Ի՞նչ է ջերմային շարժումը: Ի՞նչ հասկացություններ են կապված դրա հետ: Ջերմային շարժում՝ ներքին էներգիա:

Ի՞նչ եք կարծում, ի՞նչն է որոշում ջրի մեջ շաքարի լուծարման արագությունը: Դուք կարող եք կատարել մի պարզ փորձ. Վերցրեք երկու կտոր շաքարավազ և մեկը լցրեք մի բաժակ եռման ջրի մեջ, մյուսը մի բաժակ սառը ջրի մեջ։

Դուք կտեսնեք, թե ինչպես է եռացող ջրի մեջ շաքարը մի քանի անգամ ավելի արագ կլուծվի, քան սառը ջրում։ Տարրալուծման պատճառը դիֆուզիան է։ Սա նշանակում է, որ դիֆուզիան ավելի արագ է տեղի ունենում բարձր ջերմաստիճաններում: Դիֆուզիան առաջանում է մոլեկուլների շարժումից։ Հետևաբար, մենք եզրակացնում ենք, որ մոլեկուլներն ավելի արագ են շարժվում բարձր ջերմաստիճաններում: Այսինքն՝ դրանց շարժման արագությունը կախված է ջերմաստիճանից։ Այդ իսկ պատճառով մարմինը կազմող մոլեկուլների պատահական քաոսային շարժումը կոչվում է ջերմային շարժում։

Մոլեկուլների ջերմային շարժում

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ այն մեծանում է ջերմային շարժումմոլեկուլները, նյութի հատկությունները փոխվում են։ Պինդը հալվում է՝ վերածվելով հեղուկի, հեղուկը գոլորշիանում է՝ վերածվելով գազային վիճակի։ Ըստ այդմ, եթե ջերմաստիճանը իջեցվի, ապա մոլեկուլների ջերմային շարժման միջին էներգիան նույնպես կնվազի, և համապատասխանաբար մարմինների ագրեգացման վիճակի փոփոխման գործընթացները տեղի կունենան հակառակ ուղղությամբ. ջուրը կխտանա հեղուկի, հեղուկը կսառչի՝ վերածվելով պինդ վիճակի։ Միևնույն ժամանակ, մենք միշտ խոսում ենք ջերմաստիճանի և մոլեկուլային արագության միջին արժեքների մասին, քանի որ միշտ կան մասնիկներ՝ այդ արժեքների ավելի ու ավելի փոքր արժեքներով:

Նյութերի մոլեկուլները շարժվում են՝ անցնելով որոշակի հեռավորություն, հետևաբար, որոշակի աշխատանք են կատարում։ Այսինքն՝ կարելի է խոսել մասնիկների կինետիկ էներգիայի մասին։ Դրանց արդյունքում հարաբերական դիրքկա նաև մոլեկուլների պոտենցիալ էներգիա։ Երբ հարցականի տակմարմինների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիայի մասին, ապա խոսքը մարմինների ընդհանուր մեխանիկական էներգիայի գոյության մասին է։ Եթե ​​մարմնի մասնիկները ունեն կինետիկ և պոտենցիալ էներգիա, հետևաբար, կարելի է խոսել այդ էներգիաների գումարի մասին՝ որպես անկախ մեծություն։

Մարմնի ներքին էներգիան

Դիտարկենք մի օրինակ։ Եթե ​​առաձգական գնդիկը գցենք հատակին, ապա դրա շարժման կինետիկ էներգիան հատակին դիպչելու պահին ամբողջությամբ վերածվում է պոտենցիալ էներգիայի, այնուհետև նորից անցնում է կինետիկ էներգիայի, երբ այն ցատկում է: Եթե ​​մենք ծանր երկաթե գունդ գցենք կոշտ, ոչ առաձգական մակերեսի վրա, ապա գնդակը վայրէջք կկատարի առանց ցատկելու: Նրա կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաները վայրէջքից հետո հավասար կլինեն զրոյի։ Ո՞ւր կորավ էներգիան: Արդյո՞ք նա պարզապես անհետացել է: Եթե ​​բախումից հետո զննենք գնդակը և մակերեսը, ապա կտեսնենք, որ գնդակը մի փոքր հարթվել է, մակերեսի վրա փորվածք է մնացել, և երկուսն էլ մի փոքր տաքացել են։ Այսինքն՝ տեղի է ունեցել մարմինների մոլեկուլների դասավորության փոփոխություն, բարձրացել է նաեւ ջերմաստիճանը։ Սա նշանակում է, որ փոխվել են մարմնի մասնիկների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաները։ Մարմնի էներգիան ոչ մի տեղ չի գնացել, այն անցել է մարմնի ներքին էներգիայի մեջ։ Ներքին էներգիան կոչվում է մարմնի բոլոր մասնիկների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիա։ Մարմինների բախումն առաջացրել է ներքին էներգիայի փոփոխություն, այն մեծացել է, իսկ մեխանիկական էներգիան նվազել է։ Ահա թե ինչ է այն բաղկացած

Մեզ շրջապատող աշխարհում կան տարբեր տեսակի ֆիզիկական երևույթներ, որոնք անմիջականորեն կապված են մարմնի ջերմաստիճանի փոփոխություն. Մանկուց մենք դա գիտենք սառը ջուրերբ տաքանում է, սկզբում հազիվ տաքանում է և միայն հետո որոշակի ժամանակտաք.

«Սառը», «տաք», «տաք» բառերով մենք սահմանում ենք մարմինների «տաքացման» տարբեր աստիճաններ կամ, ֆիզիկայի լեզվով ասած, մարմինների տարբեր ջերմաստիճաններ։ Ջերմաստիճանը տաք ջուրմի փոքր ավելի տաք, քան սառը ջուրը: Եթե ​​համեմատենք ամառային և ձմեռային օդի ջերմաստիճանը, ապա ջերմաստիճանի տարբերությունն ակնհայտ է։

Մարմնի ջերմաստիճանը չափվում է ջերմաչափով և արտահայտվում է Ցելսիուսի աստիճաններով (°C):

Ինչպես հայտնի է, ավելի բարձր ջերմաստիճանում դիֆուզիան ավելի արագ է տեղի ունենում։ Այստեղից հետևում է, որ մոլեկուլների շարժման արագությունն ու ջերմաստիճանը խորապես փոխկապակցված են։ Եթե ​​բարձրացնեք ջերմաստիճանը, ապա մոլեկուլների շարժման արագությունը կմեծանա, եթե նվազեցնեք՝ կնվազի։

Այսպիսով, մենք եզրակացնում ենք. մարմնի ջերմաստիճանը ուղղակիորեն կապված է մոլեկուլների շարժման արագության հետ:

Տաք ջուրը բաղկացած է ճիշտ նույն մոլեկուլներից, ինչ սառը ջուրը։ Նրանց տարբերությունը միայն մոլեկուլների շարժման արագության մեջ է։

Երևույթները, որոնք կապված են մարմինների տաքացման կամ սառեցման, ջերմաստիճանի փոփոխության հետ, կոչվում են ջերմային։ Դրանք ներառում են օդի տաքացում կամ հովացում, մետաղի հալեցում, ձյան հալեցում:

Մոլեկուլները կամ ատոմները, որոնք բոլոր մարմինների հիմքն են, գտնվում են անվերջ քաոսային շարժման մեջ։ Նման մոլեկուլների և ատոմների թիվը մեզ շրջապատող մարմիններում հսկայական է։ 1 սմ³ ջրի ծավալը պարունակում է մոտավորապես 3,34 x 10²² մոլեկուլ: Ցանկացած մոլեկուլ ունի շարժման շատ բարդ հետագիծ: Օրինակ՝ տարբեր ուղղություններով մեծ արագությամբ շարժվող գազի մասնիկները կարող են բախվել ինչպես միմյանց, այնպես էլ նավի պատերին։ Այսպիսով, նրանք փոխում են իրենց արագությունը և նորից շարունակում շարժվել։

Նկար #1 ցույց է տալիս ջրի մեջ լուծված ներկի մասնիկների պատահական շարժումը:

Այսպիսով, մենք ևս մեկ եզրակացություն ենք անում. Մարմիններ կազմող մասնիկների քաոսային շարժումը կոչվում է ջերմային շարժում։

Պատահականությունը ջերմային շարժման ամենակարևոր հատկանիշն է: Մոլեկուլների շարժման ամենակարևոր ապացույցներից է դիֆուզիոն և Բրոունյան շարժում:(Բրաունյան շարժումը հեղուկի մեջ ամենափոքր պինդ մասնիկների շարժումն է մոլեկուլային ազդեցությունների ազդեցության տակ։ Ինչպես ցույց է տալիս դիտարկումը, Բրոունյան շարժումը չի կարող կանգ առնել)։

Հեղուկներում մոլեկուլները կարող են տատանվել, պտտվել և շարժվել այլ մոլեկուլների համեմատ։ Եթե ​​վերցնենք պինդ մարմիններ, ապա դրանցում մոլեկուլները և ատոմները թրթռում են միջին որոշ դիրքերի շուրջ։

Մարմնի բացարձակապես բոլոր մոլեկուլները մասնակցում են մոլեկուլների և ատոմների ջերմային շարժմանը, այդ իսկ պատճառով ջերմային շարժման փոփոխությամբ փոխվում է նաև մարմնի վիճակը, նրա տարբեր հատկությունները։ Այսպիսով, եթե բարձրացնեք սառույցի ջերմաստիճանը, այն սկսում է հալվել, մինչդեռ բոլորովին այլ ձև է ստանում՝ սառույցը դառնում է հեղուկ։ Եթե, ընդհակառակը, իջեցվի, օրինակ, սնդիկի ջերմաստիճանը, ապա այն կփոխի իր հատկությունները և հեղուկից կվերածվի պինդի։

Տ մարմնի ջերմաստիճանը ուղղակիորեն կախված է մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիայից: Մենք ակնհայտ եզրակացություն ենք անում՝ որքան բարձր է մարմնի ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է նրա մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան։ Ընդհակառակը, երբ մարմնի ջերմաստիճանը նվազում է, նրա մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան նվազում է:

Եթե ​​ունեք հարցեր կամ ցանկանում եք ավելին իմանալ ջերմային շարժման և ջերմաստիճանի մասին, գրանցվեք մեր կայքում և ստացեք դաստիարակի օգնությունը:

Հարցեր ունե՞ք։ Չգիտե՞ք ինչպես կատարել ձեր տնային աշխատանքը:
Կրկնուսույցի օգնություն ստանալու համար գրանցվեք։
Առաջին դասն անվճար է։

կայքը, նյութի ամբողջական կամ մասնակի պատճենմամբ, աղբյուրի հղումը պարտադիր է:

 Տեսություն:Ատոմները և մոլեկուլները գտնվում են շարունակական ջերմային շարժման մեջ, շարժվում են պատահական, անընդհատ փոխում են ուղղությունը և արագության մոդուլը բախումների պատճառով։

Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է մոլեկուլների արագությունը: Ջերմաստիճանի նվազման հետ մոլեկուլների արագությունը նվազում է։ Գոյություն ունի ջերմաստիճան, որը կոչվում է «բացարձակ զրո»՝ այն ջերմաստիճանը (-273 ° C), որի դեպքում մոլեկուլների ջերմային շարժումը դադարում է։ Բայց «բացարձակ զրո»-ն անհասանելի է։
Բրաունյան շարժումը հեղուկի կամ գազի մեջ տեսանելի պինդ նյութի մանրադիտակային մասնիկների պատահական շարժումն է, որը առաջանում է հեղուկի կամ գազի մասնիկների ջերմային շարժումից։ Այս երեւույթն առաջին անգամ նկատվել է 1827 թվականին Ռոբերտ Բրաունի կողմից։ Նա ուսումնասիրել է բույսերի ծաղկափոշին, որը գտնվում էր ջրային միջավայրում։ Բրաունը նկատեց, որ ծաղկափոշին անընդհատ տեղաշարժվում է ժամանակի ընթացքում, և որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան ավելի արագ է ծաղկափոշու տեղափոխման արագությունը: Նա ենթադրեց, որ ծաղկափոշու շարժումը պայմանավորված է նրանով, որ ջրի մոլեկուլները հարվածում են ծաղկափոշին և ստիպում շարժվել:

Դիֆուզիան մի նյութի մոլեկուլների փոխադարձ ներթափանցման գործընթացն է մեկ այլ նյութի մոլեկուլների միջև եղած բացերի մեջ:

Օրինակ Բրաունյան շարժումէ
1) ծաղկափոշու պատահական շարժումը ջրի մեջ
2) լապտերի տակ միջնորմների պատահական շարժում
3) տարրալուծում պինդ նյութերհեղուկների մեջ
4) ներթափանցում սննդանյութերհողից մինչև բույսերի արմատները
Որոշում:Բրաունյան շարժման սահմանումից պարզ է դառնում, որ ճիշտ պատասխանը 1 է: Ծաղկափոշին պատահականորեն շարժվում է այն պատճառով, որ ջրի մոլեկուլները հարվածում են դրան: Լամպի տակ միջնորմների անկանոն շարժումը հարմար չէ, քանի որ միջնորմներն իրենք են ընտրում շարժման ուղղությունը, վերջին երկու պատասխանները դիֆուզիայի օրինակներ են:
Պատասխան. 1.

Oge-ի առաջադրանք ֆիզիկայից (ես կլուծեմ քննությունը).Հետևյալ պնդումներից ո՞րն է ճիշտ.
Ա. Մի նյութի մոլեկուլները կամ ատոմները գտնվում են շարունակական ջերմային շարժման մեջ, և դրա օգտին փաստարկներից մեկը դիֆուզիայի երևույթն է:
Բ. Նյութի մոլեկուլները կամ ատոմները անընդհատ ջերմային շարժման մեջ են, և դրա ապացույցը կոնվեկցիայի ֆենոմենն է։
1) միայն Ա
2) միայն Բ
3) և՛ A, և՛ B
4) ոչ A, ոչ B
Որոշում:Դիֆուզիան մի նյութի մոլեկուլների փոխադարձ ներթափանցման գործընթացն է մեկ այլ նյութի մոլեկուլների միջև եղած բացերի մեջ: Առաջին պնդումը ճիշտ է, Կոնվենցիան ներքին էներգիայի փոխանցումն է հեղուկի կամ գազի շերտերով, պարզվում է, որ երկրորդ պնդումը ճիշտ չէ։
Պատասխան. 1.

Oge հանձնարարություն ֆիզիկայում (fipi): 2) Կապարի գնդակը տաքացվում է մոմի բոցի մեջ: Ինչպե՞ս է փոխվում օդապարիկի ծավալը տաքացման ժամանակ: Միջին արագությունընրա մոլեկուլների շարժումը.
Համապատասխանություն հաստատել ֆիզիկական մեծությունների և դրանց հնարավոր փոփոխությունների միջև:
Յուրաքանչյուր արժեքի համար որոշեք փոփոխության համապատասխան բնույթը.
1) ավելանում է
2) նվազում է
3) չի փոխվում
Աղյուսակում գրեք յուրաքանչյուրի համար ընտրված թվերը ֆիզիկական քանակություն. Պատասխանի համարները կարող են կրկնվել:
Լուծում (Միլենայի շնորհիվ). 2) 1. Գնդիկի ծավալը կմեծանա այն պատճառով, որ մոլեկուլները կսկսեն ավելի արագ շարժվել։
2. Տաքացման ժամանակ մոլեկուլների արագությունը կաճի։
Պատասխան. 11.

Զորավարժություններ դեմո տարբերակ OGE 2019:Նյութի կառուցվածքի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության դրույթներից մեկն այն է, որ «նյութի մասնիկները (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ) գտնվում են շարունակական քաոսային շարժման մեջ»։ Ի՞նչ են նշանակում «շարունակական շարժում» բառերը:
1) Մասնիկները միշտ շարժվում են որոշակի ուղղությամբ:
2) Նյութի մասնիկների շարժումը չի ենթարկվում ոչ մի օրենքի.
3) Մասնիկները բոլորը միասին շարժվում են այս կամ այն ​​ուղղությամբ:
4) Մոլեկուլների շարժումը երբեք չի դադարում.
Որոշում:Մոլեկուլները շարժվում են, բախումների պատճառով մոլեկուլների արագությունը անընդհատ փոխվում է, ուստի մենք չենք կարող հաշվարկել յուրաքանչյուր մոլեկուլի արագությունն ու ուղղությունը, բայց կարող ենք հաշվարկել մոլեկուլների միջին քառակուսի արագությունը, և դա կապված է ջերմաստիճանի հետ, ինչպես. ջերմաստիճանը նվազում է, մոլեկուլների արագությունը՝ նվազում։ Հաշվարկված է, որ ջերմաստիճանը, որի դեպքում մոլեկուլների շարժումը կդադարի, -273 °C է (բնության մեջ հնարավոր ամենացածր ջերմաստիճանը)։ Բայց դա հասանելի չէ։ այնպես որ մոլեկուլները երբեք չեն դադարում շարժվել:

§ 1. Ջերմային շարժում. ջերմաստիճան Մեզ շրջապատող աշխարհում տեղի են ունենում տարբեր ֆիզիկական երևույթներ, որոնք կապված են մարմինների տաքացման և սառեցման հետ: Մենք գիտենք, որ երբ սառը ջուրը տաքացվում է, այն սկզբում դառնում է տաք, ապա տաք: «Սառը», «տաք» և «տաք» բառերով մենք մատնանշում ենք մարմինների տաքացման տարբեր աստիճանը կամ, ինչպես ֆիզիկայում են ասում, մարմինների տարբեր ջերմաստիճանը։ Ջերմաստիճանը տաք ջուրցուրտ ջերմաստիճանից բարձր: Ամռանը օդի ջերմաստիճանն ավելի բարձր է, քան ձմռանը։Ջերմային երևույթների օրինակներ.
ա - սառույցի հալեցում; բ - ջրի սառեցում Մարմնի ջերմաստիճանը չափվում է ջերմաչափով և արտահայտվում է Ցելսիուսի աստիճաններով (°C):Դուք արդեն գիտեք, որ ավելի բարձր ջերմաստիճանում դիֆուզիան ավելի արագ է տեղի ունենում: Սա նշանակում է, որ մոլեկուլների շարժման արագությունը և ջերմաստիճանը փոխկապակցված են: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, մոլեկուլների շարժման արագությունը մեծանում է, երբ նվազում է՝ նվազում։ Հետեւաբար, մարմնի ջերմաստիճանը կախված է մոլեկուլների շարժման արագությունից:Տաք ջուրը կազմված է նույն մոլեկուլներից, ինչ սառը ջուրը։ Նրանց միջև տարբերությունը կայանում է միայն մոլեկուլների շարժման արագության մեջ։Տաքացնող կամ հովացնող մարմինների հետ կապված երևույթները, ջերմաստիճանի փոփոխությամբ, կոչվում են ջերմային։ Նման երևույթները ներառում են, օրինակ, օդի տաքացում և սառեցում, սառույցի հալում, մետաղների հալում և այլն։ Մարմինները կազմող մոլեկուլները կամ ատոմները անընդհատ պատահական շարժման մեջ են։ Նրանց թիվը մեզ շրջապատող մարմիններում շատ մեծ է։ Այսպիսով, 1 սմ3 ջրին հավասար ծավալում կա մոտ 3,34 1022 մոլեկուլ։ Յուրաքանչյուր մոլեկուլ շարժվում է շատ բարդ հետագծով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ, օրինակ, տարբեր ուղղություններով մեծ արագությամբ շարժվող գազի մասնիկները բախվում են միմյանց և նավի պատերին։ Արդյունքում նրանք փոխում են արագությունը և նորից շարունակում շարժվել։ Նկար 1-ը ցույց է տալիս ջրի մեջ լուծված ներկի մանրադիտակային մասնիկների հետագիծը:Բրինձ. 1. Ջրում լուծված ներկի միկրոմասնիկների շարժման հետագիծը Քանի որ նրա ջերմաստիճանը կապված է մարմնի մոլեկուլների շարժման արագության հետ, մասնիկների պատահական շարժումը կոչվում է. ջերմային շարժում. Հեղուկների մեջ մոլեկուլները կարող են տատանվել, պտտվել և շարժվել միմյանց նկատմամբ։ AT պինդ նյութերմոլեկուլները և ատոմները թրթռում են որոշ միջին դիրքերի շուրջ։Մարմնի բոլոր մոլեկուլները մասնակցում են ջերմային շարժմանը, հետևաբար ջերմային շարժման բնույթի փոփոխությամբ փոխվում է նաև մարմնի վիճակը և նրա հատկությունները։ Այսպիսով, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, սառույցը սկսում է հալվել՝ վերածվելով հեղուկի։ Եթե, օրինակ, սնդիկի ջերմաստիճանը ցածր է, ապա այն հեղուկից վերածվում է պինդի:Մոդել բյուրեղյա վանդակսառույց Մարմնի ջերմաստիճանը սերտորեն կապված է մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիայի հետ։ Որքան բարձր է մարմնի ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է նրա մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան։ Երբ մարմնի ջերմաստիճանը նվազում է, նրա մոլեկուլների միջին կինետիկ էներգիան նվազում է։