Udalosti fyzického sveta sú neoddeliteľne spojené so zmenami teploty. Každý človek sa s tým zoznámi v ranom detstve, keď si uvedomí, že ľad je studený a vriaca voda horí. Zároveň dochádza k pochopeniu, že procesy zmeny teploty sa nevyskytujú okamžite. Neskôr v škole sa žiak dozvie, že to súvisí s tepelným pohybom. A celá časť fyziky je venovaná procesom súvisiacim s teplotou.
Čo je teplota?
Toto je vedecký koncept, ktorý má nahradiť bežné pojmy. V bežnom živote sa neustále objavujú slová ako teplo, zima či teplo. Všetky hovoria o stupni zahrievania tela. Takto je to definované vo fyzike, len s dodatkom, že ide o skalárnu veličinu. Koniec koncov, teplota nemá žiadny smer, ale iba číselnú hodnotu.
V Medzinárodnej sústave jednotiek (SI) sa teplota meria v stupňoch Celzia (ºС). Ale v mnohých vzorcoch popisujúcich tepelné javy je potrebné ich previesť na Kelvin (K). PreExistuje na to jednoduchý vzorec: T \u003d t + 273. V ňom je T teplota v Kelvinoch a t je v stupňoch Celzia. Pojem absolútnej nulovej teploty je spojený s Kelvinovou stupnicou.
Existuje niekoľko ďalších teplotných stupníc. V Európe a Amerike sa napríklad používa Fahrenheit (F). Preto musia vedieť písať v stupňoch Celzia. Ak to chcete urobiť, odčítajte 32 od hodnôt v F a potom ich vydeľte 1, 8.
Domov experiment
V jeho vysvetlení musíte poznať také pojmy ako teplota, tepelný pohyb. A je ľahké dokončiť túto skúsenosť.
Zaberie to tri kontajnery. Mali by byť dostatočne veľké, aby sa do nich ľahko zmestili ruky. Naplňte ich vodou rôznej teploty. V prvom musí byť veľmi chladno. V druhej - vyhrievané. Do tretej nalejte horúcu vodu, v ktorej sa bude dať držať za ruku.
Teraz samotný zážitok. Ponorte ľavú ruku do nádoby so studenou vodou, pravú - s najhorúcejšou. Počkajte pár minút. Vyberte ich a ihneď ich ponorte do nádoby s teplou vodou.
Výsledok bude neočakávaný. Ľavá ruka bude cítiť, že voda je teplá, zatiaľ čo pravá ruka bude cítiť studenú vodu. Je to spôsobené tým, že tepelná rovnováha sa najskôr vytvorí s kvapalinami, v ktorých sú ruky na začiatku ponorené. A potom je táto rovnováha prudko narušená.
Hlavné princípy molekulárnej kinetickej teórie
Popisuje všetky tepelné javy. A tieto tvrdenia sú celkom jednoduché. Preto v rozhovore o tepelnom pohybe by tieto ustanovenia mali byť známepovinné.
Po prvé: látky sú tvorené najmenšími časticami umiestnenými v určitej vzdialenosti od seba. Navyše tieto častice môžu byť molekuly aj atómy. A vzdialenosť medzi nimi je mnohonásobne väčšia ako veľkosť častíc.
Po druhé: vo všetkých látkach dochádza k tepelnému pohybu molekúl, ktorý sa nikdy nezastaví. Častice sa pohybujú náhodne (chaoticky).
Po tretie: častice medzi sebou interagujú. Toto pôsobenie je spôsobené silami príťažlivosti a odpudzovania. Ich hodnota závisí od vzdialenosti medzi časticami.
Potvrdenie prvého ustanovenia ICB
Dôkazom toho, že telesá sú zložené z častíc s medzerami medzi nimi, je ich tepelná rozťažnosť. Takže, keď sa telo zahrieva, jeho veľkosť sa zväčšuje. Stáva sa to v dôsledku vzájomného odstraňovania častíc.
Ďalším potvrdením toho, čo bolo povedané, je šírenie. To znamená prenikanie molekúl jednej látky medzi častice druhej. Tento pohyb je navyše vzájomný. Difúzia prebieha tým rýchlejšie, čím ďalej od seba sú molekuly umiestnené. Preto v plynoch dôjde k vzájomnému prenikaniu oveľa rýchlejšie ako v kvapalinách. A v pevných látkach trvá difúzia roky.
Mimochodom, posledný proces vysvetľuje aj tepelný pohyb. K vzájomnému prenikaniu látok do seba totiž dochádza bez akéhokoľvek zásahu zvonku. Ale dá sa to urýchliť zahriatím tela.
Potvrdenie druhej pozície MKT
Jasný dôkaz, že existujetepelný pohyb je Brownov pohyb častíc. Zvažuje sa pre suspendované častice, teda pre tie, ktoré sú výrazne väčšie ako molekuly látky. Tieto častice môžu byť prachové častice alebo zrná. A predpokladá sa, že budú umiestnené do vody alebo plynu.
Dôvodom náhodného pohybu suspendovanej častice je, že molekuly na ňu pôsobia zo všetkých strán. Ich činnosť je nestála. Veľkosť dopadov v každom časovom bode je iná. Preto výsledná sila smeruje buď jedným alebo druhým smerom.
Ak hovoríme o rýchlosti tepelného pohybu molekúl, potom pre to existuje špeciálny názov - odmocnina. Dá sa vypočítať pomocou vzorca:
v=√[(3kT)/m0].
V ňom je T teplota v Kelvinoch, m0 je hmotnosť jednej molekuly, k je Boltzmannova konštanta (k=1, 3810 -23 J/K).
Potvrdenie tretieho ustanovenia ICB
Častice priťahujú a odpudzujú. Pri vysvetľovaní mnohých procesov spojených s tepelným pohybom sa tieto poznatky ukazujú ako dôležité.
Koniec koncov, sily interakcie závisia od súhrnného stavu hmoty. Plyny ich teda prakticky nemajú, pretože častice sú odstránené tak ďaleko, že sa ich účinok neprejaví. V kvapalinách a tuhých látkach sú vnímateľné a zabezpečujú zachovanie objemu látky. V druhom prípade zaručujú aj udržanie tvaru.
Dôkazom existencie príťažlivých a odpudivých síl je výskyt elastických síl počas deformácie telies. Takže s predĺžením sa sily príťažlivosti medzi molekulami zvyšujú as týmkompresia - odpudzovanie. Ale v oboch prípadoch vrátia telo do pôvodného tvaru.
Priemerná energia tepelného pohybu
Dá sa napísať zo základnej rovnice MKT:
(pV)/N=(2E)/3.
V tomto vzorci p je tlak, V je objem, N je počet molekúl, E je priemerná kinetická energia.
Na druhej strane, táto rovnica môže byť napísaná takto:
(pV)/N=kT.
Ak ich skombinujete, získate nasledujúcu rovnosť:
(2E)/3=kT.
Z toho vyplýva nasledujúci vzorec pre priemernú kinetickú energiu molekúl:
E=(3kT)/2.
Odtiaľ je jasné, že energia je úmerná teplote látky. To znamená, že keď sa zvýši, častice sa pohybujú rýchlejšie. Toto je podstata tepelného pohybu, ktorý existuje, pokiaľ existuje teplota iná ako absolútna nula.
