Händelser i den fysiska världen är oupplösligt kopplade till temperaturförändringar. Varje person blir bekant med det i tidig barndom, när han inser att is är kall och kokande vatten brinner. Samtidigt kommer förståelsen att temperaturförändringsprocesserna inte inträffar omedelbart. Senare, i skolan, får eleven veta att detta är kopplat till termisk rörelse. Och en hel del av fysiken är tillägnad processer relaterade till temperatur.
Vad är temperatur?
Detta är ett vetenskapligt koncept som introducerats för att ersätta vardagliga termer. I vardagen dyker det ständigt upp ord som varmt, kallt eller varmt. Alla talar om graden av uppvärmning av kroppen. Så här definieras det i fysiken, bara med tillägget att det är en skalär storhet. Temperaturen har trots allt ingen riktning, utan bara ett numeriskt värde.
I det internationella enhetssystemet (SI) mäts temperaturen i grader Celsius (ºС). Men i många formler som beskriver termiska fenomen krävs det att det konverteras till Kelvin (K). FörDet finns en enkel formel för detta: T \u003d t + 273. I den är T temperaturen i Kelvin och t är i Celsius. Begreppet absolut nolltemperatur är förknippat med Kelvin-skalan.
Det finns flera andra temperaturskalor. I Europa och Amerika, till exempel, används Fahrenheit (F). Därför måste de kunna skriva i Celsius. För att göra detta, subtrahera 32 från avläsningarna i F och dividera det sedan med 1, 8.
Hemexperiment
I hans förklaring behöver du känna till sådana begrepp som temperatur, termisk rörelse. Och det är lätt att slutföra den här upplevelsen.
Det kommer att ta tre containrar. De ska vara tillräckligt stora så att händerna lätt får plats i dem. Fyll dem med vatten med olika temperaturer. I den första måste det vara väldigt kallt. I den andra - uppvärmd. Häll hett vatten i den tredje, en i vilken det kommer att vara möjligt att hålla en hand.
Nu själva upplevelsen. Doppa din vänstra hand i en behållare med kallt vatten, höger - med det hetaste. Vänta ett par minuter. Ta ut dem och doppa omedelbart ner dem i ett kärl med varmt vatten.
Resultatet kommer att vara oväntat. Vänster hand kommer att känna att vattnet är varmt, medan höger hand kommer att känna kallt vatten. Detta beror på det faktum att termisk jämvikt först etableras med de vätskor som händerna initi alt är nedsänkta i. Och då är den här balansen kraftigt störd.
Huvudsatser för molekylär kinetisk teori
Den beskriver alla termiska fenomen. Och dessa uttalanden är ganska enkla. Därför bör dessa bestämmelser vara kända i ett samtal om termisk rörelsekrävs.
För det första: ämnen bildas av de minsta partiklarna som ligger på ett visst avstånd från varandra. Dessutom kan dessa partiklar vara både molekyler och atomer. Och avståndet mellan dem är många gånger större än storleken på partiklarna.
För det andra: i alla ämnen finns en termisk rörelse av molekyler som aldrig slutar. Partiklarna rör sig slumpmässigt (kaotiskt).
Tredje: partiklar interagerar med varandra. Denna åtgärd beror på krafterna av attraktion och avstötning. Deras värde beror på avståndet mellan partiklarna.
Bekräftelse av den första bestämmelsen i ICB
Bevis på att kroppar är sammansatta av partiklar med mellanrum mellan dem är deras termiska expansion. Så när kroppen värms upp ökar dess storlek. Detta händer på grund av att partiklar avlägsnas från varandra.
En annan bekräftelse på det som har sagts är spridning. Det vill säga penetrationen av molekyler av ett ämne mellan partiklarna i en annan. Dessutom är denna rörelse ömsesidig. Diffusionen fortskrider ju snabbare desto längre ifrån varandra molekylerna befinner sig. Därför kommer ömsesidig penetration i gaser att ske mycket snabbare än i vätskor. Och i fasta ämnen tar diffusion år.
Förresten, den sista processen förklarar också termisk rörelse. När allt kommer omkring sker den ömsesidiga penetrationen av ämnen i varandra utan någon inblandning från utsidan. Men det kan påskyndas genom att värma upp kroppen.
Bekräftelse av den andra positionen för MKT
Ljusa bevis på att det finnstermisk rörelse är den Brownska rörelsen av partiklar. Det övervägs för suspenderade partiklar, det vill säga för de som är betydligt större än molekylerna i ett ämne. Dessa partiklar kan vara dammpartiklar eller korn. Och de är tänkta att placeras i vatten eller gas.
Orsaken till den slumpmässiga rörelsen av en suspenderad partikel är att molekyler verkar på den från alla håll. Deras agerande är oberäkneligt. Storleken på effekterna vid varje tidpunkt är olika. Därför riktas den resulterande kraften antingen i den ena eller den andra riktningen.
Om vi pratar om hastigheten för molekylers termiska rörelse, så finns det ett speciellt namn för det - rotmedelkvadrat. Det kan beräknas med formeln:
v=√[(3kT)/m0].
I den är T temperaturen i Kelvin, m0 är massan av en molekyl, k är Boltzmann-konstanten (k=1, 3810 -23 J/K).
Bekräftelse av den tredje bestämmelsen i ICB
Partiklar attraherar och stöter bort. För att förklara många processer förknippade med termisk rörelse visar sig denna kunskap vara viktig.
När allt kommer omkring beror samverkanskrafterna på materiens aggregerade tillstånd. Så, gaser har praktiskt taget inte dem, eftersom partiklarna avlägsnas så långt att deras effekt inte manifesteras. I vätskor och fasta ämnen är de märkbara och säkerställer bevarandet av ämnets volym. I den senare garanterar de också att formen bibehålls.
Bevis på förekomsten av krafter för attraktion och avstötning är uppkomsten av elastiska krafter under deformation av kroppar. Så med förlängning ökar attraktionskrafterna mellan molekyler, och medkompression - avstötning. Men i båda fallen återställer de kroppen till sin ursprungliga form.
Genomsnittlig energi för termisk rörelse
Det kan skrivas från den grundläggande MKT-ekvationen:
(pV)/N=(2E)/3.
I denna formel är p tryck, V är volym, N är antalet molekyler, E är den genomsnittliga kinetiska energin.
Å andra sidan kan denna ekvation skrivas enligt följande:
(pV)/N=kT.
Om du kombinerar dem får du följande likhet:
(2E)/3=kT.
Från den följer följande formel för den genomsnittliga kinetiska energin för molekyler:
E=(3kT)/2.
Härifrån är det tydligt att energin är proportionell mot ämnets temperatur. Det vill säga när den senare ökar rör sig partiklarna snabbare. Detta är kärnan i termisk rörelse, som existerar så länge det finns en annan temperatur än absolut noll.
