Els esdeveniments del món físic estan inextricablement relacionats amb els canvis de temperatura. Totes les persones s'hi acostumen a la primera infància, quan s'adona que el gel és fred i l'aigua bullint es crema. Al mateix temps, s'entén que els processos de canvi de temperatura no es produeixen a l'instant. Més tard, a l'escola, l'alumne aprèn que això està relacionat amb el moviment tèrmic. I tota una secció de física està dedicada als processos relacionats amb la temperatura.
Què és la temperatura?
Aquest és un concepte científic introduït per substituir els termes quotidians. A la vida quotidiana apareixen constantment paraules com calent, fred o calent. Tots ells parlen del grau d'escalfament del cos. Així és com es defineix en física, només amb l'afegit que és una magnitud escalar. Després de tot, la temperatura no té cap direcció, sinó només un valor numèric.
Al Sistema Internacional d'Unitats (SI), la temperatura es mesura en graus Celsius (ºС). Però en moltes fórmules que descriuen fenòmens tèrmics, cal convertir-lo en Kelvin (K). PerHi ha una fórmula senzilla per a això: T \u003d t + 273. En ella, T és la temperatura en Kelvin i t és en Celsius. El concepte de temperatura zero absolut està associat amb l'escala Kelvin.
Hi ha diverses altres escales de temperatura. A Europa i Amèrica, per exemple, s'utilitza Fahrenheit (F). Per tant, han de saber escriure en celsius. Per fer-ho, resta 32 de les lectures de F i després divideix-ho per 1, 8.
Experiment a casa
En la seva explicació, cal conèixer conceptes com la temperatura, el moviment tèrmic. I és fàcil completar aquesta experiència.
Es necessitaran tres contenidors. Han de ser prou grans perquè les mans hi puguin cabre fàcilment. Ompliu-los amb aigua de diferents temperatures. En el primer, ha de fer molt fred. En el segon - escalfat. Aboqueu aigua calenta al tercer, un en el qual podreu agafar una mà.
Ara l'experiència en si. Submergeix la mà esquerra en un recipient d'aigua freda, a la dreta, amb la més calenta. Espereu un parell de minuts. Traieu-los i submergiu-los immediatament en un recipient amb aigua tèbia.
El resultat serà inesperat. La mà esquerra sentirà que l'aigua és calenta, mentre que la mà dreta sentirà aigua freda. Això es deu al fet que primer s'estableix l'equilibri tèrmic amb aquells líquids en els quals es submergeixen inicialment les mans. I llavors aquest equilibri es veu molt alterat.
Principals principis de la teoria cinètica molecular
Descriu tots els fenòmens tèrmics. I aquestes afirmacions són ben senzilles. Per tant, en una conversa sobre el moviment tèrmic, s'han de conèixer aquestes disposicionsobligatori.
Primer: les substàncies estan formades per les partícules més petites situades a certa distància les unes de les altres. A més, aquestes partícules poden ser tant molècules com àtoms. I la distància entre elles és moltes vegades més gran que la mida de les partícules.
Segon: en totes les substàncies hi ha un moviment tèrmic de molècules, que no s'atura mai. Les partícules es mouen aleatòriament (caòticament).
Tercer: les partícules interaccionen entre elles. Aquesta acció es deu a les forces d'atracció i repulsió. El seu valor depèn de la distància entre les partícules.
Confirmació de la primera disposició de l'ICB
La prova que els cossos estan formats per partícules amb espais entre elles és la seva expansió tèrmica. Així, quan el cos s'escalfa, la seva mida augmenta. Això passa a causa de l'eliminació de partícules entre si.
Una altra confirmació del que s'ha dit és la difusió. És a dir, la penetració de molècules d'una substància entre les partícules d'una altra. A més, aquest moviment és mutu. Com més ràpid es produeix la difusió, més allunyades es situen les molècules. Per tant, en els gasos, la penetració mútua es produirà molt més ràpid que en els líquids. I en sòlids, la difusió triga anys.
Per cert, l'últim procés també explica el moviment tèrmic. Després de tot, la penetració mútua de substàncies entre si es produeix sense cap interferència de l'exterior. Però es pot accelerar escalfant el cos.
Confirmació de la segona posició del MKT
Una prova brillant que n'hi haEl moviment tèrmic és el moviment brownià de les partícules. Es considera per a partícules en suspensió, és a dir, per a aquelles que són significativament més grans que les molècules d'una substància. Aquestes partícules poden ser partícules de pols o grans. I se suposa que s'han de posar a l'aigua o al gas.
La raó del moviment aleatori d'una partícula en suspensió és que les molècules hi actuen des de tots els costats. La seva acció és irregular. La magnitud dels impactes en cada moment és diferent. Per tant, la força resultant es dirigeix en una direcció o en l' altra.
Si parlem de la velocitat del moviment tèrmic de les molècules, hi ha un nom especial: arrel quadrada mitjana. Es pot calcular amb la fórmula:
v=√[(3kT)/m0].
En ell, T és la temperatura en Kelvin, m0 és la massa d'una molècula, k és la constant de Boltzmann (k=1, 3810 -23 J/K).
Confirmació de la disposició tercera de l'ICB
Les partícules atrauen i repel·leixen. En explicar molts processos associats amb el moviment tèrmic, aquest coneixement resulta important.
Després de tot, les forces d'interacció depenen de l'estat agregat de la matèria. Així, els gasos pràcticament no en tenen, ja que les partícules s'eliminen fins al punt que no es manifesta el seu efecte. En líquids i sòlids, són perceptibles i garanteixen la conservació del volum de la substància. En aquest últim, també garanteixen el manteniment de la forma.
L'evidència de l'existència de forces d'atracció i repulsió és l'aparició de forces elàstiques durant la deformació dels cossos. Així, amb l'allargament, les forces d'atracció entre molècules augmenten, i ambcompressió - repulsió. Però en ambdós casos, tornen el cos a la seva forma original.
Energia mitjana del moviment tèrmic
Es pot escriure des de l'equació bàsica de MKT:
(pV)/N=(2E)/3.
En aquesta fórmula, p és la pressió, V és el volum, N és el nombre de molècules, E és l'energia cinètica mitjana.
D' altra banda, aquesta equació es pot escriure de la següent manera:
(pV)/N=kT.
Si les combineu, obtindreu la igu altat següent:
(2E)/3=kT.
A partir d'això se segueix la fórmula següent per a l'energia cinètica mitjana de les molècules:
E=(3kT)/2.
A partir d'aquí queda clar que l'energia és proporcional a la temperatura de la substància. És a dir, quan aquest últim augmenta, les partícules es mouen més ràpidament. Aquesta és l'essència del moviment tèrmic, que existeix sempre que hi hagi una temperatura diferent del zero absolut.
