Fizinio pasaulio įvykiai yra neatsiejamai susiję sutemperatūros pokyčiai. Kiekvienas žmogus ją pažįsta ankstyvoje vaikystėje, kai suvokia, kad ledas šaltas ir verdantis vanduo dega. Kartu ateina supratimas, kad temperatūros kitimo procesai nevyksta akimirksniu. Vėliau mokykloje mokinys sužino, kas susiję su šilumos judėjimu. O procesai, susiję su temperatūra, turi visą fizikos skyrių.
Kas yra temperatūra?
Ši mokslinė koncepcija buvo pristatyta siekiant pakeisti įprastąterminai. Tokie žodžiai kaip karšta, šalta ar šilta nuolat atsiranda kasdieniame gyvenime. Visi jie kalba apie kūno šilumos laipsnį. Taip jis apibrėžiamas fizikoje, tik pridedant, kad tai yra skaliarinis dydis. Juk temperatūra neturi krypties, o tik skaitinę reikšmę.
Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) temperatūramatuojamas Celsijaus laipsniais (ºС). Tačiau daugelyje formulių, apibūdinančių šiluminius reiškinius, jį reikia išversti į Kelviną (K). Tam yra paprasta formulė: T = t + 273. Joje T yra temperatūra kelvinais, o t yra Celsijaus laipsniais. Kelvino skalė siejama su absoliutaus nulio temperatūros samprata.
Yra dar kelios temperatūros skalės.Pavyzdžiui, Europoje ir Amerikoje naudojamas Farenheitas (F). Todėl jie turi mokėti juos užrašyti Celsijaus laipsniais. Norėdami tai padaryti, iš F rodmenų reikia atimti 32, tada padalyti iš 1,8.
Namų eksperimentas
Jo paaiškinime būtina žinoti tokias sąvokas kaip temperatūra, šiluminis judėjimas. Ir atlikti šį eksperimentą lengva.
Jam reikia paimti tris konteinerius.Jie turi būti pakankamai dideli, kad lengvai tilptų į rankas. Užpildykite juos skirtingos temperatūros vandeniu. Pirmuoju atveju jis turėtų būti labai šaltas. Antroje – apšilęs. Į trečią įpilkite karšto vandens, kuriame bus galima laikyti ranką.
Dabar pati patirtis. Kairę ranką panardinkite į indą su šaltu vandeniu, o dešinę – į karščiausią. Palaukite porą minučių. Išimkite juos ir nedelsdami panardinkite į indą su šiltu vandeniu.
Rezultatas bus netikėtas.Kaire ranka pajus, kad vanduo šiltas, dešine – šalto vandens pojūtį. Taip yra dėl to, kad šiluminė pusiausvyra iš pradžių susidaro su tais skysčiais, į kuriuos iš pradžių panardinamos rankos. Ir tada ši pusiausvyra smarkiai pažeidžiama.
Pagrindiniai molekulinės kinetinės teorijos principai
Ji aprašo visus šiluminius reiškinius. Ir šie teiginiai yra gana paprasti. Todėl pokalbyje apie šiluminį judėjimą reikia žinoti šias nuostatas.
Pirmas:medžiagas sudaro mažiausios dalelės, esančios tam tikru atstumu viena nuo kitos. Be to, šios dalelės gali būti ir molekulės, ir atomai. Ir atstumas tarp jų yra daug kartų didesnis nei dalelių dydis.
Antra: visose medžiagose stebimas terminis molekulių judėjimas, kuris niekada nesiliauja. Šiuo atveju dalelės juda atsitiktinai (chaotiškai).
Trečia: dalelės sąveikauja viena su kita. Šis veiksmas yra dėl traukos ir atstūmimo jėgų. Jų vertė priklauso nuo atstumo tarp dalelių.
Pirmosios TCB nuostatos patvirtinimas
Įrodymas, kad kūnai sudaryti iš dalelių,tarp kurių yra tarpai, tarnauja jų šiluminis plėtimasis. Taigi, kai kūnas šildomas, jo dydis didėja. Taip atsitinka dėl dalelių pašalinimo viena nuo kitos.
Kitas pirmiau minėtų dalykų patvirtinimas yradifuzija. Tai yra, vienos medžiagos molekulių prasiskverbimas tarp kitos dalelių. Be to, šis judėjimas yra abipusis. Difuzija vyksta tuo greičiau, kuo toliau molekulės yra viena nuo kitos. Todėl dujose abipusis įsiskverbimas įvyks daug greičiau nei skysčiuose. O kietose medžiagose difuzija trunka metus.
Beje, pastarasis procesas paaiškina ir šiluminį judėjimą. Juk abipusis medžiagų įsiskverbimas viena į kitą vyksta be jokių trukdžių iš išorės. Bet tai galima paspartinti šildant kūną.
Antrosios TCB nuostatos patvirtinimas
Aiškus įrodymas, kad yraterminis judėjimas yra dalelių Brauno judėjimas. Jis laikomas suspenduotoms dalelėms, ty toms, kurios yra žymiai didesnės už medžiagos molekules. Šios dalelės gali būti dulkių dėmės arba grūdeliai. Ir jie turėtų būti dedami į vandenį arba dujas.
Svorio netvarkingo judėjimo priežastisdalelės tuo, kad molekulės veikia jį iš visų pusių. Jų veiksmai yra nepastovūs. Poveikių mastas kiekvienu laiko momentu yra skirtingas. Todėl susidaranti jėga yra nukreipta vienaip ar kitaip.
Jei mes kalbame apie molekulių šiluminio judėjimo greitį, tada jam yra specialus pavadinimas - vidutinis kvadratas. Jį galima apskaičiuoti naudojant formulę:
v = √ [(3kT) / m0tu
Jame T yra temperatūra Kelvinais, m0 Ar vienos molekulės masė, k yra Boltzmanno konstanta (k = 1,38 * 10-23 J / K).
Trečiosios TCB nuostatos patvirtinimas
Dalelės pritraukia ir atstumia. Aiškinant daugelį procesų, susijusių su šiluminiu judėjimu, šios žinios yra svarbios.
Juk sąveikos jėgos priklauso nuo agregatomaterijos būsena. Taigi dujos jų praktiškai neturi, nes dalelių pasišalina tiek, kad jų poveikis nepasireiškia. Skysčiuose ir kietose medžiagose jie jaučiami ir užtikrina medžiagos tūrio išsaugojimą. Pastarajame jie taip pat garantuoja formos palaikymą.
Traukos jėgų egzistavimo įrodymas iratstūmimas – tai tamprumo jėgų atsiradimas deformuojant kūnus. Taigi, pailgėjus, didėja traukos jėgos tarp molekulių, o suspaudus – atstūmimas. Tačiau abiem atvejais jie grąžina kūną į pradinę formą.
Vidutinė šiluminio judėjimo energija
Jį galima parašyti iš pagrindinės MKT lygties:
(pV) / N = (2E) / 3.
Šioje formulėje p – slėgis, V – tūris, N – molekulių skaičius, E – vidutinė kinetinė energija.
Kita vertus, šią lygtį galima parašyti taip:
(pV) / N = kT.
Jei juos sujungsite, gausite tokią lygybę:
(2E) / 3 = kT.
Iš to išplaukia tokia vidutinės molekulių kinetinės energijos formulė:
E = (3kT) / 2.
Iš to matyti, kad energija yra proporcingamedžiagos temperatūra. Tai yra, kai pastarasis pakyla, dalelės juda greičiau. Tai yra šiluminio judėjimo, kuris egzistuoja tol, kol yra kita temperatūra nei absoliutus nulis, esmė.
