Vo svete okolo nás existujú rôzne druhy fyzikálnych javov, ktoré s nimi priamo súvisia zmena telesnej teploty. Od detstva vieme, že studená voda, keď sa zohreje, sa najskôr sotva ohreje a až po určitom čase bude horúca.
Slovami ako „studený“, „horúci“, „teplý“ definujeme rôzne stupne „ohrievania“ telies alebo, povedané jazykom fyziky, rôzne teploty telies. Teplota teplej vody je o niečo vyššia ako teplota studenej vody. Ak porovnáme teplotu letného a zimného vzduchu, rozdiel teplôt je zrejmý.
Telesná teplota sa meria teplomerom a vyjadruje sa v stupňoch Celzia (°C).
Ako je známe, difúzia pri vyššej teplote je rýchlejšia. Z toho vyplýva, že rýchlosť pohybu molekúl a teplota sú hlboko prepojené. Ak zvýšite teplotu, rýchlosť pohybu molekúl sa zvýši, ak ju znížite, zníži sa.
Preto sme dospeli k záveru: telesná teplota priamo súvisí s rýchlosťou pohybu molekúl.
Horúca voda pozostáva z presne rovnakých molekúl ako studená voda. Rozdiel medzi nimi je len v rýchlosti pohybu molekúl.
Javy, ktoré súvisia so zahrievaním alebo ochladzovaním telies, so zmenou teploty, sa nazývajú tepelné. Patria sem ohrievanie alebo chladenie vzduchu, topenie kovu, topenie snehu.
Molekuly alebo atómy, ktoré sú základom všetkých telies, sú v nekonečnom chaotickom pohybe. Počet takýchto molekúl a atómov v telách okolo nás je obrovský. Objem rovnajúci sa 1 cm³ vody obsahuje približne 3,34 x 10²² molekúl. Každá molekula má veľmi zložitú trajektóriu pohybu. Napríklad častice plynu pohybujúce sa vysokou rýchlosťou v rôznych smeroch sa môžu zraziť navzájom aj so stenami nádoby. Takto zmenia rýchlosť a pokračujú opäť v pohybe.
Obrázok č. 1 znázorňuje náhodný pohyb častíc farby rozpustených vo vode.
Preto urobíme ešte jeden záver: chaotický pohyb častíc tvoriacich telesá sa nazýva tepelný pohyb.
Najdôležitejšou vlastnosťou tepelného pohybu je náhodnosť. Jedným z najdôležitejších dôkazov pohybu molekúl je difúzia a Brownov pohyb.(Brownov pohyb je pohyb najmenších pevných častíc v kvapaline pod vplyvom molekulárnych dopadov. Ako ukazuje pozorovanie, Brownov pohyb sa nemôže zastaviť).
V kvapalinách môžu molekuly oscilovať, rotovať a pohybovať sa vzhľadom na iné molekuly. Ak vezmeme pevné látky, potom v nich molekuly a atómy vibrujú okolo niektorých priemerných polôh.
Na tepelnom pohybe molekúl a atómov sa podieľajú úplne všetky molekuly tela, preto sa so zmenou tepelného pohybu mení aj samotný stav tela, jeho rôzne vlastnosti. Ak teda zvýšite teplotu ľadu, začne sa topiť, pričom nadobudne úplne inú formu - ľad sa stáva kvapalinou. Ak sa naopak teplota napríklad ortuti zníži, zmení svoje vlastnosti a zmení sa z kvapaliny na pevnú látku.
T 
telesná teplota priamo závisí od priemernej kinetickej energie molekúl. Vyvodzujeme jasný záver: čím vyššia je teplota telesa, tým väčšia je priemerná kinetická energia jeho molekúl. Naopak, pri znižovaní telesnej teploty klesá priemerná kinetická energia jeho molekúl.
Ak máte akékoľvek otázky alebo sa chcete dozvedieť viac o tepelnom pohybe a teplote, zaregistrujte sa na našej webovej stránke a získajte pomoc tútora.
Máte nejaké otázky? Neviete ako si spraviť domácu úlohu?
Ak chcete získať pomoc od tútora -.
Prvá lekcia je zadarmo!
blog.site, pri úplnom alebo čiastočnom skopírovaní materiálu je potrebný odkaz na zdroj.
Na preštudovanie témy „Tepelný pohyb“ si musíme zopakovať:
Vo svete okolo nás sa vyskytujú rôzne druhy fyzikálnych javov, ktoré priamo súvisia so zmenami teploty telies.
Od detstva si pamätáme, že voda v jazere je najprv studená, potom sotva teplá a až po chvíli sa stáva vhodnou na kúpanie.
Slovami ako „studené“, „horúce“, „mierne teplé“ definujeme rôzne stupne „zahriatia“ telies, alebo, povedané jazykom fyziky, rôzne teploty telies.
Ak porovnáme teplotu v jazere v lete a neskoro na jeseň, rozdiel je evidentný. Teplota teplej vody je o niečo vyššia ako teplota ľadovej vody.
Ako je známe, difúzia pri vyššej teplote je rýchlejšia. Z toho vyplýva, že rýchlosť pohybu molekúl a teplota sú hlboko prepojené.
Pokus: Vezmite tri poháre a naplňte ich studenou, teplou a horúcou vodou a teraz vložte do každého pohára čajové vrecúško a pozorujte, ako sa mení farba vody? Kde bude táto zmena prebiehať najintenzívnejšie?
Ak zvýšite teplotu, rýchlosť pohybu molekúl sa zvýši, ak ju znížite, zníži sa. Preto sme dospeli k záveru: telesná teplota priamo súvisí s rýchlosťou pohybu molekúl.
Horúca voda pozostáva z presne rovnakých molekúl ako studená voda. Rozdiel medzi nimi je len v rýchlosti pohybu molekúl.
Javy, ktoré súvisia so zahrievaním alebo ochladzovaním telies, so zmenou teploty, sa nazývajú tepelné. Patria sem ohrievanie alebo chladenie nielen kvapalných telies, ale aj plynného a pevného vzduchu.
Ďalšie príklady tepelných javov: topenie kovov, topenie snehu.
Molekuly alebo atómy, ktoré sú základom všetkých telies, sú v nekonečnom chaotickom pohybe. Pohyb molekúl v rôznych telách prebieha rôznymi spôsobmi. Molekuly plynov sa náhodne pohybujú vysokou rýchlosťou po veľmi zložitej trajektórii.Pri zrážke sa od seba odrazia, čím sa zmení veľkosť a smer rýchlostí.
Molekuly kvapaliny oscilujú okolo rovnovážnych polôh (pretože sú umiestnené takmer blízko seba) a pomerne zriedka preskakujú z jednej rovnovážnej polohy do druhej. Pohyb molekúl v kvapalinách je menej voľný ako v plynoch, ale voľnejší ako v pevných látkach.
V pevných látkach molekuly a atómy oscilujú okolo určitých priemerných polôh.
Keď teplota stúpa, rýchlosť častíc sa zvyšuje, Preto chaotický pohyb častíc sa zvyčajne nazýva tepelný.
zaujímavé:
Aká je presná výška Eiffelovej veže? A to závisí od okolitej teploty!
Faktom je, že výška veže kolíše až o 12 centimetrov.
a teplota lúčov môže dosiahnuť až 40 stupňov Celzia.
A ako viete, látky môžu expandovať pod vplyvom vysokej teploty.
Najdôležitejšou vlastnosťou tepelného pohybu je náhodnosť. Jedným z najdôležitejších dôkazov pohybu molekúl je difúzia a Brownov pohyb. (Brownov pohyb je pohyb najmenších pevných častíc v kvapaline pod vplyvom molekulárnych dopadov. Ako ukazuje pozorovanie, Brownov pohyb sa nemôže zastaviť). Brownov pohyb objavil anglický botanik Robert Brown (1773-1858).
Na tepelnom pohybe molekúl a atómov sa podieľajú úplne všetky molekuly tela, preto sa so zmenou tepelného pohybu mení aj samotný stav tela, jeho rôzne vlastnosti.
Zvážte, ako sa vlastnosti vody menia s teplotou.
Telesná teplota priamo závisí od priemernej kinetickej energie molekúl. Vyvodzujeme jasný záver: čím vyššia je teplota telesa, tým väčšia je priemerná kinetická energia jeho molekúl. Naopak, pri znižovaní telesnej teploty klesá priemerná kinetická energia jeho molekúl.
Teplota - hodnota, ktorá charakterizuje tepelný stav telesa alebo inak miera "zahriatia" telesa.
Čím vyššia je teplota telesa, tým viac energie majú v priemere jeho atómy a molekuly.
Meria sa teplota teplomery, t.j. prístroje na meranie teploty
Teplota sa nemeria priamo! Nameraná hodnota závisí od teploty!
V súčasnosti existujú kvapalinové a elektrické teplomery.
V moderných kvapalinových teplomeroch je to objem alkoholu alebo ortuti. Teplomer meria svoju vlastnú teplotu! A ak chceme teplomerom zmerať teplotu nejakého iného telesa, musíme nejaký čas počkať, kým sa teploty telesa a teplomera vyrovnajú, t.j. dôjde k tepelnej rovnováhe medzi teplomerom a telom. Domáce teplomer "teplomer" potrebuje čas, aby dal presnú hodnotu teploty pacienta.
Toto je zákon tepelnej rovnováhy:
pre akúkoľvek skupinu izolovaných telies sa po určitom čase teploty stanú rovnakými,
tie. nastáva tepelná rovnováha.
Telesná teplota sa meria teplomerom a najčastejšie sa vyjadruje v pojmoch stupne Celzia(°C). Existujú aj ďalšie jednotky merania: Fahrenheit, Kelvin a Réaumur.
Väčšina fyzikov meria teplotu na Kelvinovej stupnici. 0 stupňov Celzia = 273 stupňov Kelvina
1. V roku 1827 si anglický botanik R. Brown pri štúdiu peľových častíc suspendovaných vo vode mikroskopom všimol, že tieto častice sa pohybujú náhodne; zdá sa, že sa trasú vo vode.
Dôvod pohybu peľových častíc sa dlho nepodarilo vysvetliť. Sám Brown na začiatku navrhol, aby sa presťahovali, pretože sú nažive. Pohyb častíc sa snažili vysvetliť nerovnomerným zahrievaním rôznych častí nádoby, prebiehajúcimi chemickými reakciami atď. Až oveľa neskôr pochopili skutočnú príčinu pohybu častíc suspendovaných vo vode. Dôvodom je pohyb molekúl.
Molekuly vody, v ktorých sa nachádza peľová častica, sa pohybujú a narážajú na ňu. V tomto prípade na časticu z rôznych strán narazí nerovnaký počet molekúl, čo vedie k jej pohybu.
Nech sa v okamihu času \ (t_1 \) vplyvom nárazov molekúl vody častica presunie z bodu A do bodu B. V ďalšom časovom bode narazí na časticu väčší počet molekúl z druhého. strane, a smer jej pohybu sa mení, pohybuje sa od t.v t.C. Pohyb častice peľu je teda dôsledkom pohybu a dopadov molekúl vody na ňu, v ktorej sa peľ nachádza ( Obr. 65). Podobný jav možno pozorovať, ak sa častice farby alebo sadzí umiestnia do vody.
Obrázok 65 ukazuje trajektóriu peľovej častice. Je vidieť, že nemožno hovoriť o nejakom konkrétnom smere jeho pohybu; neustále sa to mení.
Keďže pohyb častice je dôsledkom pohybu molekúl, môžeme konštatovať, že molekuly sa pohybujú náhodne (chaoticky). Inými slovami, nie je možné určiť konkrétny smer, ktorým sa pohybujú všetky molekuly.
Pohyb molekúl sa nikdy nezastaví. Dá sa povedať, že áno nepretržite. Nepretržitý náhodný pohyb atómov a molekúl sa nazýva tepelný pohyb. Tento názov je určený skutočnosťou, že rýchlosť pohybu molekúl závisí od teploty tela.
Keďže telesá pozostávajú z veľkého počtu molekúl a pohyb molekúl je náhodný, nie je možné presne povedať, koľko dopadov tá či oná molekula zažije od ostatných. Preto hovoria, že poloha molekuly, jej rýchlosť v každom časovom okamihu náhodný. To však neznamená, že pohyb molekúl nie je v súlade s určitými zákonmi. Najmä, aj keď sú rýchlosti molekúl v určitom časovom bode rôzne, väčšina z nich má rýchlosti blízke určitej určitej hodnote. Zvyčajne, keď hovoríme o rýchlosti pohybu molekúl, majú na mysli priemerná rýchlosť\((v_(cp)) \) .
2. Z hľadiska pohybu molekúl možno vysvetliť taký jav ako difúzia.
Difúzia je fenomén prenikania molekúl jednej látky do medzier medzi molekulami inej látky.
V určitej vzdialenosti od flakónu cítime parfum. Je to spôsobené tým, že molekuly duchov, podobne ako molekuly vzduchu, sa pohybujú. Medzi molekulami sú medzery. Molekuly parfumu prenikajú do medzier medzi molekulami vzduchu a molekuly vzduchu do medzier medzi molekulami parfému.
Difúziu kvapalín možno pozorovať, ak sa roztok síranu meďnatého naleje do kadičky a na vrch sa naleje voda tak, aby medzi týmito kvapalinami bola ostrá hranica. Po dvoch-troch dňoch si všimnete, že hranica už nebude taká ostrá; za tyzden sa to uplne vymyje. Po mesiaci sa kvapalina stane homogénnou a bude sfarbená rovnako v celej nádobe (obr. 66).
V tomto experimente molekuly síranu meďnatého prenikajú do medzier medzi molekulami vody a molekuly vody do medzier medzi molekulami síranu meďnatého. Treba mať na pamäti, že hustota síranu meďnatého je väčšia ako hustota vody.
Experimenty ukazujú, že k difúzii v plynoch dochádza rýchlejšie ako v kvapalinách. Je to spôsobené tým, že plyny majú nižšiu hustotu ako kvapaliny, t.j. molekuly plynu sa nachádzajú vo veľkých vzdialenostiach od seba. V pevných látkach dochádza k difúzii ešte pomalšie, pretože molekuly pevných látok sú ešte bližšie k sebe ako molekuly kvapalín.
V prírode, technike, každodennom živote možno nájsť množstvo javov, v ktorých sa difúzia prejavuje: farbenie, lepenie atď. Difúzia má v živote človeka veľký význam. Najmä v dôsledku difúzie sa kyslík do ľudského tela dostáva nielen cez pľúca, ale aj cez kožu. Z rovnakého dôvodu prechádzajú živiny z čriev do krvi.
Rýchlosť difúzie závisí nielen od stavu agregácie látky, ale aj od teploty.
Ak si na difúzny experiment pripravíte dve nádoby s vodou a modrou vitriolom a jednu z nich vložíte do chladničky a druhú necháte v miestnosti, zistíte, že pri vyššej teplote bude difúzia prebiehať rýchlejšie. Je to preto, že keď teplota stúpa, molekuly sa pohybujú rýchlejšie. Teda rýchlosť molekúl
a telesná teplota spolu súvisia.
Čím väčšia je priemerná rýchlosť pohybu molekúl tela, tým vyššia je jeho teplota.
3. Molekulárna fyzika na rozdiel od mechaniky študuje systémy (telesá) pozostávajúce z veľkého počtu častíc. Tieto orgány môžu byť rôzne štátov.
Veličiny charakterizujúce stav sústavy (telesa) sa nazývajú stavové parametre. Medzi parametre stavu patrí tlak, objem, teplota.
Možný je taký stav systému, pri ktorom parametre, ktoré ho charakterizujú, zostanú pri absencii vonkajších vplyvov ľubovoľne dlho nezmenené. Tento stav sa nazýva tepelná rovnováha.
Takže objem, teplota, tlak kvapaliny v nádobe, ktorá je v tepelnej rovnováhe so vzduchom v miestnosti, sa nezmení, ak na to neexistujú žiadne vonkajšie dôvody.
4. Stav tepelnej rovnováhy sústavy charakterizuje taký parameter ako teplota. Jeho zvláštnosťou je, že hodnota teploty vo všetkých častiach systému, ktorý je v stave tepelnej rovnováhy, je rovnaká. Ak striebornú lyžicu (alebo lyžicu vyrobenú z akéhokoľvek iného kovu) spustíte do pohára horúcej vody, lyžica sa zahreje a voda sa ochladí. Toto sa bude diať dovtedy, kým sa nedosiahne tepelná rovnováha, pri ktorej budú mať lyžica a voda rovnakú teplotu. V každom prípade, ak vezmeme dve rôzne zohriate telesá a privedieme ich do kontaktu, tak teplejšie teleso sa ochladí a chladnejšie sa zahreje. Po určitom čase sa systém pozostávajúci z týchto dvoch telies dostane do tepelnej rovnováhy a teplota týchto telies sa zhoduje.
Takže teplota lyžice a vody bude rovnaká, keď sa dostanú do tepelnej rovnováhy.
Teplota je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje tepelný stav telesa.
Takže teplota horúcej vody je vyššia ako studená; V zime je vonku teplota vzduchu nižšia ako v lete.
Jednotkou teploty je stupeň Celzia (°C). Meria sa teplota teplomer.
Zariadenie teplomeru a teda aj spôsob merania teploty je založený na závislosti vlastností telies od teploty, najmä na schopnosti telesa expandovať pri zahrievaní. V teplomeroch možno použiť rôzne telesá: kvapalné (alkohol, ortuť), pevné (kovy) a plynné látky. Nazývajú sa termometrické telesá. Termometrické teleso (kvapalné alebo plynné) sa vloží do trubice vybavenej stupnicou, privedie sa do kontaktu s telesom, ktorého teplota sa má merať.
Pri konštrukcii stupnice sa vyberú dva hlavné (referenčné, referenčné) body, ku ktorým sú priradené určité hodnoty teploty, a interval medzi nimi je rozdelený na niekoľko častí. Hodnota každej časti zodpovedá jednotke teploty na tejto stupnici.
5. Existujú rôzne teplotné stupnice. Jednou z najbežnejších stupníc v praxi je Celziova stupnica. Hlavnými bodmi tejto stupnice sú teplota topenia ľadu a bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku (760 mm Hg). Prvému bodu bola priradená hodnota 0 °C a druhému 100 °C. Vzdialenosť medzi týmito bodmi bola rozdelená na 100 rovnakých častí a dostala stupnicu Celzia. Jednotkou teploty na tejto stupnici je 1°C. Okrem Celziovej stupnice je široko používaná teplotná stupnica, tzv absolútne(termodynamická) teplotná stupnica alebo Kelvinova stupnica. Pre nulu na tejto stupnici sa berie teplota -273 ° C (presnejšie -273,15 ° C). Táto teplota sa nazýva absolútna nula teploty a označuje sa 0 K. Jednotkou teploty je jeden kelvin (1 K); rovná sa 1 stupňu Celzia. V súlade s tým je teplota topenia ľadu na stupnici absolútnej teploty 273 K (273,15 K) a bod varu vody je 373 K (373,15 K).
Teplota na absolútnej stupnici je označená písmenom \ (T \) . Vzťah medzi absolútnou teplotou \((T) \) a teplotou v stupňoch Celzia \(((t)^\circ) \) je vyjadrený vzorcom:
\[ T=t^\circ+273 \]
Časť 1
1. Brownov pohyb častíc farby vo vode je dôsledkom
1) príťažlivosť medzi atómami a molekulami
2) odpudzovanie medzi atómami a molekulami
3) chaotický a nepretržitý pohyb molekúl
4) posunutie vodných vrstiev v dôsledku teplotného rozdielu medzi spodnou a hornou vrstvou
2. V ktorej z nasledujúcich situácií hovoríme o Brownovom pohybe?
1) náhodný pohyb prachových častíc vo vzduchu
2) šírenie pachov
3) oscilačný pohyb častíc v uzloch kryštálovej mriežky
4) translačný pohyb molekúl plynu
3. Čo znamenajú slová: „Molekuly sa pohybujú náhodne“?
A. Neexistuje žiadny preferovaný smer pohybu molekúl.
B. Pohyb molekúl nepodlieha žiadnym zákonom.
Správna odpoveď
1) len A
2) len B
3) A aj B
4) ani A, ani B
4. Na pozíciu molekulárno-kinetickej teórie štruktúry hmoty, na ktorú sa častice hmoty podieľajú, patrí súvislý chaotický pohyb
1) len pre plyny
2) iba tekutiny
3) len pre plyny a kvapaliny
4) na plyny, kvapaliny a pevné látky
5. Ktorá (y) poloha (y) molekulárno-kinetickej teórie štruktúry hmoty potvrdzuje fenomén difúzie?
A. Molekuly sú v nepretržitom chaotickom pohybe
B. Medzi molekulami sú medzery
Správna odpoveď
1) len A
2) len B
3) A aj B
4) ani A, ani B
6. Pri rovnakej teplote dochádza k difúzii v kvapalinách
1) rýchlejšie ako v pevných látkach
2) rýchlejšie ako v plynoch
3) pomalšie ako v pevných látkach
4) rovnakou rýchlosťou ako v plynoch
7. Označte dvojicu látok, ktorých rýchlosť difúzie je najmenšia, pričom všetky ostatné sú rovnaké
1) roztok síranu meďnatého a vody
2) éterové pary a vzduch
3) železné a hliníkové dosky
4) voda a alkohol
8. Voda vrie a pri 100°C sa mení na paru. Priemerná rýchlosť pohybu molekúl pary
1) sa rovná priemernej rýchlosti pohybu molekúl vody
2) viac ako je priemerná rýchlosť pohybu molekúl vody
3) menšia ako priemerná rýchlosť pohybu molekúl vody
4) závisí od atmosférického tlaku
9. Tepelný pohyb molekúl
1) zastaví sa pri 0 °C
2) zastaví sa pri 100 °C
3) nepretržite
4) má určitý smer
10. Voda sa ohrieva z izbovej teploty na 80°C. Čo sa stane s priemernou rýchlosťou molekúl vody?
1) klesá
2) zvyšuje
3) sa nemení
4) najprv sa zvýši a počnúc od určitej hodnoty teploty zostane nezmenená
11. Jeden pohár vody je na stole v teplej miestnosti, druhý je v chladničke. Priemerná rýchlosť molekúl vody v pohári v chladničke
1) sa rovná priemernej rýchlosti pohybu molekúl vody v pohári stojacom na stole
2) väčšia ako priemerná rýchlosť pohybu molekúl vody v pohári stojacom na stole
3) menšia ako priemerná rýchlosť pohybu molekúl vody v pohári stojacom na stole
4) rovná nule
12. Zo zoznamu tvrdení nižšie vyberte dva správne a zapíšte ich čísla do tabuľky
1) tepelný pohyb molekúl nastáva len pri teplote vyššej ako 0 °C
2) difúzia v pevných látkach je nemožná
3) príťažlivé a odpudivé sily pôsobia medzi molekulami súčasne
4) molekula je najmenšia častica látky
5) rýchlosť difúzie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou
13. Do kabinetu fyziky sa priniesol vatový tampón namočený v parfume a nádoba, do ktorej sa nalial roztok síranu meďnatého (modrý roztok) a na vrch sa opatrne naliala voda (obr. 1). Zistilo sa, že vôňa parfumu sa v priebehu niekoľkých minút rozšírila po celom objeme celej skrinky, pričom hranica medzi dvoma tekutinami v nádobe zmizla až po dvoch týždňoch (obr. 2).
Vyberte z navrhovaného zoznamu dve tvrdenia, ktoré zodpovedajú výsledkom experimentálnych pozorovaní. Uveďte ich čísla.
1) Proces difúzie možno pozorovať v plynoch a kvapalinách.
2) Rýchlosť difúzie závisí od teploty látky.
3) Rýchlosť difúzie závisí od agregovaného stavu látky.
4) Rýchlosť difúzie závisí od typu kvapalín.
5) V pevných látkach je rýchlosť difúzie najnižšia.
Odpovede
Späť dopredu
Pozor! Ukážka snímky slúži len na informačné účely a nemusí predstavovať celý rozsah prezentácie. Ak vás táto práca zaujala, stiahnite si plnú verziu.
Ciele.
- Vzdelávacie.
- Uveďte pojem teploty ako mieru priemernej kinetickej energie; zvážiť históriu vzniku teplomerov, porovnať rôzne teplotné stupnice; formovať schopnosť aplikovať získané poznatky pri riešení problémov a plnení praktických úloh, rozširovať obzory žiakov v oblasti tepelných javov.
- Vzdelávacie.
- Rozvíjať schopnosť počúvať partnera, vyjadriť svoj vlastný názor
- Rozvíjanie.
- Rozvoj dobrovoľnej pozornosti, myslenia študentov (schopnosť analyzovať, porovnávať, vytvárať analógie, vyvodzovať závery.), Kognitívny záujem (na základe fyzikálneho experimentu);
- formovanie svetonázorových koncepcií o poznateľnosti sveta.
POČAS VYUČOVANIA
Dobrý deň, posaďte sa.
Pri štúdiu mechaniky nás zaujímal pohyb telies. Teraz zvážime javy spojené so zmenou vlastností telies v pokoji. Budeme študovať ohrievanie a ochladzovanie vzduchu, topenie ľadu, topenie kovov, vrenie vody atď.. Takéto javy sú tzv. tepelné javy.
Vieme, že keď sa ohrieva studená voda, najskôr sa zohreje a potom sa zohreje. Kovová časť vybratá z plameňa postupne chladne. Vzduch obklopujúci ohrievače teplej vody sa zahrieva atď.
Slová "studený", "teplý", "horúci" označujú tepelný stav telies. Veličina charakterizujúca tepelný stav telies je teplota.
Každý vie, že teplota teplej vody je vyššia ako teplota studenej vody. V zime je vonku teplota vzduchu nižšia ako v lete.
Všetky molekuly akejkoľvek látky sa nepretržite a náhodne (chaoticky) pohybujú.
Náhodný náhodný pohyb molekúl sa nazýva tepelný pohyb.
Aký je rozdiel medzi tepelným pohybom a mechanickým pohybom?
Zahŕňa veľa častíc s rôznymi trajektóriami. Pohyb sa nikdy nezastaví. (Príklad: Brownov pohyb)
Ukážka Brownovho modelu pohybu
Od čoho závisí tepelný pohyb?
- Pokus číslo 1: Do studenej vody dáme kúsok cukru a do horúcej druhý. Ktoré sa rýchlejšie rozpustia?
- Pokus číslo 2: Do studenej vody dáme 2 kusy cukru (jeden väčší ako druhý). Ktoré sa rýchlejšie rozpustia?
Otázka, aká je teplota, sa ukázala ako veľmi zložitá. Aký je rozdiel medzi horúcou vodou a studenou vodou? Na túto otázku dlho neexistovala jasná odpoveď. Dnes vieme, že pri akejkoľvek teplote sa voda skladá z rovnakých molekúl. Čo presne sa potom mení vo vode, keď sa jej teplota zvyšuje? Zo skúseností sme videli, že cukor sa v horúcej vode rozpúšťa oveľa rýchlejšie. Rozpúšťanie nastáva v dôsledku difúzie. teda difúzia pri vyšších teplotách je rýchlejšia ako pri nižších teplotách.
Ale príčinou difúzie je pohyb molekúl. To znamená, že existuje vzťah medzi rýchlosťou pohybu molekúl a teplotou telesa: V tele s vyššou teplotou sa molekuly pohybujú rýchlejšie.
Ale teplota nezávisí len od priemernej rýchlosti molekúl. Takže napríklad kyslík, ktorého priemerná rýchlosť molekúl je 440 m/s, má teplotu 20 °C a dusík s rovnakou priemernou rýchlosťou molekúl má teplotu 16 °C. Nižšia teplota dusíka je spôsobená tým, že molekuly dusíka sú ľahšie ako molekuly kyslíka. Teplota látky je teda určená nielen priemernou rýchlosťou jej molekúl, ale aj ich hmotnosťou. To isté vidíme aj v experimente č.2.
Poznáme veličiny, ktoré závisia od rýchlosti aj od hmotnosti častice. Sú to hybnosť a kinetická energia. Vedci zistili, že teplotu tela určuje kinetická energia molekúl: teplota je mierou priemernej kinetickej energie častíc telesa; čím väčšia je táto energia, tým vyššia je teplota tela.
Takže, keď sa telesá zahrievajú, priemerná kinetická energia molekúl sa zvyšuje a začnú sa pohybovať rýchlejšie; po ochladení sa energia molekúl zníži a začnú sa pohybovať pomalšie.
Teplota je hodnota, ktorá charakterizuje tepelný stav tela. Miera "tepla" tela. Čím vyššia je teplota telesa, tým viac energie majú v priemere jeho atómy a molekuly.
Dá sa pri posudzovaní stupňa telesného tepla spoliehať len na vlastné pocity?
- Skúsenosť číslo 1: Jednou rukou sa dotknite dreveného predmetu a druhou kovového predmetu.
Porovnajte vnemy
Hoci oba predmety majú rovnakú teplotu, jedna ruka bude mať pocit chladu a druhá teplo
- Skúsenosť číslo 2: vezmite si tri nádoby s horúcou, teplou a studenou vodou. Ponorte jednu ruku do nádoby so studenou vodou a druhú do nádoby s horúcou vodou. Po chvíli sa obe ruky spustia do nádoby s teplou vodou.
Porovnajte vnemy
Ruka, ktorá bola v horúcej vode, je teraz studená a ruka, ktorá bola v studenej vode, je teraz teplá, aj keď sú obe ruky v tej istej nádobe
Dokázali sme, že naše pocity sú subjektívne. Na ich potvrdenie sú potrebné nástroje.
Prístroje používané na meranie teploty sú tzv teplomery. Činnosť takéhoto teplomeru je založená na tepelnej rozťažnosti látky. Pri zahrievaní sa stĺpec látky použitej v teplomere (napríklad ortuti alebo alkoholu) zvyšuje a pri ochladzovaní klesá. Prvý kvapalinový teplomer vynašiel v roku 1631 francúzsky fyzik J. Rey.
Teplota tela sa bude meniť, kým sa nedostane do tepelnej rovnováhy s prostredím.
Zákon tepelnej rovnováhy: pre akúkoľvek skupinu izolovaných telies sa po určitom čase teploty stanú rovnakými, t.j. nastáva tepelná rovnováha.
Malo by sa pamätať na to, že každý teplomer vždy ukazuje svoju vlastnú teplotu. Na určenie teploty prostredia je potrebné umiestniť teplomer do tohto prostredia a počkať, kým sa teplota zariadenia neprestane meniť, pričom nadobudne hodnotu rovnajúcu sa teplote okolia.. Pri zmene teploty média sa zmení aj teplota teplomera.
Lekársky teplomer určený na meranie teploty ľudského tela funguje trochu inak. Patrí medzi tzv maximálne teplomery, pričom sa stanovila najvyššia teplota, na ktorú boli zahriate. Po zmeraní vlastnej teploty si môžete všimnúť, že v chladnejšom (v porovnaní s ľudským telom) prostredí lekársky teplomer stále ukazuje rovnakú hodnotu. Ak chcete vrátiť ortuťový stĺpec do pôvodného stavu, musíte tento teplomer zatriasť.
Pri laboratórnom teplomere používanom na meranie teploty média to nie je potrebné.
Teplomery používané v každodennom živote umožňujú vyjadrovať teplotu látky v stupňoch Celzia (°C).
A. Celsius (1701-1744) – švédsky vedec, ktorý navrhol použiť teplotnú stupnicu Celzia. V Celziovej teplotnej stupnici je nula (od polovice 18. storočia) teplota topiaceho sa ľadu a 100 stupňov je bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku.
Vypočujeme si správu o histórii vývoja teplomerov (Prezentácia Sidorovej E.)
Kvapalinové teplomery sú založené na princípe zmeny objemu kvapaliny, ktorá sa nalieva do teplomera (zvyčajne liehová alebo ortuťová) pri zmene teploty okolia. Nevýhoda: rôzne kvapaliny expandujú inak, takže údaje teplomerov sa líšia: Ortuť -50 0 С; glycerín -47,6 0 C
Skúsili sme si doma vyrobiť tekutý teplomer. Pozrime sa, čo z toho vzniklo. (Video od Brykiny V. Príloha 1)
Dozvedeli sme sa, že existujú rôzne teplotné stupnice. Okrem Celziovej stupnice je široko používaná Kelvinova stupnica. Pojem absolútnej teploty zaviedol W. Thomson (Kelvin). Absolútna teplotná stupnica sa nazýva Kelvinova stupnica alebo termodynamická teplotná stupnica.
Jednotkou absolútnej teploty je kelvin (K).
Absolútna nula - najnižšia možná teplota, pri ktorej nemôže byť nič chladnejšie a je teoreticky nemožné z látky získať tepelnú energiu, teplota, pri ktorej sa zastaví tepelný pohyb molekúl
Absolútna nula je definovaná ako 0 K, čo je približne 273,15 °C
Jeden Kelvin sa rovná jednému stupňu T=t+273
Otázky zo skúšky
Ktorá z nasledujúcich možností merania teploty teplej vody teplomerom poskytuje správnejší výsledok?
1) Teplomer sa položí do vody a po niekoľkých minútach sa vytiahne z vody a odčítajú sa údaje.
2) Teplomer sa spustí do vody a počká, kým sa teplota neprestane meniť. Potom, bez toho, aby ste vybrali teplomer z vody, zistite jeho hodnoty.
3) Teplomer sa spustí do vody a bez toho, aby ste ho vybrali z vody, okamžite urobte údaje
4) Teplomer sa spustí do vody, potom sa rýchlo vyberie z vody a odčítajú sa údaje
Obrázok znázorňuje časť stupnice teplomera visiaceho mimo okna. Teplota vzduchu vonku je
- 180 C
- 14 0 С
- 21 0 С
- 220 C
Vyriešte úlohy č. 915, 916 („Zbierka úloh z fyziky 7-9“ od V.I. Lukashika, E.V. Ivanova)
- Domáca úloha: Odsek 28
- 128 D „Zbierka úloh z fyziky 7-9“ V.I. Lukashik, E.V. Ivanova
Metodická podpora
- "Fyzika 8" S.V. Gromov, N.A. Vlasť
- „Zbierka úloh z fyziky 7-9“ V.I.Lukashik, E.V. Ivanova
- Kresby, ktoré sú vo verejnej doméne internetu
Základy molekulárno-kinetickej teórie štruktúry hmoty
Základy molekulárnej kinetickej teórie vyvinul M.V. Lomonosov, L. Boltzmann, J. Maxwell a i. Táto teória je založená na nasledujúcich ustanoveniach:
1. Všetky látky pozostávajú z najmenších častíc – molekúl. Molekuly v zložitých látkach pozostávajú z ešte menších častíc - atómov. Rôzne kombinácie atómov vytvárajú druhy molekúl. Atóm pozostáva z kladne nabitého jadra obklopeného záporne nabitým elektrónovým obalom. Hmotnosť molekúl a atómov sa meria v atómových hmotnostných jednotkách (amu). Priemer atómov a molekúl je rádovo 10 - 10 cm Množstvo látky, ktoré obsahuje počet častíc (atómov alebo molekúl) rovný počtu atómov v 0,012 kg izotopu uhlíka C sa nazýva tzv. modlíme sa.
Molekuly sa navzájom zrážajú a menia rýchlosť v rozsahu aj v smere. V tomto prípade sa ich celková kinetická energia prerozdelí. Teleso pozostávajúce z molekúl sa považuje za systém pohybujúcich sa a interagujúcich častíc. Takýto systém molekúl má energiu pozostávajúcu z potenciálnej energie interakcie častíc a kinetickej energie pohybu častíc. Táto energia sa nazýva vnútorná energia tela. Množstvo vnútornej energie odovzdanej medzi telesami pri výmene tepla je tzv množstvo tepla (joule, cal). Joule - SI. 1 cal = 4,18 J. Atómy a molekuly sú v nepretržitom pohybe, ktorý je tzv tepelný. Hlavnou vlastnosťou tepelného pohybu je jeho spojitosť (chaoticita). Na kvantitatívne charakterizovanie intenzity tepelného pohybu sa zavádza pojem telesnej teploty. Čím intenzívnejší je tepelný pohyb molekúl v tele, tým vyššia je jeho teplota. Keď sa dve telesá dostanú do kontaktu, energia prechádza z viac zahriateho telesa do menej zahriateho a nakoniec sa vytvorí stav tepelnej rovnováhy.
Z pohľadu molekulárnych kinetických konceptov teplota je veličina, ktorá charakterizuje priemernú kinetickú energiu translačného pohybu molekúl alebo atómov. Jednotkou merania teploty tepla je stupňa.(Jedna stotina rozdielu medzi bodmi varu a tuhnutia čistej vody pri atmosférickom tlaku). Kelvinova stupnica absolútnej teploty bola zavedená do fyziky. Stupeň Celzia sa rovná stupňu Kelvina. Pri teplote -273 C by sa mal translačný pohyb molekúl plynu (absolútna nula) zastaviť, t.j. sústava (teleso) má najnižšiu možnú energiu.
Hlavné ustanovenia molekulárno-kinetickej teórie štruktúry hmoty potvrdzujú početné experimenty a javy (difúzia, Brownov pohyb, miešanie kvapalín, stlačiteľnosť rôznych látok, rozpúšťanie pevných látok v kvapalinách atď.). Moderné experimentálne metódy – röntgenová difrakčná analýza, pozorovania elektrónovým mikroskopom a iné – obohatili naše chápanie štruktúry hmoty. V plyne sú medzi molekulami relatívne veľké vzdialenosti a príťažlivé sily sú zanedbateľné. Molekuly plynu majú tendenciu byť vždy rovnomerne rozložené po celom objeme, ktorý zaberajú. Plyn vyvíja tlak na steny nádoby, v ktorej sa nachádza. Tento tlak je spôsobený nárazmi pohybujúcich sa molekúl. Pri štúdiu kinetickej teórie plynu sa uvažuje o tzv ideálny plyn. Plyn, v ktorom zanedbávame sily medzimolekulovej interakcie a objem molekúl plynu. Za predpokladu, že pri zrážkach sú molekuly ideálneho plynu ako absolútne elastické gule.
