Co to jest ruch termiczny? Jakie koncepcje się z tym wiążą? Ruch termiczny: energia wewnętrzna.

Jak myślisz, co decyduje o szybkości rozpuszczania cukru w ​​wodzie? Możesz zrobić prosty eksperyment. Weź dwa kawałki cukru i jedną wrzuć do szklanki wrzącej wody, drugą do szklanki zimnej wody.

Zobaczysz, jak cukier we wrzącej wodzie rozpuści się kilka razy szybciej niż w zimnej wodzie. Przyczyną rozpadu jest dyfuzja. Oznacza to, że dyfuzja zachodzi szybciej w wyższych temperaturach. Dyfuzja jest spowodowana ruchem cząsteczek. Dlatego dochodzimy do wniosku, że cząsteczki poruszają się szybciej w wyższych temperaturach. Oznacza to, że prędkość ich ruchu zależy od temperatury. Dlatego przypadkowy chaotyczny ruch cząsteczek tworzących ciało nazywamy ruchem termicznym.

Ruch termiczny cząsteczek

Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ruch termiczny cząsteczki, właściwości materii zmieniają się. Ciało stałe topi się, zamieniając w ciecz, ciecz odparowuje, zamieniając się w stan gazowy. W związku z tym, jeśli temperatura zostanie obniżona, wówczas średnia energia ruchu termicznego cząsteczek również zmniejszy się, a zatem procesy zmiany stanu skupienia ciał zajdą w przeciwnym kierunku: woda skondensuje się w ciecz, ciecz zamarznie, zamieniając się w stan stały. Jednocześnie zawsze mówimy o średnich wartościach temperatury i prędkości molekularnej, ponieważ zawsze są cząstki o większych i mniejszych wartościach tych wartości.

Cząsteczki substancji poruszają się, pokonując pewną odległość, dlatego wykonują pewną pracę. Oznacza to, że możemy mówić o energii kinetycznej cząstek. W wyniku ich względne położenie istnieje również energia potencjalna cząsteczek. Kiedy w pytaniu o energii kinetycznej i potencjalnej ciał, wtedy mówimy o istnieniu całkowitej energii mechanicznej ciał. Jeśli cząstki ciała mają energię kinetyczną i potencjalną, możemy więc mówić o sumie tych energii jako o wielkości niezależnej.

Energia wewnętrzna ciała

Rozważ przykład. Jeśli rzucimy elastyczną kulkę na podłogę, to energia kinetyczna jej ruchu zostaje całkowicie zamieniona na energię potencjalną w momencie, gdy dotknie podłogi, a następnie ponownie zamienia się w energię kinetyczną, gdy się odbije. Jeśli rzucimy ciężką żelazną kulę na twardą, nieelastyczną powierzchnię, to kulka wyląduje bez odbijania się. Jego energia kinetyczna i potencjalna po wylądowaniu będzie równa zeru. Gdzie się podziała energia? Czy po prostu zniknęła? Jeśli przyjrzymy się kuli i powierzchni po zderzeniu, zauważymy, że kulka nieco się spłaszczyła, na powierzchni pozostał wgniecenie i obie lekko się rozgrzały. Oznacza to, że nastąpiła zmiana ułożenia cząsteczek ciał, a także wzrosła temperatura. Oznacza to, że zmieniły się energie kinetyczne i potencjalne cząstek ciała. Energia ciała nigdzie nie odeszła, przeszła do wewnętrznej energii ciała. Energia wewnętrzna nazywana jest energią kinetyczną i potencjalną wszystkich cząstek ciała. Zderzenie ciał spowodowało zmianę energii wewnętrznej, wzrosła, a energia mechaniczna spadła. Na tym się składa

W otaczającym nas świecie występują różnego rodzaju zjawiska fizyczne, które są bezpośrednio związane z zmiana temperatury ciała. Od dzieciństwa wiemy, że zimna woda po podgrzaniu początkowo ledwo się nagrzewa, a dopiero potem określony czas gorąco.

Takimi słowami jak „zimno”, „gorąco”, „ciepło” określamy różne stopnie „nagrzania” ciał, czy mówiąc językiem fizyki, różne temperatury ciał. Temperatura ciepła woda nieco cieplej niż zimna woda. Jeśli porównamy temperaturę powietrza letniego i zimowego, różnica temperatur jest oczywista.

Temperatura ciała jest mierzona termometrem i wyrażana w stopniach Celsjusza (°C).

Jak wiadomo, dyfuzja w wyższej temperaturze jest szybsza. Z tego wynika, że ​​prędkość ruchu cząsteczek i temperatura są ze sobą głęboko powiązane. Jeśli zwiększysz temperaturę, prędkość ruchu cząsteczek wzrośnie, jeśli ją zmniejszysz, zmniejszy się.

W ten sposób dochodzimy do wniosku: temperatura ciała jest bezpośrednio związana z prędkością ruchu cząsteczek.

Gorąca woda składa się z dokładnie tych samych cząsteczek co zimna woda. Różnica między nimi polega tylko na szybkości ruchu cząsteczek.

Zjawiska związane z nagrzewaniem lub chłodzeniem ciał, zmianą temperatury nazywamy termicznymi. Należą do nich ogrzewanie lub chłodzenie powietrza, topienie metalu, topnienie śniegu.

Cząsteczki lub atomy, które są podstawą wszystkich ciał, są w nieskończonym chaotycznym ruchu. Ilość takich cząsteczek i atomów w otaczających nas ciałach jest ogromna. Objętość równa 1 cm³ wody zawiera około 3,34 x 10²² cząsteczek. Każda cząsteczka ma bardzo złożoną trajektorię ruchu. Na przykład cząstki gazu poruszające się z dużą prędkością w różnych kierunkach mogą zderzać się zarówno ze sobą, jak i ze ścianami naczynia. W ten sposób zmieniają swoją prędkość i znów się poruszają.

Rysunek #1 przedstawia losowy ruch cząsteczek farby rozpuszczonych w wodzie.

W ten sposób wyciągamy jeszcze jeden wniosek: chaotyczny ruch cząstek tworzących ciała nazywa się ruchem termicznym.

Losowość jest najważniejszą cechą ruchu termicznego. Jednym z najważniejszych dowodów na ruch cząsteczek jest dyfuzja i ruchy Browna.(Ruch Browna to ruch najmniejszych cząstek stałych w cieczy pod wpływem uderzeń molekularnych. Jak pokazuje obserwacja, ruch Browna nie może się zatrzymać).

W cieczach cząsteczki mogą oscylować, obracać się i poruszać względem innych cząsteczek. Jeśli weźmiemy ciała stałe, to w nich cząsteczki i atomy wibrują wokół jakichś przeciętnych pozycji.

Absolutnie wszystkie cząsteczki ciała uczestniczą w ruchu termicznym cząsteczek i atomów, dlatego wraz ze zmianą ruchu termicznego zmienia się również stan samego ciała, jego różne właściwości. Tak więc, jeśli podwyższymy temperaturę lodu, zaczyna się on topić, przybierając zupełnie inną postać - lód staje się płynem. Jeśli przeciwnie, temperatura np. rtęci zostanie obniżona, to zmieni ona swoje właściwości i zamieni się z cieczy w ciało stałe.

T temperatura ciała zależy bezpośrednio od średniej energii kinetycznej cząsteczek. Dochodzimy do oczywistego wniosku: im wyższa temperatura ciała, tym większa średnia energia kinetyczna jego cząsteczek. I odwrotnie, gdy temperatura ciała spada, średnia energia kinetyczna jego cząsteczek maleje.

Jeśli masz jakieś pytania lub chcesz dowiedzieć się więcej o ruchu termicznym i temperaturze, zarejestruj się na naszej stronie i skorzystaj z pomocy korepetytora.

Czy masz jakieś pytania? Nie wiesz, jak odrobić pracę domową?
Aby uzyskać pomoc korepetytora - zarejestruj się.
Pierwsza lekcja jest bezpłatna!

strony, z pełnym lub częściowym skopiowaniem materiału, wymagany jest link do źródła.

 Teoria: Atomy i cząsteczki są w ciągłym ruchu termicznym, poruszają się losowo, stale zmieniają kierunek i moduł prędkości w wyniku zderzeń.

Im wyższa temperatura, tym wyższa prędkość cząsteczek. Wraz ze spadkiem temperatury prędkość cząsteczek maleje. Istnieje temperatura zwana „zerem absolutnym” - temperatura (-273°C), przy której zatrzymuje się ruch termiczny cząsteczek. Ale „zero absolutne” jest nieosiągalne.
Ruch Browna to przypadkowy ruch mikroskopijnych cząstek substancji stałej widocznych w zawiesinie w cieczy lub gazie, spowodowany termicznym ruchem cząstek cieczy lub gazu. Zjawisko to po raz pierwszy zaobserwował w 1827 r. Robert Brown. Badał pyłek roślin, który znajdował się w środowisku wodnym. Brown zauważył, że pyłek przesuwa się cały czas w czasie, a im wyższa temperatura, tym szybsze tempo przesuwania się pyłku. Zasugerował, że ruch pyłku wynika z faktu, że cząsteczki wody uderzają w pyłek i powodują jego ruch.

Dyfuzja to proces wzajemnego przenikania cząsteczek jednej substancji w szczeliny między cząsteczkami innej substancji.

Przykład ruch Browna jest
1) przypadkowy ruch pyłku w kropli wody
2) losowy ruch muszek pod latarnią
3) rozwiązanie ciała stałe w płynach
4) penetracja składniki odżywcze od gleby do korzeni roślin
Decyzja: z definicji ruchu Browna jasno wynika, że ​​prawidłowa odpowiedź to 1. Pyłek porusza się losowo, ponieważ uderzają w niego cząsteczki wody. Niekonsekwentny ruch muszek pod lampą nie jest odpowiedni, ponieważ muszki same wybierają kierunek ruchu, dwie ostatnie odpowiedzi są przykładami dyfuzji.
Odpowiedź: 1.

Zadanie Oge z fizyki (rozwiążę egzamin): Które z poniższych stwierdzeń jest (są) poprawne?
A. Cząsteczki lub atomy w substancji znajdują się w ciągłym ruchu termicznym, a jednym z argumentów przemawiających za tym jest zjawisko dyfuzji.
B. Cząsteczki lub atomy w materii są w ciągłym ruchu termicznym, czego dowodem jest zjawisko konwekcji.
1) tylko A
2) tylko B
3) zarówno A, jak i B
4) ani A, ani B
Decyzja: Dyfuzja to proces wzajemnego przenikania cząsteczek jednej substancji w szczeliny między cząsteczkami innej substancji. Pierwsze stwierdzenie jest prawdziwe, Konwencja to przekazywanie energii wewnętrznej warstwami cieczy lub gazu, okazuje się, że drugie stwierdzenie nie jest prawdziwe.
Odpowiedź: 1.

Przypisanie Oge w fizyce (fipi): 2) Ołowiana kula jest podgrzewana w płomieniu świecy. Jak zmienia się objętość balonu podczas ogrzewania? Średnia prędkość ruch jego cząsteczek?
Ustal zgodność między wielkościami fizycznymi a ich możliwymi zmianami.
Dla każdej wartości określ odpowiedni charakter zmiany:
1) wzrosty
2) zmniejsza się
3) nie zmienia się
Wpisz w tabeli wybrane liczby dla każdego wielkość fizyczna. Cyfry w odpowiedzi mogą się powtarzać.
Rozwiązanie (dzięki Milenie): 2) 1. Objętość kulki wzrośnie, ponieważ cząsteczki zaczną się szybciej poruszać.
2. Zwiększy się prędkość cząsteczek po podgrzaniu.
Odpowiedź: 11.

Ćwiczenie wersja demo OGE 2019: Jednym z zapisów molekularno-kinetycznej teorii budowy materii jest to, że „cząstki materii (cząsteczki, atomy, jony) są w ciągłym chaotycznym ruchu”. Co oznaczają słowa „ciągły ruch”?
1) Cząsteczki zawsze poruszają się w określonym kierunku.
2) Ruch cząstek materii nie podlega żadnym prawom.
3) Wszystkie cząstki poruszają się razem w jednym lub drugim kierunku.
4) Ruch cząsteczek nigdy się nie zatrzymuje.
Decyzja: Cząsteczki się poruszają, z powodu zderzeń, prędkość cząsteczek stale się zmienia, więc nie możemy obliczyć prędkości i kierunku każdej cząsteczki, ale możemy obliczyć średnią kwadratową prędkość cząsteczek i jest ona związana z temperaturą, ponieważ temperatura spada, prędkość cząsteczek maleje. Oblicza się, że temperatura, przy której zatrzyma się ruch cząsteczek, wynosi -273 °C (najniższa możliwa temperatura w przyrodzie). Ale nie jest to możliwe. więc cząsteczki nigdy nie przestają się poruszać.

§ 1. Ruch termiczny. temperatura W otaczającym nas świecie zachodzą różne zjawiska fizyczne, które są związane z nagrzewaniem i ochładzaniem ciał. Wiemy, że gdy podgrzewa się zimną wodę, najpierw robi się ciepła, a potem gorąca. Takimi słowami jak „zimno”, „ciepło” i „gorąco” wskazujemy na inny stopień nagrzania ciał lub, jak mówią w fizyce, inną temperaturę ciał. Temperatura gorąca woda powyżej zimnej temperatury. Temperatura powietrza latem jest wyższa niż zimą. Przykłady zjawisk termicznych:
a - topniejący lód; b - zamrażanie wody Temperatura ciała jest mierzona termometrem i wyrażana w stopniach Celsjusza (°C). Wiesz już, że dyfuzja w wyższej temperaturze jest szybsza. Oznacza to, że prędkość ruchu cząsteczek i temperatura są ze sobą powiązane. Gdy temperatura wzrasta, prędkość ruchu cząsteczek wzrasta, gdy maleje, maleje. Dlatego temperatura ciała zależy od szybkości ruchu cząsteczek. Ciepła woda składa się z tych samych cząsteczek co woda zimna. Różnica między nimi polega jedynie na szybkości poruszania się cząsteczek.Zjawiska związane z ogrzewaniem lub chłodzeniem ciał, wraz ze zmianą temperatury, nazywamy termicznymi. Zjawiska takie obejmują np. ogrzewanie i chłodzenie powietrza, topienie lodu, topienie metali itp. Topienie metalu Cząsteczki lub atomy tworzące ciała są w ciągłym, losowym ruchu. Ich liczba w ciałach wokół nas jest bardzo duża. Tak więc w objętości równej 1 cm3 wody znajduje się około 3,34 1022 cząsteczek. Każda cząsteczka porusza się po bardzo złożonej trajektorii. Wynika to z faktu, że np. cząstki gazu poruszające się z dużymi prędkościami w różnych kierunkach zderzają się ze sobą oraz ze ściankami naczynia. W rezultacie zmieniają swoją prędkość i znów się poruszają. Rysunek 1 przedstawia trajektorie mikroskopijnych cząstek farby rozpuszczonej w wodzie. Ryż. 1. Trajektoria ruchu mikrocząstek farby rozpuszczonych w wodzie Ponieważ jego temperatura jest powiązana z prędkością ruchu cząsteczek ciała, przypadkowy ruch cząsteczek nazywa się ruch termiczny. W cieczach cząsteczki mogą oscylować, obracać się i poruszać względem siebie. W ciała stałe cząsteczki i atomy oscylują wokół pewnych uśrednionych pozycji.Wszystkie cząsteczki ciała uczestniczą w ruchu termicznym, dlatego wraz ze zmianą charakteru ruchu termicznego zmienia się również stan ciała i jego właściwości. Tak więc, gdy temperatura wzrasta, lód zaczyna się topić, zamieniając w ciecz. Jeśli temperatura np. rtęci zostanie obniżona, to z cieczy zamienia się ona w ciało stałe sieci krystalicznej lód Temperatura ciała jest ściśle związana ze średnią energią kinetyczną cząsteczek. Im wyższa temperatura ciała, tym większa średnia energia kinetyczna jego cząsteczek. Wraz ze spadkiem temperatury ciała maleje średnia energia kinetyczna jego cząsteczek.