Các sự kiện của thế giới vật chất gắn bó chặt chẽ với sự thay đổi của nhiệt độ. Mỗi người đều làm quen với nó trong thời thơ ấu, khi họ nhận ra rằng đá lạnh và nước sôi bùng cháy. Đồng thời, hiểu được rằng các quá trình thay đổi nhiệt độ không xảy ra ngay lập tức. Sau đó, ở trường, học sinh biết rằng điều này được kết nối với chuyển động nhiệt. Và toàn bộ phần vật lý được dành riêng cho các quá trình liên quan đến nhiệt độ.
Nhiệt độ là gì?
Đây là một khái niệm khoa học được giới thiệu để thay thế các thuật ngữ hàng ngày. Trong cuộc sống hàng ngày, những từ như nóng, lạnh hoặc ấm liên tục xuất hiện. Tất cả đều nói lên mức độ nóng lên của cơ thể. Đây là cách nó được định nghĩa trong vật lý, chỉ với việc bổ sung rằng nó là một đại lượng vô hướng. Rốt cuộc, nhiệt độ không có hướng mà chỉ có một giá trị số.
Trong Hệ Đơn vị Quốc tế (SI), nhiệt độ được đo bằng độ C (ºС). Nhưng trong nhiều công thức mô tả hiện tượng nhiệt, người ta yêu cầu chuyển nó thành Kelvin (K). VìCó một công thức đơn giản cho điều này: T \u003d t + 273. Trong đó, T là nhiệt độ tính bằng Kelvin và t là độ C. Khái niệm nhiệt độ không tuyệt đối gắn liền với thang Kelvin.
Có một số thang đo nhiệt độ khác. Ví dụ: ở Châu Âu và Châu Mỹ, Fahrenheit (F) được sử dụng. Do đó, họ phải có khả năng viết bằng độ C. Để làm điều này, hãy trừ 32 từ các số đọc trong F, sau đó chia nó cho 1, 8.
Thử nghiệm tại nhà
Theo lời giải thích của anh ấy, bạn cần biết những khái niệm như nhiệt độ, chuyển động nhiệt. Và thật dễ dàng để hoàn thành trải nghiệm này.
Sẽ mất ba thùng chứa. Chúng phải đủ lớn để bàn tay có thể dễ dàng nhét vào. Đổ đầy nước có nhiệt độ khác nhau vào chúng. Đầu tiên, nó phải rất lạnh. Trong lần thứ hai - được làm nóng. Đổ nước nóng vào cái thứ ba, cái thứ ba có thể cầm được bằng tay.
Bây giờ trải nghiệm chính nó. Nhúng tay trái vào thùng nước lạnh, bên phải - với nước nóng nhất. Chờ một vài phút. Lấy chúng ra và ngay lập tức ngâm chúng vào một bình nước ấm.
Kết quả sẽ bất ngờ. Tay trái sẽ cảm thấy nước ấm, trong khi tay phải sẽ cảm thấy nước lạnh. Điều này là do sự cân bằng nhiệt lần đầu tiên được thiết lập với những chất lỏng mà ban đầu nhúng tay. Và sau đó số dư này bị xáo trộn mạnh.
Các nguyên lý chính của thuyết động học phân tử
Nó mô tả tất cả các hiện tượng nhiệt. Và những câu lệnh này khá đơn giản. Vì vậy, trong một cuộc trò chuyện về chuyển động nhiệt, những điều khoản này nên được biếtbắt buộc.
Thứ nhất: các chất được tạo thành bởi các phần tử nhỏ nhất nằm cách xa nhau một khoảng nào đó. Hơn nữa, những hạt này có thể vừa là phân tử vừa là nguyên tử. Và khoảng cách giữa chúng lớn hơn nhiều lần so với kích thước của các hạt.
Thứ hai: trong mọi chất đều có sự chuyển động nhiệt của các phân tử, không bao giờ dừng lại. Các hạt chuyển động ngẫu nhiên (hỗn loạn).
Thứ ba: các hạt tương tác với nhau. Hành động này là do lực hút và lực đẩy. Giá trị của chúng phụ thuộc vào khoảng cách giữa các hạt.
Xác nhận điều khoản đầu tiên của ICB
Bằng chứng rằng các vật thể được cấu tạo bởi các hạt có khoảng trống giữa chúng là sự giãn nở vì nhiệt của chúng. Vì vậy, khi cơ thể được làm nóng, kích thước của nó tăng lên. Điều này xảy ra do sự loại bỏ các hạt khỏi nhau.
Một xác nhận khác về những gì đã được nói là sự khuếch tán. Đó là, sự xâm nhập của các phân tử của một chất này giữa các hạt của một chất khác. Hơn nữa, chuyển động này là tương hỗ. Sự khuếch tán diễn ra càng nhanh, các phân tử nằm càng xa nhau. Do đó, trong chất khí, sự xâm nhập lẫn nhau sẽ xảy ra nhanh hơn nhiều so với chất lỏng. Và trong chất rắn, sự khuếch tán mất nhiều năm.
Nhân tiện, quá trình cuối cùng cũng giải thích chuyển động nhiệt. Rốt cuộc, sự xâm nhập lẫn nhau của các chất vào nhau xảy ra mà không có bất kỳ sự can thiệp nào từ bên ngoài. Nhưng nó có thể được tăng tốc bằng cách làm nóng cơ thể.
Xác nhận vị trí thứ hai của MKT
Bằng chứng tươi sáng rằng cóchuyển động nhiệt là chuyển động Brown của các hạt. Nó được xem xét đối với các hạt lơ lửng, nghĩa là đối với những hạt lớn hơn đáng kể so với các phân tử của một chất. Các hạt này có thể là hạt bụi hoặc hạt. Và chúng phải được đặt trong nước hoặc khí.
Lý do cho chuyển động ngẫu nhiên của một hạt lơ lửng là do các phân tử tác động lên nó từ mọi phía. Hành động của họ là thất thường. Mức độ của các tác động tại mỗi thời điểm là khác nhau. Do đó, lực tạo thành được hướng theo hướng này hoặc hướng khác.
Nếu chúng ta nói về tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử, thì có một cái tên đặc biệt cho nó - căn bậc hai. Nó có thể được tính bằng công thức:
v=√ [(3kT) / m0].
Trong đó, T là nhiệt độ tính bằng Kelvin, m0là khối lượng của một phân tử, k là hằng số Boltzmann (k=1, 3810 -23J / K).
Xác nhận điều khoản thứ ba của ICB
Hạt thu hút và đẩy lùi. Khi giải thích nhiều quá trình liên quan đến chuyển động nhiệt, kiến thức này hóa ra rất quan trọng.
Rốt cuộc, lực tương tác phụ thuộc vào trạng thái tổng hợp của vật chất. Vì vậy, trên thực tế, các chất khí không có chúng, vì các hạt bị loại bỏ cho đến nay nên tác dụng của chúng không được biểu hiện. Trong chất lỏng và chất rắn, chúng có thể cảm nhận được và đảm bảo bảo toàn thể tích của chất đó. Sau này, chúng cũng đảm bảo duy trì hình dạng.
Bằng chứng về sự tồn tại của lực hút và lực đẩy là sự xuất hiện của lực đàn hồi trong quá trình biến dạng của vật thể. Vì vậy, với sự kéo dài, lực hút giữa các phân tử tăng lên, và vớilực nén - lực đẩy. Nhưng trong cả hai trường hợp, chúng đều đưa cơ thể trở lại hình dạng ban đầu.
Năng lượng trung bình của chuyển động nhiệt
Nó có thể được viết từ phương trình MKT cơ bản:
(pV) / N=(2E) /3.
Trong công thức này, p là áp suất, V là thể tích, N là số phân tử, E là động năng trung bình.
Mặt khác, phương trình này có thể được viết như sau:
(pV) / N=kT.
Nếu bạn kết hợp chúng, bạn sẽ có được sự bằng nhau sau:
(2E) / 3=kT.
Từ nó theo công thức sau cho động năng trung bình của các phân tử:
E=(3kT) /2.
Từ đây rõ ràng rằng năng lượng tỷ lệ thuận với nhiệt độ của chất. Tức là, khi tăng sau, các hạt chuyển động nhanh hơn. Đây là bản chất của chuyển động nhiệt, tồn tại miễn là có nhiệt độ khác không tuyệt đối.
