Evenimentele lumii fizice sunt indisolubil legate de schimbările de temperatură. Fiecare persoană se familiarizează cu ea în copilărie timpurie, când își dă seama că gheața este rece, iar apa clocotită arde. În același timp, se înțelege că procesele de schimbare a temperaturii nu au loc instantaneu. Mai târziu, la școală, elevul învață că acest lucru este legat de mișcarea termică. Și o întreagă secțiune de fizică este dedicată proceselor legate de temperatură.
Ce este temperatura?
Acesta este un concept științific introdus pentru a înlocui termenii de zi cu zi. În viața de zi cu zi apar în mod constant cuvinte precum cald, rece sau cald. Toate vorbesc despre gradul de încălzire al corpului. Așa se definește în fizică, doar cu adăugarea că este o mărime scalară. La urma urmei, temperatura nu are nicio direcție, ci doar o valoare numerică.
În Sistemul Internațional de Unități (SI), temperatura este măsurată în grade Celsius (ºС). Dar în multe formule care descriu fenomene termice, este necesară convertirea lui în Kelvin (K). PentruExistă o formulă simplă pentru aceasta: T \u003d t + 273. În ea, T este temperatura în Kelvin, iar t este în Celsius. Conceptul de temperatură zero absolut este asociat cu scala Kelvin.
Există alte câteva scări de temperatură. În Europa și America, de exemplu, se folosește Fahrenheit (F). Prin urmare, trebuie să poată scrie în Celsius. Pentru a face acest lucru, scădeți 32 din citirile din F, apoi împărțiți-l la 1, 8.
Experiment de acasă
În explicația sa, trebuie să cunoașteți concepte precum temperatura, mișcarea termică. Și este ușor să finalizați această experiență.
Vor fi nevoie de trei containere. Ar trebui să fie suficient de mari, astfel încât mâinile să poată încăpea cu ușurință în ele. Umple-le cu apă la diferite temperaturi. În primul, trebuie să fie foarte frig. În al doilea - încălzit. Turnați apă fierbinte în al treilea, unul în care va fi posibil să țineți o mână.
Acum experiența în sine. Înmoaie mâna stângă într-un recipient cu apă rece, dreapta - cu cea mai fierbinte. Așteptați câteva minute. Scoate-le și scufundă-le imediat într-un vas cu apă caldă.
Rezultatul va fi neașteptat. Mâna stângă va simți că apa este caldă, în timp ce mâna dreaptă va simți apă rece. Acest lucru se datorează faptului că echilibrul termic este stabilit mai întâi cu acele lichide în care mâinile sunt inițial scufundate. Și apoi acest echilibru este brusc perturbat.
Principalele principii ale teoriei cinetice moleculare
Descrie toate fenomenele termice. Și aceste afirmații sunt destul de simple. Prin urmare, într-o conversație despre mișcarea termică, aceste prevederi ar trebui cunoscutenecesar.
În primul rând: substanțele sunt formate din cele mai mici particule situate la o anumită distanță unele de altele. Mai mult, aceste particule pot fi atât molecule, cât și atomi. Și distanța dintre ele este de multe ori mai mare decât dimensiunea particulelor.
Al doilea: în toate substanțele există o mișcare termică a moleculelor, care nu se oprește niciodată. Particulele se mișcă aleatoriu (haotic).
Al treilea: particulele interacționează între ele. Această acțiune se datorează forțelor de atracție și repulsie. Valoarea lor depinde de distanța dintre particule.
Confirmarea primei prevederi a ICB
Dovada că corpurile sunt compuse din particule cu goluri între ele este expansiunea lor termică. Deci, atunci când corpul este încălzit, dimensiunea acestuia crește. Acest lucru se întâmplă din cauza eliminării particulelor unele de altele.
O altă confirmare a celor spuse este difuzarea. Adică, pătrunderea moleculelor unei substanțe între particulele alteia. Mai mult, această mișcare este reciprocă. Difuzia are loc cu cât mai repede, cu atât moleculele sunt situate mai departe. Prin urmare, în gaze, pătrunderea reciprocă va avea loc mult mai rapid decât în lichide. Și în solide, difuzia durează ani.
Apropo, ultimul proces explică și mișcarea termică. La urma urmei, pătrunderea reciprocă a substanțelor una în alta are loc fără nicio interferență din exterior. Dar poate fi accelerată prin încălzirea corpului.
Confirmarea celei de-a doua poziții a MKT
Dovada strălucitoare că existămișcarea termică este mișcarea browniană a particulelor. Este considerat pentru particulele în suspensie, adică pentru cele care sunt semnificativ mai mari decât moleculele unei substanțe. Aceste particule pot fi particule de praf sau boabe. Și ar trebui să fie puse în apă sau gaz.
Motivul mișcării aleatorii a unei particule în suspensie este că moleculele acționează asupra ei din toate părțile. Acțiunea lor este neregulată. Amploarea impactului în fiecare moment este diferită. Prin urmare, forța rezultată este direcționată fie într-o direcție, fie în alta.
Dacă vorbim despre viteza mișcării termice a moleculelor, atunci există un nume special pentru aceasta - pătratul mediu. Poate fi calculat folosind formula:
v=√[(3kT)/m0].
În el, T este temperatura în Kelvin, m0 este masa unei molecule, k este constanta Boltzmann (k=1, 3810 -23 J/K).
Confirmarea celei de-a treia prevederi a ICB
Particulele atrag și resping. În explicarea multor procese asociate cu mișcarea termică, aceste cunoștințe se dovedesc a fi importante.
La urma urmei, forțele de interacțiune depind de starea agregată a materiei. Deci, gazele practic nu le au, deoarece particulele sunt îndepărtate atât de departe încât efectul lor nu se manifestă. În lichide și solide, acestea sunt perceptibile și asigură conservarea volumului substanței. În cele din urmă, ele garantează și menținerea formei.
Dovada existentei fortelor de atractie si respingere este aparitia unor forte elastice in timpul deformarii corpurilor. Deci, odată cu alungirea, forțele de atracție dintre molecule cresc, și cucompresie – repulsie. Dar, în ambele cazuri, ele readuc corpul la forma sa inițială.
Energia medie a mișcării termice
Se poate scrie din ecuația de bază MKT:
(pV)/N=(2E)/3.
În această formulă, p este presiunea, V este volumul, N este numărul de molecule, E este energia cinetică medie.
Pe de altă parte, această ecuație poate fi scrisă după cum urmează:
(pV)/N=kT.
Dacă le combinați, obțineți următoarea egalitate:
(2E)/3=kT.
Din aceasta rezultă următoarea formulă pentru energia cinetică medie a moleculelor:
E=(3kT)/2.
De aici este clar că energia este proporțională cu temperatura substanței. Adică, atunci când acesta din urmă crește, particulele se mișcă mai repede. Aceasta este esența mișcării termice, care există atâta timp cât există o altă temperatură decât zero absolut.
