Физикалык дүйнөнүн окуялары температуранын өзгөрүүсү менен тыгыз байланышта. Аны менен ар бир адам бала кезинен эле муз муздак экенин, кайнак суу күйөрүн түшүнгөндө эле таанышат. Ошол эле учурда, температуранын өзгөрүү процесстери бир заматта болбойт деген түшүнүк келип чыгат. Кийинчерээк, мектепте, окуучу бул жылуулук кыймылы менен байланыштуу экенин билет. Ал эми физиканын бүтүндөй бөлүмү температурага байланыштуу процесстерге арналган.
Температура деген эмне?
Бул күнүмдүк терминдерди алмаштыруу үчүн киргизилген илимий түшүнүк. Күнүмдүк жашоодо ысык, муздак, жылуу сыяктуу сөздөр тынымсыз пайда болот. Алардын баары дененин жылытуу даражасы жөнүндө айтылат. Бул физикада скалярдык чоңдук экенин кошумчалоо менен гана аныкталат. Анткени, температуранын багыты жок, болгону сандык мааниге ээ.
Эл аралык бирдиктер системасында (SI) температура Цельсий (ºС) менен ченелет. Бирок жылуулук кубулуштарын сүрөттөгөн көптөгөн формулаларда аны Келвинге (К) айландыруу талап кылынат. үчүнБул үчүн жөнөкөй формула бар: T \u003d t + 273. Анда T - Кельвиндеги температура, ал эми t - Цельсийде. Абсолюттук нөлдүк температура түшүнүгү Кельвин шкаласы менен байланышкан.
Бир нече башка температура шкалалары бар. Европада жана Америкада, мисалы, Фаренгейт (F) колдонулат. Ошондуктан алар Цельсий боюнча жаза билиши керек. Бул үчүн, F тилиндеги көрсөткүчтөрдөн 32ни алып, анан аны 1, 8ге бөлүңүз.
Үйдөгү эксперимент
Анын түшүндүрмөсүндө температура, жылуулук кыймылы сыяктуу түшүнүктөрдү билиш керек. Жана бул тажрыйбаны аягына чыгаруу оңой.
Ал үчүн үч контейнер керектелет. Колдор аларга оңой бата тургандай чоң болушу керек. Аларды ар кандай температурадагы суу менен толтуруңуз. Биринчиден, ал абдан суук болушу керек. Экинчисинде - жылытылган. Үчүнчүсүнө ысык суу куюп коюңуз, бирине кол кармаса болот.
Эми тажрыйбанын өзү. Сол колуңузду муздак суу куюлган идишке, оң колу менен эң ысык сууга малыңыз. Бир-эки мүнөт күтө тур. Аларды алып чыгып, дароо жылуу суу куюлган идишке чөмтүрүңүз.
Натыйжа күтүүсүз болот. Сол кол суунун жылуу экенин сезет, ал эми оң кол муздак сууну сезет. Бул жылуулук тең салмактуулугу алгач колдор сууга чөмүлгөн суюктуктар менен түзүлөт. Ошондо бул тең салмактуулук кескин бузулат.
Молекулярдык-кинетикалык теориянын негизги жоболору
Ал бардык жылуулук кубулуштарын сүрөттөйт. Жана бул билдирүүлөр абдан жөнөкөй. Ошондуктан, жылуулук кыймылы жөнүндө сүйлөшүүдө, бул жоболор белгилүү болушу керекталап кылынат.
Биринчи: заттар бири-биринен кандайдыр бир аралыкта жайгашкан эң кичинекей бөлүкчөлөрдөн түзүлөт. Мындан тышкары, бул бөлүкчөлөр молекулалар да, атомдор да болушу мүмкүн. Жана алардын ортосундагы аралык бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнөн көп эсе чоң.
Экинчи: бардык заттарда молекулалардын жылуулук кыймылы бар, ал эч качан токтобойт. Бөлүкчөлөр туш келди (баш аламан) кыймылдашат.
Үчүнчүсү: бөлүкчөлөр бири-бири менен өз ара аракеттенет. Бул аракет тартуу жана түртүүчү күчтөр менен шартталган. Алардын мааниси бөлүкчөлөрдүн ортосундагы аралыкка жараша болот.
ICB биринчи жобосун ырастоо
Денелердин ортосунда боштуктары бар бөлүкчөлөрдөн турганынын далили - алардын жылуулук кеңейиши. Демек, дене ысыганда анын көлөмү чоңоёт. Бул бөлүкчөлөрдүн бири-биринен алынышынан улам болот.
Айтылгандардын дагы бир ырастоосу – диффузия. Башкача айтканда, бир заттын молекулаларынын экинчисинин бөлүкчөлөрүнүн арасына кириши. Анын үстүнө бул кыймыл өз ара. Диффузия молекулалар бири-биринен ошончолук алыс жайгашкан сайын ылдамыраак жүрөт. Демек, газдарда өз ара кириш суюктуктарга караганда алда канча тез болот. Ал эми катуу заттарда диффузия жылдарды талап кылат.
Баса, акыркы процесс жылуулук кыймылын да түшүндүрөт. Анткени, заттардын бири-бирине өз ара кириши сырттан эч кандай кийлигишүүсүз ишке ашат. Бирок денени жылытуу менен аны тездетсе болот.
МКТнын экинчи позициясын ырастоо
бар экендигинин жаркын далилижылуулук кыймылы бөлүкчөлөрдүн броун кыймылы. Ал токтоп калган бөлүкчөлөр үчүн, башкача айтканда, заттын молекулаларынан кыйла чоңураак бөлүкчөлөр үчүн каралат. Бул бөлүкчөлөр чаң бөлүкчөлөрү же бүртүкчөлөр болушу мүмкүн. Жана алар сууга же газга салынышы керек.
Асылган бөлүкчөнүн туш келди кыймылынын себеби, ага молекулалар ар тараптан таасир этет. Алардын аракети туруксуз. Убакыттын ар бир учурундагы таасирлердин чоңдугу ар кандай. Демек, пайда болгон күч же бир багытка же башкага багытталган.
Эгерде молекулалардын жылуулук кыймылынын ылдамдыгы жөнүндө сөз кыла турган болсок, анда анын өзгөчө аталышы бар - орточо квадрат. Аны формула менен эсептесе болот:
v=√[(3kT)/m0].
Мында T – Кельвиндеги температура, m0 – бир молекуланын массасы, k – Больцман туруктуусу (k=1, 3810 -23 J/K).
ICB үчүнчү жобосун ырастоо
Бөлүкчөлөр өзүнө тартып, түртөт. Жылуулук кыймылы менен байланышкан көптөгөн процесстерди түшүндүрүүдө бул билим маанилүү болуп чыкты.
Анткени, өз ара аракеттенүү күчтөрү заттын агрегаттык абалынан көз каранды. Ошентип, газдар дээрлик жок, анткени бөлүкчөлөр ушунчалык алыс болгондуктан, алардын таасири көрүнбөйт. Суюктуктарда жана катуу заттарда алар сезилет жана заттын көлөмүнүн сакталышын камсыз кылат. Акыркы учурда алар форманын сакталышына кепилдик беришет.
Тартуу жана түртүү күчтөрүнүн бар экендигинин далили болуп денелердин деформациясы учурунда серпилгич күчтөрдүн пайда болушу саналат. Ошентип, узартуу менен, молекулалар ортосундагы тартылуу күчтөрү көбөйөт жана мененкысуу - түртүү. Бирок эки учурда тең денени баштапкы формасына кайтарышат.
Жылуулук кыймылынын орточо энергиясы
Муну негизги MKT теңдемесинен жазууга болот:
(pV)/N=(2E)/3.
Бул формулада p – басым, V – көлөм, N – молекулалардын саны, E – орточо кинетикалык энергия.
Ал эми бул теңдемени төмөнкүчө жазууга болот:
(pV)/N=kT.
Эгер аларды бириктирсеңиз, төмөнкү теңчиликке ээ болосуз:
(2E)/3=kT.
Мындан молекулалардын орточо кинетикалык энергиясы үчүн төмөнкү формула келет:
E=(3kT)/2.
Бул жерден энергия заттын температурасына пропорционал экени көрүнүп турат. Башкача айтканда, акыркысы көбөйгөндө бөлүкчөлөр ылдамыраак кыймылдайт. Бул абсолюттук нөлдөн башка температура болгондо гана бар болгон жылуулук кыймылынын маңызы.
