Մեզ շրջապատող աշխարհում կան տարբեր տեսակի ֆիզիկական երևույթներ, որոնք անմիջականորեն կապված են մարմնի ջերմաստիճանի փոփոխություն. Մանկուց գիտենք, որ սառը ջուրը տաքանալիս սկզբում հազիվ է տաքանում, իսկ հետո միայն 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, իջեցնենք ջերմաստիճանը, օրինակ՝ սնդիկը, 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:

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 շաքարը լուծվում եռացող ջրում մի քանի անգամ ավելի արագ, քան ներսում սառը ջուր. 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։ Համապատասխանաբար, 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

USE կոդավորիչի թեմաներ.ատոմների և նյութի մոլեկուլների ջերմային շարժումը, Բրաունյան շարժում, դիֆուզիա, նյութի մասնիկների փոխազդեցություն, ատոմիստական ​​տեսության փորձարարական ապացույցներ։

Ամերիկացի մեծ ֆիզիկոս Ռիչարդ Ֆեյնմանը, ով հայտնի Ֆեյնմանի ֆիզիկայի դասախոսությունների հեղինակն է, գրել է հետևյալ ուշագրավ խոսքերը.

– Եթե ինչ-որ գլոբալ աղետի արդյունքում ամբողջ կուտակվածը գիտական ​​գիտելիքներկկործանվեր և միայն մեկ արտահայտություն կփոխանցվեր կենդանի էակների գալիք սերունդներին, այնուհետև ինչ հայտարարություն, որը կազմված էր. նվազագույն քանակբառերը, կբերե՞ն առավելագույն տեղեկատվություն: Կարծում եմ՝ դա է ատոմային վարկած(կարելի է դա անվանել ոչ թե վարկած, այլ փաստ, բայց դա ոչինչ չի փոխում). բոլոր մարմինները կազմված են փոքր մարմինների ատոմներից, որոնք անընդհատ շարժման մեջ են, ձգվում են փոքր հեռավորության վրա, բայց վանում են, եթե դրանցից մեկը սեղմված մյուսին ավելի մոտ: Այդ մեկ նախադասությունը... անհավատալի քանակությամբ տեղեկատվություն է պարունակում աշխարհի մասին, պարզապես պետք է մի փոքր երևակայություն և մի փոքր նկատառում կիրառել դրա նկատմամբ:

Այս բառերը պարունակում են նյութի կառուցվածքի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության (ՄԿՏ) էությունը։ Մասնավորապես, MKT-ի հիմնական դրույթները հետևյալ երեք հայտարարություններն են.

1. Ցանկացած նյութ բաղկացած է մոլեկուլների և ատոմների ամենափոքր մասնիկներից։ Դրանք տեղակայված են տարածության մեջ, այսինքն՝ միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա։
2. Նյութի ատոմները կամ մոլեկուլները պատահական շարժման վիճակում են (այդ շարժումը կոչվում է ջերմային շարժում), որը երբեք չի դադարում։
3. Նյութի ատոմները կամ մոլեկուլները փոխազդում են միմյանց հետ ձգողականության և վանման ուժերով, որոնք կախված են մասնիկների միջև եղած հեռավորություններից։

Այս դրույթները բազմաթիվ դիտարկումների և փորձարարական փաստերի ընդհանրացում են: Եկեք մանրամասն նայենք այս դրույթներին և բերենք դրանց փորձարարական հիմնավորումը։

Օրինակ, ջրի մոլեկուլ է, որը բաղկացած է երկու ջրածնի ատոմից և մեկ թթվածնի ատոմից: Այն բաժանելով ատոմների՝ մենք այլեւս գործ չենք ունենա «ջուր» կոչվող նյութի հետ։ Այնուհետև, ատոմները և բաղադրիչ մասերի բաժանելով, մենք ստանում ենք պրոտոնների, նեյտրոնների և էլեկտրոնների մի շարք և դրանով իսկ կորցնում ենք տեղեկատվությունը, որ սկզբում դրանք եղել են ջրածին և թթվածին:

Ատոմները և մոլեկուլները կոչվում են պարզ մասնիկներնյութեր. Թե կոնկրետ ինչ է մասնիկը` ատոմ կամ մոլեկուլ, յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքում դժվար չէ որոշել: Եթե ​​խոսքը վերաբերում է քիմիական տարր, ապա մասնիկը կլինի ատոմ; եթե դիտարկվի բարդ նյութ, ապա նրա մասնիկը մի քանի ատոմներից բաղկացած մոլեկուլ է։

Ավելին, MKT-ի առաջին առաջարկությունը նշում է, որ նյութի մասնիկները անընդհատ տարածություն չեն լրացնում: Մասնիկները դասավորված են դիսկրետ կերպով, այսինքն՝ առանձին կետերում։ Մասնիկների միջև կան բացեր, որոնց չափերը կարող են տարբեր լինել որոշակի սահմաններում։

ՄԿՏ-ի առաջին դիրքի օգտին է ֆենոմենը ջերմային ընդլայնումհեռ. Մասնավորապես, երբ տաքացվում է, նյութի մասնիկների միջև հեռավորությունները մեծանում են, և մարմնի չափերը մեծանում են: Սառչելիս, ընդհակառակը, մասնիկների միջեւ հեռավորությունները նվազում են, ինչի արդյունքում մարմինը կծկվում է։

MKT-ի առաջին դիրքի վառ հաստատումն է նաև դիֆուզիոն- հարակից նյութերի փոխադարձ ներթափանցում միմյանց մեջ.

Օրինակ, նկ. 1-ը ցույց է տալիս հեղուկի մեջ դիֆուզիայի գործընթացը: Լուծված նյութի մասնիկները տեղադրվում են մի բաժակ ջրի մեջ և գտնվում են նախ ապակու վերին ձախ մասում։ Ժամանակի ընթացքում մասնիկները շարժվում են (ինչպես ասում են. ցրված) բարձր կոնցենտրացիայի տարածքից դեպի ցածր կենտրոնացվածության տարածք: Ի վերջո, մասնիկների կոնցենտրացիան ամենուր նույնն է դառնում՝ մասնիկները հավասարաչափ բաշխվում են հեղուկի ողջ ծավալով։

Բրինձ. 1. Դիֆուզիոն հեղուկի մեջ

Ինչպե՞ս բացատրել դիֆուզիան մոլեկուլային-կինետիկ տեսության տեսանկյունից: Շատ պարզ՝ մի նյութի մասնիկները ներթափանցում են մեկ այլ նյութի մասնիկների միջև եղած բացերը։ Դիֆուզիան այնքան արագ է ընթանում, այնքան մեծ են այդ բացերը, հետևաբար գազերը ամենահեշտ են խառնվում միմյանց հետ (որում մասնիկների միջև հեռավորությունները շատ են ավելի շատ չափսերմասնիկներն իրենք են):

Ատոմների և մոլեկուլների ջերմային շարժում

Եվս մեկ անգամ հիշեք MKT-ի երկրորդ դրույթի ձևակերպումը. նյութի մասնիկները կատարում են պատահական շարժում (նաև կոչվում է ջերմային շարժում), որը երբեք չի դադարում:

MKT-ի երկրորդ դիրքի փորձարարական հաստատումը դարձյալ դիֆուզիայի երևույթն է, քանի որ մասնիկների փոխադարձ ներթափանցումը հնարավոր է միայն նրանց շարունակական շարժմամբ։ Բայց նյութի մասնիկների հավերժական քաոսային շարժման ամենավառ ապացույցն է Բրաունյան շարժում. Սա շարունակական անկանոն շարժման անվանումն է Բրաունի մասնիկներ- փոշու մասնիկներ կամ հատիկներ (սմ չափի) կախված հեղուկի կամ գազի մեջ.

Բրոունյան շարժումն իր անունը ստացել է ի պատիվ շոտլանդացի բուսաբան Ռոբերտ Բրաունի, ով մանրադիտակի միջոցով տեսել է ջրի մեջ կախված ծաղկափոշու մասնիկների շարունակական պարը: Որպես ապացույց, որ այս շարժումը հավերժ է տևում, Բրաունը գտավ որձաքարի մի կտոր ջրով լցված խոռոչով: Չնայած այն հանգամանքին, որ ջուրն այնտեղ է հասել միլիոնավոր տարիներ առաջ, այնտեղ հասած շիթերը շարունակել են իրենց շարժումը, ինչը ոչնչով չի տարբերվում այն ​​ամենից, ինչ նկատվել է այլ փորձերի ժամանակ:

Բրոունյան շարժման պատճառն այն է, որ կասեցված մասնիկը զգում է հեղուկ (գազի) մոլեկուլների չփոխհատուցվող ազդեցությունը, և մոլեկուլների քաոսային շարժման պատճառով առաջացող ազդեցության մեծությունն ու ուղղությունը բացարձակապես անկանխատեսելի են: Հետևաբար, Բրոունյան մասնիկը նկարագրում է բարդ զիգզագային հետագծեր (նկ. 2):

Բրինձ. 2. Բրոունյան շարժում

Ի դեպ, Բրոունյան շարժումը կարող է համարվել նաև որպես մոլեկուլների գոյության փաստի ապացույց, այսինքն՝ այն կարող է ծառայել նաև որպես MKT-ի առաջին դիրքի փորձարարական հիմնավորում։

Նյութի մասնիկների փոխազդեցությունը

MKT-ի երրորդ դիրքը խոսում է նյութի մասնիկների փոխազդեցության մասին. ատոմները կամ մոլեկուլները փոխազդում են միմյանց հետ ձգողականության և վանման ուժերով, որոնք կախված են մասնիկների միջև եղած հեռավորությունից. հեռավորությունների մեծացմանը զուգընթաց սկսում են գերակշռել ձգողական ուժերը, իսկ հեռավորությունների նվազումով՝ վանող ուժերը։

ՄԿՏ-ի երրորդ դիրքի վավերականության մասին են վկայում մարմինների դեֆորմացիաներից առաջացող առաձգական ուժերը։ Երբ մարմինը ձգվում է, նրա մասնիկների միջև հեռավորությունները մեծանում են, և մասնիկների միմյանց ձգող ուժերը սկսում են գերակշռել։ Երբ մարմինը սեղմվում է, մասնիկների միջև հեռավորությունները նվազում են, և արդյունքում գերակշռում են վանող ուժերը։ Երկու դեպքում էլ առաձգական ուժն ուղղված է դեֆորմացմանը հակառակ ուղղությամբ։

Միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերի գոյության մեկ այլ հաստատում նյութի երեք ագրեգատային վիճակների առկայությունն է։

Գազերում մոլեկուլները միմյանցից բաժանվում են իրենց մոլեկուլների չափսերը զգալիորեն գերազանցող հեռավորություններով (օդում նորմալ պայմաններում մոտ 1000 անգամ)։ Նման հեռավորությունների վրա մոլեկուլների միջև փոխազդեցության ուժերը գործնականում բացակայում են, հետևաբար գազերը զբաղեցնում են նրանց տրամադրված ամբողջ ծավալը և հեշտությամբ սեղմվում են։

Հեղուկների մեջ մոլեկուլների միջև տարածությունները համեմատելի են մոլեկուլների չափերի հետ: Մոլեկուլային ձգողականության ուժերը շատ շոշափելի են և ապահովում են հեղուկների կողմից ծավալի պահպանումը։ Բայց այս ուժերը բավականաչափ ուժեղ չեն, որպեսզի հեղուկները պահպանեն իրենց ձևը. հեղուկները, ինչպես գազերը, ստանում են անոթի ձև:

Պինդ մարմիններում մասնիկների միջև ձգողական ուժերը շատ ուժեղ են. պինդ մարմիններպահպանել ոչ միայն ծավալը, այլև ձևը:

Նյութի անցումը ագրեգացման մի վիճակից մյուսին արդյունք է նյութի մասնիկների փոխազդեցության ուժերի մեծության փոփոխության։ Մասնիկներն իրենք են մնում անփոփոխ։

Այս դասը քննարկում է ջերմային շարժման հայեցակարգը և այնպիսի ֆիզիկական մեծություն, ինչպիսին ջերմաստիճանն է:

Ջերմային երեւույթները մարդու կյանքում մեծ նշանակություն ունեն։ Նրանց հանդիպում ենք ինչպես եղանակի տեսության, այնպես էլ սովորական ջրի եռման ժամանակ։ Ջերմային երևույթները կապված են այնպիսի գործընթացների հետ, ինչպիսիք են նոր նյութերի ստեղծումը, մետաղների հալումը, վառելիքի այրումը, ավտոմեքենաների և ինքնաթիռների համար վառելիքի նոր տեսակների ստեղծումը և այլն։

Ջերմաստիճանը ջերմային երևույթների հետ կապված ամենակարևոր հասկացություններից մեկն է, քանի որ հաճախ ջերմաստիճանն է ջերմային պրոցեսների ընթացքի ամենակարևոր բնութագիրը:

Սահմանում.ջերմային երևույթներ- դրանք մարմինների տաքացման կամ սառեցման, ինչպես նաև դրանց ագրեգացման վիճակի փոփոխության հետ կապված երևույթներ են (նկ. 1):

Բրինձ. 1. Սառույցի հալում, ջրի տաքացում և գոլորշիացում

Բոլոր ջերմային երեւույթները կապված են ջերմաստիճանը.

Բոլոր մարմինները բնութագրվում են իրենց վիճակով ջերմային հավասարակշռություն. Հիմնական բնութագիրըջերմային հավասարակշռությունը ջերմաստիճանն է:

Սահմանում.Ջերմաստիճանըմարմնի «ջերմության» չափանիշ է։

Քանի որ ջերմաստիճանը ֆիզիկական մեծություն է, այն կարելի է և պետք է չափել: Ջերմաստիճանը չափելու համար օգտագործվող գործիքը կոչվում է ջերմաչափ(հունարենից. թերմո- «տաք», մետրեո- «Ես չափում եմ») (նկ. 2):

Բրինձ. 2. Ջերմաչափ

Առաջին ջերմաչափը (ավելի ճիշտ՝ դրա անալոգը) հորինել է Գալիլեո Գալիլեյը (նկ. 3):

Բրինձ. 3. Գալիլեո Գալիլեյ (1564-1642)

Գալիլեոյի գյուտը, որը նա ներկայացրեց իր ուսանողներին 16-րդ դարի վերջին (1597 թ.) համալսարանում դասախոսությունների ժամանակ, կոչվում էր. թերմոսկոպ. Ցանկացած ջերմաչափի աշխատանքը հիմնված է հետևյալ սկզբունքի վրա. ֆիզիկական հատկություններնյութերը փոխվում են ջերմաստիճանի հետ.

Գալիլեոյի փորձըբաղկացած էր հետևյալից. վերցրեց երկար ցողունով կոլբը և լցրեց ջրով։ Հետո մի բաժակ ջուր վերցրեց ու կոլբը տակնուվրա արեց՝ դնելով բաժակի մեջ։ Ջրի մի մասը, իհարկե, դուրս է թափվել, բայց արդյունքում ջրի որոշակի մակարդակ մնացել է ոտքի մեջ։ Եթե ​​հիմա կոլբը (որում օդ է պարունակվում) տաքացնեն, ապա ջրի մակարդակը կիջնի, իսկ եթե այն սառեցվի, ապա, ընդհակառակը, կբարձրանա։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ տաքացնելիս նյութերը (մասնավորապես՝ օդը) հակված են ընդարձակվել, իսկ սառչելիս՝ նեղանում (այդ պատճառով ռելսերն անջատվում են, իսկ բևեռների միջև եղած լարերը երբեմն փոքր-ինչ կախվում են)։

Բրինձ. 4. Գալիլեոյի փորձը

Այս գաղափարը հիմք դրեց առաջին թերմոսկոպին (նկ. 5), որը հնարավորություն տվեց գնահատել ջերմաստիճանի փոփոխությունը (այդպիսի թերմոսկոպով հնարավոր չէ ճշգրիտ չափել ջերմաստիճանը, քանի որ դրա ընթերցումները խիստ կախված կլինեն մթնոլորտային ճնշումից):

Բրինձ. 5. Գալիլեոյի թերմոսկոպի պատճենը

Միաժամանակ ներդրվեց, այսպես կոչված, աստիճանի սանդղակը։ Հենց բառը աստիճանլատիներեն նշանակում է «քայլ»:

Մինչ օրս պահպանվել են երեք հիմնական կշեռքներ.

1. Ցելսիուս

Ամենալայն կիրառվող սանդղակը, որը բոլորին հայտնի է դեռ մանկուց, Ցելսիուսի սանդղակն է։

Անդերս Ցելսիուս (նկ. 6) - շվեդ աստղագետ, ով առաջարկել է ջերմաստիճանի հետևյալ սանդղակը. - ջրի եռման կետ; - ջրի սառեցման կետ. Մեր օրերում մենք բոլորս սովոր ենք շրջված Ցելսիուսի սանդղակին:

Բրինձ. 6 Անդրես Ցելսիուս (1701-1744)

Նշում:Ինքը՝ Ցելսիուսը, ասել է, որ սանդղակի նման ընտրությունը պայմանավորված է մի պարզ փաստով. մյուս կողմից՝ ձմռանը բացասական ջերմաստիճան չի լինի։

2. Ֆարենհեյթի սանդղակ

Անգլիա, ԱՄՆ, Ֆրանսիա, Լատինական Ամերիկաև որոշ այլ երկրներում հայտնի է Ֆարենհեյթի սանդղակը:

Գաբրիել Ֆարենհեյթը (նկ. 7) գերմանացի հետազոտող, ինժեներ է, ով առաջին անգամ կիրառեց իր սեփական սանդղակը ապակու պատրաստման համար: Ֆարենհեյթի սանդղակը ավելի բարակ է. Ֆարենհեյթի սանդղակի չափը փոքր է Ցելսիուսի սանդղակի աստիճանից:

Բրինձ. 7 Գաբրիել Ֆարենհեյթ (1686-1736)

3. Réaumur սանդղակ

Տեխնիկական սանդղակը հորինել է ֆրանսիացի հետազոտող Ռ.Ա. Réaumur (նկ. 8): Համաձայն այս սանդղակի՝ այն համապատասխանում է ջրի սառեցման կետին, սակայն Réaumur-ը որպես ջրի եռման կետ ընտրել է 80 աստիճան ջերմաստիճան։

Բրինձ. 8. Ռենե Անտուան ​​Ռոմուր (1683-1757)

Ֆիզիկայի մեջ այսպես կոչված բացարձակ սանդղակ - Կելվինի սանդղակ(նկ. 8): Ցելսիուսի 1 աստիճանը հավասար է 1 աստիճան Կելվինի, բայց ջերմաստիճանը մոտավորապես համապատասխանում է (նկ. 9):

Բրինձ. 9. Ուիլյամ Թոմսոն (Լորդ Քելվին) (1824-1907)

Բրինձ. 10. Ջերմաստիճանի կշեռքներ

Հիշեցնենք, որ երբ մարմնի ջերմաստիճանը փոխվում է, դրա գծային չափսեր(տաքացնելիս մարմինը լայնանում է, սառչելիս՝ նեղանում)։ Դա կապված է մոլեկուլների վարքագծի հետ։ Տաքացնելիս մասնիկների շարժման արագությունը մեծանում է, համապատասխանաբար, նրանք սկսում են ավելի հաճախ փոխազդել, և ծավալը մեծանում է (նկ. 11)։

Բրինձ. 11. Գծային չափերի փոփոխություն

Այստեղից կարելի է եզրակացնել, որ ջերմաստիճանը կապված է մարմիններ կազմող մասնիկների շարժման հետ (դա վերաբերում է պինդ, հեղուկ և գազային մարմիններին)։

Գազերում մասնիկների շարժումը (նկ. 12) պատահական է (քանի որ գազերում մոլեկուլները և ատոմները գործնականում չեն փոխազդում)։

Բրինձ. 12. Մասնիկների տեղաշարժը գազերում

Հեղուկների մեջ մասնիկների շարժումը (նկ. 13) «ցատկոտում է», այսինքն՝ մոլեկուլները տանում են « նստակյացկյանքը», բայց կարողանում են «ցատկել» մի տեղից մյուսը։ Սա որոշում է հեղուկների հեղուկությունը:

Բրինձ. 13. Հեղուկների մեջ մասնիկների շարժում

Պինդ մարմիններում մասնիկների շարժումը (նկ. 14) կոչվում է տատանողական։

Բրինձ. 14. Մասնիկների շարժումը պինդ մարմիններում

Այսպիսով, բոլոր մասնիկները գտնվում են շարունակական շարժման մեջ: Մասնիկների այս շարժումը կոչվում է ջերմային շարժում(պատահական, քաոսային շարժում): Այս շարժումը երբեք չի դադարում (քանի դեռ մարմինը ջերմաստիճան ունի): Ջերմային շարժման առկայությունը 1827 թվականին հաստատել է անգլիացի բուսաբան Ռոբերտ Բրաունը (նկ. 15), ում անունով էլ կոչվում է այս շարժումը. Բրաունյան շարժում.

Բրինձ. 15. Ռոբերտ Բրաուն (1773-1858)

Մինչ օրս հայտնի է, որ ցածր ջերմաստիճան, որին կարելի է հասնել մոտավորապես . Այս ջերմաստիճանում է, որ մասնիկների շարժումը դադարում է (սակայն, շարժումը հենց մասնիկների ներսում չի դադարում)։

Գալիլեոյի փորձը նկարագրվել է ավելի վաղ, իսկ վերջում դիտարկենք մեկ այլ փորձ՝ ֆրանսիացի գիտնական Գիյոմ Ամոնտոնի փորձը (նկ. 15), ով 1702 թվականին հորինել է այսպես կոչված. գազի ջերմաչափ. Փոքր փոփոխություններով այս ջերմաչափը պահպանվել է մինչ օրս:

Բրինձ. 15. Գիյոմ Ամոնտոն (1663-1705)

Ամոնտոնի փորձը

Բրինձ. 16. Ամոնտոնի փորձը

Վերցրեք կոլբը ջրով և բարակ խողովակով փակցրեք այն: Եթե ​​դուք այժմ տաքացնում եք ջուրը, ապա ջրի ընդլայնման պատճառով դրա մակարդակը խողովակում կբարձրանա։ Ըստ խողովակում ջրի բարձրացման մակարդակի՝ կարելի է եզրակացություն անել ջերմաստիճանի փոփոխության մասին։ Առավելություն Ամոնտոնի ջերմաչափայն է, որ այն կախված չէ մթնոլորտային ճնշումից:

Այս դասում մենք համարել ենք այսպիսի կարևոր ֆիզիկական քանակություն, ինչպես ջերմաստիճանը. Մենք ուսումնասիրեցինք դրա չափման մեթոդները, բնութագրերը և հատկությունները: Հաջորդ դասում մենք կբացահայտենք հայեցակարգը ներքին էներգիա .

Մատենագիտություն

1. Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Էդ. Orlova V.A., Roizena I.I. Ֆիզիկա 8. - Մ.՝ Mnemosyne.
2. Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկա 8. - Մ.: Բուստարդ, 2010 թ.
3. Ֆադեևա Ա.Ա., Զասով Ա.Վ., Կիսելև Դ.Ֆ. Ֆիզիկա 8. - Մ.՝ Լուսավորություն.

1. «class-fizika.narod.ru» ինտերնետային պորտալ ()
2. «school.xvatit.com» ինտերնետային պորտալ ()
3. «ponimai.su» ինտերնետային պորտալ ()

Տնային աշխատանք

1. Թիվ 1-4 (պարբերություն 1). Պերիշկին Ա.Վ. Ֆիզիկա 8. - Մ.: Բուստարդ, 2010 թ.

2. Ինչու՞ Գալիլեոյի թերմոսկոպը չի կարող տրամաչափվել:

3. Վառարանի վրա տաքացվող երկաթյա մեխ.

Ինչպե՞ս է փոխվել երկաթի մոլեկուլների արագությունը:

Ինչպե՞ս կփոխվի մոլեկուլների շարժման արագությունը, եթե մեխը իջեցնեն սառը ջրի մեջ:

Ինչպե՞ս է դա փոխում ջրի մոլեկուլների արագությունը:

Ինչպե՞ս է փոխվում եղունգի ծավալը այս փորձերի ժամանակ։

4. Փուչիկսենյակից դուրս եկավ ցրտի մեջ.

Ինչպե՞ս կփոխվի գնդակի ծավալը:

Ինչպե՞ս կփոխվի օդի մոլեկուլների շարժման արագությունը օդապարիկի ներսում:

Ինչպե՞ս կփոխվի գնդակի ներսում գտնվող մոլեկուլների արագությունը, եթե այն վերադարձվի սենյակ և, բացի այդ, դրվի մարտկոցի մեջ:

IV Յակովլև | Նյութեր ֆիզիկայի | MathUs.ru

Մոլեկուլային ֆիզիկա և թերմոդինամիկա

Այս ձեռնարկը նվիրված է երկրորդ բաժնին ¾Մոլեկուլային ֆիզիկա: Ֆիզիկայի մեջ USE կոդավորիչի թերմոդինամիկան: Այն ընդգրկում է հետևյալ թեմաները.

Ատոմների և նյութի մոլեկուլների ջերմային շարժումը: Բրաունյան շարժում. Դիֆուզիոն. Ատոմիստական ​​տեսության փորձարարական ապացույցներ. Նյութի մասնիկների փոխազդեցությունը.

Գազերի, հեղուկների և պինդ մարմինների կառուցվածքի մոդելներ.

Իդեալական գազի մոդել։ Իդեալական գազի մոլեկուլների ջերմային շարժման ճնշման և միջին կինետիկ էներգիայի կապը։ բացարձակ ջերմաստիճան. Գազի ջերմաստիճանի կապը նրա մասնիկների միջին կինետիկ էներգիայի հետ։ Հավասարում p = nkT . Մենդելեևի Կլապեյրոնի հավասարումը.

Իզոպրոցեսներ՝ իզոթերմային, իզոխորիկ, իզոբարային, ադիաբատիկ պրոցեսներ։

Հագեցած և չհագեցած զույգեր: Օդի խոնավությունը.

Նյութի ագրեգատային վիճակների փոփոխություններ՝ գոլորշիացում և խտացում, հեղուկի եռում, հալում և բյուրեղացում։ Էներգիայի փոփոխություն փուլային անցումներում:

Ներքին էներգիա. Ջերմային հավասարակշռություն. Ջերմահաղորդում. Ջերմության քանակությունը. Հատուկ ջերմություննյութեր. Ջերմային հաշվեկշռի հավասարումը.

Աշխատեք թերմոդինամիկայի ոլորտում. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը.

Ջերմային մեքենաների շահագործման սկզբունքները. ջերմային շարժիչի արդյունավետությունը. Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը. Էներգետիկայի և շրջակա միջավայրի պահպանության հիմնախնդիրները.

Ձեռնարկը պարունակում է նաև լրացուցիչ նյութեր, որոնք ներառված չեն ՕԳՏԱԳՈՐԾԵԼ կոդավորիչ(բայց ներառված է դպրոցական ծրագիր!). Այս նյութը թույլ է տալիս ավելի լավ հասկանալ ընդգրկված թեմաները:

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

2.3 Հեղուկներ. . . . . . 10

	Մոլեկուլային ֆիզիկայի հիմնական բանաձևերը
	Ջերմաստիճանը
		Թերմոդինամիկական համակարգ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Ջերմային հավասարակշռություն. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		ջերմաստիճանի սանդղակ. Բացարձակ ջերմաստիճան . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Իդեալական գազի վիճակի հավասարումը
		Գազի մասնիկների միջին կինետիկ էներգիան. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 Իդեալական գազի MKT-ի հիմնական հավասարումը. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.3 Մասնիկների էներգիան և գազի ջերմաստիճանը. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1 Թերմոդինամիկական գործընթաց. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.2 Իզոթերմային գործընթաց. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.3 Իզոթերմային գործընթացի գրաֆիկներ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6.4 Իզոբարային գործընթաց. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

6.5 Իզոբարային գործընթացի սյուժեները. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

	Իզոխորիկ գործընթաց. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Իզոխորիկ գործընթացի սյուժեներ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Հագեցած գոլորշի

7.1 Գոլորշիացում և խտացում

7.2 դինամիկ հավասարակշռություն. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

7.3 Հագեցած գոլորշու հատկությունները. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

8.1 Միատոմային իդեալական գազի ներքին էներգիան. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.2 Կարգավիճակի գործառույթ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.3 Ներքին էներգիայի փոփոխություն. աշխատանք կատարելը. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.4 Ներքին էներգիայի փոփոխություն՝ ջերմային փոխանցում . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.5 Ջերմային ջերմահաղորդություն. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

10 փուլային անցումներ

10.1 Հալում և բյուրեղացում. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

10.2 Հալման աղյուսակ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

10.3 Միաձուլման հատուկ ջերմություն. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

10.4 Բյուրեղացման աղյուսակ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

10.5 Գոլորշիացում և խտացում. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

10.6 Եռում. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

10.7 Եռման ժամանակացույց. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

10.8 Կոնդենսացիայի կոր. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11 Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը

11.1 Գազի աշխատանքը իզոբար գործընթացում. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

11.2 Գազի աշխատանքը կամայական գործընթացում. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.3 Գազի վրա կատարված աշխատանք. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.4 Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

11.5 Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի կիրառումը իզոպրոցեսներում. . . . . . . . . . . . . 46

11.6 ադիաբատիկ գործընթաց. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

12.1 Ջերմային շարժիչներ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

12.2 Սառնարանային մեքենաներ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

13.1 Բնության մեջ պրոցեսների անշրջելիությունը. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

13.2 Կլաուզիուսի և Կելվինի պոստուլատները. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

1 Հիմնական կետերըմոլեկուլային կինետիկ տեսություն

Ամերիկացի մեծ ֆիզիկոս Ռիչարդ Ֆեյնմանը, ¾Feynman Lectures on Physics¿ հայտնի դասընթացի հեղինակ, հրաշալի խոսքեր ունի.

Եթե ​​ինչ-որ գլոբալ աղետի հետևանքով ամբողջ կուտակված գիտական ​​գիտելիքները ոչնչացվեին և միայն մեկ արտահայտություն փոխանցվեր կենդանի էակների ապագա սերունդներին, ապա ամենաքիչ թվով բառերից կազմված ո՞ր հայտարարությունը կբերի առավելագույնը. տեղեկատվություն? Ես կարծում եմ, որ սա ատոմային վարկած է (կարող եք դա անվանել ոչ թե հիպոթեզ, այլ փաստ, բայց դա ոչինչ չի փոխում). բայց վանիր, եթե նրանցից մեկն ավելի ուժեղ սեղմի մյուսին։ Այս մեկ նախադասությամբ. . . պարունակում է անհավանական քանակությամբ տեղեկատվություն աշխարհի մասին, պարզապես պետք է մի փոքր երևակայություն և մի փոքր մտածել դրա մեջ:

Այս բառերը պարունակում են նյութի կառուցվածքի մոլեկուլային-կինետիկ տեսության (ՄԿՏ) էությունը։ Մասնավորապես, MKT-ի հիմնական դրույթները հետևյալ երեք հայտարարություններն են.

1. Ցանկացած նյութ բաղկացած է մոլեկուլների և ատոմների ամենափոքր մասնիկներից: Դրանք տեղակայված են տարածության մեջ, այսինքն՝ միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա։

2. Նյութի ատոմները կամ մոլեկուլները պատահական շարժման վիճակում են 1, որը երբեք չի ավարտվում:

3. Նյութի ատոմները կամ մոլեկուլները փոխազդում են միմյանց հետ ձգող և վանող ուժերով, որոնք կախված են մասնիկների միջև եղած հեռավորություններից։

Այս դրույթները բազմաթիվ դիտարկումների և փորձարարական փաստերի ընդհանրացում են: Եկեք մանրամասն նայենք այս դրույթներին և բերենք դրանց փորձարարական հիմնավորումը։

1.1 Ատոմներ և մոլեկուլներ

Վերցնենք մի թուղթ և սկսենք բաժանել այն ավելի ու ավելի փոքր մասերի։ Ամեն քայլափոխի թղթի կտորներ կստանա՞նք, թե՞ ինչ-որ փուլում ինչ-որ նոր բան կհայտնվի։

MKT-ի առաջին դիրքը մեզ ասում է, որ նյութը անվերջ բաժանելի չէ: Վաղ թե ուշ մենք կհասնենք ¾-ի վերջին սահմանը¿ տվյալ նյութի ամենափոքր մասնիկները: Այս մասնիկները ատոմներ և մոլեկուլներ են: Նրանք կարող են նաև բաժանվել մասերի, բայց հետո սկզբնական նյութը կդադարի գոյություն ունենալ։

Ատոմը տվյալ քիմիական տարրի ամենափոքր մասնիկն է, որը պահպանում է իր ամբողջը Քիմիական հատկություններ. Քիմիական տարրերն այնքան էլ շատ չեն, դրանք բոլորն ամփոփված են պարբերական աղյուսակում:

Մոլեկուլը տվյալ նյութի ամենափոքր մասնիկն է (չի հանդիսանում քիմիական տարր), որը պահպանում է իր բոլոր քիմիական հատկությունները։ Մոլեկուլը կազմված է մեկ կամ մի քանի քիմիական տարրերի երկու կամ ավելի ատոմներից։

Օրինակ՝ H2O-ն ջրի մոլեկուլ է, որը կազմված է ջրածնի երկու ատոմից և մեկ թթվածնի ատոմից։ Բաժանելով այն ատոմների՝ մենք այլևս գործ չենք ունենա ¾ջուր¿ կոչվող նյութի հետ: Այնուհետև, H և O ատոմները նրանց բաղադրիչ մասերի բաժանելով, մենք ստանում ենք պրոտոնների, նեյտրոնների և էլեկտրոնների մի շարք և դրանով իսկ կորցնում ենք տեղեկատվությունը, որ սկզբում դա եղել է ջրածին և թթվածին:

1 Այս շարժումը կոչվում է ջերմային շարժում։

Ատոմի կամ մոլեկուլի չափը (կազմված է փոքր թվով ատոմներից) մոտ 10 8 սմ է։Սա այնքան փոքր արժեք է, որ ատոմը հնարավոր չէ տեսնել ոչ մի օպտիկական մանրադիտակով։

Ատոմները և մոլեկուլները կոչվում են, կարճ ասած, պարզապես նյութի մասնիկներ։ Թե կոնկրետ ինչ է մասնիկը ատոմ կամ մոլեկուլ յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքում, դժվար չէ պարզել: Եթե ​​մենք խոսում ենք քիմիական տարրի մասին, ապա ատոմը կլինի մասնիկ; եթե դիտարկվում է բարդ նյութ, ապա դրա մասնիկը մի քանի ատոմներից բաղկացած մոլեկուլ է։

Ավելին, MKT-ի առաջին առաջարկությունը նշում է, որ նյութի մասնիկները անընդհատ տարածություն չեն լրացնում: Մասնիկները տեղակայված են դիսկրետ, այսինքն՝ կարծես առանձին կետերում։ Մասնիկների միջև կան բացեր, որոնց չափերը կարող են տարբեր լինել որոշակի սահմաններում։

Մարմինների ջերմային ընդարձակման երեւույթը վկայում է ՄԿՏ-ի առաջին դիրքի օգտին։ Մասնավորապես, երբ տաքացվում է, նյութի մասնիկների միջև հեռավորությունները մեծանում են, և մարմնի չափերը մեծանում են: Սառչելիս, ընդհակառակը, մասնիկների միջեւ հեռավորությունները նվազում են, ինչի արդյունքում մարմինը կծկվում է։

Դիֆուզիան, շփվող նյութերի փոխադարձ ներթափանցումը միմյանց մեջ, նույնպես MKT-ի առաջին դիրքի վառ հաստատումն է:

Օրինակ, նկ. 1-ը ցույց է տալիս2 հեղուկի մեջ դիֆուզիայի գործընթացը: Լուծված նյութի մասնիկները տեղադրվում են մի բաժակ ջրի մեջ և գտնվում են նախ ապակու վերին ձախ մասում։ Ժամանակի ընթացքում մասնիկները բարձր կոնցենտրացիայի շրջանից տեղափոխվում են (ասենք՝ ցրվում են) դեպի ցածր կոնցենտրացիայի շրջան։ Ի վերջո, մասնիկների կոնցենտրացիան ամենուր նույնն է դառնում, մասնիկները հավասարաչափ բաշխվում են հեղուկի ծավալով։

Բրինձ. 1. Դիֆուզիոն հեղուկի մեջ

Ինչպե՞ս բացատրել դիֆուզիան մոլեկուլային-կինետիկ տեսության տեսանկյունից: Շատ պարզ՝ մի նյութի մասնիկները ներթափանցում են մեկ այլ նյութի մասնիկների միջև եղած բացերը։ Դիֆուզիան այնքան արագ է ընթանում, այնքան ավելի մեծ են այդ բացերը, հետևաբար գազերը ամենահեշտ են խառնվում միմյանց հետ (որում մասնիկների միջև հեռավորությունը շատ ավելի մեծ է, քան բուն մասնիկների չափերը):

1.2 Ատոմների և մոլեկուլների ջերմային շարժում

Եվս մեկ անգամ հիշեք MKT-ի երկրորդ դրույթի ձևակերպումը. նյութի մասնիկները կատարում են պատահական շարժում (կոչվում է նաև ջերմային շարժում), որը երբեք չի դադարում:

MKT-ի երկրորդ դիրքի փորձարարական հաստատումը դարձյալ դիֆուզիայի երևույթն է, քանի որ մասնիկների փոխադարձ ներթափանցումը հնարավոր է միայն նրանց շարունակական շարժմամբ։

2 Պատկերը en.wikipedia.org-ից:

Բայց նյութի մասնիկների հավերժական քաոսային շարժման ամենավառ ապացույցը Բրոունյան շարժումն է։ Սա հեղուկի կամ գազի մեջ կասեցված փոշու մասնիկների կամ հատիկների (10 5 - 104 սմ չափի) բրոունյան մասնիկների շարունակական պատահական շարժման անվանումն է։

Բրոունյան շարժումն իր անունը ստացել է ի պատիվ շոտլանդացի բուսաբան Ռոբերտ Բրաունի, ով մանրադիտակի միջոցով տեսել է ջրի մեջ կախված ծաղկափոշու մասնիկների շարունակական պարը: Որպես ապացույց, որ այս շարժումը հավերժ է տևում, Բրաունը գտավ որձաքարի մի կտոր ջրով լցված խոռոչով: Չնայած այն հանգամանքին, որ ջուրն այնտեղ է հասել միլիոնավոր տարիներ առաջ, այնտեղ հասած շիթերը շարունակել են իրենց շարժումը, ինչը ոչնչով չի տարբերվում այն ​​ամենից, ինչ նկատվել է այլ փորձերի ժամանակ:

Բրոունյան շարժման պատճառն այն է, որ կասեցված մասնիկը զգում է հեղուկ (գազի) մոլեկուլների չփոխհատուցվող ազդեցությունը, և մոլեկուլների քաոսային շարժման պատճառով առաջացող ազդեցության մեծությունն ու ուղղությունը բացարձակապես անկանխատեսելի են: Հետևաբար, Բրոունյան մասնիկը նկարագրում է բարդ զիգզագային հետագծեր (նկ. 2)3:

Բրինձ. 2. Բրոունյան շարժում

Բրոունյան մասնիկների չափը 1000–10000 անգամ մեծ է ատոմից։ Մի կողմից, Բրոունյան մասնիկը բավական փոքր է և դեռ «զգում է», որ տարբեր թվով մոլեկուլներ հարվածում են դրան տարբեր ուղղություններով. Ազդեցությունների քանակի այս տարբերությունը հանգեցնում է Բրոունյան մասնիկի նկատելի տեղաշարժերի: Մյուս կողմից, Բրոունյան մասնիկները բավականաչափ մեծ են մանրադիտակով տեսնելու համար։

Ի դեպ, Բրոունյան շարժումը կարող է համարվել նաև որպես մոլեկուլների գոյության փաստի ապացույց, այսինքն՝ այն կարող է ծառայել նաև որպես MKT-ի առաջին դիրքի փորձարարական հիմնավորում։

1.3 Նյութի մասնիկների փոխազդեցությունը

MKT-ի երրորդ դիրքը խոսում է նյութի մասնիկների փոխազդեցության մասին. ատոմները կամ մոլեկուլները փոխազդում են միմյանց հետ ձգողականության և վանման ուժերով, որոնք կախված են մասնիկների միջև եղած հեռավորությունից. գերակշռում են՝ վանող ուժի նվազմամբ։

ՄԿՏ-ի երրորդ դիրքի վավերականության մասին են վկայում մարմինների դեֆորմացիաներից առաջացող առաձգական ուժերը։ Երբ մարմինը ձգվում է, նրա մասնիկների միջև հեռավորությունները մեծանում են, և մասնիկների միմյանց ձգող ուժերը սկսում են գերակշռել։ Երբ մարմինը սեղմվում է, մասնիկների միջև հեռավորությունները նվազում են, և արդյունքում գերակշռում են վանող ուժերը։ Երկու դեպքում էլ առաձգական ուժն ուղղված է դեֆորմացմանը հակառակ ուղղությամբ։

3 Պատկերը՝ nv-magadan.narod.ru կայքից:

Միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերի գոյության մեկ այլ հաստատում նյութի երեք ագրեգատային վիճակների առկայությունն է։

IN Գազերում մոլեկուլները միմյանցից բաժանվում են իրենց մոլեկուլների չափսերը զգալիորեն գերազանցող հեռավորություններով (օդում նորմալ պայմաններում մոտ 1000 անգամ)։ Նման հեռավորությունների վրա մոլեկուլների միջև փոխազդեցության ուժերը գործնականում բացակայում են, հետևաբար գազերը զբաղեցնում են նրանց տրամադրված ամբողջ ծավալը և հեշտությամբ սեղմվում են։

IN Հեղուկների մեջ մոլեկուլների միջև տարածությունները համեմատելի են մոլեկուլների չափերի հետ: Մոլեկուլային ձգողականության ուժերը շատ շոշափելի են և ապահովում են հեղուկների կողմից ծավալի պահպանումը։ Բայց այս ուժերը բավականաչափ ուժեղ չեն, որպեսզի հեղուկները պահպանեն իրենց ձևը, և ​​հեղուկները, ինչպես գազերը, ստանում են անոթի տեսք։

IN Պինդ մարմիններում մասնիկների միջև ձգողական ուժերը շատ ուժեղ են՝ պինդ մարմինները պահպանում են ոչ միայն ծավալը, այլև ձևը։

Նյութի անցումը ագրեգացման մի վիճակից մյուսին արդյունք է նյութի մասնիկների փոխազդեցության ուժերի մեծության փոփոխության։ Մասնիկներն իրենք են մնում անփոփոխ։