Hendelser i den fysiske verden er uløselig forbundet med endringer i temperaturen. Hver person blir kjent med det i tidlig barndom, når han innser at isen er kald, og kokende vann brenner. Samtidig kommer forståelsen av at prosessene med temperaturendring ikke skjer umiddelbart. Senere, på skolen, lærer eleven at dette henger sammen med termisk bevegelse. Og en hel del av fysikken er dedikert til prosesser relatert til temperatur.
Hva er temperatur?
Dette er et vitenskapelig konsept introdusert for å erstatte hverdagslige termer. I hverdagen dukker det stadig opp ord som varmt, kaldt eller varmt. Alle snakker om graden av oppvarming av kroppen. Slik er det definert i fysikk, bare med tillegg at det er en skalar størrelse. Tross alt har temperaturen ingen retning, men bare en tallverdi.
I det internasjonale enhetssystemet (SI) måles temperaturen i grader Celsius (ºС). Men i mange formler som beskriver termiske fenomener, er det nødvendig å konvertere det til Kelvin (K). TilDet er en enkel formel for dette: T \u003d t + 273. I den er T temperaturen i Kelvin, og t er i Celsius. Konseptet med absolutt nulltemperatur er assosiert med Kelvin-skalaen.
Det finnes flere andre temperaturskalaer. I Europa og Amerika brukes for eksempel Fahrenheit (F). Derfor må de kunne skrive i Celsius. For å gjøre dette, trekk 32 fra avlesningene i F, og del den på 1, 8.
Hjemmeeksperiment
I hans forklaring må du kjenne til begreper som temperatur, termisk bevegelse. Og det er enkelt å fullføre denne opplevelsen.
Det vil ta tre containere. De bør være store nok til at hendene lett kan få plass i dem. Fyll dem med vann med forskjellige temperaturer. I den første må det være veldig kaldt. I den andre - oppvarmet. Hell varmt vann i den tredje, en som det vil være mulig å holde en hånd i.
Nå selve opplevelsen. Dypp venstre hånd i en beholder med kaldt vann, høyre - med det varmeste. Vent et par minutter. Ta dem ut og dypp dem umiddelbart i en beholder med varmt vann.
Resultatet vil være uventet. Venstre hånd vil føle at vannet er varmt, mens høyre hånd vil føle kaldt vann. Dette skyldes det faktum at termisk likevekt først etableres med de væskene som hendene først er nedsenket i. Og så er denne balansen kraftig forstyrret.
Hovedprinsippene for molekylær kinetisk teori
Den beskriver alle termiske fenomener. Og disse utsagnene er ganske enkle. Derfor, i en samtale om termisk bevegelse, bør disse bestemmelsene være kjentobligatorisk.
For det første: stoffer dannes av de minste partiklene som befinner seg i et stykke fra hverandre. Dessuten kan disse partiklene være både molekyler og atomer. Og avstanden mellom dem er mange ganger større enn størrelsen på partiklene.
For det andre: i alle stoffer er det en termisk bevegelse av molekyler, som aldri stopper. Partiklene beveger seg tilfeldig (kaotisk).
For det tredje: partikler samhandler med hverandre. Denne handlingen skyldes kreftene til tiltrekning og frastøting. Verdien deres avhenger av avstanden mellom partiklene.
Bekreftelse av den første bestemmelsen i ICB
Bevis på at legemer er sammensatt av partikler med hull mellom dem er deres termiske ekspansjon. Så når kroppen varmes opp, øker størrelsen. Dette skjer på grunn av fjerning av partikler fra hverandre.
En annen bekreftelse på det som er sagt er spredning. Det vil si penetrasjon av molekyler av ett stoff mellom partiklene til et annet. Dessuten er denne bevegelsen gjensidig. Diffusjonen fortsetter jo raskere, jo lenger fra hverandre molekylene er plassert. Derfor vil gjensidig penetrasjon i gasser skje mye raskere enn i væsker. Og i faste stoffer tar diffusjon år.
Forresten, den siste prosessen forklarer også termisk bevegelse. Tross alt skjer gjensidig penetrasjon av stoffer inn i hverandre uten forstyrrelser fra utsiden. Men det kan akselereres ved å varme opp kroppen.
Bekreftelse av den andre posisjonen til MKT
Klart bevis på at det er dettermisk bevegelse er den brownske bevegelsen til partikler. Det vurderes for suspenderte partikler, det vil si for de som er betydelig større enn molekylene til et stoff. Disse partiklene kan være støvpartikler eller korn. Og de skal plasseres i vann eller gass.
Årsaken til den tilfeldige bevegelsen til en suspendert partikkel er at molekyler virker på den fra alle kanter. Handlingen deres er uberegnelig. Størrelsen på virkningene på hvert tidspunkt er forskjellig. Derfor rettes den resulterende kraften enten i den ene eller den andre retningen.
Hvis vi snakker om hastigheten til den termiske bevegelsen til molekyler, så er det et spesielt navn for det - rot betyr kvadrat. Den kan beregnes ved hjelp av formelen:
v=√[(3kT)/m0].
I den er T temperaturen i Kelvin, m0 er massen til ett molekyl, k er Boltzmann-konstanten (k=1, 3810 -23 J/K).
Bekreftelse av den tredje bestemmelsen i ICB
Partikler tiltrekker og frastøter. For å forklare mange prosesser knyttet til termisk bevegelse, viser denne kunnskapen seg å være viktig.
Tross alt er vekselvirkningskreftene avhengig av materiens aggregerte tilstand. Så, gasser har dem praktisk t alt ikke, siden partiklene fjernes så langt at effekten deres ikke manifesteres. I væsker og faste stoffer er de merkbare og sikrer bevaring av volumet av stoffet. I sistnevnte garanterer de også opprettholdelse av formen.
Bevis på eksistensen av tiltreknings- og frastøtningskrefter er utseendet av elastiske krefter under deformasjon av kropper. Så med forlengelse øker tiltrekningskreftene mellom molekyler, og medkompresjon - frastøtning. Men i begge tilfeller returnerer de kroppen til sin opprinnelige form.
Gjennomsnittlig energi for termisk bevegelse
Det kan skrives fra den grunnleggende MKT-ligningen:
(pV)/N=(2E)/3.
I denne formelen er p trykk, V er volum, N er antall molekyler, E er gjennomsnittlig kinetisk energi.
På den annen side kan denne ligningen skrives som følger:
(pV)/N=kT.
Hvis du kombinerer dem, får du følgende likhet:
(2E)/3=kT.
Fra den følger følgende formel for gjennomsnittlig kinetisk energi til molekyler:
E=(3kT)/2.
Herfra er det tydelig at energien er proporsjonal med temperaturen til stoffet. Det vil si at når sistnevnte øker, beveger partiklene seg raskere. Dette er essensen av termisk bevegelse, som eksisterer så lenge det er en annen temperatur enn absolutt null.
