Какво е това: топлинно движение? С какви понятия е свързано?

Събитията във физическия свят са неразривно свързани с промените в температурата. С нея всеки се запознава в ранна детска възраст, когато разбира, че ледът е студен и кипи гореща вода. В същото време се разбира, че процесите на промяна на температурата не се появяват мигновено. Едва в училище ученикът научава, че това се дължи на топлинното движение. А процесите, свързани с температурата, идентифицираха цяла част от физиката.

Каква е температурата?

Тази научна концепция е въведена да замени често срещаните термини. В ежедневието постоянно се появяват думи като горещо, студено или топло. Всички говорят за степента на топлина на тялото. Така се дефинира във физиката само с добавянето, че това е скаларно количество. В края на краищата температурата няма посока, а само цифрова стойност.

В международната система от единици (SI), температурата се измерва в градуси по Целзий (ordm-C). Но в много формули, описващи топлинни феномени, се изисква да се преведе в Келвин (К). За това има една проста формула: T = t + 273. В нея Т е температурата в Келвин, а t е в Целзий. Келвинската скала се свързва с концепцията за абсолютна нулева температура.

Има още няколко температурни везни. В Европа и Америка, например, в хода на Фаренхайт (F). Затова те трябва да могат да записват в Целзий. За това е необходимо да се извади 32 от показанията във Φ, след това да се разделят на 1.8.

Начало експеримент

В обяснението му се изисква да познава такива понятия като температура, термично движение. Да, и да изпълнявате този опит е лесно.

Ще му трябват три танка. Те трябва да са достатъчно големи, за да се поберат лесно в ръцете си. Попълнете ги с вода с различни температури. На първо място, тя трябва да е много студена. Във втория - загрята. В третата, изсипете гореща вода, в която ръката ще бъде възможна за задържане.

Сега самият опит. Спусни лявата ръка в контейнер със студена вода, дясната с най-горещото. Изчакайте няколко минути. Извадете ги и веднага ги потапяйте в съд с топла вода.

Резултатът ще бъде неочакван. Лявата ръка ще почувства, че водата е топла, дясната ще има усещане за студена вода. Това се дължи на факта, че в началото термичното равновесие се установява с тези течности, в които първоначално се потапят ръцете. И тогава този баланс е рязко нарушен.

Основните разпоредби на молекулярно-кинетичната теория

Той описва всички топлинни явления. И тези твърдения са съвсем прости. Ето защо е необходимо тези разпоредби да се разберат в разговор за топлинното движение.

Първо: веществата се образуват от най-малките частици, разположени на известно разстояние един от друг. И тези частици могат да бъдат както молекули, така и атоми. Разстоянието между тях е многократно по-голямо от размера на частиците.

Второ: във всички вещества се наблюдава термичното движение на молекулите, което никога не спира. Частиците се движат случайно (хаотично).

Трето: частиците взаимодействат помежду си. Това действие се дължи на силите на привличане и отблъскване. Тяхната величина зависи от разстоянието между частиците.

Потвърждение на първата разпоредба на МКБМ

Доказателство, че телата се състоят от частици, между които има празнини, ги обслужват термично разширение. Така, когато тялото се нагрява, неговият размер се увеличава. Това се дължи на отстраняването на частиците един от друг.

Друго потвърждение на това е разпространението. Това означава, че проникването на молекули на едно вещество между частиците на друга. И това движение се оказва взаимно. Дифузията протича по-бързо, по-далечните молекули се намират. Ето защо, в газовете, взаимното проникване ще се осъществи много по-бързо, отколкото в течностите. И в твърдите вещества дифузията изисква години.

Между другото, последният процес обяснява термичното движение. В края на краищата, взаимното проникване на веществата във всяка друга се случва без никаква намеса отвън. Но тя може да се ускори, ако тялото се нагрява.

Потвърждение на втората разпоредба за MKT

Ярко доказателство за съществуването на топлинно движение е движението на частиците от Брауни. Счита се за суспендирани частици, т.е. за тези, които са значително по-големи от молекулите на материята. Тези частици могат да бъдат частици прах или зърна. И ги поставя във вода или газ.

Причината за разочарованото движение на суспендираните частици е, че молекулите действат от всички страни върху нея. Тяхното действие е случайно. Размерът на въздействията във всеки един момент е различен. Следователно, резултантната сила е насочена към едната или другата страна.

Ако говорим за скоростта на термичното движение на молекулите, тогава за него има специално име - средното квадратично. Тя може да се изчисли по формулата:

v = радикал - [(3kT) / m₀].

В него Т е температурата в Келвин, м₀ Е масата на една молекула, k е константата на Болцман (k = 1.38 * 10^-23 J / K).

Потвърждение на третата разпоредба на ICB

Частиците привличат и отблъскват. В обяснението на много процеси, свързани с топлинното движение, това знание е важно.

В крайна сметка силите на взаимодействие зависят от общото състояние на материята. По този начин те практически нямат газове, тъй като частиците се отстраняват толкова много, че тяхното действие не се проявява. В течности и твърди вещества те са осезаеми и гарантират запазването на обема на материята. Във втория те гарантират и поддържането на формуляра.

Доказателството за съществуването на силите на привличане и отблъскване е появата на еластични сили в деформацията на телата. Така, когато удължаването се увеличава, силите на привличане между молекулите се увеличават, а в случай на компресия силите на привличане се отблъскват. Но и в двата случая те връщат оригиналната форма в тялото.

Средна енергия на топлинното движение

Може да се пише от на основното уравнение на MKT:

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

В тази формула, р е налягането, V е обемът, N е броят на молекулите и Е е средната кинетична енергия.

От друга страна, това уравнение може да бъде написано като:

(pV) / N = kT.

Ако се съчетаят, получаваме следното равенство:

(2Е) / 3 = kT.

От това следва формула за средната кинетична енергия на молекулите:

E = (3kT) / 2.

Следователно е ясно, че енергията е пропорционална на температурата на веществото. Тоест, когато последната се увеличава, частиците се движат по-бързо. Това е същността на топлинното движение, което съществува, стига да има температура, различна от абсолютната нула.