Gebeure van die fisiese wêreld is onlosmaaklik verbind met veranderinge in temperatuur. Elke mens maak kennis met dit in die vroeë kinderjare, wanneer hy besef dat ys koud is, en kookwater brand. Terselfdertyd kom die begrip dat die prosesse van temperatuurverandering nie onmiddellik plaasvind nie. Later, by die skool, leer die student dat dit verband hou met termiese beweging. En 'n hele afdeling van fisika word gewy aan prosesse wat met temperatuur verband hou.
Wat is temperatuur?
Dit is 'n wetenskaplike konsep wat ingestel is om alledaagse terme te vervang. In die alledaagse lewe kom woorde soos warm, koud of warm voortdurend voor. Almal van hulle praat oor die mate van verhitting van die liggaam. Dit is hoe dit in fisika gedefinieer word, slegs met die toevoeging dat dit 'n skalêre hoeveelheid is. Temperatuur het immers geen rigting nie, maar slegs 'n numeriese waarde.
In die Internasionale Stelsel van Eenhede (SI) word temperatuur in grade Celsius (ºС) gemeet. Maar in baie formules wat termiese verskynsels beskryf, is dit nodig om dit om te skakel na Kelvin (K). VirDaar is 'n eenvoudige formule hiervoor: T \u003d t + 273. Daarin is T die temperatuur in Kelvin, en t is in Celsius. Die konsep van absolute nultemperatuur word geassosieer met die Kelvin-skaal.
Daar is verskeie ander temperatuurskale. In Europa en Amerika word byvoorbeeld Fahrenheit (F) gebruik. Daarom moet hulle in Celsius kan skryf. Om dit te doen, trek 32 van die lesings in F af en deel dit dan deur 1, 8.
Tuiseksperiment
In sy verduideliking moet jy begrippe soos temperatuur, termiese beweging ken. En dit is maklik om hierdie ervaring te voltooi.
Dit sal drie houers neem. Hulle moet groot genoeg wees sodat die hande maklik daarin kan pas. Vul hulle met water van verskillende temperature. In die eerste moet dit baie koud wees. In die tweede - verhit. Gooi warm water in die derde, een waarin dit moontlik sal wees om 'n hand vas te hou.
Nou die ervaring self. Doop jou linkerhand in 'n houer koue water, regs - met die warmste. Wag 'n paar minute. Haal hulle uit en dompel hulle dadelik in 'n houer warm water.
Die resultaat sal onverwags wees. Die linkerhand sal voel dat die water warm is, terwyl die regterhand koue water sal voel. Dit is te wyte aan die feit dat termiese ewewig eers gevestig word met daardie vloeistowwe waarin die hande aanvanklik gedompel word. En dan word hierdie balans skerp versteur.
Belangrikste beginsels van molekulêre kinetiese teorie
Dit beskryf alle termiese verskynsels. En hierdie stellings is redelik eenvoudig. Daarom, in 'n gesprek oor termiese beweging, moet hierdie bepalings bekend weesvereis.
Eerste: stowwe word gevorm deur die kleinste deeltjies wat op 'n afstand van mekaar geleë is. Boonop kan hierdie deeltjies beide molekules en atome wees. En die afstand tussen hulle is baie keer groter as die grootte van die deeltjies.
Tweedens: in alle stowwe is daar 'n termiese beweging van molekules, wat nooit ophou nie. Die deeltjies beweeg ewekansig (chaoties).
Derde: deeltjies het interaksie met mekaar. Hierdie aksie is te wyte aan die kragte van aantrekking en afstoot. Hul waarde hang af van die afstand tussen die deeltjies.
Bevestiging van die eerste bepaling van die ICB
Bewys dat liggame uit partikels met gapings tussen hulle bestaan, is hul termiese uitsetting. Dus, wanneer die liggaam verhit word, neem sy grootte toe. Dit gebeur as gevolg van die verwydering van deeltjies van mekaar.
Nog 'n bevestiging van wat gesê is, is verspreiding. Dit wil sê, die penetrasie van molekules van een stof tussen die deeltjies van 'n ander. Boonop is hierdie beweging wedersyds. Diffusie gaan voort hoe vinniger, hoe verder die molekules van mekaar geleë is. Daarom sal onderlinge penetrasie in gasse baie vinniger plaasvind as in vloeistowwe. En in vaste stowwe neem diffusie jare.
Terloops, die laaste proses verduidelik ook termiese beweging. Die wedersydse penetrasie van stowwe in mekaar vind immers sonder enige inmenging van buite plaas. Maar dit kan versnel word deur die liggaam te verhit.
Bevestiging van die tweede posisie van die MKT
Blink bewys dat daar istermiese beweging is die Brownse beweging van deeltjies. Dit word oorweeg vir gesuspendeerde deeltjies, dit wil sê vir dié wat aansienlik groter is as die molekules van 'n stof. Hierdie deeltjies kan stofdeeltjies of korrels wees. En hulle is veronderstel om in water of gas geplaas te word.
Die rede vir die lukrake beweging van 'n gesuspendeerde deeltjie is dat molekules van alle kante daarop inwerk. Hulle optrede is wisselvallig. Die omvang van die impakte op elke tydstip verskil. Daarom word die resulterende krag óf in die een rigting óf die ander rigting gerig.
As ons praat oor die spoed van die termiese beweging van molekules, dan is daar 'n spesiale naam daarvoor - wortel gemiddelde vierkant. Dit kan met die formule bereken word:
v=√[(3kT)/m0].
Daarin is T die temperatuur in Kelvin, m0 is die massa van een molekule, k is die Boltzmann-konstante (k=1, 3810 -23 J/K).
Bevestiging van die derde bepaling van die ICB
Partikels trek en stoot af. In die verduideliking van baie prosesse wat verband hou met termiese beweging, blyk hierdie kennis belangrik te wees.
Die kragte van interaksie hang immers af van die totale toestand van materie. Dus, gasse het dit feitlik nie, aangesien die deeltjies so ver verwyder word dat hul effek nie gemanifesteer word nie. In vloeistowwe en vaste stowwe is dit waarneembaar en verseker die behoud van die volume van die stof. In laasgenoemde waarborg hulle ook die handhawing van vorm.
Bewys van die bestaan van kragte van aantrekking en afstoot is die verskyning van elastiese kragte tydens die vervorming van liggame. Dus, met verlenging, neem die aantrekkingskragte tussen molekules toe, en metkompressie - afstoting. Maar in albei gevalle bring hulle die liggaam terug na sy oorspronklike vorm.
Gemiddelde energie van termiese beweging
Dit kan geskryf word vanaf die basiese MKT-vergelyking:
(pV)/N=(2E)/3.
In hierdie formule is p druk, V is volume, N is die aantal molekules, E is die gemiddelde kinetiese energie.
Aan die ander kant kan hierdie vergelyking soos volg geskryf word:
(pV)/N=kT.
As jy hulle kombineer, kry jy die volgende gelykheid:
(2E)/3=kT.
Daaruit volg die volgende formule vir die gemiddelde kinetiese energie van molekules:
E=(3kT)/2.
Van hier af is dit duidelik dat die energie eweredig is aan die temperatuur van die stof. Dit wil sê, wanneer laasgenoemde toeneem, beweeg die deeltjies vinniger. Dit is die kern van termiese beweging, wat bestaan solank daar 'n ander temperatuur as absolute nul is.
