Тепловые явления. Основы молекулярно-кинетической теории
Приветствую вас, дорогие читатели моего блога! Сегодня, в рамках летнего курса по физике, поговорим про тепловые явления, основы молекулярно-кинетической теории строения вещества, температуру, способы измерения температуры, шкалы измерения температуры.
Итак, начнём…
Представление о том, что все тела состоят из мельчайших частиц, зародилось аж две с половиной тысячи лет назад (об этом утверждал ещё Демокрит, живший около 460-370 годов до нашей эры), но лишь в XIX веке опытным путём была доказана теория о молекулярном строении вещества — молекулярно-кинетическая теория (МКТ).
Рассмотрим основные положения МКТ:
- Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул, а молекулы состоят из атомов), между которыми есть промежутки.
- Все частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении.
- Частицы взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания
Доказательство первого положения МКТ
Был проведён ряд экспериментов, установивших, что при нагревании расстояния между частичками вещества увеличиваются, что приводит к увеличению объёма тела. Изменение объёма объясняется тем, что все вещества состоят из мельчайших частичек, которые находятся на некотором расстоянии друг от друга.
Доказательство второго положения МКТ
Доказательством второго положения МКТ о том, что все частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении, является диффузия — процесс взаимного проникновения друг в друга контактирующих веществ вследствие теплового движения молекул. Диффузия наблюдается и в жидких, и в газообразных, и в твёрдых телах. Чем выше температура — тем быстрее протекает диффузия.
Также диффузия подтверждает тот факт, что между молекулами существуют промежутки, между которыми частицы одного вещества продвигаются вглубь другого.
Доказательство третьего положения МКТ
Доказательством третьего положения МКТ о том, что все частицы вещества взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания, является возникновение сил упругости при деформации тел, то есть существование сил межмолекулярного взаимодействия.
Так что же такое тепловое движение молекул, от чего оно зависит и с чем оно связано?
Скорость хаотического движения молекул зависит от температуры (то есть от меры нагретости тела): чем выше температура, тем больше скорость частиц. Непрерывное хаотическое движение молекул называется тепловым.
Для измерения температуры тела служит специальный прибор — термометр. Принцип действия термометра заключается в изменении свойств тел в зависимости от температуры. Например, в жидкостных термометрах при увеличении температуры рабочая жидкость будет увеличиваться в объёме, следовательно, увеличение уровня жидкости приведёт к увеличению показаний на шкале прибора.
На рисунке 4 приведён пример термометра, в котором единицей измерения справа является градус Цельсия.
Андерс Цельсий (1701-1744) — шведский учёный, занимавшийся вопросом измерения температуры тел.
Шкала Цельсия: за «ноль» в данной шкале принимается точка плавления льда при атмосферном давлении, за «сто» градусов — точка кипения воды. Шкала Цельсия является условной и не отражает все реальные физические процессы, так как не отражает прекращения физических процессов и явлений при абсолютном нуле температур (около -273 градуса по шкале Цельсия). В связи с чем была предложена шкала Кельвина (Уильям Томсон, лорд Кельвин, 1824-1907):
за «ноль» в данной шкале принимается абсолютный нуль, а цена деления в шкале Кельвина равна цене деления в шкале Цельсия. Единица измерения — Кельвин.
T = t + 273
Ну а на сегодня у меня всё. С вами был я, Вася.