Ang mga kaganapan sa pisikal na mundo ay hindi mapaghihiwalay na nauugnay sa mga pagbabago sa temperatura. Ang bawat tao ay nakikilala ito sa maagang pagkabata, kapag napagtanto niya na ang yelo ay malamig, at ang kumukulong tubig ay nasusunog. Kasabay nito, ang pag-unawa ay dumating na ang mga proseso ng pagbabago ng temperatura ay hindi nangyayari kaagad. Nang maglaon, sa paaralan, nalaman ng estudyante na ito ay konektado sa thermal motion. At ang isang buong seksyon ng pisika ay nakatuon sa mga prosesong nauugnay sa temperatura.
Ano ang temperatura?
Ito ay isang siyentipikong konsepto na ipinakilala upang palitan ang mga pang-araw-araw na termino. Sa pang-araw-araw na buhay, ang mga salita tulad ng mainit, malamig o mainit ay patuloy na lumalabas. Lahat sila ay nagsasalita tungkol sa antas ng pag-init ng katawan. Ito ay kung paano ito tinukoy sa pisika, sa karagdagan lamang na ito ay isang scalar na dami. Pagkatapos ng lahat, ang temperatura ay walang direksyon, ngunit isang numerical value lamang.
Sa International System of Units (SI), ang temperatura ay sinusukat sa degrees Celsius (ºС). Ngunit sa maraming mga formula na naglalarawan ng mga thermal phenomena, kinakailangan na i-convert ito sa Kelvin (K). Para saMayroong isang simpleng formula para dito: T \u003d t + 273. Sa loob nito, ang T ay ang temperatura sa Kelvin, at ang t ay nasa Celsius. Ang konsepto ng absolute zero temperature ay nauugnay sa Kelvin scale.
Mayroong iba pang mga sukat ng temperatura. Sa Europa at Amerika, halimbawa, Fahrenheit (F) ang ginagamit. Samakatuwid, dapat silang magsulat sa Celsius. Upang gawin ito, ibawas ang 32 mula sa mga pagbasa sa F, pagkatapos ay hatiin ito sa 1, 8.
Eksperimento sa bahay
Sa kanyang paliwanag, kailangan mong malaman ang mga konsepto gaya ng temperatura, thermal motion. At madaling kumpletuhin ang karanasang ito.
Tatlong lalagyan ang aabutin. Dapat silang sapat na malaki upang ang mga kamay ay madaling magkasya sa kanila. Punan sila ng tubig na may iba't ibang temperatura. Sa una, ito ay dapat na napakalamig. Sa pangalawang - pinainit. Ibuhos ang mainit na tubig sa pangatlo, kung saan posibleng hawakan ang kamay.
Ngayon ang karanasan mismo. Isawsaw ang iyong kaliwang kamay sa isang lalagyan ng malamig na tubig, kanan - na may pinakamainit. Maghintay ng ilang minuto. Ilabas ang mga ito at agad na isawsaw sa isang sisidlan ng maligamgam na tubig.
Ang resulta ay hindi inaasahan. Mararamdaman ng kaliwang kamay na mainit ang tubig, habang ang kanang kamay naman ay makaramdam ng malamig na tubig. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang thermal equilibrium ay unang itinatag sa mga likido kung saan ang mga kamay ay unang nalulubog. At pagkatapos ang balanseng ito ay biglang naabala.
Mga pangunahing paniniwala ng molecular kinetic theory
Inilalarawan nito ang lahat ng thermal phenomena. At ang mga pahayag na ito ay medyo simple. Samakatuwid, sa isang pag-uusap tungkol sa thermal motion, dapat malaman ang mga probisyong itokinakailangan.
Una: ang mga substance ay nabubuo ng pinakamaliit na particle na matatagpuan sa ilang distansya mula sa isa't isa. Bukod dito, ang mga particle na ito ay maaaring parehong mga molekula at mga atomo. At ang distansya sa pagitan ng mga ito ay maraming beses na mas malaki kaysa sa laki ng mga particle.
Pangalawa: sa lahat ng substance ay mayroong thermal movement ng mga molecule, na hindi tumitigil. Ang mga particle ay random na gumagalaw (chaotically).
Pangatlo: ang mga particle ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang pagkilos na ito ay dahil sa mga puwersa ng pang-akit at pagtanggi. Ang halaga ng mga ito ay depende sa distansya sa pagitan ng mga particle.
Pagkumpirma ng unang probisyon ng ICB
Ang patunay na ang mga katawan ay binubuo ng mga particle na may mga puwang sa pagitan ng mga ito ay ang kanilang thermal expansion. Kaya, kapag ang katawan ay pinainit, ang laki nito ay tumataas. Nangyayari ito dahil sa pag-aalis ng mga particle sa isa't isa.
Ang isa pang kumpirmasyon ng sinabi ay pagsasabog. Iyon ay, ang pagtagos ng mga molekula ng isang sangkap sa pagitan ng mga particle ng isa pa. Bukod dito, ang kilusang ito ay mutual. Ang pagsasabog ay nagpapatuloy nang mas mabilis, mas malayo ang pagitan ng mga molekula ay matatagpuan. Samakatuwid, sa mga gas, ang mutual penetration ay magaganap nang mas mabilis kaysa sa mga likido. At sa solids, ang diffusion ay tumatagal ng mga taon.
Nga pala, ang huling proseso ay nagpapaliwanag din ng thermal motion. Pagkatapos ng lahat, ang mutual na pagtagos ng mga sangkap sa bawat isa ay nangyayari nang walang anumang pagkagambala mula sa labas. Ngunit maaari itong mapabilis sa pamamagitan ng pag-init ng katawan.
Pagkumpirma ng pangalawang posisyon ng MKT
Maliwanag na patunay na mayroonAng thermal motion ay ang Brownian motion ng mga particle. Isinasaalang-alang ito para sa mga nasuspinde na particle, iyon ay, para sa mga mas malaki kaysa sa mga molekula ng isang sangkap. Ang mga particle na ito ay maaaring mga dust particle o butil. At dapat na ilagay ang mga ito sa tubig o gas.
Ang dahilan ng random na paggalaw ng isang nasuspinde na particle ay ang pagkilos ng mga molekula dito mula sa lahat ng panig. Ang kanilang aksyon ay mali-mali. Ang laki ng mga epekto sa bawat punto ng oras ay iba. Samakatuwid, ang nagresultang puwersa ay nakadirekta alinman sa isang direksyon o sa iba pa.
Kung pinag-uusapan natin ang bilis ng thermal motion ng mga molecule, mayroong isang espesyal na pangalan para dito - root mean square. Maaari itong kalkulahin gamit ang formula:
v=√[(3kT)/m0].
Sa loob nito, ang T ay ang temperatura sa Kelvin, m0 ang masa ng isang molekula, ang k ay ang Boltzmann constant (k=1, 3810 -23 J/K).
Pagkumpirma ng ikatlong probisyon ng ICB
Ang mga particle ay umaakit at nagtataboy. Sa pagpapaliwanag ng maraming prosesong nauugnay sa thermal motion, lumalabas na mahalaga ang kaalamang ito.
Pagkatapos ng lahat, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay nakasalalay sa pinagsama-samang estado ng bagay. Kaya, ang mga gas ay halos wala sa kanila, dahil ang mga particle ay inalis hanggang ngayon na ang kanilang epekto ay hindi ipinahayag. Sa mga likido at solido, ang mga ito ay nakikita at tinitiyak ang pag-iingat ng dami ng sangkap. Sa huli, ginagarantiyahan din nila ang pagpapanatili ng hugis.
Ang katibayan ng pagkakaroon ng mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi ay ang paglitaw ng mga puwersang nababanat sa panahon ng pagpapapangit ng mga katawan. Kaya, sa pagpahaba, ang mga puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga molekula ay tumataas, at kasamacompression - pagtanggi. Ngunit sa parehong mga kaso, ibinabalik nila ang katawan sa orihinal nitong hugis.
Average na enerhiya ng thermal motion
Maaari itong isulat mula sa pangunahing MKT equation:
(pV)/N=(2E)/3.
Sa formula na ito, ang p ay pressure, V ay volume, N ay ang bilang ng mga molecule, E ay ang average na kinetic energy.
Sa kabilang banda, ang equation na ito ay maaaring isulat ng mga sumusunod:
(pV)/N=kT.
Kung pagsasamahin mo ang mga ito, makukuha mo ang sumusunod na pagkakapantay-pantay:
(2E)/3=kT.
Mula rito ay sumusunod sa sumusunod na formula para sa average na kinetic energy ng mga molekula:
E=(3kT)/2.
Mula dito ay malinaw na ang enerhiya ay proporsyonal sa temperatura ng sangkap. Iyon ay, kapag ang huli ay tumaas, ang mga particle ay gumagalaw nang mas mabilis. Ito ang esensya ng thermal motion, na umiiral hangga't may temperatura maliban sa absolute zero.
