भौतिक दुनिया की घटनाओं का अटूट संबंध हैतापमान में परिवर्तन। हर कोई उसे बचपन में ही जान जाता है, जब उसे पता चलता है कि बर्फ ठंडी होती है और उबलता पानी जलता है। साथ ही, समझ में आता है कि तापमान परिवर्तन की प्रक्रियाएं तुरंत नहीं होती हैं। बाद में, स्कूल में, छात्र सीखता है कि गर्मी की गति से क्या जुड़ा है। और तापमान से जुड़ी प्रक्रियाओं में भौतिकी का एक पूरा खंड होता है।
तापमान क्या है?
सामान्य को बदलने के लिए इस वैज्ञानिक अवधारणा को पेश किया गया थाशर्तें। गर्म, ठंडा या गर्म जैसे शब्द रोजमर्रा की जिंदगी में लगातार दिखाई देते हैं। वे सभी शरीर की गर्मी की डिग्री के बारे में बात करते हैं। इस प्रकार इसे भौतिकी में परिभाषित किया गया है, केवल इसके अतिरिक्त कि यह एक अदिश राशि है। आखिरकार, तापमान की कोई दिशा नहीं होती है, लेकिन केवल एक संख्यात्मक मान होता है।
इकाइयों की अंतरराष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में, तापमानडिग्री सेल्सियस (ºС) में मापा जाता है। लेकिन थर्मल घटना का वर्णन करने वाले कई सूत्रों में, इसे केल्विन (के) में अनुवाद करना आवश्यक है। इसके लिए एक सरल सूत्र है: T = t + 273। इसमें, T केल्विन में तापमान है, और t सेल्सियस में है। केल्विन पैमाना परम शून्य तापमान की अवधारणा से जुड़ा है।
कई और तापमान पैमाने हैं।यूरोप और अमेरिका में, उदाहरण के लिए, फारेनहाइट (एफ) का उपयोग किया जाता है। इसलिए, उन्हें सेल्सियस में लिखने में सक्षम होना चाहिए। ऐसा करने के लिए, F में रीडिंग से 32 घटाना आवश्यक है, फिर इसे 1.8 से विभाजित करें।
घरेलू प्रयोग
इसकी व्याख्या में तापमान, तापीय गति जैसी अवधारणाओं को जानना आवश्यक है। और इस प्रयोग को करना आसान है।
उसके लिए आपको तीन कंटेनर लेने होंगे।वे आपके हाथों में आसानी से फिट होने के लिए काफी बड़े होने चाहिए। उन्हें विभिन्न तापमानों के पानी से भरें। सबसे पहले, यह बहुत ठंडा होना चाहिए। दूसरे में - वार्म अप। तीसरे में गर्म पानी डालें, जिसमें हाथ पकड़ना संभव होगा।
अब अनुभव ही। अपने बाएं हाथ को ठंडे पानी के कंटेनर में डुबोएं, और अपने दाहिने हाथ को सबसे गर्म पानी में डुबोएं। एक दो मिनट रुको। इन्हें बाहर निकालें और तुरंत गर्म पानी के एक कंटेनर में विसर्जित करें।
परिणाम अप्रत्याशित होगा।बाएं हाथ को लगेगा कि पानी गर्म है, दाहिने हाथ को ठंडे पानी की अनुभूति होगी। यह इस तथ्य के कारण है कि शुरू में उन तरल पदार्थों के साथ थर्मल संतुलन स्थापित किया जाता है जिनमें हाथ शुरू में डूबे होते हैं। और फिर यह संतुलन काफी बिगड़ जाता है।
आणविक गतिज सिद्धांत के मूल सिद्धांत
वह सभी थर्मल घटनाओं का वर्णन करती है। और ये कथन काफी सरल हैं। इसलिए थर्मल मोशन के बारे में बातचीत में इन प्रावधानों को जानना जरूरी है।
प्रथम:पदार्थ एक दूसरे से कुछ दूरी पर स्थित सबसे छोटे कणों से बनते हैं। इसके अलावा, ये कण अणु और परमाणु दोनों हो सकते हैं। और उनके बीच की दूरी कण आकार से कई गुना अधिक है।
दूसरा: सभी पदार्थों में अणुओं की तापीय गति देखी जाती है, जो कभी रुकती नहीं है। इस मामले में, कण बेतरतीब ढंग से (अराजक रूप से) चलते हैं।
तीसरा: कण एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। यह क्रिया आकर्षण और विकर्षण की शक्तियों के कारण होती है। उनका मान कणों के बीच की दूरी पर निर्भर करता है।
आईसीबी के पहले प्रावधान की पुष्टि
सबूत है कि शरीर कणों से बने होते हैं,जिनके बीच अंतराल हैं, उनका थर्मल विस्तार कार्य करता है। अत: जब शरीर को गर्म किया जाता है तो उसका आकार बढ़ जाता है। यह एक दूसरे से कणों के हटने के कारण होता है।
उपरोक्त की एक और पुष्टि हैप्रसार यानी एक पदार्थ के अणुओं का दूसरे के कणों के बीच प्रवेश। इसके अलावा, यह आंदोलन आपसी हो जाता है। प्रसार तेजी से आगे बढ़ता है और अणु एक दूसरे से स्थित होते हैं। इसलिए, गैसों में, तरल पदार्थों की तुलना में पारस्परिक प्रवेश बहुत तेजी से होगा। और ठोस पदार्थों में विसरण में वर्षों लग जाते हैं।
वैसे, बाद की प्रक्रिया भी थर्मल गति की व्याख्या करती है। आखिरकार, एक दूसरे में पदार्थों का पारस्परिक प्रवेश बिना किसी बाहरी हस्तक्षेप के होता है। लेकिन शरीर को गर्म करके इसे तेज किया जा सकता है।
आईसीबी के दूसरे प्रावधान की पुष्टि
एक स्पष्ट प्रमाण है कि वहाँ हैथर्मल गति कणों की ब्राउनियन गति है। इसे निलंबित कणों के लिए माना जाता है, यानी उन लोगों के लिए जो पदार्थ के अणुओं से काफी बड़े होते हैं। ये कण धूल या अनाज के धब्बे हो सकते हैं। और इन्हें पानी या गैस में रखा जाना चाहिए।
भारित के उच्छृंखल संचलन का कारणकण इस तथ्य में कि अणु सभी पक्षों से उस पर कार्य करते हैं। उनकी कार्रवाई अनियमित है। समय के प्रत्येक क्षण में प्रभावों का परिमाण भिन्न होता है। इसलिए, परिणामी बल किसी न किसी तरह से निर्देशित होता है।
यदि हम अणुओं की तापीय गति की दर के बारे में बात करते हैं, तो इसका एक विशेष नाम है - मूल माध्य वर्ग। इसकी गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
वी = √ [(3kT) / एम0].
इसमें, T केल्विन में तापमान है, m0 एक अणु का द्रव्यमान है, k बोल्ट्जमान स्थिरांक है (k = 1.38 * 10-23 जे / के)।
आईसीबी के तीसरे प्रावधान की पुष्टि
कण आकर्षित करते हैं और पीछे हटते हैं। ऊष्मीय गति से जुड़ी कई प्रक्रियाओं की व्याख्या करने में, यह ज्ञान महत्वपूर्ण हो जाता है।
आखिरकार, बातचीत की ताकतें समुच्चय पर निर्भर करती हैंवस्तुस्थिति। तो, गैसें व्यावहारिक रूप से उनके पास नहीं होती हैं, क्योंकि कणों को इतना हटा दिया जाता है कि उनका प्रभाव प्रकट नहीं होता है। तरल और ठोस में, वे बोधगम्य होते हैं और पदार्थ की मात्रा के संरक्षण को सुनिश्चित करते हैं। उत्तरार्द्ध में, वे आकार में रखने की गारंटी भी देते हैं।
आकर्षण बलों के अस्तित्व का प्रमाण औरप्रतिकर्षण निकायों के विरूपण के दौरान लोचदार बलों की उपस्थिति है। तो, बढ़ाव के साथ, अणुओं के बीच आकर्षण बल बढ़ता है, और संपीड़न के साथ, प्रतिकर्षण होता है। लेकिन दोनों ही मामलों में, वे शरीर को उसके मूल आकार में लौटा देते हैं।
तापीय गति की औसत ऊर्जा
इसे एमकेटी के मूल समीकरण से लिखा जा सकता है:
(पीवी) / एन = (2ई) / 3।
इस सूत्र में, पी दबाव है, वी मात्रा है, एन अणुओं की संख्या है, ई औसत गतिज ऊर्जा है।
दूसरी ओर, इस समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
(पीवी) / एन = केटी।
यदि आप उन्हें जोड़ते हैं, तो आपको निम्नलिखित समानता मिलती है:
(2ई) / 3 = केटी।
अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा के लिए यह निम्न सूत्र का अनुसरण करता है:
ई = (3kT)/2.
इससे यह देखा जा सकता है कि ऊर्जा के समानुपाती होती हैपदार्थ का तापमान। यही है, जब उत्तरार्द्ध ऊपर उठता है, तो कण तेजी से आगे बढ़ते हैं। यह तापीय गति का सार है, जो तब तक मौजूद है जब तक कि परम शून्य के अलावा कोई अन्य तापमान न हो।
