditi deo
10-3
Mikro
μ 0,000001 milioniti deo
10-6
Nano n0,000000001
bilioniti deo
10-9
Piko p0,000000000001
trilioniti deo
10-12
Femto
f0,000000000000001
kvadrilioniti deo
10-15
Ato a0,000000000000000001
10-18
Neke od jedinica izvan SI sistema koje su još uvek u upotrebi
Fizička veličina
Naziv jedinice izvan SI sistema
Simbol Veza sa jedinicom u SI sistemu
Energija kalorija cal 1 cal = 4,184 J
Dužina angstrem Ǻ 1 Ǻ = 10-10 m
Pritisak atmosfera atm 1 atm = 101325 Pa
Pritisak bar bar 1 bar = 105 Pa
Zapremina litar dm3 1 dm3 = 10-3 m3
Da bi se vrednosti izmerenih fizičkih veličina mogleizražavati u više različitih jedinica, bilo u okviru iliizvan SI sistema, potrebni su konverzioni faktori;brojni odnosi koji prikazuju upravo odnose izmedjurazliitih jedinica, bilo da su one unutar, ili izvan SIsistema.
Osnovne merne jedinice SI sistema su vremenom redefinisane:
Metar je 1650763,73 umnožak talasnih dužinanarandžasto-crvene svetlosti dobijene emisijom odpobudjenih kriptonovih atoma.
Danas prihvaćeni etalon za metar je još pouzdaniji:jedan metar je rastojanje koje svetlost proputujeu vakuumu tokom 1/299792458 dela sekunde.
Etalon za kilogram je fizičko telo – cilindarnačinjen od mešavine iridijuma i platine koji sečuva u Francuskoj, pod odgovarajućim uslovimakoji ga štite od korozije i bilo kakvih oštećenja.Kilogram je jedina osnovna jedinica SI sitema kojau svom imenu ima prefiks, i sastoji se od hiljadugrama.
Pored kilograma, SI sitem daje i definiciju gramakao jedinice mase: jedan gram je definisan kaomasa 5,02 1022 atoma ugljenikovog izotopa 12C.Ovaj broj dobija se kao N/12; jer je jedan gramdvanaesti deo jednog mola ugljenika, a NAvogadrov broj (6,023 1023).
Za osnovnu jedinicu za vreme u SI sistemu jeizabrana sekunda, iako je čovek odvajkada meriovreme danima i godinama.
Sekunda je jedinica koja može biti definisana naatomskoj skali, preko vremena oscilovanjamikrotalasnog zračenja apsorbovanog atomimacezijuma (113Cs) u gasnom stanju: jedna sekunda jedefinisana kao vreme potrebno za 9192631770takvih oscilacilacija.
SIGURNOST MERENJA, ZNAČAJNE CIFRE
Merenja su od velikog značaja za nauku, alii u svakodnevnom životu, takodje.
Medjutim, sprave koje primenjujemo zamerenja imaju svoja specifičnaograničenja, a u procesima merenja čovekkoristi svoja (nesavršena) čula,
nikada nismo u stanju da fizičke veličineizmerimo tačno i sa apsolutnom sigurnošću.
Stoga, treba imati na umu da je „tačnavrednost“ neke fizičke veličinenedostupna.
Svako merenje sa sobom nosi odredjenumernu nesigurnost, pa najbolje što se možeje:
izabrati odgovarajuću metodu koja ćeomogućiti traženu mernu sigurnost.
Uradjaj koji će biti primenjen za nekokonkretno merenje zavisiće od toga kolikaje željena sigurnost merenja.
-Pri izboru uredjaja kojim ćemo meritiodredjenu veličinu treba imati na umu da,pri upotrebi uredjaja za merenje,poslednju cifru u broju kojim izražavamoizmerenu vrednost uvek procenjujemo (ane očitavamo tačno);
-Prema tome, prihvatamo da merenje imanesigurnost u iznosu od jediničnevrednosti te poslednje cifre.
-Dakle, cifre kojima se zapisuje rezultatmerenja mogu biti sigurne i nesigurne; a ijedne i druge se zajedničkim imenomnazivaju značajne cifre.
-Ako je merenje ostvareno sa većimbrojem značajnih cifara, ono jesigurnije.
Broj značajnih cifara zavisi od mernoguredjaja.
Slika prikazuje dva različita termometra kojimere istu temperaturu.
Termometar levo je graduisan na 0,1°C, i njimese može pročitati 33,33°C.
Termometar desno je graduisan na 1°C, i njimese može pročitati 33,3°C. Prema tome,termometrom levo se može očitati višeznačajnih cifara.
Prethodni primer sa termometrima kao i primeri naslikama levo (vaga sa merenim predmetom imenzura sa tečnošću) pokazuju da je brojznačajnih cifara odredjen izborom sprave koja seza merenje koristi.
Masa izmerena analitičkom vagom ima višeznačajnih cifara (6,8605 g) nego zapreminaizmerena menzurom (68,2 mL).
PRECIZNOST I TAČNOST MERENJA; GREŠKE MERENJA
Preciznost i tačnost su dva aspektasigurnosti merenja.
Preciznost (ili reproduktivnost) pokazujekoliko su medjusobno bliske vrednostidobijene u seriji merenja jedne istefizičke veličine, sa istom vrednošću.
Tačnost govori o tome koliko je izmerenavrednost blizu tačnoj vrednosti fizičkeveličine (o kojoj je već prethodno rečenoda se ne može nikada u potpunostidostići).
Tačnost se odredjuje po tomekoliko je dobijeni rezultat blizu„tačnoj“ vrednosti.
Reč „tačna“ je u znacima navodaovde jer unosi pretpostavku da jeeksperimentator u stanju daizmeri tu „tačnu“ vrednost; a ustvari, u svakom merenju postojigreška.
Rezultat nekog eksperimenta možebiti reproduktivan, ali pogrešan.
Razlikujemo dva tipa greški:
Sistematske greške kao posledicu imajuizmerene vrednosti koje su ili sve veće,ili sve manje od tačne vrednosti. Ovegreške nastaju zbog nekog razlogaunutar samog mernog uredjaja(sistema); na primer, usled kvara uuredjaju ili usled očitavanja vrednostisa uredjaja uvek na isti, pogrešan,način.
Slučajne greške se pojavljuju kada nemasistematske greške i čine da su neke odizmerenih vrednosti veće, a neke manje,od stvarne, tačne vrednosti. Slučajnegreške se uvek pojavljuju a njihovaveličina zavisi od veštineeksperimentatora i preciznostiinstrumenta.
Precizno merenje ima malu slučajnugrešku, odnosno, malo odstupanje odsrednje vrednosti. Tačno merenje imamalu sistematsku grešku i malu slučajnugrešku, takodje.
0 1 2 3 4
23
24
25
26
27
28 (a)
Ma
sa v
od
e,
g
Broj eksperimenta
0 1 2 3 4
23
24
25
26
27
28 (b)
Masa
vode
, g
Broj eksperimenta
Slučaj (a): visoka preciznost, visoka tačnost;
(b): visoka preciznost, mala tačnost (sistematska greška)
0 1 2 3 4
23
24
25
26
27
28 (c)
Ma
sa
vo
de
, g
Broj eksperimenta
0 1 2 3 4
23
24
25
26
27
28 (d)
Ma
sa
vo
de
, g
Broj eksperimenta
Slučaj (c): mala preciznost, srednja vrednost bliska pravoj; slučaj (d): mala preciznost, mala tačnost.
PRIKAZIVANJE REZULTATA; NEZAVISNO I ZAVISNO
PROMENLJIVE VREDNOSTI
Merenja mogu biti kvalitativna ikvantitativna.
Grafičko prikazivanje dobijenih rezultata primenjuje se onda kada su merenja sprovedena na takav način da:
- jednu promenljivu svesno i svojevoljno menja eksperimentator,
- a druga promenljiva se menja kao posledica tog kontrolisanog menjanja prethodne promenljive.
SAZNANJA O MATERIJI OD STAROG DO XIX VEKA
U najstarija vremena, čovek je svoja poimanja sveta
iskazivao mitovima.
MIT (mitos) reč, priča, kazivanje (grč.);
MITOLOGIJA od , priča i (logos), reč,
učenje.Mitovi - bajkom, pričom ili pesmom izražene prednaučne
predstave o nastanku sveta, živih bića i pojava.
Danas se reč mit upotrebljava u prenosnom značenju i
označava nedokazano mišljenje ili samovoljnu sliku o
nečemu (mitovi o superiornosti rasa i naroda, mit o
Napoleonu).
Po verovanju ranih Grka, prvo biće bilo je HAOS (
prazan neizmeran prostor koji je bio pre svih stvari).
Po istim verovanjima iz HAOSA su nastali:
- EREB (tama) i NIKTE (noć)
- ETER (svetlo) i HEMERA (dan)
- GEJA (gea, zemlja), TARTAR (podzemlje) i EROS (ljubav).
Vasionom i čovekom u njoj upravljala su moćna
bića – BOGOVI, a sve što postoji shvatano je kao
NESAZNATLJIVO
Kraj VII i početak VI veka p.n.e: početak razvoja
FILOZOFIJE ljubav prema mudrosti, od:
, (filos, fila) - prijatelj, prijateljstvo, ljubav; i
(sofia) - mudrost.
Ovaj period i ovaj deo sveta mogu se smatrati
mestom i vremenom gde je rodjena NAUKA.
Razlozi i objašnjenja:
- Grčka, i posebno ostrva u Egejskom moru bili su na
RASKRŠĆU CIVILIZACIJA
- usvojen je prethodno osmišljeni feničanski alfabet
znanje je postalo dostupno velikom broju ljudi
- nije postojala centralizacija vlasti
KOSMOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJE
- period izmedju VI i IV veka p.n.e., u kome je iz pojma
NESAZNATLJIVOG HAOSA stvoren pojam KOSMOSA.
Vasiona se odlikuje unutrašnjim redom i zato je saznatljiva.
U prirodi postoje pravilnosti, i mogu se otkriti pravila kojima
se vasiona pokorava i koja omogućavaju otkrivanje načina
na koji priroda funkcioniše.
Ovakva predstava o sredjenoj vasioni dobila je naziv
KOSMOS - red, svemir.
Tales iz Mileta, VI p.n.e.: “Nešto ne može nastati iz
ništa” - → materijalistički pristup
Heraklit iz Efesa, 540 – 480 p.n.e. → “Ja sam proučio
samoga sebe”
Neprekidna promena, kretanje, je bit svega. Svetom
vlada sveopšta zakonitost →
Pitagorejci, kraj VI i V vek p.n.e. – sekta sa strogom
disciplinom i obavezom da intelektualno žive. Bavili
su se matematikom, muzikom i astronomijom.
Broj i brojni odnosi su bit svega.
U razlikovanju broja (pojam) od stvari (pojava) nalaze
se koreni idealizma.
ATOMISTI, V i IV v p.n.e.
- Leukip, koji je bio učitelj DEMOKRITU.
- Demokrit (460-370 p.n.e): “Više bih voleo da nadjem
jednu jedinu uzročnu vezu, nego da dobijem persijsko
kraljevstvo”.
Atomisti su razmatrali problem beskonačne deljivosti što
je dovelo do pojma atoma (atomos, nedeljiv).
Demokrit: “Ne postoji ništa drugo, osim atoma i praznine.”
Ovim su uvedeni osnovni filozofski pojmovi nebića (prazno) i
bića (puno, atomi).
“Nasmejani filozof”
Cilj života je sreća koju daju
uravnoteženost, duhovno
spokojstvo i vedrina,
siromaštvo u demokratiji je
poželjnije od bogatstva u
tiraniji.
Po zakonima prirodne nužde, mase atoma se kreću,
sastaju, sukobljavaju i razilaze u beskrajnom
svemirskom prostoru; povremeno nastaju atomski
vrtlozi koji onda očvršćavaju, i tako nastaju planete.
Smatrao je da je opažanje fizički i mehanički proces;
a da su mišljenje i osećanje svojstva materije.
Demokrit je izgradio prvu materijalističku gnoseologiju
(gnoseologija - nauka o spoznaji).
Univerzalni mislilac – 73 napisane knjige ali samo 299
sačuvanih fragmenata i 352 svedočanstva. Ogroman
raspon interesa: pisao je o problemima spoznaje, etike,
filologije, kulture, vaspitanja, prava, države, organske
prirode, fizike, matematike, tehnike.
Razlika izmedju mitskog i naučnog poimanja pojave:
GALAKSIJA
- Grčka mitologija: mlečni put je mleko boginje Here
- pleme Kung Bušmana: mlečni put je kičma velike
životinje unutar koje svet živi
- Demokrit: “mlečni pit čine zvezde koje se ne mogu
videti golim okom”.
- današnje shvatanje: galaksije su veliki skupovi zvezda,
medjuzvezdanog gasa i prašine koji se prostiru sve do
granica astronomskog opažanja.
ANTROPOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJE
Sredina V v. P.n.e – prelazi se na razmatranje pitanja
vezanih za čoveka. Sokrat (469 -399 pre n.e.)
“Spoznaj samog sebe” najbolji su oni koji ZNAJU.
Osudjen je na smrt “jer ne veruje u bogove u koje
veruje država i kvari mlade”.
ONTOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJEontologija - nauka o biću
Platon (427 -347 pre n.e.) ideje su večna i
nepromenljiva bit svega. Osnovao svoju filozofsku školu
u Akademovom vrtu odavde potiče naziv Akademija
Aristotel (384-322 p.n.e.) Platonov učenik; učitelj
Aleksandra Makedonskog Velikog. Po povratku u Atinu,
osnovao je svoju školu u vežbalištu ( - gimnazion
- vežbalište, odavde potiče naziv gimnazija).
Mnogi ga smatraju najuspešnijim univerzalnim
misliocem svih vremena. Osnovao je logiku, dao
doprinose razvoju: zoologije, botanike, mineralogije,
astronomije, gramatike, retorike, psihologije…
Ali, Aristotel je potpuno potisnuo atomističku
koncepciju. Njegovo shvatanje materije svodi se na
tvrdnju da je sve sastavljeno iz četiri elementa -
vazduha, vode, vatre i zemlje.
Zašto?
U osnovi, odgovori se nalaze u Platonovom i Aristotelovom
shvatanju društva.
***************************************************
Izvršio odlučujući uticaj na zapadnu civilizaciju sve do
kraja XVII veka.
“Aristotelizam” – odbacivanje materijalističke filozofije.
U periodu od Aristotela do XVI veka, jedini izvor znanja o
MATERIJI bili su ALHEMIČARI.
Alhemičari su sledili starogrčku zamisao o prirodi koja teži
savršenstvu. → Bili su opsednuti pretvaranjem drugih
supstancija u zlato, traženjem eliksira večne mladosti kao i
kamena mudrosti.
Njihovi postupci prožeti su misticizmom. Svojim radom proizveli
su dosta konfuzuje, ali su ipak doprineli sveukupnom razvoju
ponovnim uvodjenjem eksperimenata i razvojem nekih
eksperimentalnih postupaka (destilacija).
Nastavak učenja o biti materije, kosmosu, gravitaciji,
prirodi gasova vezan je tek za Isaka Njutna, Roberta
Bojla (XVII vek), Rudjera Boškovića (XVIII vek).
Robert Bojl : “jedan element sastoji od prostih Tela, koja
nisu sastavljena od bilo kakvih drugih Tela; od tih Tela
su napravljena složena Tela, i na njih se razlažu”. Ovaj
opis odgovara današenjem poimanju elementa, u kome
je pojam Tela zamenjen pojmom Atom. Ali, bilo je
potrebno još 100 godina da bi se razumeli zakoni koji se
tiču masa supstanci koje ulaze u medjusobnu reakciju.
DALTONOV ATOMSKI MODEL
2300 godina posle DEMOKRITA!
Polazna znanja – zakoni o: održanju mase; stalnom
(utvrdjenom) sastavu i umnoženim odnosima.
Zakon o održanju mase masa supstance ne menja se
tokom hemijske reakcije. Može se menjati broj supstanci i
njihove osobine, ali ukupna količina materije ne.
180 g glukoze + 192 g O2 264 g CO2 + 108 g H2O
372 g pre 372 g posle
Opšteprimećeno iskustvo:
“Na osnovu svih hemičarskih iskustava, može se tvrditi
da materija ne može biti stvorena ili uništena”.
Zakon stalnog sastava bez obzira kako je nastalo, odredjeno
hemijsko jedinjenje je sastavljeno uvek od istih elemenata u
istom medjusobnom odnosu masa. Primer: CaCO3
20 g CaCO3 1 g CaCO3 %
ima: 8 g Ca 0.4 g Ca 40% Ca
2.4 g C 0.12 g C 12% C
9.6 g O 0.48 g O 48% O
Zakon umnoženih odnosa Jonh Dalton ako
elementi A i B reaguju stvarajući 2 različita jedinjenja,
različite mase supstance B koje reaguju sa istom
masom supstance A mogu biti izražene kao odnos
malih celih brojeva.
Primer: 2 jedinjenja nastala od C i O:
oksid ugljenika (I) oksid ugljenika (II)
g O/100 g 57.1 72.7
g C/100 g 42.9 27.3
g O/ g C 57.1/42.9 = 1.33 72.7/27.3 = 2.66
g O/g C u jedinjenju II (CO2) = 2
g O/g C u jedinjenju I (CO) 1
Jedinjenje II sadrži 2 puta više kiseonika na istu
masu ugljenika u odnosu na jedinjenje I.
DALTONOVA ATOMSKA TEORIJAJohn Dalton, bez formalnog obrazovanja; matematiku počeo da
uči u 12. godini. Bavio se gasovima (zakon), matematikom,
meteorologijom i problemom slepila za boje daltonizam.
Daltonova atomska teorija ima 4 postulata:
1. Sva materija sastoji se od atoma, sićušnih nedeljivih
čestica jednog elementa koje ne mogu biti stvorene
niti uništene ( preuzeto od Demokritovih večnih,
neuništivih atoma i u saglasnosti je sa Lavoisier-ovim
zakonom održanja mase). Danas znamo da se
atomi mogu deliti na subatomske čestice.
2. Atomi jednog elementa ne mogu se pretvoriti u
atome drugog elementa. U hemijskoj reakciji,
jedinjenje se može podeliti na atome od kojih je
nastalo; od istih atoma može nastati drugo jedinjenje.
( ova tvrdnja nastala je nasuprot alhemičarima i
magičnoj transformaciji elemenata). Danas znamo
da se atom jednog elementa može pretvoriti u atom
drugog elementa, ali isključivo u nuklearnim
reakcijama, dok se to nikada ne dogadja u hemijskim
reakcijama.
3. Atomi jednog elementa imaju identične mase i ostale
osobine, i ove osobine se razlikuju od osobina atoma
drugih elemenata ( danas znamo da izotopi imaju
različite mase). Ovaj postulat je originalno
Daltonova ideja.
4. Jedinjenja nastaju kombinovanjem atoma različitih
elemenata u specifičnim odnosima. Ovo je
Daltonov zaključak, proistekao direktno iz zapažanja
o stalnom sastavu.
Daltonovi postulati objasnili su prethodno uočene
zakone:
Zakon održanja mase: Atomi ne mogu biti stvoreni
niti uništeni (postulat 1) ili prevedeni u atome drugih
elemenata (postulat 2). Kako svaka vrsta atoma ima
fiksnu masu (postulat 3) u hemijskoj reakciji se ne
može desiti promena mase.
Zakon stalnog sastava: Jedinjenje je kombinacija
specifičnih odnosa različitih atoma (postulat 4) od kojih
svako ima svoju atomsku masu (postulat 3). Zato svaki
element u jedinjenju uvek čini stalni udeo od ukupne
mase.
Zakon umnoženih odnosa: Atomi jednog elementa imaju
istu masu (postulat 3) i nedeljivi su (postulat 1). Kada
se različiti broj atoma elementa B vezuje sa jednim
atomom elementa A nastaju dva različita jedinjenja.
Tada, mase elementa B koje reaguju sa istim masama
elementa A stoje u celobrojnom odnosu.