Биет ертөнцийн үйл явдлууд нь температурын өөрчлөлттэй салшгүй холбоотой. Хүн бүр бага наснаасаа мөс хүйтэн, буцалж буй ус шатдаг гэдгийг мэддэг болсон. Үүний зэрэгцээ температурын өөрчлөлтийн үйл явц тэр даруй тохиолддоггүй гэсэн ойлголт гарч ирдэг. Хожим нь, сурагч энэ нь дулааны хөдөлгөөнтэй холбоотой болохыг сургуульд сурдаг. Мөн физикийн бүхэл бүтэн хэсэг нь температуртай холбоотой процессуудад зориулагдсан болно.
Температур гэж юу вэ?
Энэ бол өдөр тутмын нэр томьёог орлуулах зорилгоор нэвтрүүлсэн шинжлэх ухааны ойлголт юм. Өдөр тутмын амьдралд халуун, хүйтэн, дулаан гэх мэт үгс байнга гарч ирдэг. Тэд бүгд биеийн халалтын зэрэглэлийн талаар ярьдаг. Үүнийг физикт скаляр хэмжигдэхүүн гэж нэмээд л ингэж тодорхойлдог. Эцсийн эцэст температур нь чиглэлгүй, зөвхөн тоон утгатай.
Олон улсын нэгжийн системд (SI) температурыг Цельсийн градусаар (ºС) хэмждэг. Гэхдээ дулааны үзэгдлийг дүрсэлсэн олон томъёонд үүнийг Келвин (K) болгон хувиргах шаардлагатай байдаг. Учир ньҮүнд энгийн томъёо байдаг: T \u003d t + 273. Түүнд T нь Кельвин дэх температур, t нь Цельсийн хэмд байна. Үнэмлэхүй тэг температурын тухай ойлголт нь Кельвин хуваарьтай холбоотой.
Өөр хэд хэдэн температурын хэмжүүр байдаг. Жишээлбэл, Европ, Америкт Фаренгейт (F) ашигладаг. Тиймээс тэд Цельсийн хэмээр бичих чадвартай байх ёстой. Үүнийг хийхийн тулд F-ийн уншилтаас 32-ыг хасаад 1, 8-д хуваана.
Гэрийн туршилт
Түүний тайлбарт та температур, дулааны хөдөлгөөн гэх мэт ойлголтуудыг мэдэх хэрэгтэй. Мөн энэ туршлагыг дуусгахад амархан.
Гурван сав авна. Тэдгээр нь хангалттай том байх ёстой бөгөөд ингэснээр гар нь тэдэнд амархан багтах болно. Тэдгээрийг өөр өөр температуртай усаар дүүргэ. Эхний үед энэ нь маш хүйтэн байх ёстой. Хоёр дахь нь - халсан. Гурав дахь нь гар барих боломжтой халуун ус хийнэ.
Одоо туршлага өөрөө. Зүүн гараа хүйтэн устай саванд дүрнэ, баруун тийш - хамгийн халуунаар. Хэдэн минут хүлээнэ үү. Тэднийг гаргаж аваад бүлээн устай саванд нэн даруй дүрнэ үү.
Үр дүн нь гэнэтийн байх болно. Зүүн гарт ус бүлээн, баруун гарт хүйтэн ус мэдрэгдэнэ. Энэ нь эхлээд гараа дүрсэн шингэнтэй дулааны тэнцвэрийг бий болгодогтой холбоотой юм. Тэгээд энэ тэнцвэрт байдал огцом алдагдана.
Молекул кинетик онолын үндсэн зарчим
Энэ нь дулааны бүх үзэгдлийг дүрсэлдэг. Мөн эдгээр мэдэгдлүүд нь маш энгийн байдаг. Тиймээс дулааны хөдөлгөөний тухай ярианд эдгээр заалтуудыг мэдэж байх ёстойшаардлагатай.
Нэгдүгээрт: бодисууд нь бие биенээсээ тодорхой зайд байрлах хамгийн жижиг хэсгүүдээс үүсдэг. Түүнээс гадна эдгээр хэсгүүд нь молекул, атом хоёулаа байж болно. Мөн тэдгээрийн хоорондох зай нь бөөмсийн хэмжээнээс хэд дахин их байна.
Хоёрдугаарт: бүх бодисуудад молекулуудын дулааны хөдөлгөөн байдаг бөгөөд энэ нь хэзээ ч зогсохгүй. Бөөмүүд санамсаргүй (эмх замбараагүй) хөдөлдөг.
Гуравдугаарт: бөөмсүүд хоорондоо харилцан үйлчилдэг. Энэ үйлдэл нь таталцлын болон түлхэлтийн хүчнээс үүдэлтэй. Тэдгээрийн утга нь бөөмс хоорондын зайнаас хамаарна.
ОУХБ-ын эхний заалтыг баталгаажуулах
Бие нь завсар зайтай бөөмсөөс тогтдогийн баталгаа нь тэдний дулааны тэлэлт юм. Тиймээс биеийг халаахад түүний хэмжээ нэмэгддэг. Энэ нь бие биенээсээ тоосонцор арилгасны улмаас тохиолддог.
Хэлсэн зүйлийн өөр нэг баталгаа бол тархалт юм. Энэ нь нэг бодисын молекулыг нөгөөгийн бөөмсийн хооронд нэвтрүүлэх явдал юм. Түүнээс гадна энэ хөдөлгөөн нь харилцан хамааралтай. Молекулууд бие биенээсээ хол байх тусам тархалт хурдан явагдана. Тиймээс хийд харилцан нэвтрэлт нь шингэнээс хамаагүй хурдан явагдах болно. Мөн хатуу биетүүдэд тархалт олон жил болдог.
Дашрамд хэлэхэд сүүлийн процесс нь дулааны хөдөлгөөнийг мөн тайлбарладаг. Эцсийн эцэст, бодисууд бие биендээ харилцан нэвтрэх нь гаднаас ямар ч хөндлөнгийн оролцоогүйгээр явагддаг. Гэхдээ биеийг халаах замаар хурдасгах боломжтой.
МКТ-ийн хоёр дахь байр суурийг баталгаажуулах
Байгадгийн тод нотолгоодулааны хөдөлгөөн нь бөөмсийн броуны хөдөлгөөн юм. Үүнийг түдгэлзүүлсэн тоосонцор, өөрөөр хэлбэл бодисын молекулуудаас хамаагүй том хэсгүүдэд тооцдог. Эдгээр тоосонцор нь тоосны тоосонцор эсвэл үр тариа байж болно. Мөн тэдгээрийг ус эсвэл хийд байрлуулах ёстой.
Түдгэлзүүлсэн бөөмс санамсаргүй хөдөлдөг шалтгаан нь молекулууд түүнд тал бүрээс үйлчилдэг. Тэдний үйлдэл эмх замбараагүй байна. Цаг хугацаа бүрт үзүүлэх нөлөөллийн хэмжээ өөр өөр байдаг. Тиймээс үүссэн хүч нь нэг чиглэлд эсвэл нөгөө чиглэлд чиглэнэ.
Хэрэв бид молекулуудын дулааны хөдөлгөөний хурдны тухай ярих юм бол түүний тусгай нэр байдаг - язгуур дундаж квадрат. Үүнийг дараах томъёогоор тооцоолж болно:
v=√[(3kT)/m0].
Үүнд T нь Кельвин дэх температур, m0 нэг молекулын масс, k нь Больцманы тогтмол (k=1, 3810) -23 Ж/К).
ОУХБ-ын гурав дахь заалтыг баталгаажуулах
Бөөмс нь татаж, үргээдэг. Дулааны хөдөлгөөнтэй холбоотой олон процессыг тайлбарлахад энэ мэдлэг чухал болж хувирдаг.
Эцсийн эцэст харилцан үйлчлэлийн хүч нь материйн нэгдсэн төлөв байдлаас хамаардаг. Тиймээс хий нь бараг байдаггүй, учир нь тоосонцор нь арилдаг тул үр нөлөө нь илрэхгүй. Шингэн болон хатуу биетүүдэд тэдгээр нь мэдрэгддэг бөгөөд бодисын эзэлхүүнийг хадгалах боломжийг олгодог. Сүүлд нь тэд мөн хэлбэрээ хадгалах баталгаа болдог.
Таталцах болон түлхэх хүч байдгийн нотолгоо нь биетүүдийн хэв гажилтын үед уян харимхай хүч гарч ирэх явдал юм. Тиймээс сунах тусам молекулуудын хоорондох таталцлын хүч нэмэгддэгшахалт - түлхэлт. Гэхдээ энэ хоёр тохиолдолд тэд биеийг анхны хэлбэрт нь буцааж өгдөг.
Дулааны хөдөлгөөний дундаж энерги
Үүнийг үндсэн MKT тэгшитгэлээс бичиж болно:
(pV)/N=(2E)/3.
Энэ томьёоны хувьд p нь даралт, V нь эзэлхүүн, N нь молекулын тоо, E нь дундаж кинетик энерги.
Нөгөө талаас энэ тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичиж болно:
(pV)/N=kT.
Хэрэв та тэдгээрийг нэгтгэвэл дараах тэгш байдлыг авна:
(2E)/3=kT.
Үүнээс молекулуудын дундаж кинетик энергийн дараах томьёо гарна:
E=(3кТ)/2.
Эндээс энерги нь тухайн бодисын температуртай пропорциональ байх нь тодорхой байна. Өөрөөр хэлбэл, сүүлийнх нь нэмэгдэхэд бөөмс илүү хурдан хөдөлдөг. Энэ бол туйлын тэгээс өөр температур байгаа цагт орших дулааны хөдөлгөөний мөн чанар юм.
