เหตุการณ์ในโลกทางกายภาพนั้นเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างแยกไม่ออก ทุกคนคุ้นเคยกับมันในวัยเด็กตอนต้นเมื่อเขารู้ว่าน้ำแข็งเย็นและน้ำเดือดก็ไหม้ ในเวลาเดียวกัน ความเข้าใจมาว่ากระบวนการของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะไม่เกิดขึ้นทันที ต่อมาที่โรงเรียน นักเรียนได้เรียนรู้ว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน และฟิสิกส์ทั้งหมวดก็ทุ่มเทให้กับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ
อุณหภูมิคืออะไร
เป็นแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ที่นำมาใช้แทนคำศัพท์ในชีวิตประจำวัน ในชีวิตประจำวัน คำต่างๆ เช่น ร้อน เย็น หรืออุ่นมักปรากฏขึ้น ทุกคนพูดถึงระดับความร้อนของร่างกาย นี่คือความหมายในทางฟิสิกส์ บวกกับปริมาณสเกลาร์เท่านั้น เพราะอุณหภูมิไม่มีทิศทาง มีแต่ค่าตัวเลขเท่านั้น
ในระบบหน่วยสากล (SI) อุณหภูมิวัดเป็นองศาเซลเซียส (ºС) แต่ในหลายสูตรที่อธิบายปรากฏการณ์ทางความร้อน จำเป็นต้องแปลงเป็นเคลวิน (K) สำหรับมีสูตรง่าย ๆ สำหรับสิ่งนี้: T \u003d t + 273 ในนั้น T คืออุณหภูมิในเคลวินและ t อยู่ในหน่วยเซลเซียส แนวคิดของอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์มีความเกี่ยวข้องกับมาตราส่วนเคลวิน
มีสเกลอุณหภูมิอื่นๆ อีกหลายตัว ตัวอย่างเช่น ในยุโรปและอเมริกา ใช้ฟาเรนไฮต์ (F) ดังนั้นจึงต้องสามารถเขียนเป็นเซลเซียสได้ เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ ให้ลบ 32 ออกจากค่าที่อ่านได้ใน F แล้วหารด้วย 1, 8.
การทดลองที่บ้าน
ในการอธิบาย คุณต้องรู้แนวคิด เช่น อุณหภูมิ การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน และง่ายต่อการเติมเต็มประสบการณ์นี้
จะใช้เวลาสามตู้คอนเทนเนอร์ ควรมีขนาดใหญ่พอที่จะวางมือได้ง่าย เติมน้ำที่มีอุณหภูมิต่างกัน ช่วงแรกๆคงจะหนาวมาก ในวินาที - อุ่น เทน้ำร้อนลงในส่วนที่สามซึ่งถือได้ด้วยมือ
สัมผัสประสบการณ์ได้แล้ว จุ่มมือซ้ายลงในภาชนะที่มีน้ำเย็นจัด ขวา - ด้วยน้ำร้อนที่สุด รอสองสามนาที นำออกมาแช่ในภาชนะที่มีน้ำอุ่นทันที
ผลลัพธ์ที่คาดไม่ถึง มือซ้ายจะรู้สึกว่าน้ำอุ่น ส่วนมือขวาจะรู้สึกว่าน้ำเย็น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าความสมดุลทางความร้อนถูกสร้างขึ้นครั้งแรกกับของเหลวเหล่านั้นซึ่งมือถูกจุ่มลงในตอนแรก แล้วความสมดุลนี้ก็ถูกรบกวนอย่างรุนแรง
หลักการสำคัญของทฤษฎีจลนพลศาสตร์ระดับโมเลกุล
มันอธิบายปรากฏการณ์ทางความร้อนทั้งหมด และข้อความเหล่านี้ค่อนข้างง่าย ดังนั้น ในการสนทนาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน บทบัญญัติเหล่านี้ควรทราบจำเป็น
อย่างแรก: สารต่างๆ เกิดขึ้นจากอนุภาคที่เล็กที่สุดซึ่งอยู่ห่างจากกันและกัน นอกจากนี้ อนุภาคเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งโมเลกุลและอะตอม และระยะห่างระหว่างกันก็มากกว่าขนาดของอนุภาคหลายเท่า
วินาที: ในสารทั้งหมดจะมีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลซึ่งไม่เคยหยุดนิ่ง อนุภาคเคลื่อนที่แบบสุ่ม (วุ่นวาย)
สาม: อนุภาคโต้ตอบกัน การกระทำนี้เกิดจากแรงดึงดูดและแรงผลัก ค่าของมันขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค
การยืนยันบทบัญญัติแรกของ ICB
การพิสูจน์ว่าวัตถุประกอบด้วยอนุภาคที่มีช่องว่างระหว่างกันคือการขยายตัวทางความร้อน ดังนั้นเมื่อร่างกายได้รับความร้อน ขนาดของมันก็จะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเอาอนุภาคออกจากกัน
คำยืนยันอีกอย่างของสิ่งที่กล่าวคือการแพร่กระจาย นั่นคือการแทรกซึมของโมเลกุลของสารหนึ่งระหว่างอนุภาคของอีกสารหนึ่ง ยิ่งกว่านั้นการเคลื่อนไหวนี้เป็นของกันและกัน การแพร่กระจายดำเนินไปเร็วขึ้นโมเลกุลที่อยู่ไกลออกไป ดังนั้นในก๊าซ การแทรกซึมซึ่งกันและกันจะเกิดขึ้นเร็วกว่าในของเหลวมาก และในของแข็ง การแพร่จะใช้เวลาหลายปี
อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนสุดท้ายยังอธิบายการเคลื่อนที่ของความร้อนด้วย ท้ายที่สุดการแทรกซึมของสารซึ่งกันและกันเกิดขึ้นโดยไม่มีการรบกวนจากภายนอก แต่เร่งได้ด้วยความร้อนร่างกาย
ยืนยันตำแหน่งที่สองของ MKT
หลักฐานสดใสว่ามีการเคลื่อนที่เชิงความร้อนคือการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนของอนุภาค ถือเป็นอนุภาคแขวนลอยนั่นคือสำหรับอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลของสารอย่างมีนัยสำคัญ อนุภาคเหล่านี้อาจเป็นอนุภาคฝุ่นหรือเมล็ดพืช และควรจะใส่ในน้ำหรือแก๊ส
สาเหตุของการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคแขวนลอยคือโมเลกุลทำหน้าที่จากทุกด้าน การกระทำของพวกเขาไม่แน่นอน ขนาดของผลกระทบในแต่ละจุดในช่วงเวลานั้นแตกต่างกัน ดังนั้น แรงที่ได้จึงถูกส่งไปในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง
ถ้าเราพูดถึงความเร็วของการเคลื่อนที่เชิงความร้อนของโมเลกุล ก็จะมีชื่อพิเศษแทน - ค่าเฉลี่ยรูตหมายถึงกำลังสอง สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:
v=√[(3kT)/m0].
ในนั้น T คืออุณหภูมิในหน่วยเคลวิน m0 คือมวลของหนึ่งโมเลกุล k คือค่าคงที่ Boltzmann (k=1, 3810 -23 J/K).
การยืนยันบทบัญญัติที่สามของ ICB
อนุภาคดึงดูดและขับไล่ ในการอธิบายกระบวนการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ความรู้นี้มีความสำคัญ
ท้ายที่สุด แรงปฏิสัมพันธ์ก็ขึ้นอยู่กับสถานะรวมของสสาร ดังนั้นก๊าซจึงไม่มีอยู่จริงเนื่องจากอนุภาคถูกกำจัดออกไปจนไม่ปรากฏผลกระทบ ในของเหลวและของแข็ง สิ่งเหล่านี้สามารถรับรู้ได้และรับประกันการอนุรักษ์ปริมาณของสาร ในระยะหลังยังรับประกันการคงรูปอีกด้วย
หลักฐานการมีอยู่ของแรงดึงดูดและแรงผลักคือการปรากฏตัวของแรงยืดหยุ่นในระหว่างการเปลี่ยนรูปของร่างกาย ดังนั้นด้วยการยืดตัว แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นและด้วยการบีบอัด - แรงผลัก แต่ทั้งสองกรณีกลับคืนร่างเดิม
พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน
สามารถเขียนได้จากสมการ MKT พื้นฐาน:
(pV)/N=(2E)/3.
ในสูตรนี้ p คือความดัน V คือปริมาตร N คือจำนวนโมเลกุล E คือพลังงานจลน์เฉลี่ย
ในทางกลับกัน สมการนี้สามารถเขียนได้ดังนี้:
(pV)/N=kT.
ถ้าคุณรวมมันเข้าด้วยกัน คุณจะได้ความเท่าเทียมกันดังต่อไปนี้:
(2E)/3=kT.
จากมันตามสูตรต่อไปนี้สำหรับพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุล:
E=(3kT)/2.
จากนี้ไปจะเห็นได้ชัดว่าพลังงานเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิของสาร นั่นคือเมื่อหลังเพิ่มขึ้นอนุภาคจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น นี่คือแก่นแท้ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนซึ่งมีอยู่ตราบเท่าที่มีอุณหภูมิอื่นที่ไม่ใช่ศูนย์สัมบูรณ์
