Што гэта: цеплавое рух? З якімі паняццямі яно звязана?

Падзеі фізічнага свету неадрыўна звязаныя з зменамі тэмпературы. З ёй кожны чалавек знаёміцца ў раннім дзяцінстве, калі разумее, што лёд халодны, а кіпень абпальвае. У той жа час прыходзіць разуменне, што працэсы змены тэмпературы не адбываюцца імгненна. Ужо потым у школе вучань вывучае, што звязана гэта з цеплавым рухам. І працэсаў, звязаных з тэмпературай, выдзелены цэлы раздзел фізікі.

Што такое тэмпература?

Гэта навуковае паняцце ўведзена для замены звычайных тэрмінаў. У паўсядзённым жыцці пастаянна фігуруюць такія словы, як гарачы, халодны або цёплы. Усе яны кажуць аб ступені нагретости цела. Менавіта так яна вызначаецца ў фізіцы, толькі з даданнем, што гэта скалярная велічыня. Бо тэмпература не мае напрамкі, а толькі лікавае значэнне.

У міжнароднай сістэме адзінак (СІ) тэмпература вымяраецца ў градусах Цэльсія (ºЗ). Але ў многіх формулах, якія апісваюць цеплавыя з'явы, патрабуецца перакладаць яе ў Кельвины (Да). Для гэтага існуе простая формула: Т = t + 273. У ёй Т — тэмпература ў Кельвинах, а t — у Цельсиях. Са шкалой Кельвіна звязана паняцце аб абсалютным нулі тэмператур.

Існуе яшчэ некалькі шкал тэмператур. У Еўропе і Амерыцы, напрыклад, у ходзе градусы фарэнгейта (F). Таму іх неабходна ўмець запісваць у Цельсиях. Для гэтага з паказанняў у. Ф належыць адняць 32, потым падзяліць яго на 1,8.

Хатні эксперымент

У яго тлумачэнні патрабуецца ведаць такія паняцці, як тэмпература, цеплавое рух. Ды і выканаць гэты вопыт проста.

Для яго спатрэбіцца ўзяць тры емістасці. Яны павінны быць досыць вялікімі, каб у іх лёгка маглі змясціцца пэндзля рук. Напоўніць іх вадой рознай тэмпературы. У першым яна павінна быць вельмі халоднай. У другім — летняя. У трэці наліць гарачую ваду, такую, у якой руку будзе магчыма трымаць.

Больш:

Нервовы імпульс, яго пераўтварэнне і механізм перадачы

Нервовая сістэма чалавека выступае своеасаблівым каардынатарам у нашым арганізме. Яна перадае каманды ад мозгу мускулатуры, органаў, тканін і апрацоўвае сігналы, якія ідуць ад іх. У якасці своеасаблівага носьбіта дадзеных выкарыстоўваецца нервовы імп...

Куды паступаць пасля 11 класа? Якую выбраць прафесію?

Пры выбары сваёй будучай прафесіі не варта абапірацца на чые-то рэкамендацыі і парады, тым больш не трэба падпарадкоўвацца сваім бацькам, якія даволі часта вырашаюць без вас самастойна, куды паступіць пасля 11 класа. Варта задумацца, наколькі паспяхо...

Крывяносная сістэма жывёл, як вынік эвалюцыйнага развіцця свету

Крывяносная сістэма жывёл прайшла доўгі шлях фарміравання ў ходзе эвалюцыйнага развіцця свету. Яна ўтварылася на месцы рудыментарных частак першаснай паражніны цела, якая ў вышэйшых жывёл была выцесненая целломом, або другаснай паражніной цела. У пра...

Цяпер сам вопыт. Апусціць левую руку ў ёмістасць з халоднай вадой, правую — з самай гарачай. Пачакаць пару хвілін. Выняць іх і адразу пагрузіць у посуд з цеплай вадой.

Вынік апынецца нечаканым. Левай руцэ будзе здавацца, што вада цёплая, у правай паўстане адчуванне халоднай вады. Гэта звязана з тым, што спачатку усталёўваецца цеплавое раўнавагу з тымі вадкасцямі, у якія рукі пагружаныя першапачаткова. А потым гэта раўнавагу рэзка парушаецца.

Асноўныя палажэнні малекулярна-кінетычнай тэорыі

Яна апісвае ўсе цеплавыя з'явы. А зацвярджэння гэтыя досыць простыя. Таму ў размове аб цеплавым руху гэтыя палажэнні неабходна ведаць.

Першае: рэчыва ўтвораны драбнюткімі часціцамі, размешчанымі на некаторай адлегласці адзін ад аднаго. Прычым гэтымі часціцамі могуць апынуцца як малекулы, так і атамы. А адлегласць паміж імі ў шмат разоў больш памераў часціц.

Другое: ва ўсіх рэчывах назіраецца цеплавое рух малекул, якое ніколі не спыняецца. Часціцы пры гэтым рухаюцца бязладна (хаатычна).

Трэцяе: часціцы ўзаемадзейнічаюць паміж сабой. Гэта дзеянне абумоўлена сіламі прыцягнення і адштурхвання. Іх велічыня залежыць ад адлегласці паміж часціцамі.

Пацверджанне першага палажэнні МКТ

Доказам таго, што целы складаюцца з часціц, паміж якімі ёсць прамежкі, служыць іх цеплавое пашырэнне. Так, пры награванні цела яго памер павялічваецца. Адбываецца гэта з-за выдалення часціц адзін ад аднаго.

Іншым пацвярджэннем сказанага з'яўляецца дыфузія. То ёсць пранікненне малекул аднаго рэчыва паміж часціцамі іншага. Прычым гэта перамяшчэнне аказваецца ўзаемным. Дыфузія адбываецца тым хутчэй, чым далей адзін ад аднаго размешчаны малекулы. Таму ў газах ўзаемнае пранікненне адбудзецца значна хутчэй, чым у вадкасцях. А ў цвёрдых целах на дыфузію патрабуюцца гады.

Дарэчы, апошні працэс тлумачыць і цеплавое рух. Бо узаемнае пранікненне рэчываў сябар у сябра адбываецца без якога-небудзь ўмяшання з боку. Але яго можна паскорыць, калі нагрэць цела.

Пацвярджэнне другога палажэнні МКТ

Яскравы доказ таго, што існуе цеплавое рух — гэта броўнаўскі рух часціц. Яно разглядаецца для ўзважаных часціц, гэта значыць для тых, якія істотна больш малекул рэчывы. Гэтымі часціцамі могуць быць парушынкі або макулінкі. А змяшчаць іх належыць у ваду або газ.

Прычына бязладнага руху ўзважанай часціцы ў тым, што з усіх бакоў на яе дзейнічаюць малекулы. Іх дзеянне бязладна. Велічыня уздзеянняў ў кожны момант часу розная. Таму выніковая сіла накіравана то ў адну, то ў іншы бок.

Калі казаць аб хуткасці цеплавога руху малекул, то для яе ёсць асаблівую назву — сярэдняя квадратычна. Яе можна вылічыць па формуле:

V = √[(3kT)/m₀].

У ёй Т — тэмпература ў Кельвинах, m₀ — маса адной малекулы, k — пастаянная Больцмана (k=1,38*10^-23 Дж/Да).

Пацвярджэнне трэцяга палажэнні МКТ

Часціцы прыцягваюцца і адштурхваюцца. У тлумачэнні многіх працэсаў, звязаных з цеплавым рухам, гэта веданне аказваецца важным.

Бо сілы ўзаемадзеяння залежаць ад агрэгатнага стану рэчывы. Так, у газаў іх практычна няма, так як часціцы выдаленыя такмоцна, што іх дзеянне не выяўляецца. У вадкасцях і цвёрдых целах яны адчувальныя і забяспечваюць захаванне аб'ёму рэчывы. У апошніх яны гарантуюць яшчэ і падтрыманне формы.

Доказам існавання сіл прыцягнення і адштурхвання з'яўляецца з'яўленне сіл пругкасці пры дэфармацыі тэл. Так, пры падаўжэнні ўзмацняюцца сілы прыцягнення паміж малекуламі, а пры сціску — адштурхвання. Але ў абодвух выпадках яны вяртаюць цела першапачатковую форму.

Сярэдняя энергія цеплавога руху

Яе можна запісаць з асноўнага ўраўненні МКТ:

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

У гэтай формуле p — ціск, V — аб'ём, N — лік малекул, E — сярэдняя кінэтычная энергія.

З іншага боку, гэта раўнанне можна запісаць так:

(pV)/N = kT.

Калі іх аб'яднаць, то атрымаецца наступнае роўнасць:

(2E)/3 = kT.

З яго вынікае такая формула для сярэдняй кінетычнай энергіі малекул:

E = (3kT)/2.

Адсюль відаць, што энергія прапарцыйная тэмпературы рэчывы. Гэта значыць, пры павышэнні апошняй часціцы рухаюцца хутчэй. У гэтым і заключаецца сутнасць цеплавога руху, якое існуе, пакуль ёсць тэмпература, выдатная ад абсалютнага нуля.