מה זה: תנועה תרמית? עם איזה רעיון זה קשור?

אירועי העולם הפיזי קשורים קשר הדוק לשינויים בטמפרטורה. עם כל אדם שלה מקבל היכרות בגיל הרך, כאשר הוא מבין כי הקרח קר, מים רותחים נשרף. יחד עם זאת, מובן כי התהליכים של שינוי הטמפרטורה לא מתרחשים באופן מיידי. רק אז בבית הספר התלמיד לומד כי זה נובע התנועה התרמית. ואת התהליכים הקשורים לטמפרטורה, זיהו קטע שלם של הפיזיקה.

מה הטמפרטורה?

תפיסה מדעית זו מיועדת להחליף את המונחים השכיחים. בחיי היומיום, מילים כגון חם, קר או חם כל הזמן מופיעים. כולם מדברים על מידת החמימות של הגוף. כך זה מוגדר בפיזיקה, רק עם תוספת כי היא כמות סקלרית. אחרי הכל, הטמפרטורה אין כיוון, אבל רק ערך מספרי.

במערכת הבינלאומית של יחידות (SI), הטמפרטורה נמדדת במעלות צלזיוס (C °). אבל נוסחאות רבות המתארות תופעות תרמיות, הוא נדרש לתרגם אותו קלווין (K). לשם כך, יש נוסחה פשוטה: T = t + 273. בה, T הוא הטמפרטורה בקלווין, ו- T הוא צלזיוס. סולם קלווין קשורה עם הרעיון של טמפרטורת אפס מוחלט.

יש עוד כמה סולמות טמפרטורה. באירופה ובאמריקה, למשל, במהלך פרנהייט (F). לכן, הם חייבים להיות מסוגלים לכתוב ב צלזיוס. כדי לעשות זאת, יש צורך לחסר 32 מן הקריאות ב F, ואז לחלק אותו 1.8.

ניסוי ביתי

בהסבר שלו הוא נדרש לדעת מושגים כגון טמפרטורה, תנועה תרמית. כן, כדי לבצע את החוויה הזו היא קלה.

ייקח לו שלושה טנקים. הם צריכים להיות גדולים מספיק כדי להתאים בקלות בידיהם. ממלאים אותם במים בטמפרטורות שונות. בחודש הראשון, זה חייב להיות קר מאוד. השני - התחמם. בשלישית, יוצקים מים חמים, אחד שבו היד תהיה אפשרית.

עכשיו החוויה עצמה. מנמיכים את יד שמאל לתוך מיכל של מים קרים, את הזכות עם החמים. חכה כמה דקות. הסר אותם ומיד לטבול אותם בכלי עם מים חמים.

התוצאה תהיה בלתי צפויה. יד שמאל ירגיש כי המים חמים, ימינה תהיה תחושה של מים קרים. זאת בשל העובדה כי בהתחלה שיווי משקל תרמי הוקמה עם נוזלים אלה שאליהם הידיים שקועים בתחילה. ואז האיזון הזה הוא הפרה חדה.

ההוראות העיקריות של התיאוריה המולקולרית-קינטית

הוא מתאר את כל תופעות החום. והצהרות אלה הן פשוטות למדי. לכן, יש צורך לדעת את ההוראות האלה בשיחה על תנועה תרמית.

ראשית: חומרים נוצרים על ידי חלקיקים זעירים, הממוקמים במרחק זה מזה. וחלקיקים אלה יכולים להיות הן מולקולות והן אטומים. והמרחק ביניהם גדול פי כמה ממידת החלקיקים.

שנית: בכל החומרים, התנועה התרמית של המולקולות נצפתה, שמעולם לא מפסיקה. החלקיקים נעים באופן אקראי (chaotically).

שלישית: חלקיקים אינטראקציה אחד עם השני. פעולה זו נובעת מכוחות המשיכה והדחייה. הערך שלהם תלוי המרחק בין החלקיקים.

אישור על הוראת MKT הראשונה

הוכחה לכך שהגופים מורכבים מחלקיקים, שביניהם קיימים פערים, היא ההתפשטות התרמית שלהם . לכן, כאשר הגוף מחומם, גודלו עולה. זאת בשל הסרת חלקיקים זה מזה.

אישור נוסף לכך הוא דיפוזיה. כלומר, החדירה של מולקולות של חומר אחד בין חלקיקי אחר. והתנועה הזאת מתגלה כמדומה. דיפוזיה ממשיך מהר יותר, מולקולות חוץ נוסף נמצאים. לכן, בגזים, החדירה ההדדית תתרחש הרבה יותר מהר מאשר נוזלים. ובמוצקים, דיפוזיה דורשת שנים.

אגב, התהליך האחרון מסביר את התנועה התרמית. אחרי הכל, החדירה ההדדית של חומרים זה לזה מתרחשת ללא כל התערבות מבחוץ. אבל זה יכול להיות מואץ אם הגוף מחומם.

אישור על הוראת MKT השנייה

הוכחה חיה לקיומה של תנועה תרמית היא תנועה בראונית של חלקיקים. זה נחשב עבור חלקיקים מושעה, כלומר, אלה הם גדולים באופן משמעותי מאשר מולקולות של החומר. חלקיקים אלה יכולים להיות חלקיקי אבק או גרגרים. ולשים אותם במים או בגז.

הסיבה לתנועה האקראית של החלקיק התלוי היא שמולקולות פועלות מכל הצדדים. הפעולה שלהם היא אקראית. גודל ההשפעה בכל פעם שונה. לכן, הכוח הנוסף מופנה בדרך זו והאחרת.

אם אנחנו מדברים על קצב תנועה תרמית של מולקולות, אז יש שם מיוחד - הריבוע הממוצע. זה יכול להיות מחושב על ידי הנוסחה:

V = √ [(3kT) / m ₀ ].

ב, T הוא הטמפרטורה בקלווין, m ₀ הוא המסה של מולקולה אחת, k הוא קבוע בולצמן (k = 1.38 * 10 ^-23 J / K).

אישור על ההוראה השלישית של ICB

החלקיקים מושכים ודוחים. בהסבר של תהליכים רבים הקשורים תנועה תרמית, ידע זה חשוב.

אחרי הכל, כוחות האינטראקציה תלויים במצב המצטבר של החומר. אז, עבור גזים יש כמעט אף אחד, שכן החלקיקים מוסרים כל כך הרבה פעולה שלהם לא באה לידי ביטוי. ב נוזלים מוצקים הם מורגשים להבטיח את שימור נפח החומר. בחודש האחרון הם מבטיחים גם את התחזוקה של הטופס.

ההוכחה לקיומם של כוחות המשיכה והדחייה היא הופעתם של כוחות אלסטיים בעיוות הגופים. לכן, כאשר הארכה עולה, כוחות המשיכה בין המולקולות להגדיל, ובמקרה של דחיסה, כוחות המשיכה נדחים. אבל בשני המקרים הם מחזירים את הגוף לצורתו המקורית.

אנרגיה ממוצעת של תנועה תרמית

זה יכול להיות כתוב מן המשוואה הבסיסית MKT :

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

בנוסחה זו, p הוא הלחץ, V הוא נפח, N הוא מספר המולקולות, ו- E הוא האנרגיה הקינטית הממוצעת.

מצד שני, משוואה זו יכולה להיות כתובה כך:

(PV) / N = kT.

אם אתם משלבים אותם, אתם מקבלים את השוויון הבא:

(2E) / 3 = kT.

מכאן נובע הנוסחה של האנרגיה הקינטית הממוצעת של מולקולות:

E = (3kT) / 2.

מכאן ברור כי האנרגיה היא פרופורציונלית לטמפרטורה של החומר. כלומר, כאשר האחרון מגביר, החלקיקים לנוע מהר יותר. זוהי המהות של התנועה התרמית שקיימת, כל עוד יש טמפרטורה שונה מאפס מוחלט.