Bu nima: issiqlik harakati? Qanday tushunchalar bilan bog'liq?

Jismoniy dunyo voqealari harorat o'zgarishi bilan uzviy bog'liq. Uning har bir kishi erta bolalikda tanishadi, u muzni sovuq ekanligini va qaynoq suv qaynab ketishini tushunganida. Shu bilan birga, haroratni o'zgartirish jarayoni birdaniga sodir bo'lmaydi. Faqat o'sha paytda maktabda talaba bu termal harakatga bog'liqligini bilib oladi. Va harorat bilan bog'liq jarayonlar fizikaning butun bir qismini aniqladi.

Harorat nima?

Ushbu ilmiy tushunchalar odatdagi so'zlarning o'rnini bosish uchun kiritilgan. Kundalik hayotda doimo issiq, sovuq yoki issiq kabi so'zlar paydo bo'ladi. Ularning barchasi tananing harorati haqida gapiradi. Bu fizikada qanday aniqlanadi, faqat uning miqdori skaler miqdori bilan qo'shiladi. Axir, harorat hech qanday yo'nalishga ega emas, faqat raqamli qiymat.

Xalqaro birliklar tizimida (SI) temperatura Celsius (° C) darajasida o'lchanadi. Ammo termal hodisalarni tasvirlaydigan ko'plab formulalar ichida uni Kelvin (K) ga tarjima qilish kerak. Buning uchun oddiy formula mavjud: T = t + 273. Unda T Kelvindagi harorat, T esa Celsiusda. Kelvin shkalasi mutlaq nol harorat tushunchasi bilan bog'liq.

Bir necha harorat o'lchovi bor. Evropada va Amerikada, masalan, Fahrenheit (F) davrida. Shuning uchun ular Santyoga yozib olishlari kerak. Buning uchun F o'qidosidan 32 ni olib tashlash kerak, keyin uni 1,8 ga ajratish kerak.

Uy tajribasi

Uning tushuntirishida harorat, issiqlik harakati kabi tushunchalarni bilish talab qilinadi. Ha, bu tajribani amalga oshirish oson.

Unga uchta tank kiritiladi. Ular qo'llarida osongina joylashishi uchun etarlicha katta bo'lishi kerak. Turli xil haroratlarda suv bilan to'ldiring. Birinchidan, u juda sovuq bo'lishi kerak. Ikkinchisida - qizdirildi. Uchinchidan, qo'lini ushlab turadigan issiq suvni quying.

Endi tajriba o'zi. Chap qo'lingizni sovuq suv konteyneriga tushiring, o'ng tomoni eng issiq bilan. Bir necha daqiqa kuting. Ularni olib tashlang va darhol iliq suv bilan idishga soling.

Natija kutilmagan bo'ladi. Chap qo'l suvning issiqligini his qiladi, o'ngda sovuq suv hissi paydo bo'ladi. Buning sababi shundaki, dastlab issiqlik muvozanati qo'llarni dastlab suvga tushadigan suyuqliklar bilan belgilanadi. Va bu muvozanat keskin ravishda buziladi.

Molekulyar-kinetik nazariyaning asosiy qoidalari

Bu barcha issiqlik hodisalarini tasvirlaydi. Bu so'zlar juda oddiy. Shuning uchun, ushbu qoidalarni issiqlik harakati haqida suhbatda bilish kerak.

Birinchisi: moddalar bir-biridan uzoq masofada joylashgan zarralar bilan shakllanadi. Va bu zarralar ham molekulalar, ham atomlar bo'lishi mumkin. Ularning orasidagi masofa zarracha kattaligidan bir necha barobar katta.

Ikkinchidan: barcha moddalarda molekulalarning issiqlik harakati kuzatiladi va hech qachon to'xtamaydi. Zarralar tasodifiy (xaotik) harakat qiladi.

Uchinchidan, zarralar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bu harakat jozibali kuch va kuch-qudratga bog'liq. Ularning qiymati zarrachalar orasidagi masofaga bog'liq.

Birinchi MKT qoidalarini tasdiqlash

Vujudlar bo'shliqlar mavjud bo'lgan zarrachalardan iborat ekanligini isbotlash ularning termal kengayishidir. Shunday qilib, tanani qizdirganda uning kattaligi oshadi. Bu zarralarni bir-biridan ajratish bilan bog'liq.

Buning yana bir tasdig'i - diffuziya. Ya'ni, bir moddaning molekulalarini boshqa bir zarralar orasiga kiritish. Va bu harakat o'zaro bir-biriga aylanadi. Diffusiya tezroq davom etadi, keyinchalik alohida molekulalar joylashgan. Shu sababli, gazlarda o'zaro suyuqliklarga nisbatan ancha tezroq o'zaro ta'sirlar paydo bo'ladi. Va qattiq moddalarda diffuziya yillar talab qiladi.

Aytgancha, oxirgi jarayon issiqlik harakatini ochib beradi. Axir, moddalarning o'zaro bir-biriga kirishi tashqi tomondan aralashmasdan sodir bo'ladi. Biroq tanani qizdirganda tezlashishi mumkin.

Ikkinchi MKT qoidasini tasdiqlash

Issiqlik harakati mavjudligining yorqin tasdig'i zarralarning Braunning harakati. Bu to'xtatilgan zarrachalar, ya'ni moddalar molekulalaridan ancha katta bo'lganlar uchun nazarda tutilgan. Bu zarralar chang zarralari yoki donalar bo'lishi mumkin. Va ularni suvga yoki gazga soling.

To'xtatilgan zarrachaning tasodifiy harakatining sababi molekulalarning har tomondan harakat qilishidir. Ularning harakatlari tasodifiydir. Har ta'sirning kattaligi har xil. Shuning uchun, natijada paydo bo'lgan quvvat bir tomonga, ikkinchisiga yo'naltiriladi.

Agar molekulalarning issiqlik tezligi haqida gapiradigan bo'lsak, unda u uchun alohida nom bor - o'rtacha kvadratik. Quyidagi formula bilan hisoblash mumkin:

V = √ [(3kT) / m ₀ ].

Bu erda T T Kelvinda harorat, m ₀ - bitta molekulaning massasi, k - Boltzmann sobit bo'lgan (k = 1.38 * 10 ^-23 J / K).

ICB ning uchinchi qoidasini tasdiqlash

Zarrachalar o'ziga jalb qiladi va uni bosib oladi. Termal harakat bilan bog'liq ko'plab jarayonlar tushuntirilganda, bu ma'lumot muhim ahamiyatga ega.

Axir shovqin kuchlari moddaning umumiy holatiga bog'liq. Ya'ni, gazlar uchun deyarli hech narsa yo'q, chunki zarrachalar ularning harakati aks ettirilmaydi. Suyuq va qattiq moddalar ular sezilarli va modda hajmini saqlab qolishini ta'minlaydi. Ikkala tomon ham formaning saqlanishiga kafolat beradi.

Jozibali kuchlarning mavjudligining isboti jismlarning deformatsiyasida elastik kuchlarning paydo bo'lishi. Shunday qilib, bo'shliq ko'tarilganda, molekulalar orasidagi tortishish kuchlari ortadi va siqilish holatlarida tortishish kuchlari chaqiriladi. Ammo ikkala holatda ham tanani original shaklga qaytarishadi.

Issiqlik harakatining o'rtacha energiyasi

U asosiy MKT tenglamasidan yozilishi mumkin:

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

Ushbu formulada p - bosim, V - miqyosi, N - molekulalarning soni, E - o'rtacha kinetik energiya.

Boshqa tomondan, bu tenglama quyidagi kabi yozilishi mumkin:

(PV) / N = kT.

Agar ularni birlashtirsangiz, siz quyidagi tenglikni olasiz:

(2E) / 3 = kT.

Bu molekulalarning o'rtacha kinetik energiyasi uchun formula:

E = (3kT) / 2.

Shuning uchun energiya moddaning haroratiga mos keladi. Boshqacha qilib aytganda, zarralar tez o'sib boradi. Bu mutlaq noldan farqli bo'lgan harorat mavjud ekan, mavjud bo'lgan termal harakatning mohiyatidir.