Температурата се определя от топлинното движение на молекулите и атомите. Какво е топлинно движение? Какви понятия са свързани с него?

Какво според вас определя скоростта на разтваряне на захарта във вода? Можете да направите прост експеримент. Вземете две парчета захар и хвърлете едното в чаша вряла вода, а другото в чаша студена вода.

Ще видите как захарта се разтваря във вряща вода няколко пъти по-бързо, отколкото в студена вода. Причината за разтварянето е дифузия. Това означава, че дифузията се извършва по-бързо при по-високи температури. Дифузията се причинява от движението на молекулите. Следователно ние заключаваме, че молекулите се движат по-бързо при по-високи температури. Тоест скоростта на тяхното движение зависи от температурата. Ето защо произволното хаотично движение на молекулите, изграждащи тялото, се нарича топлинно движение.

Топлинно движение на молекулите

С повишаване на температурата тя се повишава термично движениемолекули, свойствата на материята се променят. Твърдото вещество се топи, превръщайки се в течност, течността се изпарява, преминавайки в газообразно състояние. Съответно, ако температурата се понижи, тогава средната енергия на топлинното движение на молекулите също ще намалее и съответно процесите на промяна на състоянието на агрегация на телата ще се появят в обратна посока: водата ще кондензира в течност, течността ще замръзне, превръщайки се в твърдо състояние. В същото време винаги говорим за средните стойности на температурата и молекулярната скорост, тъй като винаги има частици с по-големи и по-малки стойности на тези стойности.

Молекулите в веществата се движат, преминавайки определено разстояние, следователно вършат някаква работа. Тоест можем да говорим за кинетичната енергия на частиците. В резултат на тяхното относителна позицияима и потенциалната енергия на молекулите. Кога въпросниятза кинетичната и потенциалната енергия на телата, тогава говорим за съществуването на общата механична енергия на телата. Следователно, ако частиците на тялото имат кинетична и потенциална енергия, можем да говорим за сумата от тези енергии като независима величина.

Вътрешна енергия на тялото

Помислете за пример. Ако хвърлим еластична топка на пода, тогава кинетичната енергия на нейното движение напълно се превръща в потенциална енергия в момента, в който докосне пода, и след това се превръща обратно в кинетична енергия, когато отскочи. Ако хвърлим тежка желязна топка върху твърда, нееластична повърхност, тогава топката ще кацне без да отскочи. Неговата кинетична и потенциална енергия след кацане ще бъде равна на нула. Къде отиде енергията? Просто изчезна ли? Ако разгледаме топката и повърхността след сблъсъка, можем да видим, че топката се е сплескала малко, на повърхността е останала вдлъбнатина и и двете са леко загряли. Тоест имаше промяна в подредбата на молекулите на телата и температурата също се повиши. Това означава, че кинетичната и потенциалната енергия на частиците на тялото са се променили. Енергията на тялото не е отишла никъде, той е преминал във вътрешната енергия на тялото. Вътрешната енергия се нарича кинетична и потенциална енергия на всички частици на тялото. Сблъсъкът на тела предизвика промяна вътрешна енергия, тя се увеличава, а механичната енергия намалява. Ето какво се състои

Този урок обсъжда концепцията за топлинно движение и други подобни физическо количествокато температура.

Топлинните явления в живота на човека са от голямо значение. Срещаме ги както по време на прогнозата за времето, така и по време на кипене на обикновена вода. Топлинните явления са свързани с такива процеси като създаване на нови материали, топене на метали, изгаряне на гориво, създаване на нови видове гориво за автомобили и самолети и др.

Температурата е едно от най-важните понятия, свързани с топлинните явления, тъй като често именно температурата е най-важната характеристика на хода на топлинните процеси.

Определение.топлинни явления- това са явления, свързани с нагряването или охлаждането на телата, както и с изменението на агрегатното им състояние (фиг. 1).

Ориз. 1. Топене на лед, загряване на водата и изпаряване

Всички топлинни явления са свързани с температура.

Всички тела се характеризират със състоянието им топлинно равновесие. Основна характеристикатермичното равновесие е температура.

Определение.температурае мярка за "топлината" на тялото.

Тъй като температурата е физическа величина, тя може и трябва да се измерва. Инструментът, използван за измерване на температурата, се нарича термометър(от гръцки. термо- "топло", metreo- „Аз меря“) (фиг. 2).

Ориз. 2. Термометър

Първият термометър (или по-скоро неговият аналог) е изобретен от Галилео Галилей (фиг. 3).

Ориз. 3. Галилео Галилей (1564-1642)

Изобретението на Галилей, което той представя на студентите си на лекции в университета в края на 16 век (1597 г.), се нарича термоскоп. Работата на всеки термометър се основава на следния принцип: физични свойствавеществата се променят с температурата.

Опитът на Галилейсе състоеше в следното: той взе колба с дълго дръжка и я напълни с вода. След това взе чаша вода и обърна колбата с главата надолу, като я постави в чаша. Част от водата, разбира се, се разля, но в резултат на това определено ниво на вода остана в крака. Ако сега колбата (която съдържа въздух) се нагрее, тогава нивото на водата ще спадне, а ако се охлади, тогава, напротив, ще се повиши. Това се дължи на факта, че при нагряване веществата (по-специално въздухът) са склонни да се разширяват, а при охлаждане се стесняват (поради което релсите се правят прекъснати, а проводниците между полюсите понякога провисват малко).

Ориз. 4. Опитът на Галилей

Тази идея е в основата на първия термоскоп (фиг. 5), който позволява да се оцени промяната в температурата (невъзможно е точно да се измери температурата с такъв термоскоп, тъй като показанията му ще зависят силно от атмосферното налягане).

Ориз. 5. Копие на термоскопа на Галилей

В същото време беше въведена т. нар. степенна скала. Самата дума степенна латински означава "стъпка".

До днес са оцелели три основни мащаба.

1. Целзий

Най-широко използваната скала, позната на всички от детството, е скалата на Целзий.

Андерс Целзий (фиг. 6) - шведски астроном, който предложи следната температурна скала: - точка на кипене на водата; - точка на замръзване на водата. В днешно време всички сме свикнали с обърнатата скала на Целзий.

Ориз. 6 Андрес Целзий (1701-1744)

Забележка:Самият Целзий каза, че такъв избор на скалата е причинен от прост факт: от друга страна, няма да има отрицателна температура през зимата.

2. Скала на Фаренхайт

Англия, САЩ, Франция, Латинска Америкаи някои други страни, скалата на Фаренхайт е популярна.

Габриел Фаренхайт (фиг. 7) е немски изследовател, инженер, който за първи път прилага своя собствена скала в производството на стъкло. Скалата на Фаренхайт е по-тънка: размерът на скалата на Фаренхайт е по-малък от градуса на скалата на Целзий.

Ориз. 7 Габриел Фаренхайт (1686-1736)

3. Скала на Реомюр

Техническата скала е изобретена от френския изследовател R.A. Реомюр (фиг. 8). Според тази скала тя съответства на точката на замръзване на водата, но Réaumur избра температура от 80 градуса като точка на кипене на водата.

Ориз. 8. Рене Антоан Реомюр (1683-1757)

Във физиката т.нар абсолютен мащаб - Скала на Келвин(фиг. 8). 1 градус по Целзий е равен на 1 градус Келвин, но температурата в съответства приблизително (фиг. 9).

Ориз. 9. Уилям Томсън (лорд Келвин) (1824-1907)

Ориз. 10. Температурни скали

Припомнете си, че когато телесната температура се промени, тя линейни размери(при нагряване тялото се разширява, при охлаждане се стеснява). Това е свързано с поведението на молекулите. При нагряване скоростта на движение на частиците се увеличава, съответно те започват да си взаимодействат по-често и обемът се увеличава (фиг. 11).

Ориз. 11. Промяна на линейни размери

От това можем да заключим, че температурата е свързана с движението на частиците, които изграждат телата (това се отнася за твърди, течни и газообразни тела).

Движението на частиците в газовете (фиг. 12) е произволно (тъй като молекулите и атомите в газовете практически не взаимодействат).

Ориз. 12. Движение на частици в газове

Движението на частиците в течности (фиг. 13) е "скачащо", тоест молекулите водят " заседналживот“, но са способни да „скачат“ от едно място на друго. Това определя течливостта на течностите.

Ориз. 13. Движение на частици в течности

Движението на частиците в твърди тела (фиг. 14) се нарича осцилаторно.

Ориз. 14. Движение на частици в твърди тела

По този начин всички частици са в непрекъснато движение. Това движение на частиците се нарича термично движение(случайно, хаотично движение). Това движение никога не спира (докато тялото има температура). Наличието на топлинно движение е потвърдено през 1827 г. от английския ботаник Робърт Браун (фиг. 15), на когото това движение е наречено Брауново движение.

Ориз. 15. Робърт Браун (1773-1858)

Към днешна дата е известно, че ниска температура, което може да се постигне е приблизително . При тази температура движението на частиците спира (въпреки това движението вътре в самите частици не спира).

Опитът на Галилей беше описан по-рано и в заключение нека разгледаме още един опит – опита на френския учен Гийом Амонтон (фиг. 15), който през 1702 г. изобретява т.нар. газов термометър. С малки промени този термометър е оцелял и до днес.

Ориз. 15. Гийом Амонтон (1663-1705)

Опитът на Амонтон

Ориз. 16. Опитът на Амонтон

Вземете колба с вода и я запушете със запушалка с тънка тръба. Ако сега загреете водата, тогава поради разширяването на водата нивото й в тръбата ще се увеличи. Според нивото на покачване на водата в тръбата е възможно да се направи заключение за промяната на температурата. Предимство Термометър Amontonе, че не зависи от атмосферното налягане.

В този урок разгледахме такова важно физическо количество като температура. Проучихме методите за неговото измерване, характеристики и свойства. В следващия урок ще разгледаме концепцията вътрешна енергия.

Библиография

Генденщайн Л.Е., Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Изд. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. - М.: Мнемозина.
Peryshkin A.V. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.
Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

Интернет портал "class-fizika.narod.ru" ()
Интернет портал "school.xvatit.com" ()
Интернет портал "ponimai.su" ()

Домашна работа

1. No 1-4 (ал. 1). Peryshkin A.V. Физика 8. - М.: Дропла, 2010.

2. Защо термоскопът на Галилео не може да бъде калибриран?

3. Железен пирон, загрят на печката:

Как се е променила скоростта на молекулите на желязото?

Как ще се промени скоростта на движение на молекулите, ако нокътят се спусне в студена вода?

Как това променя скоростта на водните молекули?

Как се променя обемът на нокътя по време на тези експерименти?

4. балонизлезна от стаята на студа:

Как ще се промени обемът на топката?

Как ще се промени скоростта на движение на въздушните молекули вътре в балона?

Как ще се промени скоростта на молекулите вътре в топката, ако бъде върната в стаята и освен това поставена в батерията?

IV Яковлев | Материали по физика | MathUs.ru

Молекулна физика и термодинамика

Това ръководство е посветено на втория раздел ¾Молекулярна физика. Термодинамика ИЗПОЛЗВАЙТЕ кодификаторвъв физиката. Той обхваща следните теми.

Топлинно движение на атоми и молекули на материята. Брауново движение. Дифузия. Експериментални доказателства за атомистичната теория. Взаимодействие на частици материя.

Модели на структурата на газове, течности и твърди тела.

Идеален модел на газ. Връзка между налягането и средната кинетична енергия на топлинното движение на идеалните газови молекули. абсолютна температура. Връзка на температурата на газа със средната кинетична енергия на неговите частици. Уравнение p = nkT . Уравнението на Менделеев на Клапейрон.

Изопроцеси: изотермични, изохорни, изобарни, адиабатни процеси.

Наситени и ненаситени двойки. Влажност на въздуха.

Промени в агрегатните състояния на материята: изпаряване и кондензация, кипене на течността, топене и кристализация. Енергийна промяна във фазовите преходи.

Вътрешна енергия. Топлинен баланс. Пренос на топлина. Количество топлина. Специфична топлинавещества. Уравнение на топлинния баланс.

Работа в термодинамиката. Първият закон на термодинамиката.

Принципи на работа на термичните машини. ефективност на топлинния двигател. Вторият закон на термодинамиката. Проблеми на енергетиката и опазването на околната среда.

Ръководството също така съдържа някои допълнителни материали, които не са включени в кодификатора USE (но са включени в училищна програма!). Този материал ви позволява да разберете по-добре разгледаните теми.

1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 Течности . . . . . . 10

	Основни формули на молекулярната физика
	температура
		Термодинамична система. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Топлинно равновесие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		температурна скала. Абсолютна температура . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Уравнение на състоянието на идеалния газ
		Средна кинетична енергия на газовите частици. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 Основното уравнение на MKT на идеален газ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.3 Енергия на частиците и температура на газа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1 Термодинамичен процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.2 Изотермичен процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.3 Графики на изотермичните процеси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6.4 Изобарен процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

6.5 Графики на изобарния процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

	Изохоричен процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Графики на изохорния процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Наситена пара

7.1 Изпаряване и кондензация

7.2 динамичен баланс. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

7.3 Свойства на наситена пара. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

8.1 Вътрешна енергия на едноатомния идеален газ. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.2 Функция за състояние. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.3 Промяна във вътрешната енергия: извършване на работа. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.4 Промяна във вътрешната енергия: пренос на топлина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.5 Топлопроводимост. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

10 Фазови преходи

10.1 Топене и кристализация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

10.2 Диаграма на топене. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

10.3 Специфична топлина на топене. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

10.4 Диаграма на кристализация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

10.5 Изпаряване и кондензация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

10.6 Варене . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

10.7 График на кипене . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

10.8 Крива на кондензация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11 Първи закон на термодинамиката

11.1 Работата на газ в изобарен процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

11.2 Работа на газ в произволен процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.3 Извършена работа на газ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.4 Първият закон на термодинамиката. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

11.5 Прилагане на първия закон на термодинамиката към изопроцеси. . . . . . . . . . . . . 46

11.6 адиабатен процес. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

12.1 Топлинни двигатели. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

12.2 Хладилни машини. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

13.1 Необратимост на процесите в природата. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

13.2 Постулати на Клаузиус и Келвин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

1 Основни разпоредбимолекулярно-кинетична теория

Великият американски физик Ричард Файнман, автор на известния курс ¾Feynman Lectures on Physics¿, притежава прекрасни думи:

Ако в резултат на някаква глобална катастрофа всички натрупани научно познаниеще бъде унищожен и само една фраза ще премине към следващите поколения живи същества, тогава какво твърдение, съставено от най-малко количестводуми, ще донесе най-много информация? Вярвам, че това е атомна хипотеза (можете да я наречете не хипотеза, а факт, но това не променя нищо): всички тела са съставени от атоми на малки тела, които са в постоянно движение, привличат се на малко разстояние, но отблъсквайте, ако единият от тях притисне по-силно другия. В това едно изречение. . . съдържа невероятно количество информация за света, просто трябва да вложите малко въображение и малко мисъл.

Тези думи съдържат същността на молекулярно-кинетичната теория (MKT) за структурата на материята. А именно, основните разпоредби на МКТ са следните три твърдения.

1. Всяко вещество се състои от най-малките частици от молекули и атоми. Те са разположени дискретно в пространството, тоест на определени разстояния един от друг.

2. Атомите или молекулите на материята са в състояние на произволно движение 1, който никога не завършва.

3. Атомите или молекулите на веществото взаимодействат помежду си чрез сили на привличане и отблъскване, които зависят от разстоянията между частиците.

Тези положения са обобщение на множество наблюдения и експериментални факти. Нека разгледаме по-отблизо тези разпоредби и да дадем тяхната експериментална обосновка.

1.1 Атоми и молекули

Да вземем лист хартия и да започнем да го разделяме на все по-малки части. Ще получаваме ли листчета на всяка стъпка, или на някакъв етап ще се появи нещо ново?

Първата позиция на MKT ни казва, че материята не е безкрайно делима. Рано или късно ще достигнем ¾ последна граница¿ най-малките частици от дадено вещество. Тези частици са атоми и молекули. Те също могат да бъдат разделени на части, но тогава първоначалната субстанция ще престане да съществува.

Атомът е най-малката частица от даден химичен елемент, която запазва цялото си Химични свойства. Няма толкова много химични елементи, всички те са обобщени в периодичната таблица.

Молекулата е най-малката частица от дадено вещество (не е химичен елемент), която запазва всичките си химични свойства. Молекулата е съставена от два или повече атома на един или повече химични елемента.

Например, H2O е водна молекула, съставена от два водородни атома и един кислороден атом. Като го разделим на атоми, вече няма да се занимаваме с вещество, наречено ¾вода¿. Освен това, чрез разделяне на атомите H и O на съставните им части, ние получаваме набор от протони, неутрони и електрони и по този начин губим информацията, че първоначално са били водород и кислород.

1 Това движение се нарича топлинно движение.

Размерът на атом или молекула (състоящ се от малък брой атоми) е около 10 8 см. Това е толкова малка стойност, че атомът не може да се види с никакъв оптичен микроскоп.

Атомите и молекулите се наричат накратко просто частици материя. Какво точно е частица атом или молекула във всеки конкретен случай не е трудно да се установи. Ако става дума за химичен елемент, тогава частицата ще бъде атом; ако се счита сложно вещество, то неговата частица е молекула, състояща се от няколко атома.

Освен това, първото предложение на MKT гласи, че частиците материя не запълват пространството непрекъснато. Частиците са разположени дискретно, тоест сякаш в отделни точки. Между частиците има празнини, чийто размер може да варира в определени граници.

Явлението термично разширение на телата свидетелства в полза на първата позиция на МКТ. А именно при нагряване разстоянията между частиците на веществото се увеличават, а размерите на тялото се увеличават. При охлаждане, напротив, разстоянията между частиците намаляват, в резултат на което тялото се свива.

Дифузията, взаимното проникване на контактуващи вещества едно в друго, също е поразително потвърждение за първата позиция на MKT.

Например, на фиг. 1 показва2 процеса на дифузия в течност. Частиците на разтвореното вещество се поставят в чаша с вода и се намират първо в горната лява част на чашата. С течение на времето частиците се движат (да речем, дифузират) от област с висока концентрация към област с ниска концентрация. В крайна сметка концентрацията на частиците става еднаква навсякъде; частиците се разпределят равномерно в обема на течността.

Ориз. 1. Дифузия в течност

Как да обясним дифузията от гледна точка на молекулярно-кинетичната теория? Много просто: частиците от едно вещество проникват в пролуките между частиците на друго вещество. Дифузията протича толкова по-бързо, колкото по-големи са тези пролуки; следователно газовете се смесват най-лесно един с друг (при което разстоянията между частиците са много повече размерисамите частици).

1.2 Топлинно движение на атоми и молекули

Припомнете си още веднъж формулировката на второто предложение на MKT: частиците на веществото извършват произволно движение (наричано още топлинно движение), което никога не спира.

2 Изображение от en.wikipedia.org.

Но най-поразителното доказателство за вечното хаотично движение на частиците на материята е Брауновото движение. Това е името на непрекъснатото произволно движение на Браунови частици от прахови частици или зърна (10 5 - 104 cm с размер), суспендирани в течност или газ.

Брауновското движение е получило името си в чест на шотландския ботаник Робърт Браун, който видял през микроскоп непрекъснатия танц на поленовите частици, суспендирани във вода. Като доказателство, че това движение отнема вечно, Браун открива парче кварц с кухина, пълна с вода. Въпреки факта, че водата е попаднала там преди много милиони години, частиците, които са попаднали там, продължават своето движение, което не се различава от това, което се наблюдава в други експерименти.

Причина Брауново движениее, че суспендирана частица изпитва некомпенсирани удари от молекули на течността (газ) и поради хаотичното движение на молекулите, величината и посоката на резултатното въздействие са абсолютно непредсказуеми. Следователно браунова частица описва сложни зигзагообразни траектории (фиг. 2)3.

Ориз. 2. Брауново движение

Размерът на Брауновските частици е 1000-10000 пъти по-голям от размера на атома. От една страна, една браунова частица е достатъчно малка и все още „усеща“, че различен брой молекули я удрят в различни посоки; тази разлика в броя на ударите води до забележими измествания на Браунова частица. От друга страна, Брауновските частици са достатъчно големи, за да се видят с микроскоп.

Между другото, Брауновското движение може да се разглежда и като доказателство за самия факт за съществуването на молекули, т.е. може да служи и като експериментално обосноваване на първата позиция на MKT.

1.3 Взаимодействие на частици материя

Третата позиция на MKT говори за взаимодействието на частиците на веществото: атомите или молекулите взаимодействат помежду си чрез сили на привличане и отблъскване, които зависят от разстоянията между частиците: с увеличаване на разстоянията силите на привличане започват да преобладават, с намаляване на силата на отблъскване.

Валидността на третата позиция на MKT се доказва от еластичните сили, произтичащи от деформациите на телата. Когато едно тяло се разтяга, разстоянията между неговите частици се увеличават и силите на привличане на частиците една към друга започват да преобладават. Когато тялото се компресира, разстоянията между частиците намаляват и в резултат на това преобладават силите на отблъскване. И в двата случая еластичната сила е насочена в посока, противоположна на деформацията.

3 Изображение от сайта nv-magadan.narod.ru.

Друго потвърждение за съществуването на сили на междумолекулно взаимодействие е наличието на три агрегатни състояния на материята.

IN В газовете молекулите са разделени една от друга на разстояния, значително надвишаващи размерите на самите молекули (във въздух при нормални условия, около 1000 пъти). На такива разстояния силите на взаимодействие между молекулите практически отсъстват, следователно газовете заемат целия предоставен им обем и лесно се компресират.

IN В течностите пространствата между молекулите са сравними с размера на молекулите. Силите на молекулярно привличане са много осезаеми и осигуряват запазване на обема от течности. Но тези сили не са достатъчно силни, за да могат течностите да запазят формата си, а течностите, подобно на газовете, приемат формата на съд.

IN В твърдите тела силите на привличане между частиците са много силни: твърди телазапазват не само обем, но и форма.

Преходът на вещество от едно агрегатно състояние в друго е резултат от промяна в големината на силите на взаимодействие между частиците на веществото. Самите частици остават непроменени.

Теми на кодификатора USE:термично движение на атоми и молекули на материята, Брауново движение, дифузия, взаимодействие на частици материя, експериментални доказателства на атомистичната теория.

Великият американски физик Ричард Файнман, автор на известните Фейнман лекции по физика, написа следните забележителни думи:

– Ако в резултат на някаква глобална катастрофа цялото натрупано научно познание би било унищожено и само една фраза щеше да премине към бъдещите поколения живи същества, тогава какво твърдение, съставено от най-малък брой думи, ще донесе най-много информация? Мисля, че е така атомна хипотеза(можете да го наречете не хипотеза, а факт, но това не променя нищо): всички тела са съставени от атоми на малки тела, които са в постоянно движение, привличат се на кратко разстояние, но се отблъскват, ако едно от тях е притиснат по-близо до другия. Това едно изречение... съдържа невероятно количество информация за света, просто трябва да приложите малко въображение и малко внимание към него.

1. Всяко вещество се състои от най-малките частици от молекули и атоми. Те са разположени дискретно в пространството, тоест на определени разстояния един от друг.
2. Атомите или молекулите на веществото са в състояние на произволно движение (това движение се нарича топлинно движение), което никога не спира.
3. Атомите или молекулите на веществото взаимодействат помежду си чрез сили на привличане и отблъскване, които зависят от разстоянията между частиците.

Например, това е водна молекула, състояща се от два водородни атома и един кислороден атом. Разделяйки го на атоми, вече няма да се занимаваме с вещество, наречено "вода". Освен това, разделяйки атомите и на съставни части, получаваме набор от протони, неутрони и електрони и по този начин губим информацията, че първоначално това са били водород и кислород.

Атомите и молекулите се наричат просто частицивещества. Какво точно представлява една частица – атом или молекула – във всеки конкретен случай не е трудно да се установи. Ако говорим за химичен елемент, тогава атомът ще бъде частица; ако се разглежда сложно вещество, тогава неговата частица е молекула, състояща се от няколко атома.

Освен това, първото предложение на MKT гласи, че частиците материя не запълват пространството непрекъснато. Частиците са подредени дискретно, тоест в отделни точки. Между частиците има празнини, чийто размер може да варира в определени граници.

В полза на първата позиция на МКТ е явлението термично разширениетел. А именно при нагряване разстоянията между частиците на веществото се увеличават, а размерите на тялото се увеличават. При охлаждане, напротив, разстоянията между частиците намаляват, в резултат на което тялото се свива.

Поразително потвърждение за първата позиция на MKT също е дифузия- взаимно проникване на съседни вещества едно в друго.

Например, на фиг. 1 показва процеса на дифузия в течност. Частиците на разтвореното вещество се поставят в чаша с вода и се намират първо в горната лява част на чашата. С течение на времето частиците се движат (както се казва, дифузен) от зона с висока концентрация към зона с ниска концентрация. В крайна сметка концентрацията на частиците става еднаква навсякъде - частиците се разпределят равномерно в целия обем на течността.

Ориз. 1. Дифузия в течност

Как да обясним дифузията от гледна точка на молекулярно-кинетичната теория? Много просто: частиците от едно вещество проникват в пролуките между частиците на друго вещество. Дифузията протича толкова по-бързо, колкото по-големи са тези празнини - следователно газовете най-лесно се смесват един с друг (при което разстоянията между частиците са много по-големи от размерите на самите частици).

Топлинно движение на атоми и молекули

Припомнете още веднъж текста на втората разпоредба на MKT: частиците на материята извършват произволно движение (наричано още топлинно движение), което никога не спира.

Експериментално потвърждение на второто положение на МКТ отново е феноменът на дифузия, защото взаимното проникване на частици е възможно само при непрекъснатото им движение! Но най-поразителното доказателство за вечното хаотично движение на частиците на материята е Брауново движение. Това е името на непрекъснатото хаотично движение браунови частици- прахови частици или зърна (см с размер), суспендирани в течност или газ.

Причината за Брауновото движение е, че суспендирана частица изпитва некомпенсирани удари от молекули на течността (газ) и поради хаотичното движение на молекулите, величината и посоката на резултантния удар са абсолютно непредсказуеми. Следователно браунова частица описва сложни зигзагообразни траектории (фиг. 2).

Ориз. 2. Брауново движение

Взаимодействие на частици материя

Третата позиция на MKT говори за взаимодействието на частиците на материята: атомите или молекулите си взаимодействат помежду си чрез сили на привличане и отблъскване, които зависят от разстоянията между частиците: с увеличаване на разстоянията започват да преобладават силите на привличане, а с намаляване на разстоянията - силите на отблъскване.

В газовете молекулите са разделени една от друга на разстояния, значително надвишаващи размерите на самите молекули (във въздух при нормални условия, около 1000 пъти). На такива разстояния силите на взаимодействие между молекулите практически отсъстват, следователно газовете заемат целия предоставен им обем и лесно се компресират.

В течностите пространствата между молекулите са сравними с размера на молекулите. Силите на молекулярно привличане са много осезаеми и осигуряват запазване на обема от течности. Но тези сили не са достатъчно силни, за да могат течностите да запазят формата си – течностите, подобно на газовете, приемат формата на съд.

В твърдите тела силите на привличане между частиците са много силни: твърдите тела запазват не само обем, но и форма.

теория:Атомите и молекулите са в непрекъснато топлинно движение, движат се произволно, постоянно променят посоката и модула на скоростта поради сблъсъци.

Колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е скоростта на молекулите. С понижаване на температурата скоростта на молекулите намалява. Има температура, която се нарича "абсолютна нула" - температурата (-273°C), при която спира термичното движение на молекулите. Но "абсолютната нула" е недостижима.
Брауновото движение е произволно движение на микроскопични частици от твърда материя, видими суспендирани в течност или газ, причинено от термичното движение на частици от течност или газ. Това явление е наблюдавано за първи път през 1827 г. от Робърт Браун. Той изучава цветния прашец на растенията, който се намира във водната среда. Браун забелязал, че цветният прашец непрекъснато се измества с течение на времето и колкото по-висока е температурата, толкова по-бърза е скоростта на изместване на полените. Той предположи, че движението на прашеца се дължи на факта, че водните молекули удрят полена и го карат да се движи.

Дифузията е процес на взаимно проникване на молекули на едно вещество в пролуките между молекулите на друго вещество.

Пример за Брауново движение е
1) произволно движение на цветен прашец в капка вода
2) произволно движение на мушици под фенера
3) разтваряне твърди веществав течности
4) проникване хранителни веществаот почвата до корените на растенията
Решение:от определението на Брауновото движение става ясно, че правилният отговор е 1. Поленът се движи произволно поради факта, че водните молекули го удрят. Неравномерното движение на мушиците под лампата не е подходящо, тъй като самите мушици избират посоката на движение, последните два отговора са примери за дифузия.
Отговор: 1.

Oge задача по физика (ще решавам изпита):Кое от следните твърдения е (е) правилно?
А. Молекулите или атомите в веществото са в непрекъснато топлинно движение и един от аргументите в полза на това е явлението дифузия.
Б. Молекулите или атомите в материята са в непрекъснато топлинно движение и доказателство за това е явлението конвекция.
1) само А
2) само Б
3) и А и Б
4) нито А, нито Б
Решение:Дифузията е процес на взаимно проникване на молекули на едно вещество в пролуките между молекулите на друго вещество. Първото твърдение е вярно, Конвенцията е пренос на вътрешна енергия със слоеве течност или газ, оказва се, че второто твърдение не е вярно.
Отговор: 1.

Oge задание по физика (fipi): 2) Оловна топка се нагрява в пламък на свещ. Как се променя обемът на балона при нагряване? Средната скоростдвижението на нейните молекули?
Установете съответствие между физическите величини и техните възможни промени.
За всяка стойност определете подходящото естество на промяната:
1) увеличава
2) намалява
3) не се променя
Запишете в таблицата избраните числа за всяка физическа величина. Числата в отговора могат да се повтарят.
Решение (Благодаря на Милена): 2) 1. Обемът на топката ще се увеличи поради факта, че молекулите ще започнат да се движат по-бързо.
2. Скоростта на молекулите при нагряване ще се увеличи.
Отговор: 11.

Демонстрационна работа Опция OGE 2019: Една от разпоредбите на молекулярно-кинетичната теория за структурата на материята е, че „частиците на материята (молекули, атоми, йони) са в непрекъснато хаотично движение“. Какво означават думите "непрекъснато движение"?
1) Частиците винаги се движат в определена посока.
2) Движението на частиците на материята не се подчинява на никакви закони.
3) Всички частици се движат заедно в една или друга посока.
4) Движението на молекулите никога не спира.
Решение:Молекулите се движат, поради сблъсъци, скоростта на молекулите се променя постоянно, така че не можем да изчислим скоростта и посоката на всяка молекула, но можем да изчислим средната квадратична скорост на молекулите и тя е свързана с температурата, като температурата намалява, скоростта на молекулите намалява. Изчислено е, че температурата, при която ще спре движението на молекулите, е -273 °C (най-ниската възможна температура в природата). Но не е постижимо. така че молекулите никога не спират да се движат.