Qu'est-ce que c'est: le mouvement de la chaleur? À quels concepts est-il associé?

Les événements du monde physique sont inextricablement liés àchangements de température. Tout le monde apprend à la connaître dès la petite enfance, lorsqu'il se rend compte que la glace est froide et que l'eau bouillante brûle. Dans le même temps, on comprend que les processus de changement de température ne se produisent pas instantanément. Plus tard, à l'école, l'élève apprend ce qui est associé au mouvement de la chaleur. Et aux processus associés à la température, toute une section de physique est allouée.

Qu'est-ce que la température ?

Ce concept scientifique a été introduit pour remplacer letermes. Des mots tels que chaud, froid ou chaud apparaissent constamment dans la vie de tous les jours. Ils parlent tous du degré de chaleur corporelle. C'est ainsi qu'il est défini en physique, seulement avec l'ajout qu'il s'agit d'une quantité scalaire. Après tout, la température n'a pas de direction, mais seulement une valeur numérique.

Dans le système international d'unités (SI), la températuremesuré en degrés Celsius (ºС). Mais dans de nombreuses formules décrivant des phénomènes thermiques, il est nécessaire de le traduire en Kelvin (K). Pour cela, il existe une formule simple: T = t + 273. Dans celle-ci, T est la température en Kelvin et t en Celsius. L'échelle Kelvin est associée au concept de températures zéro absolu.

Il existe plusieurs autres échelles de température.En Europe et en Amérique, par exemple, Fahrenheit (F) est utilisé. Par conséquent, ils doivent être capables de les écrire en Celsius. Pour ce faire, il faut soustraire 32 aux lectures de F, puis le diviser par 1,8.

Expérience à domicile

Dans son explication, il est nécessaire de connaître des concepts tels que la température, le mouvement thermique. Et il est facile de réaliser cette expérience.

Pour lui, vous devrez prendre trois conteneurs.Ils doivent être assez grands pour s'adapter facilement à vos mains. Remplissez-les d'eau de différentes températures. Dans le premier, il doit faire très froid. Dans le second - réchauffé. Versez de l'eau chaude dans le troisième, dans lequel il sera possible de tenir une main.

Maintenant, l'expérience elle-même. Trempez votre main gauche dans un récipient d'eau froide et votre main droite dans la plus chaude. Attendez quelques minutes. Sortez-les et plongez-les immédiatement dans un récipient d'eau tiède.

Le résultat sera inattendu.La main gauche sentira que l'eau est chaude, tandis que la main droite ressentira la sensation d'eau froide. Cela est dû au fait que l'équilibre thermique est d'abord établi avec les liquides dans lesquels les mains sont initialement immergées. Et puis cet équilibre est radicalement perturbé.

Principes de base de la théorie de la cinétique moléculaire

Il décrit tous les phénomènes thermiques. Et ces déclarations sont assez simples. Par conséquent, dans une conversation sur le mouvement thermique, ces dispositions doivent être connues.

Première:les substances sont formées par les plus petites particules situées à une certaine distance les unes des autres. De plus, ces particules peuvent être à la fois des molécules et des atomes. Et la distance entre eux est plusieurs fois supérieure à la taille des particules.

Deuxièmement : dans toutes les substances, il y a un mouvement thermique des molécules, qui ne s'arrête jamais. Dans ce cas, les particules se déplacent aléatoirement (chaotiquement).

Troisièmement : les particules interagissent les unes avec les autres. Cette action est due aux forces d'attraction et de répulsion. Leur valeur dépend de la distance entre les particules.

Confirmation de la première disposition de l'AOI

Preuve que les corps sont faits de particulesentre lesquels il y a des espaces, leur dilatation thermique sert. Ainsi, lorsque le corps est chauffé, sa taille augmente. Cela se produit en raison de l'élimination des particules les unes des autres.

Une autre confirmation de ce qui précède estla diffusion. C'est-à-dire la pénétration des molécules d'une substance entre les particules d'une autre. De plus, ce mouvement s'avère réciproque. Plus les molécules sont éloignées les unes des autres, plus la diffusion est rapide. Par conséquent, dans les gaz, la pénétration mutuelle se produira beaucoup plus rapidement que dans les liquides. Et dans les solides, la diffusion prend des années.

Soit dit en passant, ce dernier processus explique également le mouvement thermique. Après tout, la pénétration mutuelle des substances les unes dans les autres se produit sans aucune interférence de l'extérieur. Mais il peut être accéléré en chauffant le corps.

Confirmation de la deuxième disposition de l'AOI

Une preuve claire qu'il y ale mouvement thermique est le mouvement brownien des particules. Elle est envisagée pour les particules en suspension, c'est-à-dire pour celles qui sont significativement plus grosses que les molécules de la substance. Ces particules peuvent être des grains de poussière ou de grains. Et ils sont censés être placés dans de l'eau ou du gaz.

La raison du mouvement erratique du poidsparticules dans le fait que les molécules agissent sur elle de tous les côtés. Leur action est erratique. L'ampleur des impacts à chaque instant est différente. Par conséquent, la force résultante est dirigée dans un sens ou dans l'autre.

Si nous parlons du taux de mouvement thermique des molécules, alors il y a un nom spécial pour cela - la racine carrée moyenne. Il peut être calculé à l'aide de la formule :

v = [(3kT) / m₀].

Dans celui-ci, T est la température en Kelvin, m₀ Est la masse d'une molécule, k est la constante de Boltzmann (k = 1,38 * 10^-23 J/K).

Confirmation de la troisième disposition de l'AOI

Les particules s'attirent et se repoussent. En expliquant de nombreux processus associés au mouvement thermique, cette connaissance s'avère importante.

Après tout, les forces d'interaction dépendent de l'agrégatétat de la matière. Ainsi, les gaz n'en ont pratiquement pas, car les particules sont tellement éliminées que leur effet ne se manifeste pas. Dans les liquides et les solides, ils sont perceptibles et assurent la conservation du volume de la substance. Dans ces derniers, ils garantissent également le maintien en forme.

Preuve de l'existence des forces d'attraction etla répulsion est l'apparition de forces élastiques lors de la déformation des corps. Ainsi, avec l'allongement, les forces d'attraction entre les molécules augmentent, et avec la compression, la répulsion. Mais dans les deux cas, ils redonnent au corps sa forme d'origine.

Énergie moyenne du mouvement thermique

Il peut être écrit à partir de l'équation de base du MKT :

(pV) / N = (2E) / 3.

Dans cette formule, p est la pression, V est le volume, N est le nombre de molécules et E est l'énergie cinétique moyenne.

D'autre part, cette équation peut s'écrire ainsi :

(pV) / N = kT.

Si vous les combinez, vous obtenez l'égalité suivante :

(2E) / 3 = kT.

De là découle la formule suivante pour l'énergie cinétique moyenne des molécules :

E = (3kT) / 2.

De là, on peut voir que l'énergie est proportionnelle àtempérature de la substance. C'est-à-dire que lorsque ce dernier s'élève, les particules se déplacent plus rapidement. C'est l'essence du mouvement thermique, qui existe tant qu'il y a une température autre que le zéro absolu.