คุณคิดว่าอะไรเป็นตัวกำหนดอัตราการละลายของน้ำตาลในน้ำ? คุณสามารถทำการทดลองง่ายๆ ใช้น้ำตาลสองชิ้นแล้วโยนลงในแก้วน้ำเดือด อีกชิ้นใส่น้ำเย็นหนึ่งแก้ว

คุณจะเห็นว่าน้ำตาลละลายในน้ำเดือดเร็วกว่าในกี่เท่า น้ำเย็น. สาเหตุของการละลายคือการแพร่กระจาย ซึ่งหมายความว่าการแพร่กระจายจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น การแพร่กระจายเกิดจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุล ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น นั่นคือความเร็วของการเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ นั่นคือเหตุผลที่การเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกายเรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของโมเลกุล

อุณหภูมิสูงขึ้น การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนโมเลกุล คุณสมบัติของสสารเปลี่ยนแปลง 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. ถ้าเราโยนลูกบอลยางยืดลงบนพื้น พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่จะเปลี่ยนเป็นพลังงานศักย์โดยสมบูรณ์ในขณะที่มันแตะพื้น แล้วเปลี่ยนกลับเป็นพลังงานจลน์เมื่อมันกระเด้ง หากเราขว้างลูกเหล็กหนักบนพื้นผิวแข็งและไม่ยืดหยุ่น ลูกบอลก็จะตกลงพื้นโดยไม่กระเด้ง พลังงานจลน์และศักยภาพหลังจากลงจอดจะเท่ากับศูนย์ พลังงานหายไปไหน? เธอเพิ่งหายไปเหรอ? หากเราตรวจสอบลูกบอลและพื้นผิวหลังจากการชน เราจะเห็นว่าลูกบอลแบนเล็กน้อย มีรอยบุบบนพื้นผิว และทั้งคู่ก็อุ่นขึ้นเล็กน้อย นั่นคือมีการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงโมเลกุลของร่างกายและอุณหภูมิก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าพลังงานจลน์และศักยภาพของอนุภาคของร่างกายมีการเปลี่ยนแปลง พลังกายไม่ได้หายไปไหนได้ผ่านเข้าสู่พลังงานภายในร่างกายแล้ว พลังงานภายในเรียกว่าพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของอนุภาคทั้งหมดของร่างกาย การชนกันของร่างกายทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง กำลังภายในเพิ่มขึ้นและพลังงานกลลดลง นี่คือสิ่งที่ประกอบด้วย

บทเรียนนี้กล่าวถึงแนวคิดของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนและเช่น ปริมาณทางกายภาพเช่นอุณหภูมิ

ปรากฏการณ์ความร้อนในชีวิตมนุษย์มีความสำคัญอย่างยิ่ง เราพบพวกเขาทั้งในระหว่างการพยากรณ์อากาศและระหว่างการต้มน้ำธรรมดา ปรากฏการณ์ทางความร้อนเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ เช่น การสร้างวัสดุใหม่ การหลอมโลหะ การเผาไหม้เชื้อเพลิง การสร้างเชื้อเพลิงชนิดใหม่สำหรับรถยนต์และเครื่องบิน เป็นต้น

อุณหภูมิเป็นหนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางความร้อน เนื่องจากบ่อยครั้งเป็นอุณหภูมิที่เป็นลักษณะเฉพาะที่สำคัญที่สุดของกระบวนการทางความร้อน

คำนิยาม.ปรากฏการณ์ทางความร้อน- สิ่งเหล่านี้เป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับความร้อนหรือความเย็นของร่างกายตลอดจนการเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัว (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. น้ำแข็งละลาย น้ำร้อน และระเหย

ปรากฏการณ์ทางความร้อนทั้งหมดเกี่ยวข้องกับ อุณหภูมิ.

ร่างกายทั้งหมดมีลักษณะตามสถานะของ สมดุลความร้อน. ลักษณะเด่นสมดุลความร้อนคืออุณหภูมิ

คำนิยาม.อุณหภูมิเป็นตัววัด "ความอบอุ่น" ของร่างกาย

เนื่องจากอุณหภูมิเป็นปริมาณทางกายภาพจึงสามารถวัดได้ เครื่องมือที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิเรียกว่า เครื่องวัดอุณหภูมิ(จากภาษากรีก. เทอร์โม- "อบอุ่น", เมตร- “ฉันวัด”) (รูปที่ 2).

ข้าว. 2. เครื่องวัดอุณหภูมิ

เครื่องวัดอุณหภูมิเครื่องแรก (หรือมากกว่าอะนาล็อก) ถูกคิดค้นโดยกาลิเลโอกาลิเลอี (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. กาลิเลโอ กาลิเลอี (1564-1642)

การประดิษฐ์ของกาลิเลโอซึ่งเขานำเสนอให้กับนักเรียนของเขาในการบรรยายที่มหาวิทยาลัยเมื่อปลายศตวรรษที่ 16 (1597) เรียกว่า เทอร์โมสโคป. การทำงานของเทอร์โมมิเตอร์ขึ้นอยู่กับหลักการดังต่อไปนี้: คุณสมบัติทางกายภาพสารเปลี่ยนตามอุณหภูมิ.

ประสบการณ์ของกาลิเลโอประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้: เขาเอาขวดที่มีก้านยาวแล้วเติมน้ำ จากนั้นเขาก็หยิบแก้วน้ำแล้วพลิกขวดคว่ำลงในแก้ว แน่นอนว่าน้ำบางส่วนทะลักออกมา แต่ผลที่ตามมาคือระดับน้ำยังคงอยู่ที่ขา หากตอนนี้ขวด (ซึ่งมีอากาศ) ถูกทำให้ร้อน ระดับน้ำจะลดลง และหากเย็นลง ในทางกลับกัน น้ำก็จะสูงขึ้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อถูกความร้อน สาร (โดยเฉพาะในอากาศ) มักจะขยายตัว และเมื่อถูกทำให้เย็นลง สารจะแคบลง (ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้รางไม่ต่อเนื่อง และสายไฟระหว่างเสาบางครั้งลดลงเล็กน้อย)

ข้าว. 4. ประสบการณ์กาลิเลโอ

แนวคิดนี้เป็นพื้นฐานของเทอร์โมสโคปเครื่องแรก (รูปที่ 5) ซึ่งทำให้สามารถประเมินการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ (ไม่สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำด้วยเทอร์โมสโคปดังกล่าว เนื่องจากการอ่านค่าจะขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศอย่างมาก)

ข้าว. 5. สำเนาเทอร์โมสโคปของกาลิเลโอ

ในขณะเดียวกันก็มีการแนะนำระดับปริญญาที่เรียกว่า คำว่า ระดับในภาษาละตินหมายถึง "ขั้นตอน"

จนถึงปัจจุบันมีสามเครื่องชั่งหลักที่รอดชีวิตมาได้

1. เซลเซียส

มาตราส่วนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งทุกคนรู้จักมาตั้งแต่เด็กคือมาตราส่วนเซลเซียส

Anders Celsius (รูปที่ 6) - นักดาราศาสตร์ชาวสวีเดนผู้เสนอมาตราส่วนอุณหภูมิต่อไปนี้: - จุดเดือดของน้ำ; - จุดเยือกแข็งของน้ำ ทุกวันนี้ เราทุกคนเคยชินกับสเกลเซลเซียสแบบกลับหัว

ข้าว. 6 อันเดรส เซลเซียส (1701-1744)

บันทึก:เซลเซียสเองกล่าวว่าการเลือกมาตราส่วนดังกล่าวเกิดจากข้อเท็จจริงง่ายๆ ในอีกแง่หนึ่ง ฤดูหนาวจะไม่มีอุณหภูมิติดลบ

2. มาตราส่วนฟาเรนไฮต์

อังกฤษ, สหรัฐอเมริกา, ฝรั่งเศส, ละตินอเมริกาและบางประเทศ ระดับฟาเรนไฮต์เป็นที่นิยม

Gabriel Fahrenheit (รูปที่ 7) เป็นนักวิจัยชาวเยอรมัน วิศวกร ซึ่งใช้มาตราส่วนของเขาเองกับการผลิตแก้วเป็นครั้งแรก มาตราส่วนฟาเรนไฮต์นั้นบางกว่า: ขนาดของมาตราส่วนฟาเรนไฮต์นั้นน้อยกว่าระดับของสเกลเซลเซียส

ข้าว. 7 กาเบรียล ฟาเรนไฮต์ (1686-1736)

3. สเกลเรโอมูร์

มาตราส่วนทางเทคนิคคิดค้นโดยนักวิจัยชาวฝรั่งเศส R.A. Reaumur (รูปที่ 8) ตามมาตราส่วนนี้ มันสอดคล้องกับจุดเยือกแข็งของน้ำ แต่Réaumur เลือกอุณหภูมิ 80 องศาเป็นจุดเดือดของน้ำ

ข้าว. 8. เรอเน่ อองตวน เรโอมูร์ (1683-1757)

ในทางฟิสิกส์ สิ่งที่เรียกว่า มาตราส่วนสัมบูรณ์ - ระดับเคลวิน(รูปที่ 8) 1 องศาเซลเซียส เท่ากับ 1 องศาเคลวิน แต่อุณหภูมิจะสัมพันธ์กันโดยประมาณ (รูปที่ 9)

ข้าว. 9. วิลเลียม ทอมสัน (ลอร์ดเคลวิน) (1824-1907)

ข้าว. 10. เครื่องวัดอุณหภูมิ

จำไว้ว่าเมื่ออุณหภูมิร่างกายเปลี่ยนแปลง มัน ขนาดเชิงเส้น(เมื่อถูกความร้อนร่างกายจะขยายตัวเมื่อเย็นลงจะแคบลง) มันเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของโมเลกุล เมื่อถูกความร้อน ความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ พวกมันจะเริ่มโต้ตอบบ่อยขึ้นและปริมาตรเพิ่มขึ้น (รูปที่ 11)

ข้าว. 11. การเปลี่ยนมิติเชิงเส้น

จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าอุณหภูมิเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่ประกอบเป็นวัตถุ (สิ่งนี้ใช้กับวัตถุที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ)

การเคลื่อนที่ของอนุภาคในก๊าซ (รูปที่ 12) เป็นแบบสุ่ม (เนื่องจากโมเลกุลและอะตอมในก๊าซแทบไม่มีปฏิสัมพันธ์กัน)

ข้าว. 12. การเคลื่อนที่ของอนุภาคในก๊าซ

การเคลื่อนที่ของอนุภาคในของเหลว (รูปที่ 13) คือ "การกระโดด" นั่นคือโมเลกุลนำไปสู่ ​​" อยู่ประจำชีวิต" แต่สามารถ "กระโดด" จากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งได้ สิ่งนี้เป็นตัวกำหนดความลื่นไหลของของเหลว

ข้าว. 13. การเคลื่อนที่ของอนุภาคในของเหลว

การเคลื่อนที่ของอนุภาคในของแข็ง (รูปที่ 14) เรียกว่า oscillatory

ข้าว. 14. การเคลื่อนที่ของอนุภาคในของแข็ง

ดังนั้นอนุภาคทั้งหมดจึงเคลื่อนที่ต่อเนื่อง การเคลื่อนที่ของอนุภาคนี้เรียกว่า การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน(สุ่มเคลื่อนไหววุ่นวาย). การเคลื่อนไหวนี้ไม่เคยหยุดนิ่ง (ตราบใดที่ร่างกายมีอุณหภูมิ) การปรากฏตัวของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนได้รับการยืนยันในปี พ.ศ. 2370 โดยนักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ Robert Brown (รูปที่ 15) หลังจากที่เรียกการเคลื่อนไหวนี้ บราวเนียนเคลื่อนไหว.

ข้าว. 15. โรเบิร์ต บราวน์ (1773-1858)

จนถึงปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่า อุณหภูมิต่ำซึ่งสามารถทำได้ประมาณ อุณหภูมินี้เองที่การเคลื่อนที่ของอนุภาคจะหยุดลง (อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่ภายในอนุภาคเองก็ไม่หยุด)

ประสบการณ์ของกาลิเลโอได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้และโดยสรุปแล้วให้พิจารณาประสบการณ์อื่น - ประสบการณ์ของนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Guillaume Amonton (รูปที่ 15) ซึ่งในปี ค.ศ. 1702 ได้คิดค้นสิ่งที่เรียกว่า เครื่องวัดอุณหภูมิแก๊ส. ด้วยการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย เทอร์โมมิเตอร์นี้จึงอยู่รอดมาจนถึงทุกวันนี้

ข้าว. 15. กีโยม อามอนตัน (1663-1705)

ประสบการณ์ Amonton

ข้าว. 16. ประสบการณ์ของอมรตัน

นำขวดใส่น้ำแล้วเสียบด้วยจุกที่มีหลอดบางๆ หากคุณให้ความร้อนกับน้ำในตอนนี้ เนื่องจากการขยายตัวของน้ำ ระดับของน้ำในท่อจะเพิ่มขึ้น ตามระดับน้ำที่เพิ่มขึ้นในท่อ เป็นไปได้ที่จะสรุปเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความได้เปรียบ เครื่องวัดอุณหภูมิ Amontonคือไม่ขึ้นกับความกดอากาศ

ในบทเรียนนี้ เราพิจารณาปริมาณทางกายภาพที่สำคัญเช่น อุณหภูมิ. เราศึกษาวิธีการวัด ลักษณะ และคุณสมบัติของมัน ในบทต่อไป เราจะมาสำรวจแนวคิด กำลังภายใน.

บรรณานุกรม

1. Gendenstein L.E. , Kaidalov A.B. , Kozhevnikov V.B. / เอ็ด. Orlova V.A. , Roizena I.I. ฟิสิกส์ 8 - ม.: Mnemosyne
2. Peryshkin A.V. ฟิสิกส์ 8 - ม.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A. , Zasov A.V. , Kiselev D.F. ฟิสิกส์ 8. - ม.: การตรัสรู้.

1. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "class-fizika.narod.ru" ()
2. พอร์ทัลอินเทอร์เน็ต "school.xvatit.com" ()
3. อินเทอร์เน็ตพอร์ทัล "ponimai.su" ()

การบ้าน

1. ลำดับที่ 1-4 (วรรค 1) Peryshkin A.V. ฟิสิกส์ 8 - ม.: Bustard, 2010.

2. เหตุใดจึงไม่สามารถสอบเทียบเทอร์โมสโคปของกาลิเลโอได้

3. ตะปูเหล็กอุ่นบนเตา:

ความเร็วของโมเลกุลเหล็กเปลี่ยนไปอย่างไร?

ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเปลี่ยนไปอย่างไรหากเล็บถูกหย่อนลงในน้ำเย็น?

สิ่งนี้เปลี่ยนความเร็วของโมเลกุลของน้ำอย่างไร?

ปริมาณของเล็บเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในระหว่างการทดลองเหล่านี้?

4. บอลลูนย้ายออกจากห้องเย็น:

ปริมาตรของลูกบอลจะเปลี่ยนไปอย่างไร?

ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลอากาศภายในบอลลูนจะเปลี่ยนไปอย่างไร?

ความเร็วของโมเลกุลภายในลูกบอลจะเปลี่ยนไปอย่างไรหากกลับเข้าไปในห้องและใส่แบตเตอรี่เข้าไปด้วย?

IV ยาโคฟเลฟ | วัสดุฟิสิกส์ | MathUs.ru

ฟิสิกส์โมเลกุลและอุณหพลศาสตร์

คู่มือนี้มีไว้สำหรับส่วนที่สอง ¾โมเลกุลฟิสิกส์ อุณหพลศาสตร์ ใช้ตัวเข้ารหัสในวิชาฟิสิกส์ ครอบคลุมหัวข้อต่อไปนี้

การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอะตอมและโมเลกุลของสสาร บราวเนียนเคลื่อนไหว การแพร่กระจาย หลักฐานการทดลองของทฤษฎีอะตอมมิก ปฏิกิริยาของอนุภาคของสสาร

แบบจำลองโครงสร้างของก๊าซ ของเหลว และของแข็ง

โมเดลแก๊สในอุดมคติ ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่เชิงความร้อนของโมเลกุลก๊าซในอุดมคติ อุณหภูมิสัมบูรณ์ การเชื่อมต่อของอุณหภูมิก๊าซกับพลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาค สมการ p = nkT สมการ Clapeyron ของ Mendeleev

กระบวนการไอโซโพรเซส: กระบวนการไอโซเทอร์มอล, ไอโซโคริก, ไอโซบาริก, กระบวนการอะเดียแบติก

คู่ที่อิ่มตัวและไม่อิ่มตัว ความชื้นในอากาศ

การเปลี่ยนแปลงในสถานะรวมของสสาร: การระเหยและการควบแน่น การเดือดของของเหลว การหลอมเหลว และการตกผลึก การเปลี่ยนแปลงพลังงานในการเปลี่ยนเฟส

กำลังภายใน. สมดุลความร้อน การถ่ายเทความร้อน. ปริมาณความร้อน ความร้อนจำเพาะสาร สมการสมดุลความร้อน

ทำงานในอุณหพลศาสตร์ กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

หลักการทำงานของเครื่องระบายความร้อน ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ปัญหาด้านพลังงานและการรักษาสิ่งแวดล้อม

คู่มือนี้ยังมีเนื้อหาเพิ่มเติมบางอย่างที่ไม่รวมอยู่ในตัวแปลงรหัส USE (แต่รวมอยู่ใน หลักสูตรโรงเรียน!). เนื้อหานี้ช่วยให้คุณเข้าใจหัวข้อที่ครอบคลุมได้ดียิ่งขึ้น

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

2.3 ของเหลว . . . . . . สิบ

	สูตรพื้นฐานของฟิสิกส์โมเลกุล
	อุณหภูมิ
		ระบบอุณหพลศาสตร์. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		สมดุลความร้อน. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		ระดับอุณหภูมิ อุณหภูมิสัมบูรณ์ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	สมการก๊าซในอุดมคติของสถานะ
		พลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาคก๊าซ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 สมการพื้นฐานของ MKT ของก๊าซในอุดมคติ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.3 พลังงานอนุภาคและอุณหภูมิก๊าซ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1 กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.2 กระบวนการไอโซเทอร์มอล. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.3 กราฟกระบวนการไอโซเทอร์มอล. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6.4 กระบวนการไอโซบาริก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

6.5 พล็อตของกระบวนการไอโซบาริก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

	กระบวนการไอโซคอริก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	แผนผังกระบวนการ Isochoric. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 ไอน้ำอิ่มตัว

7.1 การระเหยและการควบแน่น

7.2 สมดุลไดนามิก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

7.3 คุณสมบัติของไอน้ำอิ่มตัว. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

8.1 พลังงานภายในของก๊าซอุดมคติเชิงเดี่ยว. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.2 ฟังก์ชั่นสถานะ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.3 การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน: การทำงาน. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.4 การเปลี่ยนแปลงของพลังงานภายใน: การถ่ายเทความร้อน . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.5 การนำความร้อน. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

10 การเปลี่ยนเฟส

10.1 การหลอมเหลวและการตกผลึก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

10.2 แผนภูมิการหลอมละลาย. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

10.3 ความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลว. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

10.4 แผนภูมิการตกผลึก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

10.5 การกลายเป็นไอและการควบแน่น. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

10.6 เดือด . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

10.7 ตารางการเดือด . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

10.8 เส้นโค้งการควบแน่น. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11 กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์

11.1 การทำงานของแก๊สในกระบวนการไอโซบาริก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

11.2 ก๊าซทำงานในกระบวนการโดยพลการ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.3 งานที่ทำกับแก๊ส. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.4 กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

11.5 การประยุกต์กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์กับไอโซโพรเซส. . . . . . . . . . . . . 46

11.6 กระบวนการอะเดียแบติก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

12.1 เครื่องยนต์ทำความร้อน. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

12.2 เครื่องทำความเย็น. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

13.1 กระบวนการย้อนกลับไม่ได้ในธรรมชาติ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

13.2 สมมุติฐานของ Clausius และ Kelvin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

1 ประเด็นสำคัญทฤษฎีจลนพลศาสตร์ระดับโมเลกุล

Richard Feynman นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้ยิ่งใหญ่ ผู้เขียนหลักสูตร ¾Feynman Lectures on Physics ที่มีชื่อเสียง เป็นเจ้าของคำพูดที่ยอดเยี่ยม:

หากผลพวงจากหายนะโลกบางส่วนที่สะสมไว้ทั้งหมด ความรู้ทางวิทยาศาสตร์จะถูกทำลายและมีเพียงวลีเดียวที่จะส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อ ๆ ไป แล้วคำพูดใดที่ประกอบด้วย ปริมาณน้อยที่สุดคำจะนำข้อมูลมากที่สุด? ฉันเชื่อว่านี่เป็นสมมติฐานของอะตอม (คุณสามารถเรียกมันว่าไม่ใช่สมมติฐาน แต่เป็นข้อเท็จจริง แต่สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรเลย): ร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมของวัตถุขนาดเล็กที่มีการเคลื่อนไหวคงที่ดึงดูดในระยะทางสั้น ๆ แต่ให้ผลักออกหากตัวใดตัวหนึ่งกดทับอีกตัวหนึ่งแรงขึ้น ในประโยคเดียวนี้ . . มีข้อมูลจำนวนมากอย่างไม่น่าเชื่อเกี่ยวกับโลก คุณเพียงแค่ต้องใส่จินตนาการและความคิดเล็กน้อยลงไป

คำเหล่านี้มีสาระสำคัญของทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ (MKT) ของโครงสร้างของสสาร กล่าวคือ บทบัญญัติหลักของ MKT มีสามข้อความต่อไปนี้

1. สารใด ๆ ประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดของโมเลกุลและอะตอม พวกมันตั้งอยู่อย่างไม่ต่อเนื่องในอวกาศนั่นคือในระยะห่างจากกัน

2. อะตอมหรือโมเลกุลของสสารอยู่ในสถานะการเคลื่อนที่แบบสุ่ม 1 ซึ่งไม่มีวันสิ้นสุด

3. อะตอมหรือโมเลกุลของสารมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยแรงดึงดูดและการผลัก ซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค

บทบัญญัติเหล่านี้เป็นลักษณะทั่วไปของการสังเกตและข้อเท็จจริงจากการทดลองมากมาย ลองมาดูข้อกำหนดเหล่านี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้นและให้เหตุผลในการทดลองกัน

1.1 อะตอมและโมเลกุล

ลองเอากระดาษแผ่นหนึ่งแล้วเริ่มแบ่งมันออกเป็นส่วน ๆ ที่เล็กกว่าและเล็กกว่า เราจะได้รับกระดาษในแต่ละขั้นตอนหรือจะมีสิ่งใหม่ปรากฏขึ้นในบางขั้นตอนหรือไม่?

ตำแหน่งแรกของ MKT บอกเราว่าสสารไม่สามารถแบ่งอนันต์ได้ ไม่ช้าก็เร็วเราจะไปถึง¾ พรมแดนสุดท้าย¿อนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่กำหนด อนุภาคเหล่านี้คืออะตอมและโมเลกุล พวกมันยังสามารถแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ได้ แต่แล้วสารดั้งเดิมจะหยุดอยู่

อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมีที่กำหนดซึ่งยังคง คุณสมบัติทางเคมี. มีองค์ประกอบทางเคมีไม่มากนัก ทั้งหมดสรุปไว้ในตารางธาตุ

โมเลกุลเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่กำหนด (ไม่ใช่องค์ประกอบทางเคมี) ที่คงคุณสมบัติทางเคมีไว้ทั้งหมด โมเลกุลประกอบด้วยอะตอมตั้งแต่สองอะตอมขึ้นไปขององค์ประกอบทางเคมีตั้งแต่หนึ่งองค์ประกอบขึ้นไป

ตัวอย่างเช่น H2O เป็นโมเลกุลของน้ำที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม โดยการแบ่งเป็นอะตอม เราจะไม่จัดการกับสารที่เรียกว่า ¾water¿ อีกต่อไป นอกจากนี้ โดยการแบ่งอะตอม H และ O ออกเป็นส่วนประกอบ เราได้ชุดโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน และด้วยเหตุนี้จึงสูญเสียข้อมูลว่าในตอนแรกมันเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน

1 การเคลื่อนไหวนี้เรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

ขนาดของอะตอมหรือโมเลกุล (ประกอบด้วยอะตอมจำนวนน้อย) อยู่ที่ประมาณ 10 8 ซม. ซึ่งเป็นค่าที่น้อยมากจนมองไม่เห็นอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล

อะตอมและโมเลกุลเรียกสั้น ๆ ว่าอนุภาคของสสาร อนุภาคคืออะไร อะตอมหรือโมเลกุลในแต่ละกรณีโดยเฉพาะนั้นสร้างได้ไม่ยาก ถ้ามันเกี่ยวกับ องค์ประกอบทางเคมีจากนั้นอนุภาคก็จะเป็นอะตอม ถ้าพิจารณา สารที่ซับซ้อนจากนั้นอนุภาคของมันคือโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมหลายตัว

นอกจากนี้ ข้อเสนอแรกของ MKT ระบุว่าอนุภาคของสสารไม่ได้เติมช่องว่างอย่างต่อเนื่อง อนุภาคจะตั้งอยู่อย่างไม่ต่อเนื่อง กล่าวคือ ราวกับว่าอยู่ในจุดที่แยกจากกัน มีช่องว่างระหว่างอนุภาค ซึ่งขนาดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในขอบเขตที่กำหนด

ปรากฏการณ์ของการขยายตัวทางความร้อนของร่างกายเป็นพยานถึงตำแหน่งแรกของ MKT กล่าวคือเมื่อถูกความร้อนระยะห่างระหว่างอนุภาคของสารจะเพิ่มขึ้นและขนาดของร่างกายจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันระยะห่างระหว่างอนุภาคจะลดลงอันเป็นผลมาจากการที่ร่างกายหดตัว

การแพร่กระจาย การแทรกซึมซึ่งกันและกันของสารที่สัมผัสกันยังเป็นการยืนยันตำแหน่งแรกของ MKT ที่โดดเด่นอีกด้วย

ตัวอย่างเช่นในรูป 1 แสดง2 กระบวนการแพร่ในของเหลว อนุภาคของตัวถูกละลายจะถูกวางไว้ในแก้วน้ำและจะอยู่ที่ส่วนบนซ้ายของแก้วก่อน เมื่อเวลาผ่านไป อนุภาคจะเคลื่อนที่ (เช่น กระจาย) จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ในท้ายที่สุด ความเข้มข้นของอนุภาคจะเท่ากันทุกที่ อนุภาคจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วปริมาตรของของเหลว

ข้าว. 1. การแพร่กระจายในของเหลว

จะอธิบายการแพร่กระจายจากมุมมองของทฤษฎีโมเลกุลจลนศาสตร์ได้อย่างไร? ง่ายมาก: อนุภาคของสารหนึ่งแทรกซึมเข้าไปในช่องว่างระหว่างอนุภาคของสารอื่น การแพร่กระจายไปเร็วขึ้นช่องว่างเหล่านี้มีขนาดใหญ่ขึ้นดังนั้นก๊าซจึงผสมกันได้ง่ายที่สุด (ซึ่งระยะห่างระหว่างอนุภาคมีมาก ขนาดเพิ่มเติมอนุภาคเอง)

1.2 การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอะตอมและโมเลกุล

หวนคิดถึงสูตรของข้อเสนอที่สองของ MKT อีกครั้ง: อนุภาคของสสารดำเนินการแบบสุ่ม (เรียกอีกอย่างว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน) ซึ่งไม่เคยหยุดนิ่ง

การทดลองยืนยันตำแหน่งที่สองของ MKT เป็นปรากฏการณ์ของการแพร่กระจายอีกครั้งเนื่องจากการแทรกซึมของอนุภาคร่วมกันเป็นไปได้เฉพาะกับการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเท่านั้น!

2 ภาพจาก en.wikipedia.org

แต่หลักฐานที่โดดเด่นที่สุดของการเคลื่อนที่ของอนุภาคสสารที่วุ่นวายชั่วนิรันดร์คือการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน นี่คือชื่อการเคลื่อนที่แบบสุ่มอย่างต่อเนื่องของอนุภาคบราวเนียนของอนุภาคฝุ่นหรือเมล็ดพืช (ขนาด 10 5 - 104 ซม.) ที่แขวนอยู่ในของเหลวหรือก๊าซ

การเคลื่อนไหวของบราวเนียนได้รับชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่โรเบิร์ตบราวน์นักพฤกษศาสตร์ชาวสก็อตซึ่งมองผ่านกล้องจุลทรรศน์การเต้นรำอย่างต่อเนื่องของอนุภาคละอองเรณูที่ลอยอยู่ในน้ำ เพื่อเป็นหลักฐานว่าการเคลื่อนไหวนี้จะใช้เวลาตลอดไป บราวน์พบชิ้นส่วนของควอตซ์ที่มีโพรงที่เต็มไปด้วยน้ำ แม้ว่าน้ำจะไปถึงที่นั่นเมื่อหลายล้านปีก่อน ฝุ่นที่ไปถึงที่นั่นยังคงเคลื่อนที่ต่อไป ซึ่งไม่ต่างจากที่สังเกตเห็นในการทดลองอื่นๆ

สาเหตุ บราวเนียนเคลื่อนไหวคืออนุภาคแขวนลอยสัมผัสกับผลกระทบที่ไม่มีการชดเชยจากโมเลกุลของเหลว (ก๊าซ) และเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่วุ่นวาย ขนาดและทิศทางของผลกระทบที่จะเกิดขึ้นนั้นคาดเดาไม่ได้อย่างแน่นอน ดังนั้น อนุภาคบราวเนียนจึงอธิบายวิถีซิกแซกที่ซับซ้อน (รูปที่ 2)3

ข้าว. 2. บราวเนียนโมชั่น

ขนาดของอนุภาคบราวเนียนมีขนาด 1,000–10000 เท่าของอะตอม ในอีกด้านหนึ่ง อนุภาคบราวเนียนมีขนาดเล็กพอและยังคง "รู้สึก" ว่ามีโมเลกุลจำนวนต่างกันพุ่งชนมันในทิศทางที่ต่างกัน ความแตกต่างในจำนวนของผลกระทบนี้นำไปสู่การกระจัดของอนุภาคบราวเนียนที่เห็นได้ชัดเจน ในทางกลับกัน อนุภาคบราวเนียนมีขนาดใหญ่พอที่จะมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์

อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนยังถือได้ว่าเป็นข้อพิสูจน์ถึงความเป็นจริงของการมีอยู่ของโมเลกุล กล่าวคือ มันยังสามารถใช้เป็นเครื่องพิสูจน์เชิงทดลองของตำแหน่งแรกของ MKT

1.3 ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของสสาร

ตำแหน่งที่สามของ MKT พูดถึงปฏิกิริยาของอนุภาคของสาร: อะตอมหรือโมเลกุลมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยแรงดึงดูดและการผลักซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค: เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้นแรงดึงดูดจะเริ่มขึ้น เหนือกว่าด้วยแรงผลักที่ลดลง

ความถูกต้องของตำแหน่งที่สามของ MKT นั้นพิสูจน์ได้จากแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นจากการเสียรูปของร่างกาย เมื่อร่างกายถูกยืดออก ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะเพิ่มขึ้น และแรงดึงดูดของอนุภาคซึ่งกันและกันจะเริ่มมีผลเหนือกว่า เมื่อร่างกายถูกบีบอัด ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะลดลง และเป็นผลให้แรงผลักมีอำนาจเหนือกว่า ในทั้งสองกรณี แรงยืดหยุ่นจะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเสียรูป

3 รูปภาพจากเว็บไซต์ nv-magadan.narod.ru

การยืนยันอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับการมีอยู่ของแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลคือการมีอยู่ของสถานะรวมของสสารสามสถานะ

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

ที่ ในของเหลว ช่องว่างระหว่างโมเลกุลจะเทียบได้กับขนาดของโมเลกุล แรงดึงดูดของโมเลกุลนั้นจับต้องได้มากและช่วยให้สามารถคงปริมาตรของของเหลวไว้ได้ แต่แรงเหล่านี้ไม่แรงพอที่ของเหลวจะคงรูปไว้ และของเหลว เช่น แก๊ส จะอยู่ในรูปของภาชนะ

ที่ ในของแข็ง แรงดึงดูดระหว่างอนุภาคนั้นแรงมาก: ตัวแข็งรักษาปริมาตรไม่เพียง แต่ยังรูปร่าง

การเปลี่ยนผ่านของสารจากสถานะการรวมตัวเป็นอีกสถานะหนึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงขนาดของแรงของปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคของสาร อนุภาคเองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

หัวข้อของตัวแปลงรหัส USE:การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอะตอมและโมเลกุลของสสาร การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน การแพร่ ปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของสสาร หลักฐานการทดลองของทฤษฎีอะตอมมิก

Richard Feynman นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้ยิ่งใหญ่ ผู้เขียน Feynman Lectures on Physics ที่มีชื่อเสียง ได้เขียนคำที่โดดเด่นดังต่อไปนี้:

– หากผลพวงจากภัยพิบัติระดับโลก ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่สะสมไว้ทั้งหมดจะถูกทำลายและมีเพียงวลีเดียวที่ส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อๆ ไป แล้วข้อความใดที่ประกอบด้วยคำจำนวนน้อยที่สุดจะนำมาซึ่ง ข้อมูลมากที่สุด? ฉันคิดว่านั่นคือ สมมติฐานอะตอม(อาจเรียกได้ว่าไม่ใช่สมมติฐาน แต่เป็นข้อเท็จจริง แต่สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรเลย): วัตถุทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมของวัตถุขนาดเล็กที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา ดึงดูดในระยะทางสั้น ๆ แต่ขับไล่ถ้าหนึ่งในนั้น กดเข้าไปใกล้อีก ประโยคเดียวนั้น... มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับโลก คุณเพียงแค่ต้องใช้จินตนาการเล็กน้อยและพิจารณาเล็กน้อยกับมัน

คำเหล่านี้มีสาระสำคัญของทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ (MKT) ของโครงสร้างของสสาร กล่าวคือ บทบัญญัติหลักของ MKT มีสามข้อความต่อไปนี้

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

บทบัญญัติเหล่านี้เป็นลักษณะทั่วไปของการสังเกตและข้อเท็จจริงจากการทดลองมากมาย ลองมาดูข้อกำหนดเหล่านี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้นและให้เหตุผลในการทดลองกัน

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

อะตอมและโมเลกุลเรียกง่ายๆ ว่า อนุภาคสาร อนุภาคคืออะไร - อะตอมหรือโมเลกุล - ในแต่ละกรณีนั้นสร้างได้ไม่ยาก หากเรากำลังพูดถึงองค์ประกอบทางเคมี อะตอมก็จะเป็นอนุภาค หากพิจารณาสารที่ซับซ้อนแล้วอนุภาคของมันคือโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมหลายตัว

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 - ดังนั้นก๊าซจึงง่ายที่สุดในการผสมกัน (ซึ่งระยะห่างระหว่างอนุภาคจะใหญ่กว่าขนาดของอนุภาคเอง)

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

 ทฤษฎี:อะตอมและโมเลกุลอยู่ในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่อง เคลื่อนที่แบบสุ่ม เปลี่ยนทิศทางและโมดูลัสความเร็วอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการชนกัน

ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเท่าใดความเร็วของโมเลกุลก็จะยิ่งสูงขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลง ความเร็วของโมเลกุลจะลดลง มีอุณหภูมิที่เรียกว่า "ศูนย์สัมบูรณ์" - อุณหภูมิ (-273 ° C) ที่การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลหยุดลง แต่ "ศูนย์สัมบูรณ์" ไม่สามารถบรรลุได้
การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนคือการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคขนาดเล็กด้วยกล้องจุลทรรศน์ของสสารของแข็งที่มองเห็นได้แขวนลอยอยู่ในของเหลวหรือก๊าซ ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอนุภาคของของเหลวหรือก๊าซ 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 ข้อความแรกเป็นจริง อนุสัญญาคือการถ่ายโอนพลังงานภายในด้วยชั้นของของเหลวหรือก๊าซ ปรากฎว่าคำสั่งที่สองไม่เป็นความจริง
ตอบ: 1.

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

งานสาธิต ตัวเลือก OGE 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