ทำไมต้องเคลื่อนที่ด้วยความร้อน การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

 ทฤษฎี:อะตอมและโมเลกุลอยู่ในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่อง เคลื่อนที่แบบสุ่ม เปลี่ยนทิศทางและโมดูลัสความเร็วอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการชนกัน

ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเท่าใดความเร็วของโมเลกุลก็จะยิ่งสูงขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลง ความเร็วของโมเลกุลจะลดลง มีอุณหภูมิที่เรียกว่า "ศูนย์สัมบูรณ์" - อุณหภูมิ (-273 ° C) ที่หยุด การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนโมเลกุล แต่ "ศูนย์สัมบูรณ์" ไม่สามารถบรรลุได้
บราวเนียนโมชั่น- การเคลื่อนที่แบบโกลาหลของอนุภาคจุลทรรศน์ของสสารที่เป็นของแข็งที่มองเห็นได้แขวนลอยอยู่ในของเหลวหรือก๊าซ ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนตัวทางความร้อนของอนุภาคของของเหลวหรือก๊าซ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2370 โดยโรเบิร์ต บราวน์ เขาศึกษาละอองเรณูของพืชซึ่งอยู่ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ บราวน์สังเกตว่าละอองเรณูเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการเปลี่ยนแปลงของละอองเรณูก็เร็วขึ้น เขาแนะนำว่าการเคลื่อนที่ของละอองเกสรนั้นเกิดจากการที่โมเลกุลของน้ำกระทบละอองเรณูและทำให้มันเคลื่อนที่

การแพร่กระจายเป็นกระบวนการของการแทรกซึมร่วมกันของโมเลกุลของสารหนึ่งเข้าไปในช่องว่างระหว่างโมเลกุลของสารอื่น

ตัวอย่างของการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนคือ
1) ละอองเรณูเคลื่อนที่แบบสุ่มในหยดน้ำ
2) สุ่มการเคลื่อนไหวของคนแคระใต้ตะเกียง
3) การละลาย ของแข็งในของเหลว
4) การเจาะ สารอาหารจากดินสู่รากพืช
วิธีการแก้:จากคำจำกัดความของการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนนั้นชัดเจนว่าคำตอบที่ถูกต้องคือ 1 ละอองเรณูเคลื่อนที่แบบสุ่มเนื่องจากโมเลกุลของน้ำกระทบกับมัน การเคลื่อนไหวของคนแคระที่ไม่แน่นอนภายใต้โคมไฟนั้นไม่เหมาะสม เนื่องจากคนแคระเลือกทิศทางของการเคลื่อนไหว คำตอบสองข้อสุดท้ายจึงเป็นตัวอย่างของการแพร่กระจาย
ตอบ: 1.

การมอบหมาย Oge ในวิชาฟิสิกส์ (ฉันจะแก้ข้อสอบ):ข้อความใดต่อไปนี้ (ถูกต้อง)
A. โมเลกุลหรืออะตอมในสสารมีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่อง และหนึ่งในข้อโต้แย้งที่สนับสนุนสิ่งนี้คือปรากฏการณ์ของการแพร่
ข. โมเลกุลหรืออะตอมในสสารมีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่อง และข้อพิสูจน์นี้คือปรากฏการณ์การพาความร้อน
1) เท่านั้น A
2) เท่านั้น B
3) ทั้ง A และ B
4) ไม่ใช่ A หรือ B
วิธีการแก้:การแพร่กระจายเป็นกระบวนการของการแทรกซึมร่วมกันของโมเลกุลของสารหนึ่งเข้าไปในช่องว่างระหว่างโมเลกุลของสารอื่น คำสั่งแรกถูกต้องอนุสัญญาเป็นการโอน กำลังภายในด้วยชั้นของของเหลวหรือก๊าซ ปรากฏว่าคำสั่งที่สองไม่เป็นความจริง
ตอบ: 1.

การมอบหมาย Oge ในวิชาฟิสิกส์ (fipi): 2) ลูกตะกั่วถูกทำให้ร้อนในเปลวเทียน ปริมาตรของบอลลูนเปลี่ยนแปลงอย่างไรในระหว่างการให้ความร้อน? ความเร็วเฉลี่ยการเคลื่อนที่ของโมเลกุล?
สร้างความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางกายภาพกับการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้
สำหรับแต่ละค่า ให้กำหนดลักษณะที่เหมาะสมของการเปลี่ยนแปลง:
1) เพิ่มขึ้น
2) ลดลง
3)ไม่เปลี่ยนแปลง
เขียนตัวเลขที่เลือกสำหรับแต่ละตารางลงในตาราง ปริมาณทางกายภาพ. ตัวเลขในคำตอบสามารถทำซ้ำได้
วิธีแก้ปัญหา (ขอบคุณ Milena) : 2) 1. ปริมาณของลูกบอลจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากโมเลกุลจะเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้น
2. ความเร็วของโมเลกุลเมื่อถูกความร้อนจะเพิ่มขึ้น
ตอบ: 11.

ออกกำลังกาย รุ่นสาธิตโอจีอี 2019:หนึ่งในบทบัญญัติของทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ของโครงสร้างของสสารคือ "อนุภาคของสสาร (โมเลกุล อะตอม ไอออน) อยู่ในการเคลื่อนที่ที่วุ่นวายอย่างต่อเนื่อง" คำว่า "การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง" หมายถึงอะไร?
1) อนุภาคเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่แน่นอนเสมอ
2) การเคลื่อนที่ของอนุภาคของสสารไม่เป็นไปตามกฎหมายใดๆ
3) อนุภาคทั้งหมดเคลื่อนที่เข้าหากันในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง
4) การเคลื่อนที่ของโมเลกุลไม่เคยหยุดนิ่ง
วิธีการแก้:โมเลกุลเคลื่อนที่เนื่องจากการชนกัน ความเร็วของโมเลกุลจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เราจึงไม่สามารถคำนวณความเร็วและทิศทางของแต่ละโมเลกุลได้ แต่เราสามารถคำนวณความเร็วกำลังสองเฉลี่ยรูตของโมเลกุลได้ และสัมพันธ์กับอุณหภูมิดังนี้ อุณหภูมิลดลงความเร็วของโมเลกุลลดลง มีการคำนวณว่าอุณหภูมิที่การเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะหยุดอยู่ที่ -273 °C (อุณหภูมิต่ำสุดที่เป็นไปได้ในธรรมชาติ) แต่มันไม่สามารถทำได้ ดังนั้นโมเลกุลจะไม่หยุดเคลื่อนที่

หัวข้อ ใช้ตัวเข้ารหัส: การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอะตอมและโมเลกุลของสสาร การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน การแพร่ ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของสสาร หลักฐานการทดลองของทฤษฎีอะตอมมิก

Richard Feynman นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้ยิ่งใหญ่ ผู้เขียน Feynman Lectures on Physics ที่มีชื่อเสียง ได้เขียนคำที่โดดเด่นดังต่อไปนี้:

– หากเป็นผลจากภัยพิบัติระดับโลกบางส่วนสะสมทั้งหมด ความรู้ทางวิทยาศาสตร์จะถูกทำลายและมีเพียงวลีเดียวที่จะส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อ ๆ ไป แล้วคำพูดใดที่ประกอบด้วย ปริมาณน้อยที่สุดคำจะนำข้อมูลมากที่สุด? ฉันคิดว่านั่นคือ สมมติฐานอะตอม(อาจเรียกได้ว่าไม่ใช่สมมติฐาน แต่เป็นข้อเท็จจริง แต่สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรเลย): วัตถุทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมของวัตถุขนาดเล็กที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา ดึงดูดในระยะทางสั้น ๆ แต่ขับไล่ถ้าหนึ่งในนั้น กดเข้าไปใกล้อีก ประโยคเดียวนั้น... มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับโลก คุณแค่ต้องใช้จินตนาการเล็กน้อยและพิจารณาเล็กน้อยกับมัน

คำเหล่านี้มีสาระสำคัญของทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ (MKT) ของโครงสร้างของสสาร กล่าวคือ บทบัญญัติหลักของ MKT มีสามข้อความต่อไปนี้

1. สารใดๆ ประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดของโมเลกุลและอะตอม พวกมันตั้งอยู่อย่างไม่ต่อเนื่องในอวกาศนั่นคือในระยะห่างจากกัน
2. อะตอมหรือโมเลกุลของสสารอยู่ในสถานะของการเคลื่อนที่แบบสุ่ม (การเคลื่อนไหวนี้เรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน) ซึ่งไม่เคยหยุดนิ่ง
3. อะตอมหรือโมเลกุลของสารมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยแรงดึงดูดและแรงผลักซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค

บทบัญญัติเหล่านี้เป็นลักษณะทั่วไปของการสังเกตและข้อเท็จจริงจากการทดลองจำนวนมาก ลองมาดูข้อกำหนดเหล่านี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้นและให้เหตุผลในการทดลองกัน

ตัวอย่างเช่น เป็นโมเลกุลของน้ำที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม เมื่อแบ่งเป็นอะตอม เราจะไม่จัดการกับสารที่เรียกว่า "น้ำ" อีกต่อไป ยิ่งไปกว่านั้น โดยการแบ่งอะตอมออกเป็นส่วนประกอบ เราได้ชุดโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน และด้วยเหตุนี้จึงสูญเสียข้อมูลว่าในตอนแรกสิ่งเหล่านี้คือไฮโดรเจนและออกซิเจน

อะตอมและโมเลกุลเรียกง่ายๆ ว่า อนุภาคสาร อนุภาคคืออะไร - อะตอมหรือโมเลกุล - ในแต่ละกรณีนั้นสร้างได้ไม่ยาก ถ้ามันเกี่ยวกับ องค์ประกอบทางเคมีจากนั้นอนุภาคก็จะเป็นอะตอม ถ้าพิจารณา สารที่ซับซ้อนจากนั้นอนุภาคของมันคือโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมหลายตัว

นอกจากนี้ ข้อเสนอแรกของ MKT ระบุว่าอนุภาคของสสารไม่ได้เติมช่องว่างอย่างต่อเนื่อง อนุภาคถูกจัดเรียง สุขุมกล่าวคือ ณ จุดที่แยกจากกัน มีช่องว่างระหว่างอนุภาค ซึ่งขนาดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในขอบเขตที่กำหนด

เพื่อสนับสนุนตำแหน่งแรกของ MKT คือปรากฏการณ์ การขยายตัวทางความร้อนโทร. กล่าวคือเมื่อถูกความร้อนระยะห่างระหว่างอนุภาคของสารจะเพิ่มขึ้นและขนาดของร่างกายจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันระยะห่างระหว่างอนุภาคจะลดลงอันเป็นผลมาจากการที่ร่างกายหดตัว

การยืนยันตำแหน่งแรกของ MKT ที่โดดเด่นก็เช่นกัน การแพร่กระจาย- การแทรกซึมซึ่งกันและกันของสารที่อยู่ติดกัน

ตัวอย่างเช่นในรูป 1 แสดงกระบวนการแพร่ในของเหลว อนุภาคของตัวถูกละลายจะถูกวางไว้ในแก้วน้ำและจะอยู่ที่ส่วนบนซ้ายของแก้วก่อน เมื่อเวลาผ่านไป อนุภาคจะเคลื่อนที่ (อย่างที่พวกเขาพูด กระจาย) จากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูงไปยังพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำ ในท้ายที่สุด ความเข้มข้นของอนุภาคจะเท่ากันทุกที่ - อนุภาคจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรของของเหลว

ข้าว. 1. การแพร่กระจายในของเหลว

จะอธิบายการแพร่กระจายจากมุมมองของทฤษฎีโมเลกุลจลนศาสตร์ได้อย่างไร? ง่ายมาก: อนุภาคของสารหนึ่งแทรกซึมเข้าไปในช่องว่างระหว่างอนุภาคของสารอื่น การแพร่กระจายไปเร็วขึ้นช่องว่างเหล่านี้ยิ่งใหญ่ขึ้น - ดังนั้นก๊าซจึงผสมกันได้ง่ายที่สุด (ซึ่งระยะห่างระหว่างอนุภาคมีมากมาย ขนาดเพิ่มเติมอนุภาคเอง)

การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอะตอมและโมเลกุล

จำถ้อยคำของบทบัญญัติที่สองของ MKT อีกครั้ง: อนุภาคของสสารทำการเคลื่อนไหวแบบสุ่ม (เรียกอีกอย่างว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน) ที่ไม่เคยหยุดนิ่ง

การทดลองยืนยันตำแหน่งที่สองของ MKT เป็นปรากฏการณ์ของการแพร่กระจายอีกครั้งเนื่องจากการแทรกซึมของอนุภาคร่วมกันเป็นไปได้เฉพาะกับการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเท่านั้น! แต่หลักฐานที่โดดเด่นที่สุดของการเคลื่อนที่ของอนุภาคสสารที่วุ่นวายชั่วนิรันดร์คือ บราวเนียนโมชั่น. นี่คือชื่อของการเคลื่อนไหวที่เอาแน่เอานอนไม่ได้อย่างต่อเนื่อง อนุภาคบราวเนียน- อนุภาคฝุ่นหรือเมล็ดพืช (ขนาดซม.) ที่ลอยอยู่ในของเหลวหรือก๊าซ

การเคลื่อนไหวของบราวเนียนได้รับชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่โรเบิร์ตบราวน์นักพฤกษศาสตร์ชาวสก็อตซึ่งมองผ่านกล้องจุลทรรศน์การเต้นรำอย่างต่อเนื่องของอนุภาคละอองเรณูที่ลอยอยู่ในน้ำ เพื่อเป็นหลักฐานว่าการเคลื่อนไหวนี้จะใช้เวลาตลอดไป บราวน์พบชิ้นส่วนของควอตซ์ที่มีโพรงที่เต็มไปด้วยน้ำ แม้ว่าน้ำจะไปถึงที่นั่นเมื่อหลายล้านปีก่อน ฝุ่นที่ไปถึงที่นั่นยังคงเคลื่อนที่ต่อไป ซึ่งไม่ต่างจากที่สังเกตเห็นในการทดลองอื่นๆ

สาเหตุของการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนก็คืออนุภาคแขวนลอยสัมผัสกับการกระแทกที่ไม่มีการชดเชยจากโมเลกุลของเหลว (แก๊ส) และเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่วุ่นวาย ขนาดและทิศทางของผลกระทบที่จะเกิดขึ้นนั้นคาดเดาไม่ได้อย่างแน่นอน ดังนั้น อนุภาคบราวเนียนจึงอธิบายวิถีซิกแซกที่ซับซ้อน (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. บราวเนียนโมชั่น

อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนยังถือได้ว่าเป็นข้อพิสูจน์ถึงความเป็นจริงของการมีอยู่ของโมเลกุล กล่าวคือ มันยังสามารถใช้เป็นเครื่องพิสูจน์เชิงทดลองของตำแหน่งแรกของ MKT

ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของสสาร

ตำแหน่งที่สามของ MKT พูดถึงปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของสสาร: อะตอมหรือโมเลกุลมีปฏิกิริยาต่อกันโดยแรงดึงดูดและแรงผลัก ซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค: เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น แรงดึงดูดเริ่มครอบงำ และเมื่อระยะทางลดลง แรงขับไล่

ความถูกต้องของตำแหน่งที่สามของ MKT นั้นพิสูจน์ได้จากแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นจากการเสียรูปของร่างกาย เมื่อร่างกายถูกยืดออก ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะเพิ่มขึ้น และแรงดึงดูดของอนุภาคซึ่งกันและกันจะเริ่มมีผลเหนือกว่า เมื่อร่างกายถูกบีบอัด ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะลดลง และเป็นผลให้แรงผลักมีอำนาจเหนือกว่า ในทั้งสองกรณี แรงยืดหยุ่นจะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเสียรูป

การยืนยันอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับการมีอยู่ของแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลคือการมีอยู่ของสถานะรวมของสสารสามสถานะ

ในก๊าซ โมเลกุลจะถูกแยกออกจากกันด้วยระยะทางที่เกินขนาดของโมเลกุลอย่างมีนัยสำคัญ (ในอากาศภายใต้สภาวะปกติประมาณ 1,000 เท่า) ที่ระยะทางดังกล่าว แรงของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลแทบไม่มีอยู่จริง ดังนั้น ก๊าซจึงครอบครองปริมาตรทั้งหมดที่มีให้และถูกบีบอัดได้ง่าย

ในของเหลว ช่องว่างระหว่างโมเลกุลจะเทียบได้กับขนาดของโมเลกุล แรงดึงดูดของโมเลกุลนั้นจับต้องได้มากและช่วยให้สามารถคงปริมาตรของของเหลวไว้ได้ แต่แรงเหล่านี้ไม่แข็งแรงเพียงพอสำหรับของเหลวที่จะคงรูปร่างไว้ - ของเหลวเช่นก๊าซจะอยู่ในรูปของภาชนะ

ในของแข็ง แรงดึงดูดระหว่างอนุภาคจะแรงมาก: ของแข็งไม่เพียงแต่รักษาปริมาตร แต่ยังมีรูปร่างด้วย

การเปลี่ยนผ่านของสารจากสถานะการรวมตัวเป็นอีกสถานะหนึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงขนาดของแรงของปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคของสาร อนุภาคเองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

เพื่อศึกษาหัวข้อ "การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน" เราต้องทำซ้ำ:

ในโลกรอบตัวเรา มีปรากฏการณ์ทางกายภาพหลายประเภทเกิดขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกาย

ตั้งแต่วัยเด็กเราจำได้ว่าน้ำในทะเลสาบเย็นในตอนแรกจากนั้นก็แทบจะไม่อบอุ่นและหลังจากนั้นไม่นานก็เหมาะสำหรับการว่ายน้ำ

ด้วยคำเช่น "เย็น", "ร้อน", "อุ่นเล็กน้อย" เรากำหนดระดับ "ความร้อน" ของร่างกายที่แตกต่างกัน หรือในภาษาของฟิสิกส์คืออุณหภูมิที่แตกต่างกันของร่างกาย

ถ้าเราเปรียบเทียบอุณหภูมิในทะเลสาบในฤดูร้อนกับ ปลายฤดูใบไม้ร่วงความแตกต่างที่เห็นได้ชัด. อุณหภูมิ น้ำอุ่นสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำเย็นเล็กน้อย

ดังที่ทราบกันดีว่าการแพร่กระจายที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะเร็วขึ้น จากนี้ไปความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอุณหภูมินั้นเชื่อมโยงถึงกันอย่างลึกซึ้ง

การทดลอง: ใช้แก้วสามแก้วแล้วเติมด้วยความเย็น อุ่น และ น้ำร้อนและตอนนี้ก็ใส่ถุงชาในแต่ละแก้วและสังเกตว่าสีของน้ำเปลี่ยนไปอย่างไร? การเปลี่ยนแปลงนี้จะเกิดขึ้นที่ใดอย่างเข้มข้นที่สุด?

หากคุณเพิ่มอุณหภูมิความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นหากคุณลดลงก็จะลดลง ดังนั้นเราจึงสรุป: อุณหภูมิของร่างกายสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุล

น้ำร้อนประกอบด้วยโมเลกุลเดียวกันกับน้ำเย็น ความแตกต่างระหว่างพวกมันคือความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเท่านั้น

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับความร้อนหรือความเย็นของร่างกายการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเรียกว่าความร้อน ซึ่งรวมถึงการให้ความร้อนหรือความเย็น ไม่เพียงแต่ ของเหลวแต่ยังรวมถึงอากาศที่เป็นก๊าซและของแข็งด้วย

ตัวอย่างอื่นๆ ของปรากฏการณ์ทางความร้อน: การหลอมโลหะ การละลายของหิมะ

โมเลกุลหรืออะตอมซึ่งเป็นพื้นฐานของร่างกายทั้งหมดอยู่ในการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายไม่รู้จบ การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในร่างกายต่างๆ เกิดขึ้นในรูปแบบต่างๆ โมเลกุลของก๊าซจะเคลื่อนที่แบบสุ่มด้วยความเร็วสูงตามแนววิถีที่ซับซ้อนมากเมื่อชนกันจะกระดอนกันเปลี่ยนขนาดและทิศทางของความเร็ว

โมเลกุลของเหลวจะแกว่งไปมารอบๆ ตำแหน่งสมดุล (เพราะอยู่ใกล้กันเกือบเท่ากัน) และแทบจะกระโดดจากตำแหน่งสมดุลหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งได้ยาก การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในของเหลวมีอิสระน้อยกว่าในก๊าซ แต่มีอิสระมากกว่าในของแข็ง

ในของแข็ง โมเลกุลและอะตอมจะแกว่งไปมารอบตำแหน่งเฉลี่ยบางตำแหน่ง

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความเร็วของอนุภาคจะเพิ่มขึ้น นั่นเป็นเหตุผล การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่วุ่นวายมักเรียกว่าความร้อน

น่าสนใจ:

ส่วนสูงที่แน่นอนคือเท่าไร หอไอเฟล? และก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อมด้วย!

ความจริงก็คือความสูงของหอคอยนั้นผันผวนได้มากถึง 12 เซนติเมตร

และอุณหภูมิของคานสามารถสูงถึง 40 องศาเซลเซียส

และอย่างที่คุณทราบ สารสามารถขยายตัวได้ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง

ความสุ่มเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน หลักฐานที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งสำหรับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลคือการแพร่และการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน (การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคของแข็งที่เล็กที่สุดในของเหลวภายใต้อิทธิพลของการกระแทกระดับโมเลกุล ตามที่สังเกตได้แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนไม่สามารถหยุดได้) นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ Robert Brown (1773-1858) ค้นพบการเคลื่อนไหวแบบบราวเนียน

โมเลกุลทั้งหมดของร่างกายมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลและอะตอมซึ่งเป็นสาเหตุที่การเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนทำให้สถานะของร่างกายเปลี่ยนแปลงไปด้วยคุณสมบัติต่างๆ

พิจารณาว่าคุณสมบัติของน้ำเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิอย่างไร

อุณหภูมิของร่างกายขึ้นอยู่กับพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลโดยตรง เราได้ข้อสรุปที่ชัดเจน: ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายสูงขึ้นเท่าใด พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิของร่างกายลดลง พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลจะลดลง

อุณหภูมิ - ค่าที่กำหนดสถานะความร้อนของร่างกายหรือการวัด "ความร้อน" ของร่างกาย

ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายสูงขึ้นเท่าใด อะตอมและโมเลกุลของมันก็จะยิ่งมีพลังงานมากขึ้นเท่านั้น

วัดอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์, เช่น. เครื่องมือวัดอุณหภูมิ

ไม่ได้วัดอุณหภูมิโดยตรง! ค่าที่วัดได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ!

ปัจจุบันมีเทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวและแบบไฟฟ้า

ในยุคปัจจุบัน เครื่องวัดอุณหภูมิของเหลวคือปริมาณแอลกอฮอล์หรือปรอท เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิตัวเอง! และถ้าเราต้องการวัดอุณหภูมิของร่างกายอื่นด้วยเทอร์โมมิเตอร์ เราต้องรอสักครู่จนกว่าอุณหภูมิของร่างกายและเทอร์โมมิเตอร์จะเท่ากัน กล่าวคือ สมดุลความร้อนจะอยู่ระหว่างเทอร์โมมิเตอร์กับร่างกาย เทอร์โมมิเตอร์ที่บ้าน "เทอร์โมมิเตอร์" ต้องการเวลาในการให้ ความหมายที่แม่นยำยิ่งขึ้นอุณหภูมิของผู้ป่วย

นี่คือกฎของสมดุลความร้อน:

สำหรับวัตถุกลุ่มใดกลุ่มหนึ่ง หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง อุณหภูมิจะเท่าเดิม

เหล่านั้น. สภาวะสมดุลทางความร้อนเกิดขึ้น

อุณหภูมิของร่างกายวัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์และมักแสดงในรูปของ องศาเซลเซียส(°ซ). นอกจากนี้ยังมีหน่วยวัดอื่นๆ ได้แก่ ฟาเรนไฮต์ เคลวิน และเรโอมูร์

นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่วัดอุณหภูมิในระดับเคลวิน 0 องศาเซลเซียส = 273 องศาเคลวิน

คุณคิดว่าอะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการละลายของน้ำตาลในน้ำ? คุณสามารถทำการทดลองง่ายๆ ใช้น้ำตาลสองชิ้นแล้วโยนลงในแก้วน้ำเดือด อีกชิ้นใส่น้ำเย็นหนึ่งแก้ว

คุณจะเห็นว่าน้ำตาลในน้ำเดือดจะละลายเร็วกว่าในน้ำเย็นหลายเท่า สาเหตุของการละลายคือการแพร่กระจาย ซึ่งหมายความว่าการแพร่กระจายจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น การแพร่กระจายเกิดจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุล ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น นั่นคือความเร็วของการเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ นั่นคือเหตุผลที่การเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกายเรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของโมเลกุล

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น และคุณสมบัติของสารจะเปลี่ยนไป ของแข็งละลายกลายเป็นของเหลว ของเหลวระเหยกลายเป็นสถานะก๊าซ ดังนั้น หากอุณหภูมิลดลง พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงความร้อนของโมเลกุลก็จะลดลงด้วย ดังนั้น กระบวนการเปลี่ยนสถานะของการรวมตัวของวัตถุจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม: น้ำจะควบแน่นเป็นของเหลว ของเหลวจะแข็งตัวกลายเป็นของแข็ง ในเวลาเดียวกัน เรากำลังพูดถึงค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิและความเร็วโมเลกุลอยู่เสมอ เนื่องจากมีอนุภาคที่มีค่าเหล่านี้มากกว่าและน้อยกว่าเสมอ

โมเลกุลในสารเคลื่อนที่ผ่านระยะทางหนึ่งจึงทำงานบางอย่าง นั่นคือ เราสามารถพูดถึงพลังงานจลน์ของอนุภาคได้ อันเป็นผลมาจากการของพวกเขา ตำแหน่งสัมพัทธ์นอกจากนี้ยังมีพลังงานศักย์ของโมเลกุล เมื่อไร ในคำถามเกี่ยวกับพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของร่างกาย เรากำลังพูดถึงการมีอยู่ของพลังงานกลทั้งหมดของร่างกาย หากอนุภาคของร่างกายมีพลังงานจลน์และศักย์ไฟฟ้า ดังนั้น เราสามารถพูดถึงผลรวมของพลังงานเหล่านี้เป็นปริมาณอิสระได้

พลังงานภายในร่างกาย

ขอ​พิจารณา​ตัว​อย่าง. หากเราโยนลูกบอลยางยืดลงบนพื้น พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของลูกบอลจะถูกแปลงเป็นพลังงานศักย์อย่างสมบูรณ์ในขณะที่มันสัมผัสพื้น จากนั้นพลังงานจลน์จะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์อีกครั้งเมื่อมันกระเด้ง หากเราขว้างลูกเหล็กหนักบนพื้นผิวแข็งและไม่ยืดหยุ่น ลูกบอลก็จะตกลงพื้นโดยไม่กระเด้ง พลังงานจลน์และศักยภาพหลังจากลงจอดจะเท่ากับศูนย์ พลังงานหายไปไหน? เธอเพิ่งหายไปเหรอ? หากเราตรวจสอบลูกบอลและพื้นผิวหลังจากการชน เราจะเห็นว่าลูกบอลแบนเล็กน้อย มีรอยบุบบนพื้นผิว และทั้งคู่ก็อุ่นขึ้นเล็กน้อย นั่นคือมีการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงโมเลกุลของร่างกายและอุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าพลังงานจลน์และศักยภาพของอนุภาคของร่างกายมีการเปลี่ยนแปลง พลังกายไม่ได้หายไปไหนได้ผ่านเข้าสู่พลังงานภายในร่างกายแล้ว พลังงานภายในเรียกว่าพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของอนุภาคทั้งหมดของร่างกาย การชนกันของวัตถุทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในพลังงานภายใน มันเพิ่มขึ้น และพลังงานกลลดลง นี่คือสิ่งที่ประกอบด้วย

ในโลกรอบตัวเรามีปรากฏการณ์ทางกายภาพหลายประเภทที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับ อุณหภูมิร่างกายเปลี่ยนแปลง. ตั้งแต่วัยเด็กเรารู้ดีว่า น้ำเย็นเมื่อถูกความร้อนในตอนแรกมันแทบจะไม่อบอุ่นและหลังจากนั้นเท่านั้น เวลาที่แน่นอนร้อน.

ด้วยคำเช่น "เย็น", "ร้อน", "อุ่น" เรากำหนดระดับ "ความร้อน" ของร่างกายที่แตกต่างกัน หรือพูดในภาษาของฟิสิกส์ อุณหภูมิของร่างกายต่างกัน อุณหภูมิของน้ำอุ่นจะสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำเย็นเล็กน้อย หากเราเปรียบเทียบอุณหภูมิของอากาศในฤดูร้อนและฤดูหนาว จะเห็นความแตกต่างของอุณหภูมิได้ชัดเจน

อุณหภูมิของร่างกายวัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์และแสดงเป็นองศาเซลเซียส (° C)

ดังที่ทราบกันดีว่าการแพร่กระจายที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะเร็วขึ้น จากนี้ไปความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอุณหภูมินั้นเชื่อมโยงถึงกันอย่างลึกซึ้ง หากคุณเพิ่มอุณหภูมิความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นหากคุณลดลงก็จะลดลง

ดังนั้นเราจึงสรุป: อุณหภูมิของร่างกายสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุล

น้ำร้อนประกอบด้วยโมเลกุลเดียวกันกับน้ำเย็น ความแตกต่างระหว่างพวกมันคือความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเท่านั้น

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับความร้อนหรือความเย็นของร่างกายการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเรียกว่าความร้อน สิ่งเหล่านี้รวมถึงอากาศที่ร้อนหรือเย็น โลหะที่หลอมละลาย หิมะที่หลอมละลาย

โมเลกุลหรืออะตอมซึ่งเป็นพื้นฐานของร่างกายทั้งหมดอยู่ในการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายไม่รู้จบ จำนวนของโมเลกุลและอะตอมดังกล่าวในร่างกายรอบตัวเรามีมหาศาล ปริมาตรที่เท่ากับ 1 ซม.³ ของน้ำประกอบด้วยโมเลกุลประมาณ 3.34 x 10²² โมเลกุลใด ๆ มีวิถีการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนมาก ตัวอย่างเช่น อนุภาคก๊าซที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในทิศทางต่างๆ สามารถชนกันและชนกับผนังของภาชนะได้ ดังนั้นพวกเขาจึงเปลี่ยนความเร็วและเคลื่อนที่ต่อไปอีกครั้ง

รูปที่ #1 แสดงการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคสีที่ละลายในน้ำ

ดังนั้นเราจึงสรุปอีกอย่างหนึ่ง: การเคลื่อนไหวที่วุ่นวายของอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกายเรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

ความสุ่มเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน หลักฐานที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งสำหรับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลคือ การแพร่กระจายและการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน(การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคของแข็งที่เล็กที่สุดในของเหลวภายใต้อิทธิพลของการกระแทกระดับโมเลกุล ตามที่สังเกตได้แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนไม่สามารถหยุดได้)

ในของเหลว โมเลกุลสามารถแกว่ง หมุน และเคลื่อนที่สัมพันธ์กับโมเลกุลอื่นๆ ถ้าคุณเอา ตัวแข็งจากนั้นโมเลกุลและอะตอมจะสั่นสะเทือนในตำแหน่งเฉลี่ยบางตำแหน่ง

โมเลกุลทั้งหมดของร่างกายมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลและอะตอมซึ่งเป็นสาเหตุที่การเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนทำให้สถานะของร่างกายเปลี่ยนแปลงไปด้วยคุณสมบัติต่างๆ ดังนั้น หากคุณเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็ง น้ำแข็งจะเริ่มละลายในขณะที่อยู่ในรูปแบบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง น้ำแข็งจะกลายเป็นของเหลว ในทางตรงกันข้าม หากอุณหภูมิของปรอทลดลง จะทำให้คุณสมบัติของปรอทเปลี่ยนแปลงและเปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็ง

ตู่ อุณหภูมิของร่างกายขึ้นอยู่กับพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลโดยตรง เราได้ข้อสรุปที่ชัดเจน: ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายสูงขึ้นเท่าใด พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิของร่างกายลดลง พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลจะลดลง

หากคุณมีคำถามหรือต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนและอุณหภูมิ ลงทะเบียนบนเว็บไซต์ของเราและรับความช่วยเหลือจากผู้สอน

คุณมีคำถามใด ๆ หรือไม่? ไม่ทราบวิธีการทำการบ้านของคุณ?
เพื่อรับความช่วยเหลือจากติวเตอร์ - ลงทะเบียน
บทเรียนแรก ฟรี!

เว็บไซต์ที่มีการคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา