Füüsilise maailma sündmused on lahutamatult seotud temperatuurimuutustega. Iga inimene tutvub sellega varases lapsepõlves, kui ta mõistab, et jää on külm ja keev vesi põleb. Samas tuleb arusaam, et temperatuurimuutuse protsessid ei toimu hetkega. Hiljem saab õpilane koolis teada, et see on seotud soojusliikumisega. Ja terve osa füüsikast on pühendatud temperatuuriga seotud protsessidele.
Mis on temperatuur?
See on teaduslik mõiste, mis võeti kasutusele igapäevaste terminite asendamiseks. Igapäevaelus ilmuvad pidev alt sellised sõnad nagu kuum, külm või soe. Kõik need räägivad keha kuumutamise astmest. Nii on see füüsikas defineeritud, ainult lisades, et tegemist on skalaarsuurusega. Temperatuuril pole ju suunda, vaid ainult arvväärtus.
Rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI) mõõdetakse temperatuuri Celsiuse kraadides (ºС). Kuid paljudes soojusnähtusi kirjeldavates valemites on vaja see teisendada Kelviniteks (K). SestSelle jaoks on lihtne valem: T \u003d t + 273. Selles on T temperatuur kelvinites ja t Celsiuse kraadides. Absoluutse nulltemperatuuri mõiste on seotud Kelvini skaalaga.
On mitmeid teisi temperatuuriskaalasid. Euroopas ja Ameerikas kasutatakse näiteks Fahrenheiti (F). Seetõttu peavad nad oskama Celsiuse kraadides kirjutada. Selleks lahutage F näitudest 32, seejärel jagage see 1-ga, 8.
Kodukatse
Tema selgituses peate teadma selliseid mõisteid nagu temperatuur, soojusliikumine. Ja seda kogemust on lihtne lõpule viia.
See võtab kolm konteinerit. Need peaksid olema piisav alt suured, et käed mahuksid neisse kergesti ära. Täida need erineva temperatuuriga veega. Esimesel juhul peab see olema väga külm. Teises - kuumutatud. Kolmandasse, sellisesse, milles on võimalik kätt hoida, vala kuum vesi.
Nüüd kogemus ise. Kastke vasak käsi külma vee anumasse, parem - kõige kuumemaga. Oodake paar minutit. Võtke need välja ja kastke kohe sooja veega anumasse.
Tulemus on ootamatu. Vasak käsi tunneb, et vesi on soe, parem käsi aga külma. See on tingitud asjaolust, et termiline tasakaal saavutatakse kõigepe alt nende vedelikega, millesse käed on algselt kastetud. Ja siis on see tasakaal järsult häiritud.
Molekulaarkineetilise teooria peamised põhimõtted
See kirjeldab kõiki soojusnähtusi. Ja need avaldused on üsna lihtsad. Seetõttu tuleks soojusliikumist käsitlevas vestluses neid sätteid teadanõutav.
Esiteks: ained moodustuvad väikseimatest osakestest, mis asuvad üksteisest mingil kaugusel. Lisaks võivad need osakesed olla nii molekulid kui ka aatomid. Ja nendevaheline kaugus on mitu korda suurem kui osakeste suurus.
Teiseks: kõigis ainetes toimub molekulide termiline liikumine, mis ei peatu kunagi. Osakesed liiguvad juhuslikult (kaootiliselt).
Kolmandaks: osakesed suhtlevad üksteisega. See tegevus on tingitud külgetõmbe- ja tõrjumisjõududest. Nende väärtus sõltub osakeste vahelisest kaugusest.
Kinnitus ICB esimese sätte kohta
Tõendus, et kehad koosnevad osakestest, mille vahel on tühimikud, on nende soojuspaisumine. Seega, kui keha kuumutatakse, suureneb selle suurus. See juhtub osakeste üksteisest eemaldamise tõttu.
Veel üks kinnitus öeldule on difusioon. See tähendab, et ühe aine molekulide tungimine teise aine osakeste vahele. Pealegi on see liikumine vastastikune. Difusioon toimub seda kiiremini, mida kaugemal molekulid üksteisest paiknevad. Seetõttu toimub gaasides vastastikune tungimine palju kiiremini kui vedelikes. Ja tahketes ainetes võtab difusioon aega aastaid.
Muide, viimane protsess selgitab ka soojusliikumist. Ainete vastastikune tungimine üksteisesse toimub ju ilma igasuguse välise sekkumiseta. Kuid seda saab kiirendada keha soojendamisega.
MKT teise positsiooni kinnitus
Ere tõestus selle olemasolustsoojusliikumine on osakeste Browni liikumine. Seda peetakse hõljuvate osakeste jaoks, st nende jaoks, mis on oluliselt suuremad kui aine molekulid. Need osakesed võivad olla tolmuosakesed või terad. Ja need tuleks panna vette või gaasi.
Heljuva osakese juhusliku liikumise põhjus on see, et molekulid mõjutavad seda igast küljest. Nende tegevus on ebaühtlane. Mõjude ulatus igal ajahetkel on erinev. Seetõttu on tekkiv jõud suunatud kas ühes või teises suunas.
Kui me räägime molekulide soojusliikumise kiirusest, siis on sellele eriline nimi - ruutkeskmine. Seda saab arvutada järgmise valemi abil:
v=√[(3kT)/m0].
Selles on T temperatuur kelvinites, m0 on ühe molekuli mass, k on Boltzmanni konstant (k=1, 3810 -23 J/K).
Kinnitus ICB kolmanda sätte kohta
Osakesed tõmbavad ligi ja tõrjuvad. Paljude soojusliikumisega seotud protsesside selgitamisel osutuvad need teadmised oluliseks.
Lõppude lõpuks sõltuvad vastastikmõju jõud aine koguolekust. Seega gaasidel neid praktiliselt pole, kuna osakesed eemaldatakse nii kaugele, et nende mõju ei avaldu. Vedelates ja tahketes ainetes on need tajutavad ja tagavad aine mahu säilimise. Viimase puhul garanteerivad need ka vormi säilimise.
Tõendiks tõmbe- ja tõukejõudude olemasolust on elastsusjõudude ilmnemine kehade deformeerumisel. Niisiis suurenevad pikenemisega molekulide vahelised tõmbejõud ja kooskokkusurumine - tõrjumine. Kuid mõlemal juhul taastavad need keha algse kuju.
Soojusliikumise keskmine energia
Selle saab kirjutada MKT põhivõrrandist:
(pV)/N=(2E)/3.
Selles valemis p on rõhk, V on ruumala, N on molekulide arv, E on keskmine kineetiline energia.
Teis alt saab selle võrrandi kirjutada järgmiselt:
(pV)/N=kT.
Kui ühendate need, saate järgmise võrdsuse:
(2E)/3=kT.
Sellest tuleneb järgmine valem molekulide keskmise kineetilise energia kohta:
E=(3kT)/2.
Siit on selge, et energia on võrdeline aine temperatuuriga. See tähendab, et kui viimane suureneb, liiguvad osakesed kiiremini. See on soojusliikumise olemus, mis eksisteerib seni, kuni on olemas temperatuur, mis ei ole absoluutne null.
