Os eventos do mundo físico estão inextricavelmente ligados commudanças na temperatura. Cada pessoa a conhece desde a infância, quando percebe que o gelo é frio e a água fervente queima. Ao mesmo tempo, chega-se ao entendimento de que os processos de mudança de temperatura não ocorrem instantaneamente. Mais tarde, na escola, o aluno aprende o que está associado ao movimento do calor. E aos processos associados à temperatura, uma seção inteira da física é alocada.
O que é temperatura?
Este conceito científico foi introduzido para substituir o comumtermos. Palavras como quente, frio ou quente aparecem constantemente na vida cotidiana. Todos eles falam sobre o grau de calor corporal. É assim que se define em física, apenas com a adição de que é uma grandeza escalar. Afinal, a temperatura não tem direção, mas apenas um valor numérico.
No sistema internacional de unidades (SI), temperaturamedido em graus Celsius (ºС). Mas em muitas fórmulas que descrevem fenômenos térmicos, é necessário traduzi-lo em Kelvin (K). Para isso, existe uma fórmula simples: T = t + 273. Nele, T é a temperatura em Kelvin e t é em Celsius. A escala Kelvin está associada ao conceito de temperatura zero absoluta.
Existem várias outras escalas de temperatura.Na Europa e na América, por exemplo, Fahrenheit (F) é usado. Portanto, eles devem ser capazes de escrevê-los em Celsius. Para fazer isso, é necessário subtrair 32 das leituras de F e dividir por 1,8.
Experiência em casa
Em sua explicação, é necessário conhecer conceitos como temperatura, movimento térmico. E é fácil realizar esse experimento.
Para ele, você precisa levar três recipientes.Eles devem ser grandes o suficiente para caber facilmente em suas mãos. Encha-os com água de diferentes temperaturas. No primeiro, deve estar muito frio. No segundo - aquecido. Despeje água quente no terceiro, no qual será possível segurar a mão.
Agora, a própria experiência. Mergulhe a mão esquerda em um recipiente com água fria e a direita na mais quente. Espere alguns minutos. Retire-os e mergulhe-os imediatamente em um recipiente com água morna.
O resultado será inesperado.A mão esquerda sentirá que a água está quente, a direita sentirá a sensação de água fria. Isso se deve ao fato de que o equilíbrio térmico é inicialmente estabelecido com aqueles líquidos nos quais as mãos estão inicialmente imersas. E então esse equilíbrio é drasticamente perturbado.
Princípios básicos da teoria cinética molecular
Ele descreve todos os fenômenos térmicos. E essas declarações são bastante simples. Portanto, em uma conversa sobre movimento térmico, essas disposições precisam ser conhecidas.
Primeiro:as substâncias são formadas pelas menores partículas localizadas a alguma distância umas das outras. Além disso, essas partículas podem ser moléculas e átomos. E a distância entre eles é muitas vezes maior do que o tamanho da partícula.
Segundo: em todas as substâncias existe um movimento térmico das moléculas, que nunca pára. Nesse caso, as partículas se movem aleatoriamente (caoticamente).
Terceiro: as partículas interagem umas com as outras. Essa ação se deve às forças de atração e repulsão. Seu valor depende da distância entre as partículas.
Confirmação da primeira disposição do ICB
Prova de que os corpos são feitos de partículas,entre os quais existem lacunas, serve a sua expansão térmica. Então, quando o corpo é aquecido, seu tamanho aumenta. Isso acontece devido à remoção de partículas umas das outras.
Outra confirmação do acima édifusão. Ou seja, a penetração de moléculas de uma substância entre as partículas de outra. Além disso, esse movimento acaba sendo mútuo. A difusão ocorre quanto mais rápido quanto mais distantes as moléculas estão. Portanto, em gases, a penetração mútua ocorrerá muito mais rápido do que em líquidos. E em sólidos, a difusão leva anos.
Aliás, o último processo também explica o movimento térmico. Afinal, a penetração mútua de substâncias umas nas outras ocorre sem qualquer interferência externa. Mas pode ser acelerado pelo aquecimento do corpo.
Confirmação da segunda disposição do ICB
Uma prova clara de que existeo movimento térmico é o movimento browniano das partículas. É considerado para partículas em suspensão, ou seja, para aquelas que são significativamente maiores que as moléculas da substância. Essas partículas podem ser partículas de poeira ou grãos. E eles devem ser colocados em água ou gás.
A razão para o movimento errático do pesopartículas no fato de que as moléculas atuam sobre ele de todos os lados. Sua ação é errática. A magnitude dos impactos em cada momento do tempo é diferente. Portanto, a força resultante é direcionada para um lado ou para o outro.
Se falamos sobre a taxa de movimento térmico das moléculas, então há um nome especial para isso - raiz quadrada média. Ele pode ser calculado usando a fórmula:
v = √ [(3kT) / m0]
Nele, T é a temperatura em Kelvin, m0 É a massa de uma molécula, k é a constante de Boltzmann (k = 1,38 * 10-23 J / K).
Confirmação da terceira disposição do ICB
As partículas se atraem e se repelem. Ao explicar muitos dos processos associados ao movimento térmico, esse conhecimento acaba sendo importante.
Afinal, as forças de interação dependem do agregadoEstado da matéria. Assim, os gases praticamente não os possuem, visto que as partículas são removidas tanto que seu efeito não se manifesta. Em líquidos e sólidos, são perceptíveis e garantem a preservação do volume da substância. Neste último, também garantem a manutenção da forma.
Prova da existência das forças de atração erepulsão é o aparecimento de forças elásticas durante a deformação dos corpos. Assim, com o alongamento, as forças de atração entre as moléculas aumentam e, com a compressão, a repulsão. Mas em ambos os casos, eles devolvem o corpo à sua forma original.
Energia média de movimento térmico
Ele pode ser escrito a partir da equação básica do MKT:
(pV) / N = (2E) / 3.
Nessa fórmula, p é a pressão, V é o volume, N é o número de moléculas e E é a energia cinética média.
Por outro lado, esta equação pode ser escrita assim:
(pV) / N = kT.
Se você combiná-los, obterá a seguinte igualdade:
(2E) / 3 = kT.
Disto segue a seguinte fórmula para a energia cinética média das moléculas:
E = (3kT) / 2.
A partir disso, pode-se ver que a energia é proporcional atemperatura da substância. Ou seja, quando o último sobe, as partículas se movem mais rápido. Esta é a essência do movimento térmico, que existe enquanto houver uma temperatura diferente do zero absoluto.
