1. predavanje fh.pdf

8/18/2019 1. Predavanje FH.pdf

1/54

FIZI Č KA HEMIJA Studijske grupe:

Tehnologija konzervisanja i vrenja

Tehnologija animalnih proizvodaTehnologija ratarskih proizvoda

Upravljanje bezbednošću

Nastavnik: Dr Vesna Rakić,vanredni profesor


2/54

Fizička hemija je nauka koja je nastalaprimenom principa fizike u svrhurazumevanja fenomena koji se pojavljuju u

hemijskim 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 pod

naslovom: „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“.


3/54

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 interdisciplinarnom

naukom.

- 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.


4/54

Fizička hemija izučava:

strukturu materije (sve materije, žive i nežive) ntomskom, odnosno molekulskom nivou;

promene koje se dogadjaju u materiji.

Uz druge prirodne nauke, fizička hemijaefiniše:

zakone koji opisuju prirodu materije nmikroskopskom i makroskopskom nivou, kao i zakonoji opisuju promene koje se odgadjaju u materiji.

Predmet fizičke hemije je i razvoj metoda kojmogućavaju izučavanje prethodnog.


5/54

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.


6/54

Zašto učiti fizičku hemiju tokomstudiranja 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, hemijskih

jedinjenja. 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.


7/54

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.


8/54

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.


9/54

Red

Br.

Poglavlje Metodske jedinice Nastavneaktivnosti

Provera znanja

Uvod 1. Predmeti izučavanjafizičke hemije; naučnametodologija,laboratorijske

procedure, rešavanjeproblema.

2. Organizacijapodataka, grafičkiprikazi.

Predavanja

Interaktivničas

1 Strukturamaterije

1. Modeli atoma;struktura atoma,radioaktivnost. Talasno-

čestična prirodamaterije i energije.

2.Struktura molekula,energetski aspekt.

3. Atomska i molekulskaspektroskopija

Predavanja

Predavanja

Predavanja,vežbe

Ulaznikolokvijum

2 Stanjamaterije ifaznetransformacije

1. Intra i intermolekulskeinterakcije. Uticaj nafizičke osobinematerije. Gasno, tečno ičvrsto stanje materije.Kinetička teorijagasova

2. Osobine fluida.

3. Fazne transformacije.Raulov zakon,destilacija.

Predavanja

Predavanja,vežbe

Predavanja

Ulaznikolokvijum

3 Koligativneosobinematerije

1.Sniženje napona pare,povišenje tačkeključanja, sniženje tačkemržnjenja, osmotskipritisak.

2.Disocijacija ielektroliti; provodljivostelektrolita.

Predavanja,vežbe

Predavanja,

Ulaznikolokvijum


10/54

Termodina-mika

1.Termodinamičke funkcijestanja, rad.

2.Prvi zakon termodinamike,termodinamičketransformacije; Hesov iKirhofov zakon.

3.Drugi princip, spontanostprocesa, entropija, toplotnemašine. Treći zakontermodinamike.

4.Slobodna energija i konstantaravnoteže. Slobodna energija uhemijskim reakcijama, hemijski

potencijal. Predvidjanje uslovapod kojima će se rakcijaodigrati.

5. Primena termodinamike narealne sisteme

Predavanja

Predavanja,interaktivni

čas, vežbe

Predavanja

Predavanja

Predavanja

Ulaznikolokvijum

Test

Transforma-cija hemijskeenergije u

električnu –elektrohe-mija

1.Galvanske i elektrolitičkećelije - prevodjenje energijeredox reakije u električnu.

2. Potencijal elektrode,elektromotorna sila. Dobijanjetermodinamičkih veličina izelektrohemijskih merenja.

3. Komercijalne baterije,gorive ćelije, korozija.

Predavanja

Predavanja,vežbe

Predavanja

Ulaznikolokvijum

Hemijskakinetika

1. Brzina i red hemijskereakcije, konstanta brzine;njihovo merenje.

2. Složene hemijske reakcije,mehanizam, molekularnost.

3. Teorija sudara; zavisnostkonstante brzine odtemperature, Arenijusova

jednačina. Kataliza.

Predavanja,vežbe

Predavanja

Predavanja

Ulaznikolokvijum

Test

d Poglavlje Metodske jedinice Nastavneaktivnosti

Proveraznanja


11/54

d Poglavlje Metodske jedinice Nastavneaktivnosti

Proveraznanja

7 Pojave nagranici faza,termodinamikapovršina.Disperznisistemi, njihoveosobine.Tipovi izastupljenostkoloidnihsistema.

1. Adsorpcija, osnovni pojmovi,adsoprcione izoterme.Adsorpcija na granicimačvrsto-gas i čvrsto-tečno. Klaseadsorbenata, mogućeinterakcije adsorbent-adsorbat. Površinskaenergija. Promenaslobodne energije nagranici faza.

2. Podela i dobijanja disperznihsistema, prečišćavanje.Svojstva koloidnihsistema. Suspenzije,emulzije, pene, aerosoli,makromolekularnikoloidi; njihovi hemijskisastavi. Tipovi koloidnihsistema koji se

pojavljuju u hrani.Formiranje dvostrukogelektričnog sloja,elektrokinetički ipotencijal.

Struktura micele, kritičnemicelarne vrednosti.Stabilnost koloidnihsistema,

elektrostatička, sterna.

Predavanja,

Interaktivničasovi,rešavanjezadataka,

vežbe.

Ulaznikolokvijumi,

Test


12/54

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 aspekthemijske transformacijeTermodinamika

8. Transformacija hemijske energije u

električnu Elektrohemija9. Brzina hemijske promene Hemijskakinetika

10. Promene koje se dogadjaju nagranici faza: površinske pojave(adsorpcija) i koloidni sistemi


13/54

Sistem ocenjivanja:Predispitne obaveze:

-2 testa po maksimalno 10 bodova =

20bodova

-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


14/54

RASPORED POLAGANJATESTOVA IZ FIZIČKE HEMIJE

I test: gradivo do oblasti

Termodinamike – test je u 17.aprila 2011

II test: oblast Termodinamike,test je 21. maj1 2011


15/54

Literatura:

.Opšti kurs fizičke hemije, UB FFHIvanka Holclajtner Antunović

.Fizička hemija, skripta, Vesna Rakić

.Načela fizikalne kemije, Piter Atkins

Kolokvijumi

.Praktikum fizičke hemije, Hemijskfakultet

.Eksperimentalna fizička hemijaFarmaceutski fakultet

.Skripte iz fizičke hemije, Vesna RakićVladislav Rac.


16/54

OSNOVNA SVOJSTVA MATERIJE

Materija je sve što nas okružuje, → sve što ima masu zapreminu. Osnovni oblici postojanja materije su:

Supstanca Fizičko polje

d supstance su izgradjene sve preko fizičkog polja sstvari koje postoje u prirodi ostvaruj

interakcije:

električno, magnetno, gravitaciono

Osnovna svojstva materije su:eprekidno kretanje ENERGIJA – njen značaj!

ako nastaju PROMENE - sposobnost da se izvrši RADaterija je u stalnom menjanju Potencijalna energija Ep blika i svojstava (odredjena položajem)

Kinetička energija Ek - mv 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.


17/54

Fizičke osob ine one koje supstanca pokazujesama 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 menjaformu ili oblik, ali ne i sastav.

Materija postoji u tri osnovna stanja: čvrstom,tečnom i gasovitom

Materija postoji u vidu: - čistih supstanci i- smeša

iste supstance imaju svuda utvrdjen isti sastav. Dele se na:

lemente hemijska reakcija Jedinjenja

Elementi:

- sastavljeni od jednog istog tipa atoma

- najprostiji oblici materije koji zadržavaju isteosobine

- postoje kao metali, nemetali i metaloidi

- atomska masa je srednja vrednost izotopskih masa


18/54

Jedinjenja:

- supstance sastavljene od 2 ili više elemenata ufiksnom odnosu masa

- osobine se razlikuju od osobina elemenata

- molekulska masa je suma atomskih masa

meše sastavljene su od dve ili više komponenti uromenljivim medjusobnim odnosima. U smešama

omponente zadržavaju svoje osobine.

Heterogene Homogene

imaju vidljive čestice - sastojci su nevidljivimaju različit sastav u raznim - imaju isiti sastav svudaelovima - primer: vazduh

primeri: tlo, voda

Mogu se primeniti fizičke metode razdvajanja: filtracija,kstrakcija, destilacija, kristalizacija, hromatografija

Kako je materija sve što nas okružuje,

saznan ja o tome kako je materi ja organizovana

i kako funkcioniše tiču se svega - od najs itn ij ih čestica žive i nežive pr irode, do čitavog kosmosa.


19/54

Poredjenje osobina jednog jedinjenja i elemenata od kojih je ono nastal

OsobinaNatrijum Hlor Natrijum

hlorid

Tačkatopljenja

97,8 C - 101 C 801 C

Tačkaključanja

881,4 C - 34 C 1413 C

Boja Sebrnasta Zleno-žuta Bez boje (belikristali)

Gustina 0,97 g/cm3 0,0032g/cm3

2,16 g/cm3

Ponašanje uvodi

Raguje Slabo serastvara

Rastvara se

Osnovna svojstva elemenata i jedinjenja.

ElementiJedinjenja

Sastavljeni su od jednog tipaatoma.

Sastavljeni su od atoma dvaili više elemenata u fiksnomodnosu masa

Najprostiji oblici postojanjamaterije, zadržavaju isteosobine.

Osobine jedinjenja razlikujuse od osobina elemenata.

Postoje kao metali, nemetali imetaloidi.

Postoji više različitih grupa jedinjenja.

Atomska masa je srednjavrednsot izotopskih masa.

Molekulska masa je sumaatomskih masa.


20/54

Makro i mikro svet


21/54

Peta, tera m

300 000 000 m

mesec

Mega m

m, cm, nm,pm


22/54

10fm

C-C 150 pm

m


23/54

NAUČNI PRISTUP IZUČAVANJUMATERIJE

Naučni metod podrazumeva:

1. Posmatranje;

2. Postavljanje hipoteze;

3. Izvodjenje eksperimenta;

4. Postavljanje teorija i/ili modela.

Sistematski pristup rešavanju problemauključuje:

1. Definisanje problema;

2. Donošenje plana rada;

3. Rešenje problema (eksperimenti,matematički aparat);

4. Provera.


24/54

ZNAČAJ MERENJA U IZUČAVANJUMATERIJE

Eksperimenti podrazumevaju merenje vrednosti jedne ili više fizičkih veličina; jer se tokomizučavanja može pojaviti potreba za tim podacima.

Fizičke veličine, ili, kraće, veličine, su svojstva

predmeta, 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 ili jednostavno 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).


25/54

Mnoge veličine mogu se izvesti iz drugih,ali postoje neke koje se ne mogu izvestiiz drugih, jednostavnijih veličina. Takve

veličine se nameću kao iskustveni pojmovii nazivaju se osnovnim veličinama.

Iz jedinica koje označavaju osnovneveličine, mogu se izvesti jedinice za one

veličine koje se mogu izvesti iz osnovnihveličina.

Grupa jedinica koje su u bilo kakvojmedjusobnoj vezi čine sistem mernih

jedinica ili merni sistem.Naravno, merenja se ne koriste samo usvrhu sprovodjenja naučne metodologije.Zapravo, čitav svet oko nas

karakterišemo izmerenim veličinama –merenja i izražavanja vrednostiizmerenih veličina su svakodnevnoprimenjivani i opšte prihvaćeni procesi.


26/54

Da bi se izmerene vrednosti mogle izražavati imedjusobno porediti, bilo je neophodno uvesti

tačne i nepromenljive standarde, k ao i opšteprihvaćeni jedinstveni sistem mernih jedinica.

Pionirski korak učinjen je u Francuskoj, krajemXVIII veka: jedna od tekovina Francuskerevolucije bila je upravo zamisao stvaranja

jedinstvenog 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 (sa

trasom 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

(S ystème International d’Unités) poznat podimenom SI sistem.


27/54

Osnovne jedinice SI sistema

Fizička veličina(dimenzija)

Naziv jedinice Skraćenica

jedinice (simbol)

Masa kilogram kg

Dužina metar mVreme sekunda s

Temperatura kelvin KElektričnastruja

amper A

Količinasupstance

mol mol

Intenzitetsvetlosti

kandela cd


28/54

Neke od izvedenih jedinica SI sitema i njihovi naziv

Fizičkaveličina

Naziv jedinice

Simbol

Veza sadrugim

jedinicama

Veza saosnovnim

jedinicamaSI sistema

Učestalost herc Hz 1/sSila 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

Količinanaelektrisanja

kulon C s·A

Električnipotencijal,

razlikapotencijala,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)

Magnetskifluks

veber Wb V·s m2·kg/(s2·A)

Gustina

magnetskogfluksa

tesla T Wb/m2 kg/(s2·A)


29/54

običajeni decimalni prefiksi koji su u upotrebi u SI sistem

Prefiks

Simbolprefiksa

Značenje Eksponencalni 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 desetideo

10-1

Centi c 0,01 stoti deo 10-2

Mili m 0,001 hiljaditideo

10-3

Mikro

μ 0,000001 milionitideo

10-6

Nano n 0,000000001 bilionitideo 10-9

Piko p0,000000000001

trilionitideo

10-12

Femto

f0,000000000000001

kvadrilioniti deo

10-15

Ato a 0,000000000000000001 10-18


30/54

Neke od jedinica izvan SI sistema koje su još uvek u upotrebi

Fizičkaveličina

Naziv

jediniceizvan SIsistema

Simbol Veza sa

jedinicom u SIsistemu

Energija kalorija cal 1 cal = 4,184 J

Dužina angstrem Ǻ 1 Ǻ = 10-10 mPritisak 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 SI

sistema.


31/54

Osnovne merne jedinice SI sistema suvremenom 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 proputuje

u 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).


32/54

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.


33/54

SIGURNOST MERENJA,ZNAČAJNE CIFRE

Merenja su od velikog značaja za nauku, alii u svakodnevnom životu, takodje.

Medjutim, sprave koje primenjujemo zamerenja imaju svoja specifična

ograničenja, 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 odredjenu

mernu nesigurnost, pa najbolje što se možeje:

izabrati odgovarajuću metodu koja ćeomogućiti traženu mernu sigurnost.


34/54

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 ima

nesigurnost u iznosu od jediničnevrednosti te poslednje cifre.

-Dakle, cifre kojima se zapisuje rezultatmerenja mogu biti sigurne i nesigurne; a i

jedne i druge se zajedničkim imenomnazivaju značajne cifre.

-Ako je merenje ostvareno sa većimbrojem značajnih cifara, ono jesigurnije.


35/54

Broj značajnih cifara zavisi od mernogredjaja.

Slika prikazuje dva različita termometra kojmere istu temperaturu.

Termometar levo je graduisan na 0,1°C, i njimee može pročitati 33,33°C.

Termometar desno je graduisan na 1°C, i njimee može pročitati 33,3°C. Prema tomeermometrom levo se može očitati višenačajnih cifara.


36/54

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 se

za merenje koristi.Masa izmerena analitičkom vagom ima višeznačajnih cifara (6,8605 g) nego zapreminaizmerena menzurom (68,2 mL).


37/54

PRECIZNOST I TAČNOSTMERENJA; GREŠKE MERENJA

Preciznost i tačnost su dva aspektasigurnosti merenja.

Preciznost (ili reproduktivnost) pokazuje

koliko su medjusobno bliske vrednostidobijene u seriji merenja jedne istefizičke veličine, sa istom vrednošću.

Tačnost govori o tome koliko je izmerena

vrednost blizu tačnoj vrednosti fizičkeveličine (o kojoj je već prethodno rečenoda se ne može nikada u potpunostidostići).


38/54

T ačnost se odredjuje po tomekoliko je dobijeni rezultat blizu„tačnoj“ vrednosti.

Reč „tačna“ je u znacima navodaovde jer unosi pretpostavku da jeeksperimentator u stanju da

izmeri tu „tačnu“ vrednost; a ustvari, u svakom merenju postojigreška.

Rezultat nekog eksperimenta možebiti reproduktivan, ali pogrešan.


39/54

Razlikujemo dva tipa greški:

Sistematske greške kao posledicu imaju

izmerene 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 u

uredjaju 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 njihova

veličina zavisi od veštineeksperimentatora i preciznostiinstrumenta.


40/54

Precizno merenje ima malu slučajnu grešku, odnosno, malo odstupanje od srednje vrednosti. Tačno merenje ima

malu sistematsku grešku i malu slučajnugrešku, takodje.

0 1 2 3 423

24

25

26

27

28 (a)

M a s a v o d e ,

g

Broj eksperimenta

0 1 2 3 4

23

24

25

26

27

28 (b)

M a s a v o d e

, g

Broj eksperimenta

Slučaj (a): visokapreciznost, visoka

tačnost;

(b): visoka preciznost, malatačnost (sistematska greška)


41/54

0 1 2 3 4

23

24

25

26

27

28 (c)

M a s a v o d e , g

Broj eksperimenta

0 1 2 3 4

23

24

25

26

27

28 (d)

M a s a v o d e , g

Broj eksperimenta

Slučaj (c): mala preciznost, srednja vrednost bliskapravoj; slučaj (d): mala preciznost, mala tačnost.


42/54

PRIKAZIVANJE REZULTATA;NEZAVISNO I ZAVISNO

PROMENLJIVE VREDNOSTI

Merenja mogu biti kvalitativna ikvantitativna.

Grafičko prikazivanje dobijenih rezultataprimenjuje se onda kada su merenjasprovedena na takav način da:

- jednu promenljivu svesno i svojevoljnomenja eksperimentator,

- a druga promenljiva se menja kaoposledica tog kontrolisanog menjanjaprethodne promenljive.


43/54


44/54

SAZNANJA O MATERIJI ODSTAROG DO XIX VEKA

U najstarija vremena, čovek je svoja poimanja svetaiskazivao mitovima.MIT (mitos ) reč, priča, kazivanje (grč.);MITOLOGIJA od , priča i (l ogos ), reč,učenje.Mitovi - bajkom, pričom ili pesmom izražene prednaučne

predstave o nastanku sveta, živih bića i pojava.

Danas se reč m it 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 moćnabića – BOGOVI, a sve što postoji shvatano je kaoNESAZNATLJIVO


45/54

Kraj VII i početak VI veka p.n.e: početak razvojaFILOZOFIJE ljubav prema mudrosti, od:

, (f i los, fi la ) - prijatelj, prijateljstvo, ljubav; i

(sof ia ) - mudrost.

Ovaj per iod i ovaj deo s veta mogu se smatrat i

mestom i vremenom gde je rod jena NAUKA .

Razlozi i objašnjenja:

- Grčka, i posebno ostrva u Egejskom moru bili su naRASKRŠĆU CIVILIZACIJA

- usvojen je prethodno osmišljeni feničanski alfabetznanje je postalo dostupno velikom broju ljudi

- nije postojala centralizacija vlasti


46/54

KOSMOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJE

period izmedju VI i IV veka p.n.e., u kome je iz pojm

ESAZNATLJIVOG HAOSA stvoren pojam KOSMOSA.

asiona se odlikuje unutrašnjim redom i zato je saznatljiva.

U prirodi postoje pravilnosti, i mogu se otkriti pravila kojim

e vasiona pokorava i koja omogućavaju otkrivanje načina koji priroda funkcioniše.

vakva predstava o sredjenoj vasioni dobila je nazi

OSMOS - red , svem ir.

Tales iz Mileta, VI p.n.e.: “Nešto ne može nastati izništa” - → materijalistički pristup

Heraklit iz Efesa, 540 – 480 p.n.e. → “Ja sam proučiosamoga sebe”

Neprekidna promena, kretanje, je bit svega. Svetom

vlada sveopšta zakonitost →

Pitagorejci, kraj VI i V vek p.n.e. – sekta sa strogomdisciplinom i obavezom da intelektualno žive. Bavilisu se matematikom, muzikom i astronomijom.

Broj i brojni odnosi su bit svega.

U razlikovanju broja (pojam) od stvari (pojava) nalaze

se koreni idealizma .


47/54

ATOMISTI, V i IV v p.n.e.

- Leukip, koji je bio učitelj DEMOKRITU.

- Demokrit (460-370 p.n.e): “Više bih vo leo da nadjem

jednu jed inu uzročnu vezu, nego da dobi jem persi jsko kral jevstvo ”.

Atomisti su razmatrali problem beskonačne deljivosti štoje dovelo do pojma atoma (atomos, nedeljiv).

Demokrit: “Ne po sto j i ni šta drugo , osim atoma i praznin e.”

Ovim su uvedeni osnovni filozofski pojmovi nebića (prazno) ibića (puno, atomi).

“Nasmejani filozof”

Cilj života je sreća koju dajuuravnoteženost, duhovnospokojstvo i vedrina,siromaštvo u demokratiji jepoželjnije od bogatstva utiraniji.

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.


48/54

Demokrit je izgradio prvu materijalističku gnoseologiju(gnoseologija - nauka o spoznaji).

Univerzalni mislilac – 73 napisane knjige ali samo 299sačuvanih fragmenata i 352 svedočanstva. Ogroman

raspon interesa: pisao je o problemima spoznaje, etike,filologije, kulture, vaspitanja, prava, dr žave, organskeprirode, 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 velikeživotinje unutar koje svet živi

- Demokrit: “mlečni pit čine zvezde koje se ne moguvideti golim okom”.

- današnje shvatanje: galaksije su veliki skupovi zvezda,medjuzvezdanog gasa i prašine koji se prostiru sve dogranica astronomskog opažanja.

ANTROPOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJESredina V v. P.n.e – prelazi se na razmatranje pitanjavezanih za čoveka. Sokrat (469 -399 pre n.e.)

“Spoznaj samog sebe ” najbo l j i su oni ko ji ZNAJU .

Osudjen je na smrt “jer ne veruje u bogove u kojeveruje dr žava i kvari mlade”.


49/54

ONTOLOŠKO RAZDOBLJE GRČKE FILOZOFIJE on to log i ja - nauka o biću

Platon (427 -347 pre n.e.) ideje su večna inepromenljiva bit svega. Osnovao svoju filozofsku školu

u Akademovom vrtu odavde potiče naziv Akademi ja

Ar istote l (384-322 p.n.e.) Platonov učenik ; učitelj Aleksandra Makedonskog Vel ikog. Po povratku u Atinu,

osnovao je svoju školu u vežbalištu ( - gimnazion

- vežbalište, odavde potiče naziv g imnazija).

Mnogi ga smatraju najuspešnijim univerzalnimmisliocem svih vremena. Osnovao je log iku , dao

doprinose razvoju: zoologije, botanike, mineralogije,

astronomije, gramatike, retorike, psihologije…

Ali, A ris to tel je potpuno po tisnuo atomističku koncepci ju . Njegovo shvatanje materije svodi se na

tvrdnju da je sve sastavljeno iz četiri elementa - vazdu ha, vo de, vatre i zemlje.


50/54

Zašto?

U osnovi, odgovori se nalaze u Platonovom i Aristotelovomshvatanju društva.***************************************************

Izvršio odlučujući uticaj na zapadnu civilizaciju sve dokraja 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 težsavršenstvu. → Bili su opsednuti pretvaranjem drugisupstancija u zlato, traženjem eliksira večne mladosti kaokamena mudrosti.

Njihovi postupci prožeti su misticizmom. Svojim radom proizve

su dosta konfuzuje, ali su ipak doprineli sveukupnom razvoj

ponovnim uvodjenjem eksperimenata i razvojem nekieksperimentalnih 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, kojanisu sastavljena od bilo kakvih drugih Tela; od tih Telasu napravljena složena Tela, i na njih se razlažu”. Ovajopis odgovara današenjem poimanju elementa, u komeje 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.


51/54

DALTONOV ATOMSKI MODEL

2300 godina posle DEMOKRITA!

olazna znanja – zakoni o: održanju mase; stalnom utv rdjenom ) sastavu i umnoženim odnos ima.

Zakon o održanju mase masa supstance ne menja setokom 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 osno vu sv ih hem i č arsk ih iskus tava, mo ž e se tv rd iti

da materi ja ne mo ž e bi ti s tvo rena il i un i štena” .

akon stalnog sastava bez obzira kako je nastalo, odredjen

hemijsko jedinjenje je sastavljeno uvek od istih elemenata

istom medjusobnom odnosu masa. Primer: CaCO3

20 g CaCO3 1 g CaCO3 %ma: 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


52/54

Zakon umnoženih odnosa Jonh Dalton akoelementi 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 istumasu ugljenika u odnosu na jedinjenje I.

DALTONOVA ATOMSKA TEORIJA John Dalton, bez formalnog obrazovanja; matematiku počeo dauči u 12. godini. Bavio se gasovima (zakon), matematikom,

meteorologijom i problemom slepila za boje daltonizam.

Daltonova atomska teori ja ima 4 pos tulata:


53/54

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 seatomi 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.


54/54

Daltonovi postulati objasnili su prethodno uočenezakone:

Zakon održanja mase: Atomi ne mogu biti stvoreni

niti uništeni (postulat 1) ili prevedeni u atome drugihelemenata (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 jednimatomom elementa A nastaju dva različita jedinjenja.

Tada, mase elementa B koje reaguju sa istim masama

elementa A stoje u celobrojnom odnosu.

1. predavanje fh.pdf

Documents