Ereignisse der physischen Welt sind untrennbar mit Temperaturänderungen verbunden. Jeder Mensch lernt es in der frühen Kindheit kennen, wenn er merkt, dass Eis k alt ist und kochendes Wasser brennt. Gleichzeitig kommt das Verständnis, dass die Prozesse der Temperaturänderung nicht sofort ablaufen. Später in der Schule erfährt der Schüler, dass dies mit thermischer Bewegung zusammenhängt. Und ein ganzer Abschnitt der Physik ist temperaturbezogenen Prozessen gewidmet.
Was ist Temperatur?
Dies ist ein wissenschaftliches Konzept, das eingeführt wurde, um alltägliche Begriffe zu ersetzen. Im Alltag tauchen immer wieder Wörter wie heiß, k alt oder warm auf. Alle sprechen über den Erwärmungsgrad des Körpers. So wird es in der Physik definiert, nur mit dem Zusatz, dass es sich um eine skalare Größe handelt. Schließlich hat die Temperatur keine Richtung, sondern nur einen Zahlenwert.
Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird die Temperatur in Grad Celsius (ºС) gemessen. Aber in vielen Formeln, die thermische Phänomene beschreiben, ist es erforderlich, sie in Kelvin (K) umzuwandeln. FürDafür gibt es eine einfache Formel: T \u003d t + 273. Darin ist T die Temperatur in Kelvin und t in Celsius. Das Konzept der absoluten Nulltemperatur ist mit der Kelvin-Skala verbunden.
Es gibt mehrere andere Temperaturskalen. In Europa und Amerika wird beispielsweise Fahrenheit (F) verwendet. Daher müssen sie in Celsius schreiben können. Subtrahieren Sie dazu 32 von den Messwerten in F und dividieren Sie sie dann durch 1, 8.
Heimexperiment
In seiner Erklärung musst du Konzepte wie Temperatur, thermische Bewegung kennen. Und es ist ganz einfach, dieses Erlebnis zu vollenden.
Es werden drei Behälter benötigt. Sie sollten groß genug sein, damit die Hände gut hineinpassen. Füllen Sie sie mit Wasser unterschiedlicher Temperatur. Im ersten muss es sehr k alt sein. In der zweiten - erhitzt. Gießen Sie heißes Wasser in das dritte, in dem Sie eine Hand h alten können.
Jetzt die Erfahrung selbst. Tauchen Sie Ihre linke Hand in einen Behälter mit k altem Wasser, rechts - mit dem heißesten. Warten Sie ein paar Minuten. Nimm sie heraus und tauche sie sofort in ein Gefäß mit warmem Wasser.
Das Ergebnis wird unerwartet sein. Die linke Hand spürt, dass das Wasser warm ist, während die rechte Hand k altes Wasser spürt. Dies liegt daran, dass sich zunächst mit den Flüssigkeiten, in die die Hände zunächst eingetaucht werden, ein thermisches Gleichgewicht einstellt. Und dann wird dieses Gleichgewicht stark gestört.
Grundsätze der molekularkinetischen Theorie
Es beschreibt alle thermischen Phänomene. Und diese Aussagen sind ganz einfach. Daher sollten diese Bestimmungen in einem Gespräch über thermische Bewegung bekannt seinerforderlich.
Erstens: Stoffe werden von kleinsten Teilchen gebildet, die sich in einiger Entfernung voneinander befinden. Darüber hinaus können diese Teilchen sowohl Moleküle als auch Atome sein. Und der Abstand zwischen ihnen ist um ein Vielfaches größer als die Größe der Partikel.
Zweitens: In allen Stoffen gibt es eine thermische Bewegung von Molekülen, die nie aufhört. Die Partikel bewegen sich zufällig (chaotisch).
Drittens: Teilchen interagieren miteinander. Diese Wirkung beruht auf Anziehungs- und Abstoßungskräften. Ihr Wert hängt vom Abstand zwischen den Partikeln ab.
Bestätigung der ersten Bestimmung der ICB
Beweis dafür, dass Körper aus Teilchen mit Zwischenräumen bestehen, ist ihre Wärmeausdehnung. Wenn also der Körper erhitzt wird, nimmt seine Größe zu. Dies geschieht durch die Entfernung von Partikeln voneinander.
Eine weitere Bestätigung dessen, was gesagt wurde, ist die Verbreitung. Das heißt, das Eindringen von Molekülen einer Substanz zwischen die Partikel einer anderen. Darüber hinaus ist diese Bewegung gegenseitig. Die Diffusion verläuft umso schneller, je weiter die Moleküle voneinander entfernt sind. Daher tritt in Gasen die gegenseitige Durchdringung viel schneller auf als in Flüssigkeiten. Und in Feststoffen dauert die Diffusion Jahre.
Übrigens erklärt der letzte Vorgang auch die thermische Bewegung. Denn das gegenseitige Eindringen von Stoffen ineinander erfolgt ohne Eingriff von außen. Aber es kann durch Erhitzen des Körpers beschleunigt werden.
Bestätigung des zweiten Platzes des MKT
Eindeutiger Beweis dafür, dass es einen gibtthermische Bewegung ist die Brownsche Teilchenbewegung. Es kommt für Schwebeteilchen in Frage, also für solche, die deutlich größer sind als die Moleküle eines Stoffes. Diese Partikel können Staubpartikel oder Körner sein. Und sie sollen in Wasser oder Gas gelegt werden.
Der Grund für die zufällige Bewegung eines Schwebeteilchens ist, dass Moleküle von allen Seiten darauf einwirken. Ihre Aktion ist unberechenbar. Das Ausmaß der Auswirkungen ist zu jedem Zeitpunkt unterschiedlich. Daher wird die resultierende Kraft entweder in die eine oder die andere Richtung gerichtet.
Wenn wir über die Geschwindigkeit der thermischen Bewegung von Molekülen sprechen, dann gibt es dafür einen speziellen Namen - quadratischer Mittelwert. Es kann mit der Formel berechnet werden:
v=√[(3kT)/m0].
Dabei ist T die Temperatur in Kelvin, m0 die Masse eines Moleküls, k die Boltzmann-Konstante (k=1, 3810 -23 J/K).
Bestätigung der dritten Bestimmung der ICB
Teilchen ziehen sich an und stoßen sich ab. Bei der Erklärung vieler Prozesse, die mit thermischer Bewegung verbunden sind, erweist sich dieses Wissen als wichtig.
Schließlich hängen die Wechselwirkungskräfte vom Aggregatzustand der Materie ab. Gase haben sie also praktisch nicht, da die Partikel so weit entfernt sind, dass sich ihre Wirkung nicht manifestiert. In Flüssigkeiten und Feststoffen sind sie wahrnehmbar und sorgen für die Volumenerh altung des Stoffes. Bei letzterem garantieren sie auch die Formerh altung.
Beweis für das Vorhandensein von Anziehungs- und Abstoßungskräften ist das Auftreten elastischer Kräfte bei der Verformung von Körpern. Mit der Dehnung nehmen also die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen zu und mitKompression - Abstoßung. Aber in beiden Fällen bringen sie den Körper in seine ursprüngliche Form zurück.
Durchschnittliche Energie der thermischen Bewegung
Es kann aus der grundlegenden MKT-Gleichung geschrieben werden:
(pV)/N=(2E)/3.
In dieser Formel ist p der Druck, V das Volumen, N die Anzahl der Moleküle, E die durchschnittliche kinetische Energie.
Andererseits kann diese Gleichung wie folgt geschrieben werden:
(pV)/N=kT.
Wenn Sie sie kombinieren, erh alten Sie die folgende Gleichheit:
(2E)/3=kT.
Daraus folgt folgende Formel für die mittlere kinetische Energie von Molekülen:
E=(3kT)/2.
Von hier aus ist klar, dass die Energie proportional zur Temperatur der Substanz ist. Das heißt, wenn letztere zunimmt, bewegen sich die Teilchen schneller. Dies ist die Essenz der thermischen Bewegung, die existiert, solange es eine andere Temperatur als den absoluten Nullpunkt gibt.
