Dogodki fizičnega sveta so neločljivo povezani s spremembami temperature. Vsak človek se z njim seznani že v zgodnjem otroštvu, ko spozna, da je led mrzel, vrela voda pa gori. Hkrati pride do razumevanja, da se procesi spremembe temperature ne pojavijo takoj. Kasneje v šoli učenec spozna, da je to povezano s toplotnim gibanjem. Celoten del fizike je posvečen procesom, povezanim s temperaturo.
Kaj je temperatura?
To je znanstveni koncept, ki je bil uveden za zamenjavo vsakdanjih izrazov. V vsakdanjem življenju se nenehno pojavljajo besede, kot so vroče, hladno ali toplo. Vsi govorijo o stopnji segrevanja telesa. Tako je opredeljena v fiziki, le z dodatkom, da je skalarna količina. Konec koncev temperatura nima smeri, ampak samo številčno vrednost.
V mednarodnem sistemu enot (SI) se temperatura meri v stopinjah Celzija (ºС). Toda v mnogih formulah, ki opisujejo toplotne pojave, ga je treba pretvoriti v Kelvin (K). ZaZa to obstaja preprosta formula: T \u003d t + 273. V njej je T temperatura v Kelvinu, t pa v Celziju. Koncept temperature absolutne ničle je povezan s Kelvinovo lestvico.
Obstaja več drugih temperaturnih lestvic. V Evropi in Ameriki se na primer uporablja Fahrenheit (F). Zato morajo znati pisati v stopinjah Celzija. Če želite to narediti, od odčitkov v F odštejte 32, nato ga delite z 1, 8.
Domači poskus
V njegovi razlagi morate poznati pojme, kot so temperatura, toplotno gibanje. In to izkušnjo je enostavno dokončati.
Potrebovali bodo tri posode. Biti morajo dovolj velike, da se vanje zlahka prilegajo roke. Napolnite jih z vodo različnih temperatur. V prvem primeru mora biti zelo hladno. V drugem - ogrevano. V tretjo nalijte vročo vodo, v kateri bo mogoče držati roko.
Zdaj sama izkušnja. Levo roko potopite v posodo s hladno vodo, desno - z najbolj vročo. Počakajte nekaj minut. Vzemite jih ven in jih takoj potopite v posodo s toplo vodo.
Rezultat bo nepričakovan. Leva roka bo čutila, da je voda topla, desna pa hladno vodo. To je posledica dejstva, da se toplotno ravnovesje najprej vzpostavi s tistimi tekočinami, v katere so na začetku potopljene roke. In potem se to ravnovesje močno poruši.
Glavna načela molekularne kinetične teorije
Opisuje vse toplotne pojave. In te izjave so precej preproste. Zato je treba v pogovoru o toplotnem gibanju poznati te določbezahtevano.
Prva: snovi tvorijo najmanjši delci, ki se nahajajo na neki razdalji drug od drugega. Poleg tega so ti delci lahko tako molekule kot atomi. In razdalja med njima je večkrat večja od velikosti delcev.
Drugo: v vseh snoveh je toplotno gibanje molekul, ki se nikoli ne ustavi. Delci se premikajo naključno (kaotično).
Tretji: delci medsebojno delujejo. To dejanje je posledica sil privlačnosti in odbijanja. Njihova vrednost je odvisna od razdalje med delci.
Potrditev prve določbe ICB
Dokaz, da so telesa sestavljena iz delcev z vrzeli med njimi, je njihovo toplotno raztezanje. Torej, ko se telo segreje, se njegova velikost poveča. To se zgodi zaradi odstranjevanja delcev drug od drugega.
Druga potrditev povedanega je difuzija. To je prodiranje molekul ene snovi med delce druge. Poleg tega je to gibanje obojestransko. Difuzija poteka hitreje, dlje kot so molekule narazen. Zato bo v plinih do medsebojnega prodiranja prišlo veliko hitreje kot v tekočinah. In v trdnih snoveh difuzija traja leta.
Mimogrede, zadnji proces pojasnjuje tudi toplotno gibanje. Konec koncev, medsebojni prodor snovi drug v drugega poteka brez kakršnega koli vmešavanja od zunaj. Lahko pa se pospeši s segrevanjem telesa.
Potrditev drugega položaja MKT
Jasen dokaz, da obstajatoplotno gibanje je Brownovo gibanje delcev. Upošteva se za suspendirane delce, torej za tiste, ki so bistveno večji od molekul snovi. Ti delci so lahko prašni delci ali zrna. Postavljeni naj bi bili v vodo ali plin.
Razlog za naključno gibanje suspendiranega delca je, da nanj delujejo molekule z vseh strani. Njihovo delovanje je napačno. Velikost vplivov v vsakem trenutku je različna. Zato je nastala sila usmerjena v eno ali drugo smer.
Če govorimo o hitrosti toplotnega gibanja molekul, potem obstaja posebno ime za to - srednji kvadrat. Lahko se izračuna po formuli:
v=√[(3kT)/m0].
V njem je T temperatura v Kelvinih, m0 je masa ene molekule, k je Boltzmannova konstanta (k=1, 3810 -23 J/K).
Potrditev tretje določbe ICB
Delci privlačijo in odbijajo. Pri razlagi številnih procesov, povezanih s toplotnim gibanjem, se to znanje izkaže za pomembno.
Navsezadnje so sile interakcije odvisne od agregatnega stanja snovi. Torej jih plini praktično nimajo, saj so delci odstranjeni tako daleč, da se njihov učinek ne kaže. V tekočinah in trdnih snoveh so zaznavni in zagotavljajo ohranjanje prostornine snovi. Pri slednjem zagotavljajo tudi ohranjanje oblike.
Dokaz obstoja sil privlačnosti in odbijanja je pojav elastičnih sil med deformacijo teles. Torej, z raztezkom se sile privlačnosti med molekulami povečajo in sstiskanje - odbijanje. Toda v obeh primerih telo vrnejo v prvotno obliko.
Povprečna energija toplotnega gibanja
Lahko zapišemo iz osnovne MKT enačbe:
(pV)/N=(2E)/3.
V tej formuli je p tlak, V prostornina, N število molekul, E je povprečna kinetična energija.
Po drugi strani pa lahko to enačbo zapišemo takole:
(pV)/N=kT.
Če jih združite, dobite naslednjo enakost:
(2E)/3=kT.
Iz nje sledi naslednja formula za povprečno kinetično energijo molekul:
E=(3kT)/2.
Od tu je jasno, da je energija sorazmerna s temperaturo snovi. Se pravi, ko se slednje poveča, se delci premikajo hitreje. To je bistvo toplotnega gibanja, ki obstaja, dokler obstaja temperatura, ki ni absolutna nič.
