A fizikai világ eseményei elválaszthatatlanul kapcsolódnak a hőmérséklet változásaihoz. Mindenki kora gyermekkorában ismerkedik meg vele, amikor rájön, hogy a jég hideg, és a forrásban lévő víz ég. Ugyanakkor az a felismerés jön, hogy a hőmérséklet-változási folyamatok nem azonnal mennek végbe. Később, az iskolában a tanuló megtanulja, hogy ez összefügg a hőmozgással. És a fizika egy egész része a hőmérséklettel kapcsolatos folyamatoknak van szentelve.
Mi az a hőmérséklet?
Ez egy tudományos fogalom, amelyet a mindennapi kifejezések helyettesítésére vezettek be. A mindennapi életben folyamatosan megjelennek olyan szavak, mint a meleg, hideg vagy meleg. Mindegyik a test melegítési fokáról beszél. A fizikában így van definiálva, csak azzal a kiegészítéssel, hogy skaláris mennyiség. Végül is a hőmérsékletnek nincs iránya, csak számértéke van.
A Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) a hőmérsékletet Celsius-fokban (ºС) mérik. De sok hőjelenséget leíró képletben meg kell váltani Kelvin-re (K). MertVan erre egy egyszerű képlet: T \u003d t + 273. Ebben T a hőmérséklet Kelvinben, t pedig Celsiusban. Az abszolút nulla hőmérséklet fogalma a Kelvin-skálához kapcsolódik.
Több más hőmérsékleti skála is létezik. Európában és Amerikában például a Fahrenheit-et (F) használják. Ezért tudniuk kell Celsiusban írni. Ehhez vonjon le 32-t az F-ben mért értékekből, majd ossza el 1-gyel, 8.
Otthoni kísérlet
Magyarázatában olyan fogalmakat kell ismernie, mint a hőmérséklet, a hőmozgás. És ezt az élményt könnyű befejezni.
Három konténer kell hozzá. Elég nagynak kell lenniük ahhoz, hogy a kezek könnyen elférjenek bennük. Töltse fel őket különböző hőmérsékletű vízzel. Az elsőben nagyon hidegnek kell lennie. A másodikban - fűtött. Öntsön forró vizet a harmadikba, amelyikben meg lehet fogni a kezét.
Most maga az élmény. Merítse a bal kezét egy edénybe hideg vízzel, jobbra - a legmelegebb. Várjon néhány percet. Vegye ki őket, és azonnal merítse őket egy meleg vízbe.
Az eredmény váratlan lesz. A bal kéz melegnek érzi a vizet, míg a jobb kéz hideg vizet. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a termikus egyensúly először azokkal a folyadékokkal jön létre, amelyekbe a kezek kezdetben belemerülnek. És akkor ez az egyensúly élesen megbomlik.
A molekuláris kinetikai elmélet fő tételei
Minden hőjelenséget leír. És ezek a kijelentések nagyon egyszerűek. Ezért a hőmozgásról szóló beszélgetés során ezeket a rendelkezéseket ismerni kellkötelező.
Először is: az anyagokat a legkisebb részecskék képezik, amelyek egymástól bizonyos távolságra vannak. Ezenkívül ezek a részecskék lehetnek molekulák és atomok is. És a köztük lévő távolság sokszorosa a részecskék méretének.
Másodszor: minden anyagban van a molekulák hőmozgása, amely soha nem áll le. A részecskék véletlenszerűen (kaotikusan) mozognak.
Harmadik: a részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással. Ez a cselekvés a vonzó és taszító erőknek köszönhető. Értékük a részecskék közötti távolságtól függ.
Az ICB első rendelkezésének megerősítése
A testek hőtágulása bizonyítja, hogy a testek olyan részecskékből állnak, amelyek között rések találhatók. Tehát, amikor a testet felmelegítik, a mérete megnő. Ez annak köszönhető, hogy a részecskéket eltávolítják egymástól.
Az elhangzottak másik megerősítése a diffúzió. Vagyis az egyik anyag molekuláinak behatolása a másik részecskéi közé. Ráadásul ez a mozgás kölcsönös. Minél gyorsabban megy végbe a diffúzió, minél távolabb helyezkednek el egymástól a molekulák. Ezért a gázokban a kölcsönös behatolás sokkal gyorsabban megy végbe, mint a folyadékokban. Szilárd testekben pedig a diffúzió évekig tart.
Egyébként az utolsó folyamat a hőmozgást is megmagyarázza. Végtére is, az anyagok kölcsönös behatolása egymásba külső beavatkozás nélkül történik. De fel lehet gyorsítani a test felmelegítésével.
Az MKT második pozíciójának megerősítése
Fényes bizonyíték arra, hogy vanA hőmozgás a részecskék Brown-mozgása. A szuszpendált részecskék esetében figyelembe kell venni, vagyis azokat, amelyek lényegesen nagyobbak egy anyag molekuláinál. Ezek a részecskék lehetnek porszemcsék vagy szemcsék. És állítólag vízbe vagy gázba kell helyezni.
A szuszpendált részecske véletlenszerű mozgásának az az oka, hogy a molekulák minden oldalról hatnak rá. Cselekedetük szabálytalan. A hatások mértéke minden időpontban eltérő. Ezért a keletkező erő vagy az egyik vagy a másik irányba irányul.
Ha a molekulák hőmozgásának sebességéről beszélünk, akkor ennek van egy külön neve - négyzetes középérték. Kiszámítható a következő képlettel:
v=√[(3kT)/m0].
Ebben T a hőmérséklet Kelvinben, m0 egy molekula tömege, k a Boltzmann-állandó (k=1, 3810 -23 J/K).
Az ICB harmadik rendelkezésének megerősítése
A részecskék vonzzák és taszítják. A hőmozgással kapcsolatos számos folyamat magyarázatában ez a tudás fontosnak bizonyul.
Végül is a kölcsönhatási erők az anyag halmazállapotától függenek. Tehát a gázok gyakorlatilag nem rendelkeznek velük, mivel a részecskéket annyira távolítják el, hogy hatásuk nem nyilvánul meg. Folyadékokban és szilárd anyagokban érzékelhetőek és biztosítják az anyag térfogatának megőrzését. Utóbbinál a forma megőrzését is garantálják.
A vonzás- és taszítóerők létezésének bizonyítéka a rugalmas erők megjelenése a testek deformációja során. Tehát a megnyúlással nőnek a molekulák közötti vonzási erők, és ezzel együtttömörítés – taszítás. De mindkét esetben visszaadják a testet az eredeti formájába.
A hőmozgás átlagos energiája
Az alap MKT egyenletből írható fel:
(pV)/N=(2E)/3.
Ebben a képletben p a nyomás, V a térfogat, N a molekulák száma, E az átlagos kinetikus energia.
Másrészt ez az egyenlet a következőképpen írható fel:
(pV)/N=kT.
Ha ezeket kombinálja, a következő egyenlőséget kapja:
(2E)/3=kT.
Ebből a következő képlet következik a molekulák átlagos kinetikus energiájára:
E=(3kT)/2.
Innentől kezdve világos, hogy az energia arányos az anyag hőmérsékletével. Vagyis amikor ez utóbbi növekszik, a részecskék gyorsabban mozognak. Ez a hőmozgás lényege, amely addig létezik, amíg az abszolút nullától eltérő hőmérséklet van.
