Постоянная Авогадро равна единице?

Да, постоянная Авогадро — избыточный артефакт той эпохи в истории химии, когда люди не знали, сколько атомов содержится в макроскопическом количестве вещества, и действительно законно приравнять постоянную Авогадро к единице и отказаться от неудобный морально устаревший агрегат "крот" по пути. Этот$N_A=1$эквивалентно

$$1\,\,{\rm mole} = 6.023\times 10^{23} \text{molecules or atoms}$$ а текст «молекулы или атомы» обычно опускается, потому что это формально безразмерные величины, и мало заработаешь, считая «одну молекулу» единицей (потому что ее число целое, и все легко могут договориться о размере молекулы). Единица). Мы можем использовать показанную выше формулу, чтобы заменить «моль» (или его мощность) в любом уравнении конкретной константой (или ее мощностью) таким же образом, как мы можем везде заменить слово «дюжина» на 12 (подсказка: отметьте Эйхенлауб). Мы можем сделать это только сегодня, потому что знаем, сколько атомов содержится в макроскопических объектах; у людей изначально не было этих знаний, что делало оправданным использование специальной единицы «крот». Но сегодня особая величина «одного крота»

Параметр$N_A=1$духовно то же самое, что выбор природных единиц, которые имеют$c=1$(полезно в теории относительности),$\hbar=1$(полезно в любой квантовой теории),$G=1$или же$8\pi G=1$(полезно в общей теории относительности или квантовой гравитации),$k=1$(полезно при обсуждении термодинамики и статистической физики: энтропия может быть преобразована в информацию, а температура может быть преобразована в энергию),$\mu_0=4\pi$(вакуумная проницаемость, аналогичный выбор сделал Гаусс в своих единицах СГСМ и с некоторыми степенями десяти, он был унаследован и системой СИ:$4\pi$существует потому, что люди еще не использовали рационализированные формулы) и другие. См. эту статью для обработки всех этих универсальных констант и возможного устранения независимых единиц:

http://motls.blogspot.com/2012/04/lets-fix-value-of-plancks-constant.html

В каждом отдельном случае в этом списке правильный комментарий заключается в том, что люди использовали разные единицы для величин, которые были одинаковыми или конвертируемыми с более глубокой физической точки зрения. (Тепло и энергия были еще одним примером, который был объединен до начала 20-го века. Джоуль открыл эквивалентность тепла и энергии, поэтому мы обычно больше не используем калории для тепла; мы используем джоули как для тепла, так и для энергии, чтобы отпраздновать его и переводной коэффициент, который раньше был сложным числом, равен единице.) В частности, они считали количество молекул не в «единицах», а в «молях», где один моль оказывался очень большим числом молекул.

Установка наиболее универсальных констант равными единице требует использования «когерентных единиц» для ранее независимых физических величин, но это стоит сделать, потому что фундаментальные уравнения упрощаются: универсальные константы можно опустить. Это по-прежнему верно, если вы используете общую единицу, такую ​​как «один моль» для количества (что полезно, например, потому что вы часто хотите, чтобы количество молей было разумным числом, сравнимым с единицей, в то время как количество молекул неоправданно велико) , вы должны использовать сложное числовое значение$N_A$.

Еще одно терминологическое замечание: величина, которую можно принять за единицу и единицей измерения которой являются обратные моли, называется константой Авогадро ., а термин «число Авогадро» устарел и содержит числовое значение постоянной Авогадро в единицах СИ. Постоянная Авогадро может быть установлена ​​равной единице; Число Авогадро, будучи безразмерным и отличным от единицы, очевидно, не может. Кроме того, обратным числом Авогадро является единица атомной массы в граммах, за исключением граммов. Важно понимать, что настоящие величины, атомная единица массы (с единицей массы) и постоянная Авогадро вовсе не обратны друг другу, а имеют совершенно разные единицы измерения (когда речь идет как о граммах, так и о молях). Более того, основной единицей массы в системе СИ на самом деле является 1 килограмм, а не 1 грамм, хотя кратные и дроби построены так, как если бы 1 грамм был базовой единицей.

Номер Авогадро имеет некоторую историческую подоплеку, и вы можете найти это в ответе Любоша Мотла. Я объясню здесь, почему я думаю , что это все еще полезно сегодня, даже если это совершенно лишнее .

Вы хотите рассчитать массу газа.

$$m = N m_1$$

Масса газа это количество частиц$N$умноженная на массу одной частицы$m_1$. Красиво, а в чем проблема? Проблема в том, что первое число абсурдно велико, а второе абсурдно мало. Итак, вы определяете какое-то большое число, число Авогадро, и делаете следующее:

$$m = N m_1 = \frac{N}{N_A} (N_A m_1) = n M$$

Теперь у вас есть произведение двух разумных чисел,$n=\frac{N}{N_A}$число молей и$M = N_A m_1$– молярная масса, то есть масса одного моля частиц. Эта забавная единичная моль существует только для учета, так что вы не забудете, что в конце концов моли должны компенсироваться.

На самом деле число Авогадро как естественная константа вообще не существует. Это по существу

$$N_A = \frac{10^{-3} \text{kg}}{m_P}$$

куда${m_P}$- масса протона, которая является реальной природной константой. Такое определение очень удобно, потому что оно гарантирует, что все те числа в периодической таблице элементов , которые представляют молярную массу атомов, являются красивыми круглыми числами (например, углерод 12, кислород 16, что означает, что масса одного атома углерода составляет 12 масс протона, а масса одного атома кислорода равна 16 массам протона).

И спасибо всем, кто проголосовал за меня без комментариев. Что только доказывает, что у тебя нет аргументов!

Да, немного странно иметь единицу «сумма». По крайней мере, на английском языке, это может иметь больше смысла на других языках.

Вторая строка на самом деле «постоянная Авогадро = 6,022 * 10 ^ 23 * единиц / моль» .

К сожалению, я не могу оставлять комментарии, поэтому я должен написать это так. Утверждение 1 моль = 6,022 * 10 ^ 23 (которое вы используете, чтобы показать, что N_A = 1) просто неверно — по крайней мере, когда в моем классе преподавали химию.

Это$1 \text{ mol} = 6.022\cdot10^{23}/N_A$, не так ли?

PS А что именно я делал, чтобы получить свой -1?