Gli eventi del mondo fisico sono indissolubilmente legati ai cambiamenti di temperatura. Ogni persona lo conosce nella prima infanzia, quando si rende conto che il ghiaccio è freddo e l'acqua bollente brucia. Allo stesso tempo, si comprende che i processi di cambiamento di temperatura non si verificano istantaneamente. Più tardi, a scuola, lo studente apprende che questo è collegato al movimento termico. E un'intera sezione della fisica è dedicata ai processi legati alla temperatura.
Che cos'è la temperatura?
Questo è un concetto scientifico introdotto per sostituire i termini quotidiani. Nella vita di tutti i giorni compaiono costantemente parole come caldo, freddo o caldo. Tutti parlano del grado di riscaldamento del corpo. Così è definito in fisica, solo con l'aggiunta che è una quantità scalare. Dopotutto, la temperatura non ha una direzione, ma solo un valore numerico.
Nel Sistema Internazionale di Unità (SI), la temperatura è misurata in gradi Celsius (ºС). Ma in molte formule che descrivono i fenomeni termici, è necessario convertirlo in Kelvin (K). PerC'è una formula semplice per questo: T \u003d t + 273. In esso, T è la temperatura in Kelvin e t è in Celsius. Il concetto di temperatura zero assoluta è associato alla scala Kelvin.
Ci sono molte altre scale di temperatura. In Europa e in America, ad esempio, viene utilizzato Fahrenheit (F). Pertanto, devono essere in grado di scrivere in Celsius. Per fare ciò, sottrarre 32 dalle letture in F, quindi dividerlo per 1, 8.
Esperimento casalingo
Nella sua spiegazione, devi conoscere concetti come temperatura, movimento termico. Ed è facile completare questa esperienza.
Ci vorranno tre container. Dovrebbero essere abbastanza grandi in modo che le mani possano adattarsi facilmente a loro. Riempili con acqua di diverse temperature. Nella prima deve essere molto fredda. Nel secondo - riscaldato. Versa dell'acqua calda nella terza, quella in cui sarà possibile tenere una mano.
Ora l'esperienza stessa. Immergi la mano sinistra in un contenitore di acqua fredda, a destra - con la più calda. Aspetta un paio di minuti. Tirali fuori e immergili immediatamente in un recipiente di acqua tiepida.
Il risultato sarà inaspettato. La mano sinistra sentirà che l'acqua è calda, mentre la mano destra sentirà l'acqua fredda. Ciò è dovuto al fatto che l'equilibrio termico si stabilisce dapprima con quei liquidi in cui le mani sono inizialmente immerse. E poi questo equilibrio è fortemente disturbato.
Principali principi della teoria cinetica molecolare
Descrive tutti i fenomeni termici. E queste affermazioni sono abbastanza semplici. Pertanto, in una conversazione sul movimento termico, queste disposizioni dovrebbero essere noterichiesto.
Primo: 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: in tutte le sostanze c'è un movimento termico delle molecole, che non si ferma mai. Le particelle si muovono in modo casuale (caoticamente).
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.
Conferma della prima disposizione dell'ICB
La prova che i corpi sono composti da particelle con spazi vuoti tra loro è la loro espansione termica. Quindi, quando il corpo è riscaldato, le sue dimensioni aumentano. Ciò accade a causa della rimozione delle particelle l'una dall' altra.
Un' altra conferma di quanto detto è la diffusione. Cioè, la penetrazione di molecole di una sostanza tra le particelle di un' altra. Inoltre, questo movimento è reciproco. La diffusione procede più velocemente, più distanti si trovano le molecole. Pertanto, nei gas, la penetrazione reciproca avverrà molto più velocemente che nei liquidi. E nei solidi, la diffusione richiede anni.
A proposito, l'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.
Conferma della seconda posizione del MKT
Brillante prova 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 di una sostanza. Queste particelle possono essere particelle di polvere o grani. E dovrebbero essere messi in acqua o gas.
Il motivo del movimento casuale di una particella sospesa è che le molecole agiscono su di essa da tutti i lati. La loro azione è irregolare. L'entità degli impatti in ogni momento è diversa. Pertanto, la forza risultante è diretta in una direzione o nell' altra.
Se parliamo della velocità del movimento termico delle molecole, allora c'è un nome speciale per questo: radice quadrata media. Può essere calcolato usando la formula:
v=√[(3kT)/m0].
In esso, T è la temperatura in Kelvin, m0 è la massa di una molecola, k è la costante di Boltzmann (k=1, 3810 -23 J/K).
Conferma della terza disposizione dell'ICB
Le particelle si attraggono e si respingono. Nello spiegare molti processi associati al movimento termico, questa conoscenza risulta essere importante.
Dopotutto, le forze di interazione dipendono dallo stato aggregato 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 percepibili e garantiscono la conservazione del volume della sostanza. In questi ultimi garantiscono anche il mantenimento della forma.
La prova dell'esistenza di forze di attrazione e 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 concompressione - repulsione. Ma in entrambi i casi, riportano il corpo alla sua forma originale.
Energia media del moto termico
Può essere scritto dall'equazione MKT di base:
(pV)/N=(2E)/3.
In questa formula, p è la pressione, V è il volume, N è il numero di molecole, E è l'energia cinetica media.
D' altra parte, questa equazione può essere scritta come segue:
(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 qui è chiaro che l'energia è proporzionale alla temperatura della sostanza. Cioè, quando quest'ultimo aumenta, le particelle si muovono più velocemente. Questa è l'essenza del movimento termico, che esiste finché c'è una temperatura diversa dallo zero assoluto.
