Fyysisen maailman tapahtumat liittyvät erottamattomasti lämpötilan muutoksiin. Jokainen ihminen tutustuu siihen varhaisessa lapsuudessa, kun hän tajuaa, että jää on kylmä ja kiehuva vesi palaa. Samalla tulee ymmärrys, että lämpötilan muutosprosessit eivät tapahdu hetkessä. Myöhemmin koulussa oppilas oppii, että tämä liittyy lämpöliikkeeseen. Ja koko osa fysiikkaa on omistettu lämpötilaan liittyville prosesseille.
Mikä on lämpötila?
Tämä on tieteellinen käsite, joka otettiin käyttöön jokapäiväisten termien korvaamiseksi. Jokapäiväisessä elämässä esiintyy jatkuvasti sanoja, kuten kuuma, kylmä tai lämmin. Kaikki he puhuvat kehon kuumennusasteesta. Näin se määritellään fysiikassa, vain sillä lisäyksellä, että se on skalaarisuure. Loppujen lopuksi lämpötilalla ei ole suuntaa, vaan vain numeerinen arvo.
Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) lämpötila mitataan Celsius-asteina (ºС). Mutta monissa lämpöilmiöitä kuvaavissa kaavoissa se on muutettava kelvineiksi (K). vartenTälle on yksinkertainen kaava: T \u003d t + 273. Siinä T on lämpötila kelvineinä ja t on celsiusasteina. Absoluuttisen nollalämpötilan käsite liittyy Kelvinin asteikkoon.
On olemassa useita muita lämpötila-asteikkoja. Euroopassa ja Amerikassa käytetään esimerkiksi Fahrenheitiä (F). Siksi heidän on kyettävä kirjoittamaan celsiusasteessa. Tee tämä vähentämällä 32 F:n lukemista ja jakamalla se sitten luvulla 1, 8.
Kotikokeilu
Hänen selityksessään sinun on tiedettävä sellaiset käsitteet kuin lämpötila, lämpöliike. Ja tämä kokemus on helppo suorittaa loppuun.
Se vie kolme konttia. Niiden tulee olla riittävän suuria, jotta kädet mahtuvat niihin helposti. Täytä ne erilämpöisellä vedellä. Ensimmäisessä tapauksessa sen on oltava erittäin kylmä. Toisessa - lämmitetty. Kaada kuumaa vettä kolmanteen, sellaiseen, jossa voit pitää kädestä.
Nyt itse kokemus. Kasta vasen kätesi kylmään veteen, oikea - kuumimpaan. Odota pari minuuttia. Ota ne pois ja upota ne välittömästi lämpimään veteen.
Tulos on odottamaton. Vasen käsi tuntee, että vesi on lämmin, kun taas oikea käsi tuntee kylmän veden. Tämä johtuu siitä, että lämpötasapaino muodostuu ensin niiden nesteiden kanssa, joihin kädet on alun perin upotettu. Ja sitten tämä tasapaino häiriintyy jyrkästi.
Molekulaarisen kineettisen teorian pääperiaatteet
Se kuvaa kaikkia lämpöilmiöitä. Ja nämä lausunnot ovat melko yksinkertaisia. Siksi nämä säännökset tulisi tietää lämpöliikkeestä käytävässä keskustelussavaaditaan.
Ensinnäkin: aineet muodostuvat pienimmistä hiukkasista, jotka sijaitsevat tietyllä etäisyydellä toisistaan. Lisäksi nämä hiukkaset voivat olla sekä molekyylejä että atomeja. Ja niiden välinen etäisyys on monta kertaa suurempi kuin hiukkasten koko.
Toiseksi: kaikissa aineissa tapahtuu molekyylien lämpöliikettä, joka ei koskaan pysähdy. Hiukkaset liikkuvat satunnaisesti (kaoottisesti).
Kolmanneksi: hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tämä toiminta johtuu veto- ja hylkimisvoimista. Niiden arvo riippuu hiukkasten välisestä etäisyydestä.
Vahvistus ICB:n ensimmäisestä määräyksestä
Todiste siitä, että kappaleet koostuvat hiukkasista, joiden välissä on rakoja, on niiden lämpölaajeneminen. Joten kun kehoa kuumennetaan, sen koko kasvaa. Tämä johtuu hiukkasten poistamisesta toisistaan.
Toinen vahvistus sille, mitä on sanottu, on diffuusio. Eli yhden aineen molekyylien tunkeutuminen toisen aineen hiukkasten väliin. Lisäksi tämä liike on molemminpuolista. Diffuusio etenee sitä nopeammin, mitä kauempana toisistaan molekyylit sijaitsevat. Siksi kaasuissa keskinäinen tunkeutuminen tapahtuu paljon nopeammin kuin nesteissä. Ja kiinteissä aineissa diffuusio kestää vuosia.
Muuten, viimeinen prosessi selittää myös lämpöliikkeen. Loppujen lopuksi aineiden keskinäinen tunkeutuminen toisiinsa tapahtuu ilman ulkopuolista häiriötä. Mutta sitä voidaan nopeuttaa lämmittämällä kehoa.
MKT:n toisen sijainnin vahvistus
Kirkas todiste siitä, että on olemassalämpöliike on hiukkasten Brownin liikettä. Sitä harkitaan suspendoituneille hiukkasille, eli niille, jotka ovat huomattavasti suurempia kuin aineen molekyylit. Nämä hiukkaset voivat olla pölyhiukkasia tai rakeita. Ja ne on tarkoitus laittaa veteen tai kaasuun.
Syy suspendoituneen hiukkasen satunnaiseen liikkeeseen on se, että molekyylit vaikuttavat siihen joka puolelta. Heidän toimintansa on epämääräistä. Vaikutusten suuruus kullakin hetkellä on erilainen. Siksi tuloksena oleva voima suunnataan joko yhteen tai toiseen suuntaan.
Jos puhumme molekyylien lämpöliikkeen nopeudesta, niin sille on erityinen nimi - neliökeskiarvo. Se voidaan laskea kaavalla:
v=√[(3kT)/m0].
Siässä T on lämpötila kelvineinä, m0 on yhden molekyylin massa, k on Boltzmannin vakio (k=1, 3810 -23 J/K).
ICB:n kolmannen määräyksen vahvistus
Hartikkelit houkuttelevat ja hylkivät. Tämä tieto osoittautuu tärkeäksi selitettäessä monia lämpöliikkeeseen liittyviä prosesseja.
Vuorovaikutusvoimat riippuvat loppujen lopuksi aineen kokonaistilasta. Joten kaasuilla niitä ei käytännössä ole, koska hiukkaset poistetaan niin pitkälle, että niiden vaikutus ei ilmene. Nesteissä ja kiinteissä aineissa ne ovat havaittavissa ja varmistavat aineen tilavuuden säilymisen. Jälkimmäisessä ne takaavat myös muodon säilymisen.
Todisteena veto- ja hylkimisvoimien olemassaolosta on elastisten voimien ilmaantuminen kappaleiden muodonmuutoksen aikana. Joten venymisen myötä molekyylien väliset vetovoimat kasvavat, ja kanssapuristus - hylkiminen. Mutta molemmissa tapauksissa ne palauttavat kehon alkuperäiseen muotoonsa.
Lämpöliikkeen keskimääräinen energia
Se voidaan kirjoittaa MKT:n perusyhtälöstä:
(pV)/N=(2E)/3.
Tässä kaavassa p on paine, V on tilavuus, N on molekyylien lukumäärä, E on keskimääräinen kineettinen energia.
Toisa alta tämä yhtälö voidaan kirjoittaa seuraavasti:
(pV)/N=kT.
Jos yhdistät ne, saat seuraavan yhtäläisyyden:
(2E)/3=kT.
Siitä seuraa seuraava kaava molekyylien keskimääräiselle kineettiselle energialle:
E=(3kT)/2.
Tästä on selvää, että energia on verrannollinen aineen lämpötilaan. Eli kun jälkimmäinen kasvaa, hiukkaset liikkuvat nopeammin. Tämä on lämpöliikkeen ydin, joka on olemassa niin kauan kuin lämpötila on muu kuin absoluuttinen nolla.
