WEBVTT

00:00:01.400 --> 00:00:02.233
Η Θεωρία συγκρούσεων

00:00:02.233 --> 00:00:05.130
σχετίζεται με τις κατανομές 
Maxwell-Boltzmann.

00:00:05.130 --> 00:00:07.590
Αρχικά θα ξεκινήσουμε με τη 
θεωρία συγκρούσεων.

00:00:07.590 --> 00:00:09.970
Η θεωρία αυτή μας λέει ότι
τα σωματίδια συγκρούονται

00:00:09.970 --> 00:00:13.860
με κατάλληλη κινητική ενέργεια και 
προσανατολισμό

00:00:13.860 --> 00:00:17.370
για να ξεπεράσουν το φραγμό
της ενέργεια ενεργοποίησης.

00:00:17.370 --> 00:00:21.130
Ας δούμε την αντίδραση του Α με το 
ΒC

00:00:21.130 --> 00:00:24.420
για να σχηματιστεί ΑΒ και C.

00:00:24.420 --> 00:00:28.240
Στο ενεργειακό διάγραμμα, έχουμε 
τα αντιδρώντα εδώ

00:00:28.240 --> 00:00:29.580
στα αριστερά.

00:00:29.580 --> 00:00:33.660
Το άτομο του Α είναι κόκκινο,

00:00:33.660 --> 00:00:36.590
και έχουμε και το μόριο του BC εδώ.

00:00:36.590 --> 00:00:39.790
Αυτά τα δύο πρέπει να συγκρουστούν

00:00:39.790 --> 00:00:43.150
για να γίνει η αντίδραση,

00:00:43.150 --> 00:00:45.400
και αυτό πρέπει να γίνει 
με κατάλληλη ενέργεια

00:00:45.400 --> 00:00:48.070
για να ξεπεράσουμε την 
ενέργεια ενεργοποίησης.

00:00:48.070 --> 00:00:51.210
Η ενέργεια ενεργοποίησης στο 
ενεργειακό διάγραμμα

00:00:51.210 --> 00:00:52.250
είναι η διαφορά στην ενέργεια

00:00:52.250 --> 00:00:56.010
μεταξύ της κορυφής εδώ, της 
μεταβατικής κατάστασης

00:00:56.010 --> 00:00:57.610
και την ενέργεια των αντιδρώντων.

00:00:57.610 --> 00:01:01.810
Η ενέργεια εδώ είναι η 
ενέργεια ενεργοποίησης.

00:01:01.810 --> 00:01:04.030
Η ελάχιστη ενέργεια για

00:01:04.030 --> 00:01:06.770
να γίνει η αντίδραση.

00:01:06.770 --> 00:01:09.830
Αν αυτά τα σωματίδια συγκρούονται με 
την απαραίτητη ενέργεια,

00:01:09.830 --> 00:01:13.920
περνάμε το ενεργειακό φραγμό

00:01:13.920 --> 00:01:17.653
και η αντίδραση δίνει τα προϊόντα.

00:01:20.020 --> 00:01:22.090
Αν τα αντιδρώντα δεν συγκρουστούν

00:01:22.090 --> 00:01:25.340
με αρκετή ενέργεια, απλά απωθούνται

00:01:25.340 --> 00:01:27.070
και δεν γίνεται αντίδραση.

00:01:27.070 --> 00:01:30.820
Δεν περνάμε τον ενεργειακό φραγμό.

00:01:30.820 --> 00:01:33.420
Μια αναλογία είναι όταν χτυπάμε μια
μπάλα του golf.

00:01:33.420 --> 00:01:35.310
Αν έχουμε ένα λόφο,

00:01:35.310 --> 00:01:37.150
και από την άλλη μεριά του λόφου,

00:01:37.150 --> 00:01:39.050
κάπου είναι η τρύπα,

00:01:39.050 --> 00:01:42.700
και στα αριστερά είναι η μπάλα.

00:01:42.700 --> 00:01:45.720
Πρέπει να χτυπήσουμε την μπάλα 
με αρκετή δύναμη

00:01:45.720 --> 00:01:47.920
αρκετή κινητική ενέργεια

00:01:47.920 --> 00:01:49.970
για να φτάσει στην κορυφή του λόγου

00:01:49.970 --> 00:01:53.050
και να κυλίσει προς την τρύπα.

00:01:53.050 --> 00:01:55.320
Αυτός ο λόφος είναι

00:01:55.320 --> 00:01:58.580
όπως η ενέργεια.

00:01:58.580 --> 00:02:02.080
Η μπάλα πρέπει να έχει αρκετή 
κινητική ενέργεια

00:02:02.080 --> 00:02:06.353
για να γίνει δυναμική ενέργεια
και να περάσει το λόφο.

00:02:09.390 --> 00:02:11.230
Αν δεν βάλουμε αρκετή ενέργεια,

00:02:11.230 --> 00:02:13.730
δεν θα περάσει το λόφο.

00:02:13.730 --> 00:02:16.160
Θα πάει μέχρι τη μέση

00:02:16.160 --> 00:02:18.470
και θα γυρίσει πίσω.

00:02:18.470 --> 00:02:23.470
Η κινητική ενέργεια ειναι 1/2mv2.

00:02:24.770 --> 00:02:26.630
Μ η μάζα της μπάλας

00:02:26.630 --> 00:02:28.790
και v η ταχύτητα.

00:02:28.790 --> 00:02:30.350
Αν χτυπήσουμε με αρκετή δύναμη

00:02:30.350 --> 00:02:33.770
θα έχει αρκετή ταχύτητα

00:02:33.770 --> 00:02:35.190
και αρκετή κινητική ενέργεια

00:02:35.190 --> 00:02:37.083
για να περάσει το λόφο.

00:02:38.740 --> 00:02:40.160
Ας εφαρμόσουμε την θεωρία συγκρούσεων

00:02:40.160 --> 00:02:42.810
σε μια κατανομή Maxwell-Boltzmann.

00:02:42.810 --> 00:02:45.370
Συνήθως μια Maxwell-Boltzmann

00:02:45.370 --> 00:02:48.400
έχει κλάσματα σωματιδίων ή 
σχετικό αριθμό σωματιδίων

00:02:48.400 --> 00:02:52.790
στον y-άξονα και ταχύτητα σωματιδίων
στον x-άξονα.

00:02:52.790 --> 00:02:55.160
Η κατανομή Maxwell-Boltzmann

00:02:55.160 --> 00:03:00.160
δείχνει το εύρος των ταχυτήτων 
που μπορούν να έχουν τα σωματίδια

00:03:01.380 --> 00:03:02.110
σε ένα αέριο,

00:03:02.840 --> 00:03:04.160
Ας πούμε ότι έχουμε

00:03:04.160 --> 00:03:06.420
εδώ ένα τέτοιο διάγραμμα.

00:03:06.420 --> 00:03:07.820
Έστω μια ποσότητα αερίου

00:03:07.820 --> 00:03:10.290
σε θερμοκρασία Τ.

00:03:10.290 --> 00:03:12.980
Τα σωματίδια δεν έχουν όλα 
την ίδια ταχύτητα,

00:03:12.980 --> 00:03:15.790
έχουν διάφορες ταχύτητες.

00:03:15.790 --> 00:03:19.820
Ένα μπορεί να κινείται αργά

00:03:19.820 --> 00:03:22.090
κάνω ένα μικρό βέλος εδώ.

00:03:22.090 --> 00:03:24.450
Κάποια κινούνται πιο γρήγορα,

00:03:24.450 --> 00:03:28.190
θα κάνω μεγαλύτερο βέλος
για να δείξω μεγαλύτερη ταχύτητα.

00:03:28.190 --> 00:03:31.310
Μπορεί ένα σωματίδιο να είναι
το πιο γρήγορο.

00:03:31.310 --> 00:03:34.293
Θα σχεδιάσω για αυτό το πιο
μεγάλο βέλος.

00:03:36.130 --> 00:03:38.400
Η περιοχή κάτω από την καμπύλη

00:03:38.400 --> 00:03:40.310
σε μια κατανομή Maxwell-Boltzmann

00:03:40.310 --> 00:03:43.850
εκφράζει όλα τα σωματίδια 
του δείγματος.

00:03:43.850 --> 00:03:47.920
Έχουμε αυτό το σωματίδιο που κινείται 
πολύ αργά,

00:03:47.920 --> 00:03:50.450
οπότε αν δούμε κάτω από την καμπύλη
και σκεφτούμε

00:03:50.450 --> 00:03:52.120
το εμβαδόν της καμπύλης

00:03:52.120 --> 00:03:54.073
είναι σε χαμηλή ταχύτητα σωματιδίων,

00:03:54.920 --> 00:03:57.410
το εμβαδόν είναι μικρότερο
από άλλα κομμάτια της καμπύλης.

00:03:57.410 --> 00:03:59.640
Αυτό το δείχνουμε εδώ με αυτό το 
ένα σωματίδιο

00:03:59.640 --> 00:04:01.490
που κινείται πολύ αργά.

00:04:01.490 --> 00:04:03.620
Μετά πάμε στο επόμενο κομμάτι
της καμπύλης,

00:04:03.620 --> 00:04:06.610
σε αυτό το μεγάλο εμβαδόν

00:04:06.610 --> 00:04:09.640
τα σωματίδια κινούνται με 
μεγαλύτερες ταχύτητες.

00:04:09.640 --> 00:04:14.640
Ίσως αυτά τα 3 σωματίδια 
αντιπροσωπεύουν

00:04:15.550 --> 00:04:17.870
σωματίδια κινούμενα με 
μεγαλύτερη ταχύτητα.

00:04:17.870 --> 00:04:21.670
Τέλος, έχουμε αυτό το σωματίδιο εδώ,

00:04:21.670 --> 00:04:23.610
που σχεδιάσαμε με μεγαλύτερο βέλος 
από τα άλλα.

00:04:23.610 --> 00:04:26.440
Αυτό κινείται ταχύτερα από το άλλο.

00:04:26.440 --> 00:04:29.750
Ίσως η περιοχή κάτω από την καμπύλη

00:04:29.750 --> 00:04:31.853
αναπαριστά αυτό το σωματίδιο.

00:04:33.520 --> 00:04:34.890
Γνωρίζουμε από τη θεωρία συγκρούσεων,

00:04:34.890 --> 00:04:37.760
ότι τα σωματίδια πρέπει να έχουν 
αρκετή κινητική ενέργεια

00:04:37.760 --> 00:04:42.760
για να περάσουν την ενέργεια 
ενεργοποίησης για να γίνει αντίδραση.

00:04:42.850 --> 00:04:46.610
Θα σχεδιάσουμε μια γραμμή για την 
ενέργεια ενεργοποίησης

00:04:46.610 --> 00:04:48.840
σε μια κατανομή Maxwell-Boltzmann.

00:04:48.840 --> 00:04:52.722
Αν κάνω αυτή τη γραμμή, αυτή την 
τεθλασμένη εδώ,

00:04:52.722 --> 00:04:57.060
είναι για την ενέργεια ενεργοποίησης.

00:04:57.060 --> 00:04:59.600
Και αντί για ταχύτητα σωματιδίων, 
μπορείτε να σκεφτείτε

00:04:59.600 --> 00:05:02.400
το άξονα x ως την επιθυμητή 
κινητική ενέργεια.

00:05:02.400 --> 00:05:05.480
Όσο πιο γρήγορα κινείται το σωματίδιο,

00:05:05.480 --> 00:05:07.690
τόσο μεγαλύτερη κινητική 
ενέργεια έχει.

00:05:07.690 --> 00:05:11.390
Οπότε το εμβαδόν κάτω από την καμπύλη

00:05:11.390 --> 00:05:13.010
στα δεξιά της γραμμής,

00:05:13.010 --> 00:05:14.640
αναπαριστά όλα τα σωματίδια

00:05:14.640 --> 00:05:19.640
που έχουν αρκετή κινητική 
ενέργεια για να γίνει η αντίδραση.

00:05:21.820 --> 00:05:24.300
Μετά, ας δούμε τι συμβαίνει στα σωματίδια

00:05:24.300 --> 00:05:27.770
του δείγματος όταν αυξήσουμε
τη θερμοκρασία.

00:05:27.770 --> 00:05:29.240
Όταν αυξήσουμε την θερμοκρασία,

00:05:29.240 --> 00:05:32.350
η κατανομή Maxwell-Boltzmann αλλάζει.

00:05:32.350 --> 00:05:36.030
Η κορυφή βλέπουμε μειώνεται

00:05:36.030 --> 00:05:40.360
και η κατανομή γίνεται πιο φαρδιά.

00:05:40.360 --> 00:05:43.373
Θα είναι έτσι σε υψηλότερη θερμοκρασία.

00:05:45.380 --> 00:05:47.210
Ακόμα έχουμε σωματίδια που κινούνται

00:05:47.210 --> 00:05:48.820
σε σχετικά χαμηλές ταχύτητες, σωστα;

00:05:48.820 --> 00:05:50.440
Είναι η περιοχή κάτω από την καμπύλη.

00:05:50.440 --> 00:05:53.583
Αυτό μπορεί να αναπαριστάται από 
αυτό το σωματίδιο εδώ,

00:05:54.440 --> 00:05:56.520
και μετά, ας δούμε την περιοχή

00:05:56.520 --> 00:06:00.180
στα αριστερά της γραμμή της Εα.

00:06:00.180 --> 00:06:02.750
Θα κάνουμε αυτά τα σωματίδια πράσινα

00:06:02.750 --> 00:06:05.180
και έχουμε σωματίδια που κινούνται

00:06:05.180 --> 00:06:06.510
με λίγο μεγαλύτερες ταχύτητες.

00:06:06.510 --> 00:06:09.250
Ας κάνω τα βέλη λίγο πιο μεγάλα

00:06:09.250 --> 00:06:12.330
αλλά δείτε τι συμβαίνει στα δεξιά
της γραμμής.

00:06:12.330 --> 00:06:14.880
Βλέπουμε την περιοχή κάτω από 
την καμπύλη

00:06:14.880 --> 00:06:17.960
με φούξια χρώμα.

00:06:17.960 --> 00:06:21.350
Δείτε πόσο μεγαλύτερη είναι σε 
σχέση με πριν.

00:06:21.350 --> 00:06:24.450
Ίσως έχουμε αυτά τα 2 σωματίδια εδώ

00:06:24.450 --> 00:06:25.900
με μεγαλύτερη ταχύτητα.

00:06:25.900 --> 00:06:28.150
Θα κάνω τα βέλη πιο μεγάλα

00:06:28.150 --> 00:06:30.270
για να δείξω μεγαλύτερη ταχύτητα.

00:06:30.270 --> 00:06:33.780
Αφού είναι στα δεξιά της γραμμής,

00:06:33.780 --> 00:06:36.690
και τα 2 σωματίδια έχουν αρκετή 
κινητική ενέργεια

00:06:36.690 --> 00:06:40.840
για να περάσουν την ενέργεια 
ενεργοποίησης της αντίδρασης.

00:06:40.840 --> 00:06:44.530
Βλέπουμε ότι όταν αυξάνουμε 
την θερμοκρασία,

00:06:44.530 --> 00:06:46.730
αυξάνουμε το πλήθος σωματιδίων

00:06:46.730 --> 00:06:48.580
που έχουν αρκετή κινητική ενέργεια

00:06:48.580 --> 00:06:51.323
για να περάσουν την Εα.

00:06:52.840 --> 00:06:54.090
Είναι σημαντικό να τονίσουμε

00:06:54.090 --> 00:06:56.770
ότι αφού το πλήθος των σωματιδίων 
δεν άλλαξε,

00:06:56.770 --> 00:06:59.480
αυξήσαμε μόνο τη θερμοκρασία,

00:06:59.480 --> 00:07:02.360
το εμβαδόν κάτω από την καμπύλη 
παρέμεινε το ίδιο.

00:07:02.360 --> 00:07:06.420
Το εμβαδόν αυτό με κίτρινο,

00:07:06.420 --> 00:07:08.880
είναι το ίδιο με το εμβαδόν της καμπύλης

00:07:08.880 --> 00:07:12.010
με φούξια.

00:07:12.010 --> 00:07:14.640
Η διαφορά είναι ότι αυτό με φούξια

00:07:14.640 --> 00:07:15.950
είναι σε μεγαλύτερη θερμοκρασία,

00:07:15.950 --> 00:07:18.370
άρα τα σωματίδια έχουν αρκετή κινητική
ενέργεια

00:07:18.370 --> 00:07:20.790
για να περάσουν την Εα.

00:07:20.790 --> 00:07:23.030
Με αύξηση θερμοκρασίας

00:07:23.030 --> 00:07:25.783
αυξάνουμε την ταχύτητα της αντίδρασης.