Gli eventi del mondo fisico sono indissolubilmente legatisbalzi di temperatura. Ogni persona lo conosce nella prima infanzia, quando si rende conto che il ghiaccio è freddo e bolle l'acqua calda. Allo stesso tempo, la comprensione arriva che i processi di cambiamento di temperatura non si verificano all'istante. Più tardi, a scuola, lo studente apprende che ciò è dovuto al movimento termico. E i processi associati alla temperatura, hanno assegnato un'intera sezione della fisica.
Questo concetto scientifico è stato introdotto per sostituire l'ordinariotermini. Nella vita di tutti i giorni compaiono costantemente parole come caldo, freddo o caldo. Tutti parlano del grado di riscaldamento del corpo. È così che viene definito in fisica, solo con l'aggiunta che è una quantità scalare. Dopotutto, la temperatura non ha direzione, ma solo un valore numerico.
Nel sistema internazionale di unità di misura della temperatura (SI)misurato in gradi Celsius (ºС). Ma in molte formule che descrivono i fenomeni termici, è necessario tradurlo in Kelvin (K). Esiste una formula semplice per questo: T = t + 273. In esso, T è la temperatura in gradi Kelvin e t in gradi Celsius. Il concetto di temperatura zero assoluta è collegato alla scala Kelvin.
Ci sono molte altre scale di temperatura.In Europa e in America, ad esempio, nel corso di Fahrenheit (F). Pertanto, devono essere in grado di registrare in gradi Celsius. Per fare questo, si suppone di sottrarre 32 dalla testimonianza in F., quindi dividerlo per 1,8.
Nella sua spiegazione, è necessario conoscere concetti come temperatura, movimento termico. E per realizzare questa esperienza è semplice.
Ci vorranno tre contenitori per questo.Dovrebbero essere abbastanza grandi da consentire alle mani di adattarsi facilmente. Riempili con acqua di diverse temperature. Nel primo, dovrebbe fare molto freddo. Nel secondo - riscaldato. Versare acqua calda nel terzo, in cui sarà possibile tenere la mano.
Ora l'esperienza stessa. Abbassa la mano sinistra in un contenitore con acqua fredda, la destra - con la più calda. Aspetta un paio di minuti. Eliminali e immergili immediatamente in una nave con acqua calda.
Il risultato sarà inaspettato.La mano sinistra sentirà che l'acqua è calda, la mano destra avrà una sensazione di acqua fredda. Ciò è dovuto al fatto che all'inizio si stabilisce un equilibrio termico con quei fluidi in cui le mani sono inizialmente immerse. E poi questo equilibrio è fortemente disturbato.
Descrive tutti i fenomeni termici. Ma queste affermazioni sono abbastanza semplici. Pertanto, in una conversazione sul movimento termico, queste posizioni devono essere conosciute.
prima:le sostanze sono formate dalle particelle più piccole situate a una certa distanza l'una dall'altra. Inoltre, queste particelle possono essere sia molecole che atomi. E la distanza tra loro è molte volte maggiore della dimensione delle particelle.
Secondo: il movimento termico delle molecole si osserva in tutte le sostanze, che non smette mai. Le particelle in questo caso si muovono in modo casuale (a caso).
Terzo: le particelle interagiscono tra loro. Questa azione è dovuta alle forze di attrazione e repulsione. Il loro valore dipende dalla distanza tra le particelle.
Prova che i corpi sono fatti di particelletra i quali ci sono spazi vuoti, la loro espansione termica serve. Quindi, quando il corpo viene riscaldato, le sue dimensioni aumentano. Ciò accade a causa della rimozione delle particelle l'una dall'altra.
Un'altra conferma di quanto sopra èdiffusione. Cioè, la penetrazione di molecole di una sostanza tra le particelle di un'altra. Inoltre, questo movimento risulta essere reciproco. La diffusione avviene tanto più velocemente quanto più lontane sono le molecole. Pertanto, nei gas, la penetrazione reciproca avverrà molto più velocemente che nei liquidi. E nei solidi, la diffusione richiede anni.
A proposito, quest'ultimo processo spiega anche il movimento termico. Dopotutto, la reciproca penetrazione delle sostanze l'una nell'altra avviene senza alcuna interferenza dall'esterno. Ma può essere accelerato riscaldando il corpo.
Una prova evidente che c'èil moto termico è il moto browniano delle particelle. È considerato per le particelle sospese, cioè per quelle che sono significativamente più grandi delle molecole della sostanza. Queste particelle possono essere granelli di polvere o granuli. E dovrebbero essere posti in acqua o gas.
Il motivo del movimento disordinato dei pesiparticelle nel fatto che le molecole agiscono su di esso da tutti i lati. La loro azione è disordinata. L'entità degli impatti in ogni momento del tempo è diversa. Pertanto, la forza risultante è diretta in un modo o nell'altro.
Se parliamo della velocità del movimento termico delle molecole, allora c'è un nome speciale per questo: il quadrato medio. Può essere calcolato utilizzando la formula:
v = √ [(3kT) / m0n.
In esso, T è la temperatura in Kelvin, m0 È la massa di una molecola, k è la costante di Boltzmann (k = 1,38 * 10-23 J / K).
Le particelle si attraggono e si respingono. Questa conoscenza risulta essere importante per spiegare molti processi associati al movimento termico.
Dopo tutto, le forze di interazione dipendono dall'aggregatostato della materia. Quindi, i gas praticamente non li hanno, poiché le particelle vengono rimosse così tanto che il loro effetto non si manifesta. Nei liquidi e nei solidi sono palpabili e garantiscono la conservazione del volume della sostanza. In questi ultimi garantiscono anche il mantenimento della forma.
Prova dell'esistenza delle forze di attrazione ela repulsione è la comparsa di forze elastiche durante la deformazione dei corpi. Quindi, con l'allungamento, le forze di attrazione tra le molecole aumentano e con la compressione, la repulsione. Ma in entrambi i casi, riportano il corpo alla sua forma originale.
Può essere scritto dall'equazione di base del MKT:
(pV) / N = (2E) / 3.
In questa formula, p è la pressione, V è il volume, N è il numero di molecole ed E è l'energia cinetica media.
D'altra parte, questa equazione può essere scritta in questo modo:
(pV) / N = kT.
Se li combini, ottieni la seguente uguaglianza:
(2E) / 3 = kT.
Da esso segue la seguente formula per l'energia cinetica media delle molecole:
E = (3kT) / 2.
Da ciò si può vedere che l'energia è proporzionale atemperatura della sostanza. Cioè, quando quest'ultimo sale, le particelle si muovono più velocemente. Questa è l'essenza del moto termico, che esiste fintanto che c'è una temperatura diversa dallo zero assoluto.
