Atrofimizdagi dunyoda bevosita bog'liq bo'lgan turli xil jismoniy hodisalar mavjud tana haroratining o'zgarishi. Bolaligimizdan bilamizki, sovuq suv qizdirilganda dastlab zo'rg'a iliq bo'ladi va faqat keyin ma'lum vaqt issiq.

"Sovuq", "issiq", "iliq" kabi so'zlar bilan biz jismlarning "isitish" ning turli darajalarini yoki fizika tilida aytganda, jismlarning har xil haroratlarini aniqlaymiz. Harorat iliq suv sovuq suvdan bir oz issiqroq. Agar yoz va qish havosining haroratini solishtirsak, harorat farqi aniq.

Tana harorati termometr bilan o'lchanadi va Selsiy gradusida (°C) ifodalanadi.

Ma'lumki, yuqori haroratda diffuziya tezroq bo'ladi. Bundan kelib chiqadiki, molekulalarning harakat tezligi va harorat o'zaro chuqur bog'liqdir. Agar siz haroratni oshirsangiz, molekulalarning harakat tezligi oshadi, agar uni pasaytirsangiz, u kamayadi.

Shunday qilib, biz xulosa qilamiz: tana harorati bevosita molekulalarning harakat tezligiga bog'liq.

Issiq suv sovuq suv bilan bir xil molekulalardan iborat. Ularning orasidagi farq faqat molekulalarning harakat tezligida.

Jismlarning isishi yoki sovishi, haroratning o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan hodisalar termal deyiladi. Bularga havoni isitish yoki sovutish, metall eritish, qor erishi kiradi.

Barcha jismlarning asosi bo'lgan molekulalar yoki atomlar cheksiz xaotik harakatdadir. Atrofimizdagi jismlardagi bunday molekulalar va atomlarning soni juda ko'p. 1 sm³ suvga teng hajmda taxminan 3,34 x 10²² molekulalar mavjud. Har qanday molekula juda murakkab harakat traektoriyasiga ega. Masalan, turli yo'nalishlarda yuqori tezlikda harakatlanadigan gaz zarralari ham bir-biri bilan, ham idishning devorlari bilan to'qnashishi mumkin. Shunday qilib, ular tezligini o'zgartiradilar va yana harakatlanishni davom ettiradilar.

№1-rasmda suvda erigan bo'yoq zarralarining tasodifiy harakati ko'rsatilgan.

Shunday qilib, biz yana bir xulosa qilamiz: jismlarni tashkil etuvchi zarrachalarning xaotik harakati issiqlik harakati deyiladi.

Tasodifiylik - termal harakatning eng muhim xususiyati. Molekulalar harakatining eng muhim dalillaridan biri diffuziya va Broun harakati.(Braun harakati - molekulyar ta'sirlar ta'sirida suyuqlikdagi eng kichik qattiq zarrachalarning harakati. Kuzatish shuni ko'rsatadiki, Braun harakati to'xtab qolishi mumkin emas).

Suyuqliklarda molekulalar boshqa molekulalarga nisbatan tebranishi, aylanishi va harakatlanishi mumkin. Agar biz qattiq jismlarni oladigan bo'lsak, unda ulardagi molekulalar va atomlar qandaydir o'rtacha pozitsiyalar atrofida tebranadi.

Molekulalar va atomlarning issiqlik harakatida tananing mutlaqo barcha molekulalari ishtirok etadi, shuning uchun issiqlik harakatining o'zgarishi bilan tananing o'zi, uning turli xil xususiyatlari ham o'zgaradi. Shunday qilib, agar siz muzning haroratini oshirsangiz, u eriy boshlaydi, shu bilan birga butunlay boshqa shaklni oladi - muz suyuqlikka aylanadi. Agar, aksincha, masalan, simobning harorati pasaytirilsa, u o'z xususiyatlarini o'zgartiradi va suyuqlikdan qattiq holatga aylanadi.

T tana harorati bevosita molekulalarning o'rtacha kinetik energiyasiga bog'liq. Biz aniq xulosa chiqaramiz: tananing harorati qanchalik baland bo'lsa, uning molekulalarining o'rtacha kinetik energiyasi shunchalik yuqori bo'ladi. Aksincha, tana haroratining pasayishi bilan uning molekulalarining o'rtacha kinetik energiyasi kamayadi.

Agar sizda biron bir savol bo'lsa yoki termal harakat va harorat haqida ko'proq ma'lumotga ega bo'lishni istasangiz, bizning veb-saytimizda ro'yxatdan o'ting va repetitor yordamini oling.

Savollaringiz bormi? Uy vazifangizni qanday qilishni bilmayapsizmi?
Repetitor yordamini olish uchun - ro'yxatdan o'ting.
Birinchi dars bepul!

sayt, materialni to'liq yoki qisman nusxalash bilan, manbaga havola talab qilinadi.

Sizningcha, shakarning suvda erish tezligi nimaga bog'liq? Siz oddiy tajriba qilishingiz mumkin. Ikki bo'lak shakarni oling va birini bir stakan qaynoq suvga, ikkinchisini bir stakan sovuq suvga tashlang.

Siz qandning qaynoq suvda bir necha barobar tezroq erishini ko'rasiz sovuq suv. Eritmaning sababi diffuziyadir. Bu yuqori haroratlarda diffuziya tezroq sodir bo'lishini anglatadi. Diffuziya molekulalarning harakati natijasida yuzaga keladi. Shuning uchun biz molekulalar yuqori haroratlarda tezroq harakat qiladi degan xulosaga keldik. Ya'ni, ularning harakat tezligi haroratga bog'liq. Shuning uchun ham jismni tashkil etuvchi molekulalarning tasodifiy xaotik harakati issiqlik harakati deyiladi.

Molekulalarning issiqlik harakati

Harorat ko'tarilgach, u oshadi termal harakat molekulalar, moddalarning xossalari o'zgaradi. Qattiq eriydi, suyuqlikka aylanadi, suyuqlik bug'lanadi, gazsimon holatga aylanadi. Shunga ko'ra, agar harorat tushirilsa, molekulalarning issiqlik harakatining o'rtacha energiyasi ham kamayadi va shunga mos ravishda jismlarning agregatsiya holatini o'zgartirish jarayonlari teskari yo'nalishda sodir bo'ladi: suv suyuqlikka kondensatsiyalanadi, suyuqlik muzlab, qattiq holatga aylanadi. Shu bilan birga, biz har doim harorat va molekulyar tezlikning o'rtacha qiymatlari haqida gapiramiz, chunki har doim bu qiymatlarning kattaroq va kichikroq qiymatlari bo'lgan zarralar mavjud.

Moddalardagi molekulalar harakat qiladi, ma'lum masofani bosib o'tadi, shuning uchun ba'zi ishlarni bajaradi. Ya'ni, zarrachalarning kinetik energiyasi haqida gapirish mumkin. Ularning natijasida nisbiy pozitsiya molekulalarning potentsial energiyasi ham mavjud. Qachon savol ostida jismlarning kinetik va potentsial energiyasi haqida, keyin biz jismlarning umumiy mexanik energiyasining mavjudligi haqida gapiramiz. Agar tananing zarralari kinetik va potentsial energiyaga ega bo'lsa, demak, bu energiyalarning yig'indisi haqida mustaqil miqdor sifatida gapirish mumkin.

Tananing ichki energiyasi

Bir misolni ko'rib chiqing. Agar biz elastik to'pni polga tashlasak, u holda uning harakatining kinetik energiyasi polga tegishi paytida to'liq potentsial energiyaga aylanadi va u sakrab tushganda yana kinetik energiyaga o'tadi. Agar og'ir temir to'pni qattiq, egiluvchan yuzaga tashlasak, u holda to'p sakrab tushmasdan tushadi. Qo'ngandan keyin uning kinetik va potentsial energiyalari nolga teng bo'ladi. Energiya qayerga ketdi? U shunchaki g'oyib bo'ldimi? To‘qnashuvdan so‘ng to‘p va sirtni ko‘zdan kechiradigan bo‘lsak, to‘p biroz yassilanganini, yuzada chuqurcha qolganini, ikkalasi ham biroz isinishini ko‘ramiz. Ya'ni, jismlarning molekulalarining joylashishida o'zgarishlar yuz berdi va harorat ham oshdi. Bu tananing zarrachalarining kinetik va potensial energiyalari o'zgarganligini anglatadi. Tananing energiyasi hech qaerga ketmadi, u tananing ichki energiyasiga o'tdi. Ichki energiya tananing barcha zarralarining kinetik va potentsial energiyasi deb ataladi. Jismlarning to'qnashuvi ichki energiyaning o'zgarishiga olib keldi, u kuchaydi va mexanik energiya kamaydi. Bu nimadan iborat

USE kodifikatorining mavzulari: moddaning atomlari va molekulalarining issiqlik harakati; Braun harakati, diffuziya, materiya zarralarining o'zaro ta'siri, atomistik nazariyaning eksperimental dalillari.

Amerikaning buyuk fizigi Richard Feynman, mashhur Feynmanning fizika bo'yicha ma'ruzalari muallifi quyidagi ajoyib so'zlarni yozgan:

– Agar qandaydir global falokat natijasida hamma narsa to'plangan bo'lsa ilmiy bilim vayron bo'lardi va tirik mavjudotlarning keyingi avlodlariga faqat bitta ibora o'tadi, keyin qanday bayonotdan iborat. eng kam miqdor so'zlar, eng ko'p ma'lumot keltiradi? Menimcha, shunday atom gipotezasi(siz buni gipoteza emas, balki haqiqat deb atashingiz mumkin, lekin bu hech narsani o'zgartirmaydi): barcha jismlar doimiy harakatda bo'lgan, qisqa masofada tortadigan, lekin ulardan biri bo'lsa, qaytaradigan kichik jismlarning atomlaridan iborat. boshqasiga yaqinroq bosiladi. O'sha bir jumla... dunyo haqida aql bovar qilmaydigan miqdordagi ma'lumotni o'z ichiga oladi, siz shunchaki bir oz tasavvur va unga biroz e'tibor berishingiz kerak.

Bu so'zlar materiya tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasining (MKT) mohiyatini o'z ichiga oladi. Xususan, MKTning asosiy qoidalari quyidagi uchta bayonotdir.

1. Har qanday modda molekula va atomlarning eng kichik zarralaridan iborat. Ular kosmosda diskret ravishda, ya'ni bir-biridan ma'lum masofalarda joylashgan.
2. Moddaning atomlari yoki molekulalari tasodifiy harakat holatida (bu harakat issiqlik harakati deyiladi), bu hech qachon to'xtamaydi.
3. Moddaning atomlari yoki molekulalari bir-biri bilan zarrachalar orasidagi masofalarga bog'liq bo'lgan tortishish va qaytarilish kuchlari bilan o'zaro ta'sir qiladi.

Ushbu qoidalar ko'plab kuzatishlar va eksperimental faktlarning umumlashtirilganidir. Keling, ushbu qoidalarni batafsil ko'rib chiqaylik va ularning eksperimental asoslarini keltiramiz.

Masalan, ikkita vodorod atomi va bitta kislorod atomidan tashkil topgan suv molekulasi. Uni atomlarga bo'lib, biz endi "suv" deb nomlangan modda bilan shug'ullanmaymiz. Bundan tashqari, atomlarni va tarkibiy qismlarga bo'lish orqali biz protonlar, neytronlar va elektronlar to'plamini olamiz va shu bilan dastlab ular vodorod va kislorod ekanligi haqidagi ma'lumotni yo'qotamiz.

Atomlar va molekulalar oddiygina deyiladi zarralar moddalar. Har bir alohida holatda zarracha - atom yoki molekula nima ekanligini aniqlash qiyin emas. Agar u haqida bo'lsa kimyoviy element, keyin zarracha atom bo'ladi; hisoblansa murakkab modda, keyin uning zarrasi bir necha atomlardan tashkil topgan molekuladir.

Bundan tashqari, MKTning birinchi taklifida materiyaning zarralari doimiy ravishda bo'shliqni to'ldirmaydi. Zarrachalar tartibga solingan diskret tarzda, ya'ni alohida nuqtalarda. Zarrachalar o'rtasida bo'shliqlar mavjud bo'lib, ularning kattaligi ma'lum chegaralarda o'zgarishi mumkin.

MKTning birinchi pozitsiyasi foydasiga hodisa termal kengayish tel. Ya'ni qizdirilganda moddaning zarralari orasidagi masofalar ortadi va tananing o'lchamlari ortadi. Sovutganda, aksincha, zarralar orasidagi masofalar kamayadi, buning natijasida tana qisqaradi.

MKTning birinchi pozitsiyasining yorqin tasdig'i hamdir diffuziya- qo'shni moddalarning bir-biriga o'zaro kirib borishi.

Misol uchun, rasmda. 1 suyuqlikdagi diffuziya jarayonini ko'rsatadi. Erigan moddaning zarralari bir stakan suvga joylashtiriladi va birinchi navbatda stakanning yuqori chap qismida joylashgan. Vaqt o'tishi bilan zarralar harakatlanadi (ular aytganidek, tarqoq) yuqori konsentratsiyali hududdan past konsentratsiyali hududga. Oxir-oqibat, zarrachalarning kontsentratsiyasi hamma joyda bir xil bo'ladi - zarralar suyuqlikning butun hajmi bo'ylab teng ravishda taqsimlanadi.

Guruch. 1. Suyuqlikdagi diffuziya

Diffuziyani molekulyar-kinetik nazariya nuqtai nazaridan qanday tushuntirish mumkin? Juda oddiy: bir moddaning zarralari boshqa moddaning zarralari orasidagi bo'shliqlarga kirib boradi. Diffuziya tezroq ketadi, bu bo'shliqlar qanchalik katta bo'lsa, shuning uchun gazlar bir-biri bilan eng oson aralashadi (bunda zarralar orasidagi masofalar juda ko'p. ko'proq o'lchamlar zarralarning o'zlari).

Atomlar va molekulalarning issiqlik harakati

MKTning ikkinchi moddasining tahririni yana bir bor eslaylik: materiyaning zarralari hech qachon to'xtamaydigan tasodifiy harakatni (issiqlik harakati deb ham ataladi) amalga oshiradi.

MKT ning ikkinchi pozitsiyasini eksperimental tasdiqlash yana diffuziya hodisasidir, chunki zarrachalarning o'zaro kirib borishi faqat ularning uzluksiz harakati bilan mumkin! Ammo materiya zarralarining abadiy xaotik harakatining eng yorqin dalilidir Braun harakati. Bu doimiy tartibsiz harakatning nomi jigarrang zarralar- suyuqlik yoki gazda to'xtatilgan chang zarralari yoki donalari (sm kattaligi).

Broun harakati o'z nomini shotlandiyalik botanik Robert Braun sharafiga oldi, u mikroskop orqali suvda to'xtatilgan gulchang zarralarining uzluksiz raqsini ko'rgan. Bu harakat abadiy davom etishining isboti sifatida Braun bo'shlig'i suv bilan to'ldirilgan kvarts parchasini topdi. Suv u erga millionlab yillar oldin kelganiga qaramay, u erga kelgan zarralar harakatlarini davom ettirdilar, bu boshqa tajribalarda kuzatilganidan farq qilmadi.

Broun harakatining sababi shundaki, to'xtatilgan zarracha suyuqlik (gaz) molekulalarining kompensatsiyalanmagan ta'sirini boshdan kechiradi va molekulalarning xaotik harakati tufayli hosil bo'lgan ta'sirning kattaligi va yo'nalishini mutlaqo oldindan aytib bo'lmaydi. Shuning uchun, Broun zarrasi murakkab zigzag traektoriyalarini tasvirlaydi (2-rasm).

Guruch. 2. Braun harakati

Aytgancha, Braun harakati molekulalarning mavjudligi haqiqatining isboti sifatida ham ko'rib chiqilishi mumkin, ya'ni u MKTning birinchi pozitsiyasini eksperimental asoslash sifatida ham xizmat qilishi mumkin.

Modda zarralarining o'zaro ta'siri

MKTning uchinchi pozitsiyasi materiya zarralarining o'zaro ta'siri haqida gapiradi: atomlar yoki molekulalar zarrachalar orasidagi masofaga bogʻliq boʻlgan tortishish va itarilish kuchlari bilan bir-biri bilan oʻzaro taʼsir qiladi: masofalar oshgani sayin tortishish kuchlari, masofalar kamaygan sari itaruvchi kuchlar ustunlik qila boshlaydi.

MKT ning uchinchi pozitsiyasining haqiqiyligi jismlarning deformatsiyalaridan kelib chiqadigan elastik kuchlar bilan tasdiqlanadi. Jism cho'zilganda uning zarralari orasidagi masofalar ortadi va zarralarni bir-biriga tortish kuchlari ustunlik qila boshlaydi. Jism siqilganda zarrachalar orasidagi masofalar qisqaradi va buning natijasida itaruvchi kuchlar ustunlik qiladi. Ikkala holatda ham elastik kuch deformatsiyaga teskari yo'nalishda yo'naltiriladi.

Molekulyar o'zaro ta'sir kuchlari mavjudligining yana bir tasdig'i moddaning uchta agregat holatining mavjudligidir.

Gazlarda molekulalar bir-biridan molekulalarning o'lchamlaridan sezilarli darajada oshib ketadigan masofalar bilan ajralib turadi (normal sharoitda havoda, taxminan 1000 marta). Bunday masofalarda molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari deyarli yo'q, shuning uchun gazlar ularga berilgan butun hajmni egallaydi va osongina siqiladi.

Suyuqliklarda molekulalar orasidagi bo'shliqlar molekulalarning kattaligi bilan taqqoslanadi. Molekulyar tortishish kuchlari juda aniq va suyuqliklar tomonidan hajmning saqlanishini ta'minlaydi. Lekin bu kuchlar suyuqliklar shaklini saqlab qolishi uchun yetarli darajada kuchli emas - suyuqliklar, gazlar kabi, idish shaklini oladi.

Qattiq jismlarda zarralar orasidagi tortishish kuchlari juda kuchli: qattiq jismlar nafaqat hajmni, balki shaklni ham saqlang.

Moddaning bir agregat holatidan ikkinchisiga o'tishi moddaning zarrachalari orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari kattaligining o'zgarishi natijasidir. Zarrachalarning o'zi o'zgarishsiz qoladi.

Ushbu darsda issiqlik harakati tushunchasi va harorat kabi jismoniy miqdor muhokama qilinadi.

Inson hayotida issiqlik hodisalari katta ahamiyatga ega. Biz ularga ob-havo ma'lumoti paytida ham, oddiy suvni qaynatish paytida ham duch kelamiz. Issiqlik hodisalari yangi materiallarning yaratilishi, metallarning erishi, yoqilg'ining yonishi, avtomobillar va samolyotlar uchun yoqilg'ining yangi turlarini yaratish kabi jarayonlar bilan bog'liq.

Harorat issiqlik hodisalari bilan bog'liq bo'lgan eng muhim tushunchalardan biridir, chunki ko'pincha bu issiqlik jarayonlarining eng muhim xarakteristikasi hisoblanadi.

Ta'rif.issiqlik hodisalari- bu jismlarning isishi yoki sovishi, shuningdek, ularning yig'ilish holatining o'zgarishi bilan bog'liq hodisalar (1-rasm).

Guruch. 1. Muzning erishi, suvning isishi va bug'lanishi

Barcha issiqlik hodisalari bilan bog'liq harorat.

Barcha organlar o'zlarining holati bilan tavsiflanadi issiqlik muvozanati. Asosiy xususiyat termal muvozanat haroratdir.

Ta'rif.Harorat tananing "issiqligi" o'lchovidir.

Harorat jismoniy miqdor bo'lgani uchun uni o'lchash mumkin va kerak. Haroratni o'lchash uchun ishlatiladigan asbob deyiladi termometr(yunon tilidan. termo- "iliq", metr- "Men o'lchayman") (2-rasm).

Guruch. 2. Termometr

Birinchi termometr (aniqrog'i, uning analogi) Galileo Galiley tomonidan ixtiro qilingan (3-rasm).

Guruch. 3. Galileo Galiley (1564-1642)

16-asr oxirida (1597) universitetdagi ma'ruzalarida o'z talabalariga taqdim etgan Galiley ixtirosi deb nomlangan. termoskop. Har qanday termometrning ishlashi quyidagi printsipga asoslanadi: jismoniy xususiyatlar moddalar harorat bilan o'zgaradi.

Galiley tajribasi quyidagilardan iborat edi: u uzun poyali kolbani olib, suv bilan to'ldirdi. Keyin bir stakan suv oldi va kolbani teskari burab, stakanga soldi. Suvning bir qismi, albatta, to'kilgan, ammo buning natijasida oyog'ida ma'lum darajada suv qolgan. Agar hozir kolba (uning tarkibida havo bo'lgan) qizdirilsa, u holda suv sathi pasayadi va sovutilsa, aksincha, u ko'tariladi. Buning sababi shundaki, qizdirilganda moddalar (xususan, havo) kengayadi va sovutilganda ular torayadi (shuning uchun relslar uzilib qoladi va qutblar orasidagi simlar ba'zan bir oz cho'kadi).

Guruch. 4. Galileyning tajribasi

Ushbu g'oya birinchi termoskopning asosini tashkil etdi (5-rasm), bu haroratning o'zgarishini taxmin qilish imkonini berdi (bunday termoskop bilan haroratni aniq o'lchash mumkin emas, chunki uning ko'rsatkichlari atmosfera bosimiga kuchli bog'liq bo'ladi).

Guruch. 5. Galiley termoskopining nusxasi

Shu bilan birga, daraja shkalasi joriy etildi. Aynan so'z daraja lotin tilida "qadam" degan ma'noni anglatadi.

Bugungi kunga qadar uchta asosiy tarozi saqlanib qolgan.

1. Selsiy

Bolalikdan hammaga ma'lum bo'lgan eng ko'p ishlatiladigan shkala - bu Selsiy shkalasi.

Anders Selsiy (6-rasm) - shved astronomi, u quyidagi harorat shkalasini taklif qildi: - suvning qaynash nuqtasi; - suvning muzlash nuqtasi. Hozirgi kunda barchamiz teskari Selsiy shkalasiga o'rganib qolganmiz.

Guruch. 6 Andres Selsiy (1701-1744)

Eslatma: Selsiyning o'zi o'lchovni bunday tanlashga oddiy fakt sabab bo'lganini aytdi: boshqa tomondan, qishda salbiy harorat bo'lmaydi.

2. Farengeyt shkalasi

Angliya, AQSh, Fransiya, Lotin Amerika va boshqa ba'zi mamlakatlarda Farengeyt shkalasi mashhur.

Gabriel Farengeyt (7-rasm) - nemis tadqiqotchisi, o'z shkalasini shisha ishlab chiqarishda birinchi marta qo'llagan muhandis. Farengeyt shkalasi yupqaroq: Farengeyt shkalasining o'lchami Selsiy shkalasi darajasidan kamroq.

Guruch. 7 Gabriel Farengeyt (1686-1736)

3. Réaumur shkalasi

Texnik masshtabni frantsuz tadqiqotchisi R.A. Réaumur (8-rasm). Ushbu shkalaga ko'ra, u suvning muzlash nuqtasiga to'g'ri keladi, ammo Réaumur suvning qaynash nuqtasi sifatida 80 daraja haroratni tanladi.

Guruch. 8. Rene Antuan Réaumur (1683-1757)

Fizikada, deb ataladigan narsa mutlaq masshtab - Kelvin shkalasi(8-rasm). 1 daraja Selsiy 1 daraja Kelvinga teng, lekin harorat taxminan mos keladi (9-rasm).

Guruch. 9. Uilyam Tomson (Lord Kelvin) (1824-1907)

Guruch. 10. Harorat shkalalari

Eslatib o'tamiz, tana harorati o'zgarganda uning chiziqli o'lchamlar(qizilganda tanasi kengayadi, sovutganda torayadi). Bu molekulalarning harakati bilan bog'liq. Qizdirilganda zarrachalarning harakat tezligi oshadi, mos ravishda ular tez-tez o'zaro ta'sir qila boshlaydi va hajmi ortadi (11-rasm).

Guruch. 11. Chiziqli o'lchamlarni o'zgartirish

Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, harorat jismlarni tashkil etuvchi zarrachalarning harakati bilan bog'liq (bu qattiq, suyuq va gazsimon jismlarga tegishli).

Gazlardagi zarrachalarning harakati (12-rasm) tasodifiy (chunki gazlardagi molekulalar va atomlar amalda o'zaro ta'sir qilmaydi).

Guruch. 12. Gazlardagi zarrachalarning harakati

Suyuqliklarda zarrachalar harakati (13-rasm) "sakrash", ya'ni molekulalar etakchi " harakatsiz hayot", lekin bir joydan ikkinchi joyga "sakrash" imkoniyatiga ega. Bu suyuqliklarning suyuqligini aniqlaydi.

Guruch. 13. Suyuqliklarda zarrachalar harakati

Qattiq jismlardagi zarrachalarning harakati (14-rasm) tebranish deyiladi.

Guruch. 14. Qattiq jismlardagi zarrachalarning harakati

Shunday qilib, barcha zarralar uzluksiz harakatda. Zarrachalarning bunday harakati deyiladi termal harakat(tasodifiy, tartibsiz harakat). Bu harakat hech qachon to'xtamaydi (tananing harorati bor ekan). Issiqlik harakatining mavjudligi 1827 yilda ingliz botanigi Robert Braun tomonidan tasdiqlangan (15-rasm), uning nomi bilan bu harakat deyiladi. jigarrang harakati.

Guruch. 15. Robert Braun (1773-1858)

Bugungi kunga kelib, ma'lumki past harorat, erishish mumkin bo'lgan taxminan. Aynan shu haroratda zarrachalarning harakati to'xtaydi (ammo zarrachalarning o'zlari ichidagi harakat to'xtamaydi).

Galileyning tajribasi avvalroq tasvirlangan edi va xulosa qilib, keling, yana bir tajribani ko'rib chiqaylik - 1702 yilda ixtiro qilgan frantsuz olimi Giyom Amonton (15-rasm) gaz termometri. Kichkina o'zgarishlar bilan bu termometr bugungi kungacha saqlanib qoldi.

Guruch. 15. Guillaume Amonton (1663-1705)

Amonton tajribasi

Guruch. 16. Amonton tajribasi

Suv solingan kolbani oling va uni yupqa naychali tiqin bilan tiqing. Agar siz hozir suvni isitsangiz, unda suvning kengayishi tufayli uning trubadagi darajasi oshadi. Quvurdagi suvning ko'tarilish darajasiga ko'ra, haroratning o'zgarishi haqida xulosa chiqarish mumkin. Afzallik Amonton termometri atmosfera bosimiga bog'liq emasligidir.

Ushbu darsda biz bunday muhim narsani ko'rib chiqdik jismoniy miqdor, kabi harorat. Biz uni o'lchash usullarini, xususiyatlari va xususiyatlarini o'rganib chiqdik. Keyingi darsda biz kontseptsiyani o'rganamiz ichki energiya .

Adabiyotlar ro'yxati

1. Gendenshteyn L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. Fizika 8. - M.: Mnemosin.
2. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizika 8. - M.: Ma'rifat.

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

Uy vazifasi

1. 1-4-son (1-band). Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.

2. Nima uchun Galiley termoskopini kalibrlash mumkin emas?

3. Pechkada qizdirilgan temir mix:

Temir molekulalarining tezligi qanday o'zgargan?

Agar tirnoq sovuq suvga tushirilsa, molekulalarning harakat tezligi qanday o'zgaradi?

Bu suv molekulalarining tezligini qanday o'zgartiradi?

Ushbu tajribalar davomida tirnoqning hajmi qanday o'zgaradi?

4. Havo shari xonadan sovuqqa ko'chib:

To'pning hajmi qanday o'zgaradi?

Balon ichidagi havo molekulalarining harakat tezligi qanday o'zgaradi?

Agar to'p xonaga qaytarilsa va qo'shimcha ravishda batareyaga qo'yilsa, uning ichidagi molekulalarning tezligi qanday o'zgaradi?

IV Yakovlev | Fizikadan materiallar | MathUs.ru

Molekulyar fizika va termodinamika

Ushbu qo'llanma ¾Molekulyar fizika ikkinchi bo'limiga bag'ishlangan. Fizikada USE kodifikatorining termodinamiği. U quyidagi mavzularni qamrab oladi.

Moddalar atomlari va molekulalarining issiqlik harakati. Braun harakati. Diffuziya. Atomistik nazariyaning eksperimental dalillari. Modda zarralarining o'zaro ta'siri.

Gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlarning tuzilishi modellari.

Ideal gaz modeli. Bosim va ideal gaz molekulalarining issiqlik harakatining o'rtacha kinetik energiyasi o'rtasidagi bog'liqlik. mutlaq harorat. Gaz haroratining uning zarrachalarining o'rtacha kinetik energiyasi bilan bog'lanishi. Tenglama p = nkT. Mendeleyevning Klapeyron tenglamasi.

Izoprotsesslar: izotermik, izoxorik, izobarik, adiabatik jarayonlar.

To'yingan va to'yinmagan juftliklar. Havoning namligi.

Moddaning agregat holatlaridagi o'zgarishlar: bug'lanish va kondensatsiya, suyuqlikning qaynashi, erishi va kristallanishi. Fazali o'tishlarda energiya o'zgarishi.

Ichki energiya. Termal muvozanat. Issiqlik uzatish. Issiqlik miqdori. Maxsus issiqlik moddalar. Issiqlik balansi tenglamasi.

Termodinamikada ishlash. Termodinamikaning birinchi qonuni.

Issiqlik mashinalarining ishlash tamoyillari. issiqlik dvigatelining samaradorligi. Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Energetika va atrof-muhitni muhofaza qilish muammolari.

Qo'llanmada qo'shilmagan ba'zi qo'shimcha materiallar ham mavjud Kodifikatordan foydalaning(lekin kiritilgan maktab o'quv dasturi!). Ushbu material sizga o'tilgan mavzularni yaxshiroq tushunish imkonini beradi.

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

2.3 Suyuqliklar. . . . . . o'n

	Molekulyar fizikaning asosiy formulalari
	Harorat
		Termodinamik tizim. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		Issiqlik muvozanati. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		harorat shkalasi. Mutlaq harorat . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Ideal gaz holati tenglamasi
		Gaz zarralarining o'rtacha kinetik energiyasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 Ideal gazning MKT ning asosiy tenglamasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.3 Zarrachalar energiyasi va gaz harorati. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1 Termodinamik jarayon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.2 Izotermik jarayon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.3 Izotermik jarayonlar grafiklari. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6.4 Izobarik jarayon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

6.5 Izobar jarayonning syujetlari. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

	Izoxorik jarayon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	Izoxorik jarayon syujetlari. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 To'yingan bug '

7.1 Bug'lanish va kondensatsiya

7.2 dinamik muvozanat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

7.3 To'yingan bug'ning xususiyatlari. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

8.1 Monatomik ideal gazning ichki energiyasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.2 Holat funksiyasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.3 Ichki energiyaning o'zgarishi: ishni bajarish. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.4 Ichki energiyaning o'zgarishi: issiqlik uzatish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.5 Issiqlik o'tkazuvchanligi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

10 fazali o'tishlar

10.1 Erish va kristallanish. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

10.2 Erish jadvali. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

10.3 Erishishning o'ziga xos issiqligi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

10.4 Kristallanish diagrammasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

10.5 Bug'lanish va kondensatsiya. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

10.6 Qaynatish. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

10.7 Qaynatish jadvali. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

10.8 Kondensatsiya egri chizig'i. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11 Termodinamikaning birinchi qonuni

11.1 Gazning izobarik jarayondagi ishi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

11.2 Gazning o'zboshimchalik bilan ishlashi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.3 Gazda bajarilgan ishlar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.4 Termodinamikaning birinchi qonuni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

11.5 Termodinamikaning birinchi qonunining izoproseslarga tatbiq etilishi. . . . . . . . . . . . . 46

11.6 adiabatik jarayon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

12.1 Issiqlik dvigatellari. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

12.2 Sovutgich mashinalari. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

13.1 Tabiatdagi jarayonlarning qaytarilmasligi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

13.2 Klauzius va Kelvin postulatlari. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

1 Asosiy qoidalar molekulyar kinetik nazariya

Buyuk amerikalik fizigi Richard Feynman, mashhur "Feynmanning fizika bo'yicha ma'ruzalari" kursining muallifi, ajoyib so'zlarga ega:

Agar qandaydir global falokat natijasida barcha to'plangan ilmiy bilimlar yo'q bo'lib, tirik mavjudotlarning kelajak avlodlariga faqat bitta ibora o'tib ketgan bo'lsa, unda eng kam sonli so'zlardan tashkil topgan qaysi bayonot eng ko'p foyda keltiradi. ma `lumot? Men bu atom gipotezasi ekanligiga ishonaman (siz buni gipoteza emas, balki haqiqat deb atashingiz mumkin, lekin bu hech narsani o'zgartirmaydi): barcha jismlar doimiy harakatda bo'lgan, kichik masofada tortadigan kichik jismlarning atomlaridan iborat. lekin ulardan biri ikkinchisini qattiqroq bossa daf et. Bu bitta jumlada. . . dunyo haqida aql bovar qilmaydigan miqdordagi ma'lumotni o'z ichiga oladi, siz shunchaki bir oz tasavvur va ozgina o'ylashingiz kerak.

Bu so'zlar materiya tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasining (MKT) mohiyatini o'z ichiga oladi. Xususan, MKTning asosiy qoidalari quyidagi uchta bayonotdir.

1. Har qanday modda molekula va atomlarning eng kichik zarralaridan iborat. Ular kosmosda diskret ravishda, ya'ni bir-biridan ma'lum masofalarda joylashgan.

2. Moddaning atomlari yoki molekulalari tasodifiy harakat holatidadir 1 , bu hech qachon tugamaydi.

3. Moddaning atomlari yoki molekulalari bir-biri bilan zarralar orasidagi masofaga bog'liq bo'lgan tortishish va itarilish kuchlari bilan o'zaro ta'sir qiladi.

Ushbu qoidalar ko'plab kuzatishlar va eksperimental faktlarning umumlashtirilganidir. Keling, ushbu qoidalarni batafsil ko'rib chiqaylik va ularning eksperimental asoslarini keltiramiz.

1.1 Atomlar va molekulalar

Keling, bir varaq qog'ozni olib, uni kichikroq va kichikroq qismlarga bo'lishni boshlaymiz. Har qadamda qog'oz parchalarini olamizmi yoki biron bir bosqichda yangi narsa paydo bo'ladimi?

MKTning birinchi pozitsiyasi bizga materiyaning cheksiz bo'linmasligini aytadi. Ertami-kechmi biz ¾ ga erishamiz oxirgi chegara¿ Berilgan moddaning eng kichik zarralari. Bu zarralar atomlar va molekulalardir. Ularni qismlarga bo'lish ham mumkin, ammo keyin asl modda mavjud bo'lishni to'xtatadi.

Atom ma'lum bir kimyoviy elementning eng kichik zarrasi bo'lib, uning barcha elementini saqlaydi Kimyoviy xossalari. Kimyoviy elementlar unchalik ko'p emas, ularning barchasi davriy jadvalda jamlangan.

Molekula ma'lum bir moddaning (kimyoviy element emas) eng kichik zarrasi bo'lib, uning barcha kimyoviy xususiyatlarini saqlab qoladi. Molekula bir yoki bir nechta kimyoviy elementlarning ikki yoki undan ortiq atomlaridan iborat.

Masalan, H2O ikki vodorod atomi va bitta kislorod atomidan tashkil topgan suv molekulasidir. Uni atomlarga bo'lish orqali biz endi ¾suv' deb ataladigan modda bilan ishlamaymiz. Bundan tashqari, H va O atomlarini ularning tarkibiy qismlariga bo'lish orqali biz protonlar, neytronlar va elektronlar to'plamini olamiz va shu bilan dastlab vodorod va kislorod ekanligi haqidagi ma'lumotni yo'qotamiz.

1 Bu harakat termal harakat deb ataladi.

Atom yoki molekulaning o'lchami (oz miqdordagi atomlardan tashkil topgan) taxminan 10 8 sm.Bu shunchalik kichik qiymatki, atomni hech qanday optik mikroskop bilan ko'rish mumkin emas.

Atomlar va molekulalar, qisqacha, oddiygina moddaning zarralari deb ataladi. Har bir alohida holatda zarracha, atom yoki molekula nima ekanligini aniqlash qiyin emas. Agar kimyoviy element haqida gapiradigan bo'lsak, unda atom zarracha bo'ladi; agar murakkab modda hisoblansa, uning zarrasi bir necha atomlardan tashkil topgan molekuladir.

Bundan tashqari, MKTning birinchi taklifida materiyaning zarralari doimiy ravishda bo'shliqni to'ldirmaydi. Zarrachalar diskret, ya'ni alohida nuqtalarda joylashgandek joylashgan. Zarrachalar o'rtasida bo'shliqlar mavjud bo'lib, ularning kattaligi ma'lum chegaralarda o'zgarishi mumkin.

Jismlarning issiqlik kengayishi fenomeni MKTning birinchi pozitsiyasi foydasiga dalolat beradi. Ya'ni qizdirilganda moddaning zarralari orasidagi masofalar ortadi va tananing o'lchamlari ortadi. Sovutganda, aksincha, zarralar orasidagi masofalar kamayadi, buning natijasida tana qisqaradi.

Diffuziya, aloqa qiluvchi moddalarning bir-biriga o'zaro kirib borishi ham MKTning birinchi pozitsiyasining yorqin tasdig'idir.

Misol uchun, rasmda. 1-rasmda2 suyuqlikdagi diffuziya jarayoni ko'rsatilgan. Erigan moddaning zarralari bir stakan suvga joylashtiriladi va birinchi navbatda stakanning yuqori chap qismida joylashgan. Vaqt o'tishi bilan zarralar yuqori konsentratsiyali hududdan past konsentratsiyali hududga o'tadi (aytaylik, tarqaladi). Oxir-oqibat, zarrachalarning kontsentratsiyasi hamma joyda bir xil bo'ladi, zarralar suyuqlikning butun hajmiga teng taqsimlanadi.

Guruch. 1. Suyuqlikdagi diffuziya

Diffuziyani molekulyar-kinetik nazariya nuqtai nazaridan qanday tushuntirish mumkin? Juda oddiy: bir moddaning zarralari boshqa moddaning zarralari orasidagi bo'shliqlarga kirib boradi. Diffuziya tezroq ketadi, bu bo'shliqlar qanchalik katta bo'lsa, shuning uchun gazlar bir-biri bilan oson aralashadi (bunda zarralar orasidagi masofa zarrachalarning o'lchamlaridan ancha katta).

1.2 Atomlar va molekulalarning issiqlik harakati

MKTning ikkinchi taklifining formulasini yana bir bor eslang: moddaning zarralari hech qachon to'xtamaydigan tasodifiy harakatni (shuningdek, issiqlik harakati deb ataladi) amalga oshiradi.

MKT ning ikkinchi pozitsiyasini eksperimental tasdiqlash yana diffuziya hodisasidir, chunki zarrachalarning o'zaro kirib borishi faqat ularning uzluksiz harakati bilan mumkin!

2 Tasvir en.wikipedia.org dan.

Ammo materiya zarralarining abadiy xaotik harakatining eng yorqin dalili bu Broun harakatidir. Bu suyuqlik yoki gazda to'xtatilgan chang donalari yoki donalarining (10 5 - 104 sm o'lchamdagi) Broun zarralarining uzluksiz tasodifiy harakatining nomi.

Broun harakati o'z nomini shotlandiyalik botanik Robert Braun sharafiga oldi, u mikroskop orqali suvda to'xtatilgan gulchang zarralarining uzluksiz raqsini ko'rgan. Bu harakat abadiy davom etishining isboti sifatida Braun bo'shlig'i suv bilan to'ldirilgan kvarts parchasini topdi. Suv u erga millionlab yillar oldin kelganiga qaramay, u erga kelgan zarralar harakatlarini davom ettirdilar, bu boshqa tajribalarda kuzatilganidan farq qilmadi.

Broun harakatining sababi shundaki, to'xtatilgan zarracha suyuqlik (gaz) molekulalarining kompensatsiyalanmagan ta'sirini boshdan kechiradi va molekulalarning xaotik harakati tufayli hosil bo'lgan ta'sirning kattaligi va yo'nalishini mutlaqo oldindan aytib bo'lmaydi. Demak, Broun zarrasi murakkab zigzag traektoriyalarini tasvirlaydi (2-rasm)3.

Guruch. 2. Braun harakati

Broun zarralarining o'lchami atom hajmidan 1000-10000 marta katta. Bir tomondan, Broun zarrasi etarlicha kichik va hali ham turli xil miqdordagi molekulalar uni turli yo'nalishlarda urganini "sezadi"; ta'sirlar sonidagi bu farq Broun zarrasining sezilarli siljishlariga olib keladi. Boshqa tomondan, Brownian zarralari mikroskop bilan ko'rish uchun etarlicha katta.

Aytgancha, Braun harakati molekulalarning mavjudligi haqiqatining isboti sifatida ham ko'rib chiqilishi mumkin, ya'ni u MKTning birinchi pozitsiyasini eksperimental asoslash sifatida ham xizmat qilishi mumkin.

1.3 Modda zarralarining o'zaro ta'siri

MKT ning uchinchi pozitsiyasi moddaning zarrachalarining o'zaro ta'siri haqida gapiradi: atomlar yoki molekulalar bir-biri bilan zarralar orasidagi masofaga bog'liq bo'lgan tortishish va itarilish kuchlari bilan o'zaro ta'sir qiladi: masofalar ortishi bilan tortishish kuchlari boshlanadi. itarish kuchining kamayishi bilan ustunlik qiladi.

MKT ning uchinchi pozitsiyasining haqiqiyligi jismlarning deformatsiyalaridan kelib chiqadigan elastik kuchlar bilan tasdiqlanadi. Jism cho'zilganda uning zarralari orasidagi masofalar ortadi va zarralarni bir-biriga tortish kuchlari ustunlik qila boshlaydi. Jism siqilganda zarrachalar orasidagi masofalar qisqaradi va buning natijasida itaruvchi kuchlar ustunlik qiladi. Ikkala holatda ham elastik kuch deformatsiyaga teskari yo'nalishda yo'naltiriladi.

3 Nv-magadan.narod.ru saytidan olingan rasm.

Molekulyar o'zaro ta'sir kuchlari mavjudligining yana bir tasdig'i moddaning uchta agregat holatining mavjudligidir.

DA Gazlarda molekulalar bir-biridan molekulalarning o'lchamlaridan sezilarli darajada oshib ketadigan masofalar bilan ajralib turadi (normal sharoitda havoda, taxminan 1000 marta). Bunday masofalarda molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari deyarli yo'q, shuning uchun gazlar ularga berilgan butun hajmni egallaydi va osongina siqiladi.

DA Suyuqliklarda molekulalar orasidagi bo'shliqlar molekulalarning kattaligi bilan taqqoslanadi. Molekulyar tortishish kuchlari juda aniq va suyuqliklar tomonidan hajmning saqlanishini ta'minlaydi. Lekin bu kuchlar suyuqliklar o‘z shaklini saqlab qolishi uchun yetarli darajada kuchli emas, suyuqliklar esa gazlar kabi idish shaklini oladi.

DA Qattiq jismlarda zarralar orasidagi tortishish kuchlari juda kuchli: qattiq jismlar nafaqat hajmni, balki shaklni ham saqlaydi.

Moddaning bir agregat holatidan ikkinchisiga o'tishi moddaning zarrachalari orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari kattaligining o'zgarishi natijasidir. Zarrachalarning o'zi o'zgarishsiz qoladi.