Fundamentele teoriei molecular-cinetice a structurii materiei
Fundamentele teoriei cinetice moleculare au fost dezvoltate de M.V. Lomonosov, L. Boltzmann, J. Maxwell și alții Această teorie se bazează pe următoarele prevederi:
1. Toate substanțele constau din cele mai mici particule - molecule. Moleculele din substanțele complexe constau din particule și mai mici - atomi. Combinații diferite de atomi creează tipuri de molecule. Un atom este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv, înconjurat de o înveliș de electroni încărcat negativ. Masa moleculelor și a atomilor se măsoară în unități de masă atomică (amu). Diametrul atomilor si moleculelor este de ordinul 10 - 10 cm Cantitatea unei substante care contine numarul de particule (atomi sau molecule) egal cu numarul de atomi din 0,012 kg izotop de carbon C se numeste ne rugam.
Moleculele se ciocnesc între ele, schimbând viteza atât ca mărime, cât și ca direcție. În acest caz, energia lor cinetică totală este redistribuită. Un corp format din molecule este considerat ca un sistem de particule în mișcare și interacțiune. Un astfel de sistem de molecule are o energie constând din energia potențială a interacțiunii particulelor și energia cinetică a mișcării particulelor. Această energie se numește energia internă a corpului. Se numește cantitatea de energie internă transferată între corpuri în timpul schimbului de căldură cantitatea de căldură (joule, cal). Joule - SI. 1 cal = 4,18 J. Atomii și moleculele sunt în mișcare continuă, ceea ce se numește termic. Principala proprietate a mișcării termice este continuitatea acesteia (haoticitatea). Pentru a caracteriza cantitativ intensitatea mișcării termice se introduce conceptul de temperatură corporală. Cu cât este mai intensă mișcarea termică a moleculelor din corp, cu atât temperatura acestuia este mai mare. Când două corpuri intră în contact, energia trece de la un corp mai încălzit la unul mai puțin încălzit, iar în final se stabilește starea de echilibru termic.
Din punct de vedere al conceptelor cinetice moleculare temperatura este o mărime care caracterizează energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor sau atomilor. Unitatea de măsură pentru temperatura căldurii este grad.(O sutime din diferența dintre punctele de fierbere și de îngheț ale apei pure la presiunea atmosferică). Scala de temperatură absolută Kelvin a fost introdusă în fizică. Un grad Celsius este egal cu un grad Kelvin. La o temperatură de -273 C, mișcarea de translație a moleculelor de gaz (zero absolut) ar trebui să se oprească, adică sistemul (corpul) are cea mai mică energie posibilă.
Principalele prevederi ale teoriei molecular-cinetice a structurii materiei sunt confirmate de numeroase experimente și fenomene (difuzia, mișcarea browniană, amestecarea lichidelor, compresibilitatea diferitelor substanțe, dizolvarea solidelor în lichide etc.). Metodele experimentale moderne - analiza prin difracție cu raze X, observațiile cu microscopul electronic și altele - ne-au îmbogățit înțelegerea structurii materiei. Într-un gaz, există distanțe relativ mari între molecule, iar forțele de atracție sunt neglijabile. Moleculele de gaz tind să fie întotdeauna distribuite uniform pe întregul volum pe care îl ocupă. Gazul exercită presiune asupra pereților vasului în care se află. Această presiune se datorează impactului moleculelor în mișcare. Când studiem teoria cinetică a gazului, se ia în considerare așa-numita gaz ideal. Un gaz în care neglijăm forțele interacțiunii intermoleculare și volumul moleculelor de gaz. Presupunând că în timpul ciocnirilor moleculele unui gaz ideal sunt ca niște bile absolut elastice.
Pagina 1
Mișcarea termică a moleculelor de substanțe în stare lichidă este similară cu mișcarea lor pentru substanțele în stare cristalină și gazoasă. În cristale, mișcarea termică a moleculelor se exprimă în principal în vibrații ale moleculelor despre pozițiile de echilibru, care practic nu se modifică în timp. Mișcarea termică a moleculelor din gaze este în principal mișcarea lor de translație și rotație, ale căror direcții se schimbă în ciocniri.
Mișcarea termică a moleculelor unei substanțe pe suprafața unui substrat se numește migrație. În timpul migrației, apare posibilitatea ciocnirii moleculelor - două și mai rar trei între ele. Moleculele care se ciocnesc sunt combinate sub acțiunea forțelor van der Waals. Deci, se formează dublete și tripleți. Sunt mai greu de desorbit decât moleculele individuale, deoarece legăturile lor cu suprafața sunt vizibil mai puternice. Aceste formațiuni sunt centri activi în timpul condensării moleculelor de decantare ulterioare.
Deoarece mișcarea termică a moleculelor substanței corpului încalcă aranjamentul lor ordonat, magnetizarea scade odată cu creșterea temperaturii.
Deoarece mișcarea termică a moleculelor substanței corpului încalcă aranjamentul lor ordonat, magnetizarea scade odată cu creșterea temperaturii. Dacă acest corp este îndepărtat din câmpul exterior, atunci mișcarea haotică a moleculelor va duce la demagnetizarea lui completă.
Presiunea de vapori saturată este creată de mișcarea termică a moleculelor unei substanțe în faza de vapori la o anumită temperatură.
Starea gazoasă apare atunci când energia mișcării termice a moleculelor unei substanțe depășește energia interacțiunii lor. Moleculele unei substanțe în această stare dobândesc o mișcare de translație rectilinie, iar proprietățile individuale ale substanțelor se pierd și se supun legilor comune tuturor gazelor Corpurile gazoase nu au formă proprie și își schimbă ușor volumul atunci când sunt expuse la exterior. forte sau cand se schimba temperatura.
Zero absolut (0 K) se caracterizează prin încetarea mișcării termice a moleculelor unei substanțe și corespunde unei temperaturi sub 0 C cu 273 16 C.
Teoria cinetică a materiei face posibilă stabilirea unei legături între presiune și energia cinetică a mișcării termice a moleculelor de materie.
Dacă mișcările interne în molecule sunt asociate cu mișcarea lor termică externă, atunci este imposibil să înțelegem proprietățile unei substanțe, comportamentul ei chimic, fără a studia această legătură, fără a lua în considerare acei factori care afectează mișcarea termică a moleculelor de o substanță (temperatura, presiune, mediu etc.) și prin această mișcare termică influențează și starea de mișcare internă a fiecărei molecule individuale.
Astfel, s-a constatat că orice substanță poate fi transferată dintr-o stare gazoasă în stare lichidă. Cu toate acestea, fiecare substanță poate experimenta o astfel de transformare numai la temperaturi sub o anumită, așa-numita temperatură critică Tk. Peste temperatura critică, substanța nu se transformă într-un lichid sau solid la nicio presiune. Evident, la o temperatură critică, energia cinetică medie a mișcării termice a moleculelor unei substanțe depășește energia potențială a legării lor într-un lichid sau solid. Deoarece forțele atractive care acționează între moleculele diferitelor substanțe sunt diferite, energia potențială a legării lor nu este aceeași, prin urmare și valorile temperaturii critice pentru diferite substanțe se dovedesc a fi diferite.
Timpii de relaxare 1 si T2 sunt introdusi mai sus ca constante, care trebuie determinate din experienta. Valorile lui 7 măsurate pentru diferite substanțe se află într-un interval larg de la K) 4 sec pentru soluții de săruri paramagnetice la mai multe. Datele experimentale indică o legătură strânsă între valorile timpilor de relaxare și structura și natura mișcării termice a moleculelor unei substanțe.
Temperatura absolută T, K, caracterizează gradul de încălzire al corpului. În special, ca valorile inițiale care servesc la construirea Scalei internaționale practice de temperatură Celsius pentru a stabili originea temperaturii și unitatea de măsură a acesteia - grade, temperatura de topire a gheții (0 C) și punctul de fierbere al apei (100 C) la presiunea atmosferică normală se iau. Temperaturile peste 0 C sunt considerate pozitive, iar temperaturile sub 0 C sunt considerate negative. În sistemul SI de unități, calculele de temperatură se fac de la zero absolut în grade ale scării termodinamice Kelvin. Zerul absolut al acestei scale (0 K) se caracterizează prin încetarea mișcării termice a moleculelor unei substanțe și corespunde unei temperaturi de -273 15 C pe scara Celsius. Astfel, ambele scale diferă doar în punctul de plecare. de referință, iar prețul de divizare (gradul) este același pentru ei.
Pagini: 1
1. În 1827, botanistul englez R. Brown, studiind particulele de polen suspendate în apă cu un microscop, a observat că aceste particule se mișcă la întâmplare; par să tremure în apă.
Motivul mișcării particulelor de polen nu a putut fi explicat mult timp. Brown însuși a sugerat la început că se mută pentru că sunt în viață. Ei au încercat să explice mișcarea particulelor prin încălzirea inegală a diferitelor părți ale vasului, reacții chimice care au loc etc. Abia mult mai târziu au înțeles adevărata cauză a mișcării particulelor suspendate în apă. Acest motiv este mișcarea moleculelor.
Moleculele de apă în care se află particulele de polen se mișcă și o lovesc. În acest caz, un număr inegal de molecule lovește particula din diferite părți, ceea ce duce la mișcarea acesteia.
Fie că în momentul de timp \ (t_1 \) sub influența impactului moleculelor de apă, particula s-a deplasat din punctul A în punctul B. La următorul punct în timp, un număr mai mare de molecule lovesc particula din celălalt lateral, iar direcția mișcării sale se schimbă, se mișcă de la t. În t. C. Astfel, mișcarea unei particule de polen este o consecință a mișcării și impactului moleculelor de apă asupra acesteia, în care se află polenul ( Fig. 65). Un fenomen similar poate fi observat dacă particulele de vopsea sau funingine sunt introduse în apă.
Figura 65 prezintă traiectoria unei particule de polen. Se poate observa că este imposibil să vorbim despre o anumită direcție a mișcării sale; se schimba tot timpul.
Deoarece mișcarea unei particule este o consecință a mișcării moleculelor, putem concluziona că moleculele se mișcă aleatoriu (haotic). Cu alte cuvinte, este imposibil să evidențiem o anumită direcție în care se mișcă toate moleculele.
Mișcarea moleculelor nu se oprește niciodată. Se poate spune că acesta continuu. Se numește mișcarea aleatorie continuă a atomilor și moleculelor mișcarea termică. Acest nume este determinat de faptul că viteza de mișcare a moleculelor depinde de temperatura corpului.
Deoarece corpurile constau dintr-un număr mare de molecule și mișcarea moleculelor este aleatorie, este imposibil să spunem cu exactitate câte impacturi vor experimenta această sau acea moleculă de la alții. Prin urmare, ei spun că poziția moleculei, viteza acesteia în fiecare moment de timp Aleatoriu. Totuși, acest lucru nu înseamnă că mișcarea moleculelor nu respectă anumite legi. În special, deși vitezele moleculelor la un moment dat în timp sunt diferite, cele mai multe dintre ele au viteze apropiate de o anumită valoare definită. De obicei, când se vorbește despre viteza de mișcare a moleculelor, ele înseamnă viteza medie\((v_(cp)) \) .
2. Din punctul de vedere al mișcării moleculelor, se poate explica un astfel de fenomen ca difuziunea.
Difuzia este fenomenul de pătrundere a moleculelor unei substanțe în golurile dintre moleculele unei alte substanțe.
Mirosim parfum la o oarecare distanta de sticla. Acest lucru se datorează faptului că moleculele spiritelor, ca și moleculele aerului, se mișcă. Există goluri între molecule. Moleculele de parfum pătrund în golurile dintre moleculele de aer, iar moleculele de aer în golurile dintre moleculele de parfum.
Difuzia lichidelor poate fi observată dacă se toarnă o soluție de sulfat de cupru într-un pahar, iar deasupra se toarnă apă, astfel încât să existe o limită ascuțită între aceste lichide. După două-trei zile, vei observa că granița nu va mai fi atât de ascuțită; într-o săptămână va fi complet spălat. După o lună, lichidul va deveni omogen și va fi colorat la fel în tot vasul (Fig. 66).
În acest experiment, moleculele de sulfat de cupru pătrund în golurile dintre moleculele de apă, iar moleculele de apă - în golurile dintre moleculele de sulfat de cupru. Trebuie avut în vedere faptul că densitatea sulfatului de cupru este mai mare decât densitatea apei.
Experimentele arată că difuzia în gaze are loc mai rapid decât în lichide. Acest lucru se datorează faptului că gazele au o densitate mai mică decât lichidele, adică. moleculele de gaz sunt situate la distanțe mari unele de altele. Difuzia are loc și mai lent în solide, deoarece moleculele solidelor sunt chiar mai apropiate unele de altele decât moleculele lichidelor.
În natură, în tehnologie, în viața de zi cu zi, puteți găsi numeroase fenomene în care se manifestă difuzia: colorare, lipire etc. Difuzia este de mare importanță în viața omului. În special, datorită difuziei, oxigenul pătrunde în corpul uman nu numai prin plămâni, ci și prin piele. Din același motiv, nutrienții trec din intestine în sânge.
Viteza de difuzie depinde nu numai de starea de agregare a substanței, ci și de temperatură.
Dacă pregătiți două vase cu apă și vitriol albastru pentru un experiment de difuzie și puneți unul dintre ele la frigider și lăsați celălalt în cameră, veți constata că la o temperatură mai mare difuzia se va produce mai rapid. Acest lucru se datorează faptului că pe măsură ce temperatura crește, moleculele se mișcă mai repede. Astfel, viteza moleculelor
și temperatura corpului sunt legate.
Cu cât viteza medie de mișcare a moleculelor corpului este mai mare, cu atât temperatura acestuia este mai mare.
3. Fizica moleculară, spre deosebire de mecanică, studiază sistemele (corpurile) formate dintr-un număr mare de particule. Aceste corpuri pot fi diferite state.
Se numesc mărimile care caracterizează starea sistemului (corpului). parametrii de stare. Parametrii stării includ presiunea, volumul, temperatura.
Este posibilă o astfel de stare a sistemului, în care parametrii care îl caracterizează rămân neschimbați pentru un timp arbitrar îndelungat în absența influențelor externe. Această stare se numește echilibru termic.
Deci, volumul, temperatura, presiunea unui lichid dintr-un vas care se află în echilibru termic cu aerul din încăpere nu se modifică dacă nu există motive externe pentru aceasta.
4. Starea de echilibru termic a sistemului caracterizează un astfel de parametru ca temperatura. Particularitatea sa este că valoarea temperaturii în toate părțile sistemului, care se află într-o stare de echilibru termic, este aceeași. Daca cobori o lingura de argint (sau o lingura din orice alt metal) intr-un pahar cu apa fierbinte, lingura se va incalzi si apa se va raci. Acest lucru se va întâmpla până când se ajunge la echilibrul termic, la care lingura și apa vor avea aceeași temperatură. În orice caz, dacă luăm două corpuri încălzite diferit și le aducem în contact, atunci corpul mai fierbinte se va răci, iar cel mai rece se va încălzi. După ceva timp, sistemul format din aceste două corpuri va intra în echilibru termic, iar temperatura acestor corpuri va deveni aceeași.
Deci, temperatura lingurii și a apei vor deveni aceeași atunci când vor intra în echilibru termic.
Temperatura este o mărime fizică care caracterizează starea termică a unui corp.
Deci, temperatura apei calde este mai mare decât cea rece; Iarna, temperatura aerului de afară este mai scăzută decât vara.
Unitatea de temperatură este grad Celsius (°C). Se măsoară temperatura termometru.
Dispozitivul unui termometru și, în consecință, metoda de măsurare a temperaturii se bazează pe dependența proprietăților corpurilor de temperatură, în special pe proprietatea corpului de a se extinde atunci când este încălzit. În termometre pot fi folosite diferite corpuri: lichide (alcool, mercur), solide (metale) și gazoase. Ei sunt numiti, cunoscuti corpuri termometrice. Un corp termometric (lichid sau gaz) se pune intr-un tub dotat cu cantar, se pune in contact cu corpul a carui temperatura urmeaza a fi masurata.
La construirea scalei, sunt selectate două puncte principale (referință, referință), cărora li se atribuie anumite valori de temperatură, iar intervalul dintre ele este împărțit în mai multe părți. Valoarea fiecărei părți corespunde unității de temperatură de pe această scară.
5. Există diferite scări de temperatură. Una dintre cele mai comune scale în practică este scara Celsius. Principalele puncte ale acestei scale sunt temperatura de topire a gheții și punctul de fierbere al apei la presiunea atmosferică normală (760 mm Hg). Primului punct i s-a atribuit o valoare de 0 °C, iar al doilea - 100 °C. Distanța dintre aceste puncte a fost împărțită în 100 de părți egale și a primit scala Celsius. Unitatea de temperatură pe această scară este de 1°C. Pe lângă scara Celsius, scara de temperatură este utilizată pe scară largă, numită absolut scala de temperatură (termodinamică) sau scala Kelvin. Pentru zero pe această scară, se ia o temperatură de -273 ° C (mai precis -273,15 ° C). Această temperatură se numește zero absolut temperaturile și se notează cu 0 K. Unitatea de măsură a temperaturii este un kelvin (1 K); este egal cu 1 grad Celsius. În consecință, temperatura de topire a gheții pe scara de temperatură absolută este de 273 K (273,15 K), iar punctul de fierbere al apei este de 373 K (373,15 K).
Temperatura pe scara absolută este notă cu litera \ (T \). Relația dintre temperatura absolută \((T) \) și temperatura Celsius \(((t)^\circ) \) se exprimă prin formula:
\[ T=t^\circ+273 \]
Partea 1
1. Mișcarea browniană a particulelor de vopsea în apă este o consecință a
1) atracția dintre atomi și molecule
2) respingerea dintre atomi și molecule
3) mișcarea haotică și continuă a moleculelor
4) deplasarea straturilor de apă din cauza diferenței de temperatură dintre straturile inferior și superior
2. În care dintre următoarele situații vorbim despre mișcarea browniană?
1) mișcarea aleatorie a particulelor de praf în aer
2) răspândirea mirosurilor
3) mișcarea oscilatorie a particulelor în nodurile rețelei cristaline
4) mișcarea de translație a moleculelor de gaz
3. Ce înseamnă cuvintele: „Moleculele se mișcă aleatoriu”?
A. Nu există o direcție preferată de mișcare a moleculelor.
B. Mișcarea moleculelor nu respectă nicio lege.
Răspuns corect
1) doar A
2) doar B
3) atât A cât și B
4) nici A, nici B
4. Poziția teoriei molecular-cinetice a structurii materiei la care particulele de materie participă la mișcarea haotică continuă se referă la
1) numai pentru gaze
2) numai lichide
3) numai pentru gaze și lichide
4) la gaze, lichide și solide
5. Care(e) poziție(e) a teoriei molecular-cinetice a structurii materiei confirmă fenomenul de difuzie?
A. Moleculele sunt în mișcare haotică continuă
B. Există goluri între molecule
Răspuns corect
1) doar A
2) doar B
3) atât A cât și B
4) nici A, nici B
6. La aceeași temperatură are loc difuzia în lichide
1) mai rapid decât în solide
2) mai rapid decât în gaze
3) mai lent decât în solide
4) cu aceeași viteză ca la gaze
7. Indicați o pereche de substanțe, a căror viteză de difuzie este cea mai mică, toate celelalte lucruri fiind egale
1) o soluție de sulfat de cupru și apă
2) vapori de eter și aer
3) plăci de fier și aluminiu
4) apă și alcool
8. Apa fierbe și se transformă în abur la 100°C. Viteza medie de mișcare a moleculelor de vapori
1) este egală cu viteza medie de mișcare a moleculelor de apă
2) mai mare decât viteza medie de mișcare a moleculelor de apă
3) mai mică decât viteza medie de mișcare a moleculelor de apă
4) depinde de presiunea atmosferică
9. Mișcarea termică a moleculelor
1) se oprește la 0 °С
2) se oprește la 100 °C
3) continuu
4) are o anumită direcție
10. Apa se încălzește de la temperatura camerei la 80°C. Ce se întâmplă cu viteza medie a moleculelor de apă?
1) scade
2) crește
3) nu se schimbă
4) mai întâi crește, iar pornind de la o anumită valoare a temperaturii, rămâne neschimbată
11. Un pahar cu apă este pe masă într-o cameră caldă, celălalt este în frigider. Viteza medie de mișcare a moleculelor de apă într-un pahar aflat într-un frigider
1) este egală cu viteza medie de mișcare a moleculelor de apă într-un pahar stând pe o masă
2) mai mult decât viteza medie de mișcare a moleculelor de apă într-un pahar stând pe o masă
3) mai mică decât viteza medie de mișcare a moleculelor de apă într-un pahar stând pe o masă
4) egal cu zero
12. Din lista de afirmații de mai jos, alegeți cele două corecte și scrieți-le numerele în tabel
1) mișcarea termică a moleculelor are loc numai la o temperatură mai mare de 0 ° C
2) difuzia în solide este imposibilă
3) forțele de atracție și de respingere acționează simultan între molecule
4) o moleculă este cea mai mică particulă a unei substanțe
5) viteza de difuzie crește odată cu creșterea temperaturii
13. La cabinetul de fizică a fost adus un tampon de vată înmuiat în parfum și un vas în care a fost turnată o soluție de sulfat de cupru (o soluție albastră), iar deasupra a fost turnată cu grijă apă (Fig. 1). S-a observat că mirosul de parfum s-a răspândit în volumul întregului cabinet în câteva minute, în timp ce limita dintre cele două lichide din vas a dispărut abia după două săptămâni (Fig. 2).
Alegeți din lista propusă două afirmații care corespund rezultatelor observațiilor experimentale. Enumerați numerele lor.
1) Procesul de difuzie poate fi observat în gaze și lichide.
2) Viteza de difuzie depinde de temperatura substanței.
3) Viteza de difuzie depinde de starea agregată a substanței.
4) Viteza de difuzie depinde de tipul de lichide.
5) La solide, viteza de difuzie este cea mai scăzută.
Răspunsuri
Inapoi inainte
Atenţie! Previzualizarea slide-ului are doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte întreaga amploare a prezentării. Dacă sunteți interesat de această lucrare, vă rugăm să descărcați versiunea completă.
Goluri.
- Educational.
- Dați conceptul de temperatură ca măsură a energiei cinetice medii; luați în considerare istoria creării termometrelor, comparați diferite scări de temperatură; să formeze capacitatea de a aplica cunoștințele dobândite pentru rezolvarea problemelor și îndeplinirea sarcinilor practice, pentru a extinde orizonturile studenților în domeniul fenomenelor termice.
- Educational.
- Dezvoltarea capacității de a asculta interlocutorul, de a-și exprima propriul punct de vedere
- În curs de dezvoltare.
- Dezvoltarea atenției voluntare a elevilor, gândirii (capacitatea de a analiza, compara, construi analogii, trage concluzii.), Interes cognitiv (pe baza unui experiment fizic);
- formarea conceptelor de viziune asupra lumii despre cunoașterea lumii.
ÎN CURILE CLASURILOR
Bună, ia loc.
Când studiam mecanica, eram interesați de mișcarea corpurilor. Acum vom lua în considerare fenomenele asociate cu o modificare a proprietăților corpurilor în repaus. Vom studia încălzirea și răcirea aerului, topirea gheții, topirea metalelor, fierberea apei etc. Astfel de fenomene se numesc fenomene termice.
Știm că atunci când apa rece este încălzită, mai întâi devine caldă și apoi fierbinte. Piesa metalică scoasă din flacără se răcește treptat. Aerul din jurul boilerelor devine fierbinte etc.
Cuvintele „rece”, „cald”, „fierbinte” denotă starea termică a corpurilor. Mărimea care caracterizează starea termică a corpurilor este temperatura.
Toată lumea știe că temperatura apei calde este mai mare decât temperatura apei reci. Iarna, temperatura aerului de afară este mai scăzută decât vara.
Toate moleculele oricărei substanțe se mișcă continuu și aleatoriu (haotic).
Mișcarea aleatoare aleatoare a moleculelor se numește mișcare termică.
Care este diferența dintre mișcarea termică și mișcarea mecanică?
Implica multe particule cu traiectorii diferite. Mișcarea nu se oprește niciodată. (Exemplu: mișcare browniană)
Demonstrarea modelului de mișcare brownian
De ce depinde mișcarea termică?
- Experimentul numărul 1: Să punem o bucată de zahăr în apă rece, iar cealaltă în fierbinte. Care se va dizolva mai repede?
- Experimentul numărul 2: Să punem 2 bucăți de zahăr (una mai mare decât cealaltă) în apă rece. Care se va dizolva mai repede?
Întrebarea despre ce temperatură s-a dovedit a fi foarte dificilă. Care este diferența dintre apa caldă și apa rece? Multă vreme nu a existat un răspuns clar la această întrebare. Astăzi știm că la orice temperatură, apa este alcătuită din aceleași molecule. Atunci ce se schimbă exact în apă odată cu creșterea temperaturii acesteia? Am văzut din experiență că zahărul se dizolvă mult mai repede în apa fierbinte. Dizolvarea are loc din cauza difuziei. În acest fel, difuzia la temperaturi mai ridicate este mai rapidă decât la temperaturi mai scăzute.
Dar cauza difuziei este mișcarea moleculelor. Aceasta înseamnă că există o relație între viteza de mișcare a moleculelor și temperatura unui corp: Într-un corp cu o temperatură mai mare, moleculele se mișcă mai repede.
Dar temperatura depinde nu numai de viteza medie a moleculelor. Deci, de exemplu, oxigenul, a cărui viteză medie a moleculelor este de 440 m/s, are o temperatură de 20 °C, iar azotul, cu aceeași viteză medie a moleculelor, are o temperatură de 16 °C. Temperatura mai scăzută a azotului se datorează faptului că moleculele de azot sunt mai ușoare decât moleculele de oxigen. Astfel, temperatura unei substanțe este determinată nu numai de viteza medie a moleculelor sale, ci și de masa lor. Același lucru îl vedem și în experimentul nr. 2.
Cunoaștem cantități care depind atât de viteza, cât și de masa particulei. Acestea sunt impulsul și energia cinetică. Oamenii de știință au stabilit că energia cinetică a moleculelor este cea care determină temperatura corpului: temperatura este o măsură a energiei cinetice medii a particulelor unui corp; cu cât această energie este mai mare, cu atât temperatura corpului este mai mare.
Deci, atunci când corpurile sunt încălzite, energia cinetică medie a moleculelor crește și încep să se miște mai repede; când sunt răcite, energia moleculelor scade, iar acestea încep să se miște mai încet.
Temperatura este o valoare care caracterizează starea termică a corpului. O măsură a „căldurii” unui corp. Cu cât temperatura unui corp este mai mare, cu atât atomii și moleculele sale au în medie mai multă energie.
Se poate baza doar pe propriile senzații pentru a judeca gradul de căldură corporală?
- Experiența numărul 1: atingeți un obiect din lemn cu o mână și un obiect metalic cu cealaltă.
Comparați senzațiile
Deși ambele obiecte sunt la aceeași temperatură, o mână se va simți rece și cealaltă caldă
- Experiența numărul 2: luați trei vase cu apă caldă, caldă și rece. Scufundați o mână într-un vas cu apă rece și cealaltă într-un vas cu apă fierbinte. După un timp, ambele mâini sunt coborâte într-un vas cu apă caldă.
Comparați senzațiile
Mâna care era în apă fierbinte acum se simte rece, iar mâna care era în apă rece acum se simte caldă, chiar dacă ambele mâini sunt în același vas
Am dovedit că sentimentele noastre sunt subiective. Sunt necesare instrumente pentru a le confirma.
Instrumentele folosite pentru măsurarea temperaturii se numesc termometre. Funcționarea unui astfel de termometru se bazează pe dilatarea termică a unei substanțe. Când este încălzită, coloana substanței utilizate în termometru (de exemplu, mercur sau alcool) crește, iar când este răcită, scade. Primul termometru lichid a fost inventat în 1631 de fizicianul francez J. Rey.
Temperatura corpului se va modifica până când ajunge în echilibru termic cu mediul.
Legea echilibrului termic: pentru orice grup de corpuri izolate, după un timp, temperaturile devin aceleași, adică. apare o stare de echilibru termic.
Trebuie amintit că orice termometru arată întotdeauna propria temperatură. Pentru a determina temperatura mediului, termometrul trebuie plasat în acest mediu și așteptați până când temperatura dispozitivului încetează să se mai schimbe, luând o valoare egală cu temperatura ambiantă.. Când temperatura mediului se modifică, se va schimba și temperatura termometrului.
Un termometru medical, conceput pentru a măsura temperatura corpului unei persoane, funcționează oarecum diferit. Aparține așa-numitului termometrele maxime, fixând cea mai mare temperatură la care au fost încălzite. După ce v-ați măsurat propria temperatură, puteți observa că, aflându-vă într-un mediu mai rece (comparativ cu corpul uman), termometrul medical continuă să arate aceeași valoare. Pentru a readuce coloana de mercur la starea inițială, acest termometru trebuie agitat.
Cu un termometru de laborator folosit pentru a măsura temperatura mediului, acest lucru nu este necesar.
Termometrele folosite în viața de zi cu zi vă permit să exprimați temperatura unei substanțe în grade Celsius (°C).
A. Celsius (1701-1744) - om de știință suedez care a propus utilizarea unei scale de temperatură centigrade. Pe scara de temperatură Celsius, zero (de la mijlocul secolului al XVIII-lea) este temperatura gheții care se topește, iar 100 de grade este punctul de fierbere al apei la presiunea atmosferică normală.
Vom asculta mesajul despre istoria dezvoltării termometrelor (Prezentare de Sidorova E.)
Termometrele pentru lichide se bazează pe principiul modificării volumului de lichid care este turnat în termometru (de obicei alcool sau mercur) pe măsură ce temperatura ambientală se modifică. Dezavantaj: diferite lichide se extind diferit, astfel încât citirile termometrelor diferă: Mercur -50 0 С; glicerina -47,6 0 C
Am încercat să facem acasă un termometru pentru lichid. Să vedem ce a ieșit din asta. (Videoclip de Brykina V. Anexa 1)
Am aflat că există diferite scări de temperatură. Pe lângă scara Celsius, scara Kelvin este utilizată pe scară largă. Conceptul de temperatură absolută a fost introdus de W. Thomson (Kelvin). Scala de temperatură absolută se numește scala Kelvin sau scara de temperatură termodinamică.
Unitatea de măsură a temperaturii absolute este kelvin (K).
Zero absolut - cea mai scăzută temperatură posibilă la care nimic nu poate fi mai rece și teoretic este imposibil să extragi energie termică dintr-o substanță, temperatura la care se oprește mișcarea termică a moleculelor
Zero absolut este definit ca 0 K, care este aproximativ 273,15 °C
Un Kelvin este egal cu un grad T=t+273
Întrebări de la examen
Care dintre următoarele opțiuni pentru măsurarea temperaturii apei calde cu un termometru oferă un rezultat mai corect?
1) Se coboară termometrul în apă și, după ce îl scoatem din apă după câteva minute, se iau citirile.
2) Termometrul este coborât în apă și așteptați până când temperatura încetează să se mai schimbe. După aceea, fără a scoate termometrul din apă, luați-i citirile.
3) Termometrul este coborât în apă și, fără a-l scoate din apă, faceți imediat citiri
4) Se coboară termometrul în apă, apoi se scoate rapid din apă și se iau valorile
Figura prezintă o parte din scara unui termometru atârnat în afara ferestrei. Temperatura aerului de afară este
- 18 0 С
- 14 0 C
- 21 0 С
- 22 0 С
Rezolvați problemele nr. 915, 916 („Culegere de probleme în fizică 7-9” de V.I. Lukashik, E.V. Ivanova)
- Tema pentru acasă: paragraful 28
- Nr. 128 D „Culegere de probleme în fizică 7-9” V.I. Lukashik, E.V. Ivanova
Suport metodologic
- „Fizica 8” S.V. Gromov, N.A. patrie
- „Colecție de probleme în fizică 7-9” V.I.Lukashik, E.V. Ivanova
- Desene care sunt în domeniul public al Internetului
Termenul de „temperatură” a apărut într-o perioadă în care fizicienii credeau că corpurile calde constau dintr-o cantitate mai mare dintr-o substanță specifică – calorică – decât aceleași corpuri, dar reci. Iar temperatura a fost interpretată ca o valoare corespunzătoare cantității de calorii din organism. De atunci, temperatura oricărui corp se măsoară în grade. Dar, de fapt, este o măsură a energiei cinetice a moleculelor în mișcare și, pe baza acesteia, ar trebui măsurată în Jouli, în conformitate cu sistemul SI de unități.
Conceptul de „temperatura zero absolut” provine din a doua lege a termodinamicii. Potrivit acestuia, procesul de transfer de căldură de la un corp rece la unul fierbinte este imposibil. Acest concept a fost introdus de fizicianul englez W. Thomson. Pentru realizările în fizică, i s-a acordat titlul nobiliar de „Domn” și titlul de „Baron Kelvin”. În 1848, W. Thomson (Kelvin) a sugerat utilizarea unei scale de temperatură, în care a luat ca punct de pornire temperatura zero absolută corespunzătoare frigului limită și a luat ca preț de diviziune grade Celsius. Unitatea de măsură Kelvin este 1/27316 din temperatura punctului triplu al apei (aproximativ 0 grade C), adică. temperatura la care apa pură există în trei forme simultan: gheață, apă lichidă și abur. temperatura este cea mai scăzută temperatură scăzută posibilă la care se oprește mișcarea moleculelor și nu mai este posibilă extragerea energiei termice din substanță. De atunci, scala de temperatură absolută a fost numită după el.
Temperatura este măsurată pe diferite scări
Scala de temperatură cea mai frecvent utilizată se numește scala Celsius. Este construit pe două puncte: pe temperatura tranziției de fază a apei de la lichid la vapori și apă la gheață. A. Celsius în 1742 a propus să împartă distanța dintre punctele de referință în 100 de intervale și să ia apa ca zero, în timp ce punctul de îngheț este de 100 de grade. Dar suedezul K. Linnaeus a sugerat să se facă opusul. De atunci, apa îngheață la zero grade A. Celsius. Deși ar trebui să fiarbă exact în Celsius. Zero absolut în Celsius corespunde cu minus 273,16 grade Celsius.
Există mai multe scări de temperatură: Fahrenheit, Réaumur, Rankine, Newton, Roemer. Au diviziuni diferite și de preț. De exemplu, cântarul Réaumur este construit și pe criteriile de fierbere și înghețare a apei, dar are 80 de diviziuni. Scara Fahrenheit, care a apărut în 1724, este folosită în viața de zi cu zi doar în unele țări ale lumii, inclusiv în SUA; una este temperatura amestecului de apă gheață - amoniac și cealaltă este temperatura corpului uman. Scara este împărțită în o sută de diviziuni. Zero Celsius corespunde cu 32. Conversia gradelor în Fahrenheit se poate face folosind formula: F \u003d 1,8 C + 32. Translație inversă: C \u003d (F - 32) / 1,8, unde: F - grade Fahrenheit, C - grade Celsius. Dacă vă este prea lene să numărați, accesați serviciul online de conversie Celsius în Fahrenheit. În casetă, introduceți numărul de grade Celsius, faceți clic pe „Calculați”, selectați „Fahrenheit” și faceți clic pe „Start”. Rezultatul va apărea imediat.
Numit după fizicianul englez (mai precis scoțian) William J. Rankin, un fost contemporan al lui Kelvin și unul dintre fondatorii termodinamicii tehnice. Există trei puncte importante în scara sa: începutul este zero absolut, punctul de îngheț al apei este de 491,67 grade Rankine și punctul de fierbere al apei este de 671,67 grade. Numărul de diviziuni dintre înghețarea apei și fierberea acesteia atât în Rankine, cât și în Fahrenheit este de 180.
Majoritatea acestor cântare sunt folosite exclusiv de fizicieni. Iar 40% dintre liceenii americani chestionați zilele acestea au spus că nu știu ce este temperatura zero absolut.
