Ce este aceasta: mișcarea termică? Cu ce ​​noțiuni este legată?

Evenimentele lumii fizice sunt inextricabil legate de schimbările de temperatură. Cu ea fiecare persoană se cunoaște în copilăria timpurie, când înțelege că gheața este rece, și fierbe apă caldă. În același timp, se înțelege că procesele de schimbare de temperatură nu apar instantaneu. Doar în școală elevul află că acest lucru se datorează mișcării termice. Și procesele asociate temperaturii au identificat o întreagă secțiune a fizicii.

Care este temperatura?

Acest concept științific este introdus pentru a înlocui termenii obișnuiți. În viața de zi cu zi, vor apărea constant cuvinte, cum ar fi fierbinte, reci sau calde. Toți vorbesc despre gradul de căldură al corpului. Acesta este modul în care este definit în fizică, numai cu adăugarea că este o cantitate scalară. La urma urmei, temperatura nu are nici o direcție, ci doar o valoare numerică.

În sistemul internațional de unități (SI), temperatura este măsurată în grade Celsius (ordm-C). Dar în multe formule care descriu fenomenele termice, este necesar să o traducem în Kelvin (K). Pentru aceasta, există o formulă simplă: T = t + 273. În ea, T este temperatura în Kelvin și t este în Celsius. Scara Kelvin este asociată cu conceptul de temperatură zero absolută.

Există mai multe scale de temperatură. În Europa și America, de exemplu, în cursul Fahrenheitului (F). Prin urmare, ei trebuie să poată scrie în Celsius. Pentru aceasta, este necesar să se scadă 32 din citirile în Φ, apoi se împarte cu 1,8.

Experimentul de acasă

În explicația sa este necesară cunoașterea unor concepte precum temperatura, mișcarea termică. Da, și pentru a realiza această experiență este ușor.

Va lua trei tancuri pentru el. Ar trebui să fie suficient de mari pentru a se potrivi cu ușurință în mâinile lor. Umpleți-le cu apă de temperaturi diferite. În primul rând, trebuie să fie foarte rece. În al doilea - încălzit. În al treilea rând, se toarnă apă fierbinte, una în care mâna va fi posibilă pentru a ține.

Acum experiența în sine. Coborâți mâna stângă într-un recipient cu apă rece, cea dreaptă cu cea mai tare. Așteptați câteva minute. Îndepărtați-le și imersați-le imediat într-un vas cu apă caldă.

Rezultatul va fi neașteptat. Mâna stângă va simți că apa este caldă, dreapta va avea un sentiment de apă rece. Acest lucru se datorează faptului că la început echilibrul termic se stabilește cu acele lichide în care mâinile sunt scufundate inițial. Și apoi acest echilibru este grav încălcat.

Principalele prevederi ale teoriei moleculare-cinetice

Descrie toate fenomenele de căldură. Și aceste afirmații sunt destul de simple. Prin urmare, este necesar să cunoaștem aceste dispoziții într-o conversație despre mișcarea termică.

În primul rând, substanțele sunt formate din cele mai mici particule, situate la o anumită distanță unul față de celălalt. Și aceste particule pot fi molecule și atomi. Iar distanța dintre ele este de multe ori mai mare decât dimensiunea particulelor.

În al doilea rând: în toate substanțele se observă mișcarea termică a moleculelor, care nu se oprește niciodată. Particulele se mișcă aleatoriu (haotic).

În al treilea rând, particulele interacționează între ele. Această acțiune se datorează forțelor de atracție și repulsie. Mărimea lor depinde de distanța dintre particule.

Confirmarea primei dispoziții a ICBM

Dovada că corpurile constau din particule, între care există lacune, le servește expansiune termică. Astfel, atunci când corpul este încălzit, mărimea acestuia crește. Acest lucru se datorează eliminării particulelor una de cealaltă.

O altă confirmare a acestui fapt este difuzarea. Adică, pătrunderea moleculelor unei substanțe între particulele celeilalte. Și această mișcare se dovedește a fi reciprocă. Difuzia are loc mai repede, fiind localizate moleculele mai îndepărtate. Prin urmare, în gaze, penetrarea reciprocă va avea loc mult mai rapid decât în ​​lichide. Și în solide, difuzia necesită ani.

Apropo, ultimul proces explică mișcarea termică. La urma urmelor, pătrunderea reciprocă a substanțelor într-un altul are loc fără interferențe din exterior. Dar poate fi accelerată dacă corpul este încălzit.

Confirmarea celei de-a doua prevederi MKT

O dovadă vie a existenței unei mișcări termice este mișcarea particulei Browniene. Se consideră pentru particulele suspendate, adică pentru cele care sunt substanțial mai mari decât moleculele de materie. Aceste particule pot fi particule de praf sau granule. Și le puneți în apă sau gaz.

Motivul pentru mișcarea dezordonată a unei particule suspendate este că moleculele acționează pe toate laturile. Acțiunea lor este aleatorie. Amplitudinea impactului la fiecare moment este diferită. Prin urmare, forța rezultantă este direcționată către o parte sau cealaltă.

Dacă vorbim despre viteza de mișcare termică a moleculelor, atunci pentru ea există un nume special - media patratică. Acesta poate fi calculat prin formula:

v = radic - [(3kT) / m₀].

În ea, T este temperatura în Kelvin, m₀ Este masa unei molecule, k este constanta Boltzmann (k = 1,38 * 10^-23 J / K).

Confirmarea celei de-a treia dispoziții a ICB

Particulele atrag și resping. În explicarea multor procese asociate cu mișcarea termică, aceste cunoștințe sunt importante.

La urma urmei, forțele de interacțiune depind de starea agregată a materiei. Astfel, practic nu au gaze, deoarece particulele sunt îndepărtate atât de mult încât acțiunea lor nu se manifestă. În lichide și solide sunt perceptibile și asigură conservarea volumului de materie. În cele din urmă, acestea garantează și menținerea formei.

Dovada existenței forțelor de atracție și repulsie este apariția forțelor elastice în deformarea corpurilor. Astfel, atunci când alungirea crește, forțele de atracție dintre molecule cresc, iar în cazul compresiei, forțele de atracție sunt respinse. Dar în ambele cazuri returnează forma originală în corp.

Energia medie a mișcării termice

Poate fi scris de la din ecuația MKT de bază:

(pV) / N = (2E) / 3.

În această formulă, p este presiunea, V este volumul, N este numărul de molecule și E este energia cinetică medie.

Pe de altă parte, această ecuație poate fi scrisă ca:

(pV) / N = kT.

Dacă sunt combinate, obținem următoarea egalitate:

(2E) / 3 = kT.

Din aceasta urmează o formulă pentru energia cinetică medie a moleculelor:

E = (3kT) / 2.

Prin urmare, este clar că energia este proporțională cu temperatura substanței. Adică, atunci când acesta crește, particulele se mișcă mai repede. Aceasta este esența mișcării termice care există, atâta timp cât există o temperatură diferită de zero absolută.