أساسيات النظرية الحركية الجزيئية لبنية المادة
تم تطوير أساسيات النظرية الحركية الجزيئية بواسطة إم.في. Lomonosov، L. Boltzmann، J. Maxwell وآخرون تعتمد هذه النظرية على الأحكام التالية:
1. تتكون جميع المواد من جزيئات صغيرة - جزيئات.تتكون جزيئات المواد المعقدة من جزيئات أصغر - ذرات. مجموعات مختلفة من الذرات تخلق أنواعًا من الجزيئات. تتكون الذرة من نواة موجبة الشحنة محاطة بغلاف إلكتروني سالب الشحنة. يتم قياس كتلة الجزيئات والذرات بوحدات الكتلة الذرية (amu). يبلغ قطر الذرات والجزيئات من 10 إلى 10 سم. وتسمى كمية المادة التي تحتوي على عدد من الجزيئات (ذرات أو جزيئات) مساوية لعدد الذرات في 0.012 كجم من نظير الكربون C. نحن نصلي.
تتصادم الجزيئات مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى تغير سرعتها من حيث الحجم والاتجاه. في هذه الحالة، تحدث إعادة توزيع إجمالي الطاقة الحركية. يعتبر الجسم الذي يتكون من جزيئات بمثابة نظام من الجزيئات المتحركة والمتفاعلة. يمتلك مثل هذا النظام من الجزيئات طاقة تتكون من الطاقة الكامنة للتفاعل بين الجزيئات والطاقة الحركية لحركة الجسيمات. تسمى هذه الطاقة الطاقة الداخلية للاجسام. تسمى كمية الطاقة الداخلية التي تنتقل بين الأجسام أثناء التبادل الحراري كمية الحرارة (جول، كال).جول - سي. 1 كال = 4.18 ج. الذرات والجزيئات في حركة مستمرة، وهو ما يسمى الحرارية.الخاصية الرئيسية للحركة الحرارية هي طبيعتها المتواصلة (الفوضى). لتوصيف شدة الحركة الحرارية كميًا، تم تقديم مفهوم درجة حرارة الجسم. كلما زادت كثافة الحركة الحرارية للجزيئات في الجسم، ارتفعت درجة حرارته. عندما يتلامس جسمان، تنتقل الطاقة من الجسم الأكثر حرارة إلى الجسم الأقل حرارة وتستقر في النهاية حالة التوازن الحراري.
من وجهة نظر المفاهيم الحركية الجزيئية درجة حرارةهي الكمية التي تميز متوسط الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات أو الذرات. وحدة قياس درجة الحرارة هي درجة.(جزء من مائة من الفرق بين درجتي غليان وتجمد الماء النقي عند الضغط الجوي). تم إدخال مقياس كلفن لدرجة الحرارة المطلقة في الفيزياء. الدرجة المئوية تساوي درجة كلفن. عند درجة حرارة -273 مئوية، يجب أن تتوقف الحركة الانتقالية لجزيئات الغاز (الصفر المطلق)، أي أن النظام (الجسم) لديه أقل طاقة ممكنة.
تم تأكيد المبادئ الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية لبنية المادة من خلال العديد من التجارب والظواهر (الانتشار، الحركة البراونية، خلط السوائل، انضغاط المواد المختلفة، ذوبان المواد الصلبة في السوائل، وما إلى ذلك). لقد أثرت الأساليب التجريبية الحديثة - تحليل حيود الأشعة السينية، والملاحظات باستخدام المجهر الإلكتروني وغيرها - فهمنا لبنية المادة. في الغاز، تكون المسافات بين الجزيئات كبيرة نسبيًا، وتكون قوى الجذب ضئيلة. تميل جزيئات الغاز دائمًا إلى التوزيع بالتساوي في كامل الحجم الذي تشغله. يمارس الغاز ضغطًا على جدران الوعاء الذي يوجد فيه. يحدث هذا الضغط بسبب تأثيرات الجزيئات المتحركة. عند دراسة النظرية الحركية للغاز، ما يسمى الغاز المثالي.غاز نهمل فيه قوى التفاعل بين الجزيئات وحجم جزيئات الغاز. على افتراض أنه أثناء التصادمات، تكون جزيئات الغاز المثالي مثل الكرات المرنة تمامًا.
ظهر مصطلح "درجة الحرارة" في الوقت الذي اعتقد فيه الفيزيائيون أن الأجسام الدافئة تتكون من مادة محددة - سعرات حرارية - أكثر من نفس الأجسام، ولكن من الأجسام الباردة. وتم تفسير درجة الحرارة على أنها قيمة تتوافق مع كمية السعرات الحرارية في الجسم. ومنذ ذلك الحين، تم قياس درجة حرارة أي جسم بالدرجات. ولكنه في الواقع مقياس للطاقة الحركية للجزيئات المتحركة، وبناء على ذلك يجب قياسه بالجول، وفقا لنظام الوحدات C.
مفهوم "درجة حرارة الصفر المطلق" يأتي من القانون الثاني للديناميكا الحرارية. ووفقا له، فإن عملية انتقال الحرارة من الجسم البارد إلى الجسم الساخن أمر مستحيل. تم تقديم هذا المفهوم من قبل الفيزيائي الإنجليزي دبليو طومسون. ولإنجازاته في الفيزياء، حصل على لقب النبلاء "اللورد" ولقب "البارون كلفن". في عام 1848، اقترح دبليو طومسون (كلفن) استخدام مقياس درجة الحرارة الذي اتخذ فيه درجة حرارة الصفر المطلق، المقابلة للبرودة الشديدة، كنقطة بداية، واتخذ الدرجة المئوية كقيمة القسمة. ووحدة الكلفن هي 1/27316 من درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء (حوالي 0 درجة مئوية)، أي. درجة الحرارة التي يوجد عندها الماء النقي مباشرة في ثلاثة أشكال: الثلج والماء السائل والبخار. درجة الحرارة هي أدنى درجة حرارة منخفضة ممكنة تتوقف عندها حركة الجزيئات ولا يعد من الممكن استخلاص الطاقة الحرارية من المادة. ومنذ ذلك الحين، تم تسمية مقياس درجة الحرارة المطلقة باسمه.
يتم قياس درجة الحرارة على مقاييس مختلفة
يسمى مقياس درجة الحرارة الأكثر استخدامًا بمقياس مئوية. إنه مبني على نقطتين: على درجة حرارة مرحلة انتقال الماء من السائل إلى البخار ومن الماء إلى الجليد. أ. اقترحت مئوية عام 1742 تقسيم المسافة بين النقاط المرجعية إلى 100 فاصل، واعتبار الماء صفرًا، ونقطة التجمد 100 درجة. لكن السويدي ك. لينيوس اقترح القيام بالعكس. ومنذ ذلك الحين، تجمد الماء عند درجة الصفر المئوي. على الرغم من أنه يجب أن يغلي تمامًا عند درجة مئوية. الصفر المطلق مئوية يقابل سالب 273.16 درجة مئوية.
هناك العديد من مقاييس درجة الحرارة: فهرنهايت، ريومور، رانكين، نيوتن، رومر. لديهم أسعار تقسيم مختلفة. على سبيل المثال، تم بناء مقياس ريومور أيضًا على النقاط المرجعية لغليان وتجميد الماء، لكنه يحتوي على 80 قسمًا. مقياس فهرنهايت، الذي ظهر عام 1724، يستخدم في الحياة اليومية فقط في بعض دول العالم، بما في ذلك الولايات المتحدة الأمريكية؛ إحداهما هي درجة حرارة خليط ثلج الماء والأمونيا، والأخرى هي درجة حرارة جسم الإنسان. وينقسم الميزان إلى مائة قسم. الصفر المئوي يقابل 32 يمكن تحويل الدرجات إلى فهرنهايت باستخدام الصيغة: F = 1.8 C + 32. التحويل العكسي: C = (F - 32)/1.8، حيث: F - درجة فهرنهايت، C - درجة مئوية. إذا كنت كسولًا جدًا في العد، فانتقل إلى خدمة تحويل الدرجة المئوية إلى فهرنهايت عبر الإنترنت. في المربع، أدخل عدد الدرجات المئوية، وانقر فوق "حساب"، وحدد "فهرنهايت" وانقر فوق "ابدأ". وسوف تظهر النتيجة على الفور.
تم تسميته على اسم الفيزيائي الإنجليزي (بشكل أكثر دقة الاسكتلندي) ويليام ج. رانكين، الذي كان معاصرًا لكلفن وأحد مبدعي الديناميكا الحرارية التقنية. هناك ثلاث نقاط مهمة في مقياسه: البداية هي الصفر المطلق، ونقطة تجمد الماء هي 491.67 درجة رانكين ونقطة غليان الماء هي 671.67 درجة. عدد الأقسام بين تجمد الماء وغليانه لكل من رانكين والفهرنهايت هو 180.
يتم استخدام معظم هذه المقاييس حصريًا من قبل الفيزيائيين. وقال 40% من طلاب المدارس الثانوية الأمريكية الذين شملهم الاستطلاع اليوم إنهم لا يعرفون ما هي درجة حرارة الصفر المطلق.
في العالم من حولنا، تحدث أنواع مختلفة من الظواهر الفيزيائية التي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بها تغير في درجة حرارة الجسم. منذ الطفولة، عرفنا أن الماء البارد، عند تسخينه، يصبح دافئا بالكاد وفقط بعد وقت معين يصبح ساخنا.
باستخدام كلمات مثل "بارد"، "حار"، "دافئ"، نحدد درجات مختلفة من "تسخين" الأجسام، أو، بلغة الفيزياء، درجات حرارة مختلفة للأجسام. درجة حرارة الماء الدافئ أعلى قليلاً من درجة حرارة الماء البارد. إذا قارنت درجة حرارة الهواء في الصيف والشتاء، فإن الفرق في درجة الحرارة واضح.
يتم قياس درجة حرارة الجسم باستخدام مقياس الحرارة ويتم التعبير عنها بالدرجات المئوية (درجة مئوية).
وكما هو معروف، يحدث الانتشار بشكل أسرع عند درجات الحرارة المرتفعة. ويترتب على ذلك أن سرعة حركة الجزيئات ودرجة الحرارة مترابطة بشكل وثيق. إذا قمت بزيادة درجة الحرارة، فإن سرعة حركة الجزيئات سوف تزيد، إذا قمت بتقليلها، فسوف تنخفض.
وهكذا نستنتج: تعتمد درجة حرارة الجسم بشكل مباشر على سرعة حركة الجزيئات.
يتكون الماء الساخن من نفس جزيئات الماء البارد تمامًا. الفرق بينهما هو فقط في سرعة حركة الجزيئات.
تسمى الظواهر المرتبطة بتسخين أو تبريد الأجسام والتغيرات في درجات الحرارة بالحرارة. وتشمل هذه تسخين أو تبريد الهواء، وذوبان المعادن، وذوبان الثلوج.
إن الجزيئات أو الذرات، التي هي أساس جميع الأجسام، في حركة فوضوية لا نهاية لها. إن عدد هذه الجزيئات والذرات في الأجسام من حولنا هائل. يحتوي الحجم الذي يساوي 1 سم مكعب من الماء على ما يقرب من 3.34 · 10²² جزيء. أي جزيء لديه مسار حركة معقد للغاية. على سبيل المثال، يمكن لجزيئات الغاز التي تتحرك بسرعات عالية في اتجاهات مختلفة أن تصطدم ببعضها البعض وبجدران الحاوية. وهكذا تغير سرعتها وتستمر في التحرك مرة أخرى.
ويبين الشكل 1 الحركة العشوائية لجزيئات الطلاء المذابة في الماء.
وهكذا نخلص إلى استنتاج آخر: تسمى الحركة الفوضوية للجزيئات التي تشكل الأجسام بالحركة الحرارية.
الفوضى هي السمة الأكثر أهمية للحركة الحرارية. أحد أهم البراهين على حركة الجزيئات هو الانتشار والحركة البراونية.(الحركة البراونية هي حركة الجزيئات الصلبة الصغيرة في السائل تحت تأثير التأثيرات الجزيئية. وكما تظهر الملاحظة، لا يمكن للحركة البراونية أن تتوقف).
في السوائل، يمكن للجزيئات أن تهتز، وتدور، وتتحرك بالنسبة إلى الجزيئات الأخرى. إذا أخذنا المواد الصلبة، فإن جزيئاتها وذراتها تهتز حول مواقع متوسطة معينة.
بالتأكيد تشارك جميع جزيئات الجسم في الحركة الحرارية للجزيئات والذرات، ولهذا السبب مع تغير الحركة الحرارية تتغير أيضًا حالة الجسم نفسه وخصائصه المختلفة. وبالتالي، إذا قمت بزيادة درجة حرارة الجليد، فإنه يبدأ في الذوبان، ويأخذ شكلاً مختلفًا تمامًا - يصبح الجليد سائلاً. وعلى العكس من ذلك، إذا قمت بخفض درجة حرارة الزئبق على سبيل المثال، فإنه سيغير خصائصه ويتحول من سائل إلى مادة صلبة.
ت 
تعتمد درجة حرارة الجسم بشكل مباشر على متوسط الطاقة الحركية للجزيئات. نخلص إلى نتيجة واضحة: كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم، زاد متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته. وعلى العكس من ذلك، مع انخفاض درجة حرارة الجسم، ينخفض متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته.
إذا كان لا يزال لديك أسئلة أو تريد معرفة المزيد عن الحركة الحرارية ودرجة الحرارة، قم بالتسجيل على موقعنا الإلكتروني واحصل على المساعدة من أحد المعلمين.
لا تزال لديك أسئلة؟ لا تعرف كيف تقوم بواجبك المنزلي؟
للحصول على مساعدة من المعلم -.
الدرس الأول مجاني!
blog.site، عند نسخ المادة كليًا أو جزئيًا، يلزم وجود رابط للمصدر الأصلي.
لدراسة موضوع "الحركة الحرارية" نحتاج إلى تكرار:
تحدث أنواع مختلفة من الظواهر الفيزيائية في العالم من حولنا، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالتغيرات في درجة حرارة الجسم.
نتذكر منذ الصغر أن الماء في البحيرة يكون باردًا في البداية، ثم بالكاد دافئًا، وبعد فترة يصبح مناسبًا للسباحة.
باستخدام كلمات مثل "بارد"، "حار"، "دافئ قليلاً"، نحدد درجات مختلفة من "تسخين" الأجسام، أو، بلغة الفيزياء، درجات حرارة مختلفة للأجسام.
إذا قارنت درجة الحرارة في البحيرة في الصيف وأواخر الخريف، فإن الفرق واضح. درجة حرارة الماء الدافئ أعلى قليلاً من درجة حرارة الماء المثلج.
وكما هو معروف، يحدث الانتشار بشكل أسرع عند درجات الحرارة المرتفعة. ويترتب على ذلك أن سرعة حركة الجزيئات ودرجة الحرارة مترابطة بشكل وثيق.
قم بإجراء تجربة: خذ ثلاثة أكواب واملأها بالماء البارد والدافئ والساخن، والآن ضع كيس شاي في كل كوب ولاحظ كيف يتغير لون الماء؟ أين سيحدث هذا التغيير بشكل مكثف؟
إذا قمت بزيادة درجة الحرارة، فإن سرعة حركة الجزيئات سوف تزيد، إذا قمت بتقليلها، فسوف تنخفض. وهكذا نستنتج: تعتمد درجة حرارة الجسم بشكل مباشر على سرعة حركة الجزيئات.
يتكون الماء الساخن من نفس جزيئات الماء البارد تمامًا. الفرق بينهما هو فقط في سرعة حركة الجزيئات.
تسمى الظواهر المرتبطة بتسخين أو تبريد الأجسام والتغيرات في درجات الحرارة بالحرارة. وتشمل هذه التدفئة أو التبريد ليس فقط الأجسام السائلة، ولكن أيضًا الهواء الغازي والصلب.
مزيد من الأمثلة على الظواهر الحرارية: ذوبان المعادن، وذوبان الثلوج.
إن الجزيئات أو الذرات، التي هي أساس جميع الأجسام، في حركة فوضوية لا نهاية لها. تحدث حركة الجزيئات في الأجسام المختلفة بشكل مختلف. تتحرك جزيئات الغاز بشكل عشوائي بسرعات عالية على طول مسار معقد للغاية.وعندما تصطدم، فإنها ترتد عن بعضها البعض، مما يغير مقدار واتجاه السرعات.
تتأرجح الجزيئات السائلة حول مواضع التوازن (لأنها تقع بالقرب من بعضها البعض تقريبًا) ونادرًا ما تقفز من موضع توازن إلى آخر. حركة الجزيئات في السوائل أقل حرية منها في الغازات، ولكنها أكثر حرية منها في المواد الصلبة.
في المواد الصلبة، تهتز الجزيئات والذرات حول مواضع متوسطة معينة.
مع زيادة درجة الحرارة، تزداد سرعة الجسيمات، لهذا السبب عادة ما تسمى الحركة الفوضوية للجزيئات بالحرارة.
مثير للاهتمام:
ما هو الارتفاع الدقيق لبرج إيفل؟ وهذا يعتمد على درجة الحرارة المحيطة!
والحقيقة هي أن ارتفاع البرج يختلف بما يصل إلى 12 سم.
ويمكن أن تصل درجة حرارة الحزم إلى 40 درجة مئوية.
وكما تعلم فإن المواد يمكن أن تتمدد تحت تأثير درجة الحرارة المرتفعة.
الفوضى هي السمة الأكثر أهمية للحركة الحرارية. ومن أهم الأدلة على حركة الجزيئات هو الانتشار والحركة البراونية. (الحركة البراونية هي حركة الجزيئات الصلبة الصغيرة في السائل تحت تأثير التأثيرات الجزيئية. وكما تظهر الملاحظة، لا يمكن للحركة البراونية أن تتوقف). تم اكتشاف الحركة البراونية على يد عالم النبات الإنجليزي روبرت براون (1773-1858).
بالتأكيد تشارك جميع جزيئات الجسم في الحركة الحرارية للجزيئات والذرات، ولهذا السبب مع تغير الحركة الحرارية تتغير أيضًا حالة الجسم نفسه وخصائصه المختلفة.
دعونا نتذكر كيف تتغير خصائص الماء مع تغيرات درجة الحرارة.
تعتمد درجة حرارة الجسم بشكل مباشر على متوسط الطاقة الحركية للجزيئات. نخلص إلى نتيجة واضحة: كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم، زاد متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته. وعلى العكس من ذلك، مع انخفاض درجة حرارة الجسم، ينخفض متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته.
درجة حرارة - الكمية التي تميز الحالة الحرارية للجسم أو بمعنى آخر مقياس "تسخين" الجسم.
كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم، زاد متوسط طاقة ذراته وجزيئاته.
يتم قياس درجة الحرارة موازين الحرارة، أي. أدوات قياس درجة الحرارة
لا يتم قياس درجة الحرارة مباشرة! القيمة المقاسة تعتمد على درجة الحرارة!
يوجد حاليًا موازين حرارة سائلة وكهربائية.
في موازين الحرارة السائلة الحديثة، هذا هو حجم الكحول أو الزئبق. ميزان الحرارة يقيس درجة حرارتك! وإذا أردنا قياس درجة حرارة جسم آخر باستخدام مقياس الحرارة، فيجب علينا الانتظار بعض الوقت حتى تتساوى درجة حرارة الجسم مع مقياس الحرارة، أي. سيحدث التوازن الحراري بين مقياس الحرارة والجسم. يحتاج ميزان الحرارة المنزلي “مقياس الحرارة” إلى وقت ليعطي قراءة دقيقة لدرجة حرارة المريض.
هذا هو قانون التوازن الحراري:
بالنسبة لأي مجموعة من الأجسام المعزولة، بعد مرور بعض الوقت تصبح درجات الحرارة كما هي،
أولئك. تحدث حالة من التوازن الحراري .
يتم قياس درجة حرارة الجسم باستخدام مقياس الحرارة ويتم التعبير عنها في أغلب الأحيان درجة مئوية(درجة مئوية). هناك أيضًا وحدات قياس أخرى: فهرنهايت وكلفن وريومور.
في أغلب الأحيان، يقيس الفيزيائيون درجة الحرارة على مقياس كلفن. 0 درجة مئوية = 273 درجة كلفن
العودة إلى الأمام
انتباه! معاينات الشرائح هي لأغراض إعلامية فقط وقد لا تمثل جميع ميزات العرض التقديمي. إذا كنت مهتما بهذا العمل، يرجى تحميل النسخة الكاملة.
الأهداف.
- التعليمية.
- أعط مفهوم درجة الحرارة كمقياس لمتوسط الطاقة الحركية. النظر في تاريخ إنشاء موازين الحرارة، ومقارنة مقاييس درجات الحرارة المختلفة؛ لتنمية القدرة على تطبيق المعرفة المكتسبة لحل المشكلات وأداء المهام العملية، لتوسيع آفاق الطلاب في مجال الظواهر الحرارية.
- التعليمية.
- تطوير القدرة على الاستماع إلى محاورك والتعبير عن وجهة نظرك الخاصة
- التنموية.
- تنمية الاهتمام الطوعي والتفكير لدى الطلاب (القدرة على التحليل والمقارنة وبناء القياسات واستخلاص النتائج) والاهتمام المعرفي (بناءً على تجربة فيزيائية) ؛
- تشكيل المفاهيم الأيديولوجية حول معرفة العالم.
تقدم الدرس
مرحبا، من فضلك اجلس.
عند دراسة الميكانيكا كنا مهتمين بحركة الأجسام. الآن سننظر في الظواهر المرتبطة بالتغيرات في خصائص الأجسام الساكنة. وسوف ندرس تسخين وتبريد الهواء، وذوبان الجليد، وذوبان المعادن، وغليان الماء، وما إلى ذلك. وتسمى هذه الظواهر الظواهر الحرارية.
نحن نعلم أنه عندما يتم تسخين الماء البارد، فإنه يصبح دافئًا أولاً ثم ساخنًا. يبرد الجزء المعدني الذي يتم إزالته من اللهب تدريجياً. يسخن الهواء المحيط بمشعات الماء الساخن، وما إلى ذلك.
نستخدم الكلمات "بارد"، "دافئ"، "ساخن" للدلالة على الحالة الحرارية للأجسام. الكمية التي تميز الحالة الحرارية للأجسام هي درجة حرارة.
يعلم الجميع أن درجة حرارة الماء الساخن أعلى من درجة حرارة الماء البارد. في فصل الشتاء، تكون درجة حرارة الهواء الخارجي أقل مما كانت عليه في الصيف.
جميع جزيئات أي مادة تتحرك بشكل مستمر وعشوائي (عشوائي).
تسمى الحركة الفوضوية العشوائية للجزيئات بالحركة الحرارية.
أخبرني ما الفرق بين الحركة الحرارية والحركة الميكانيكية؟
أنها تنطوي على العديد من الجسيمات ذات مسارات مختلفة. الحركة لا تتوقف أبدا. (مثال: الحركة البراونية)
عرض لنموذج الحركة البراونية
على ماذا تعتمد الحركة الحرارية؟
- التجربة رقم 1: غمس قطعة من السكر في الماء البارد وأخرى في الماء الساخن. أيهما سوف يذوب بشكل أسرع؟
- التجربة رقم 2: ضع قطعتين من السكر (واحدة أكبر من الأخرى) في الماء البارد. أيهما سوف يذوب بشكل أسرع؟
تبين أن مسألة درجة الحرارة صعبة للغاية. كيف، على سبيل المثال، يختلف الماء الساخن عن الماء البارد؟ لفترة طويلة لم تكن هناك إجابة واضحة على هذا السؤال. نعلم اليوم أن الماء في أي درجة حرارة يتكون من نفس الجزيئات. إذن ما الذي يتغير بالضبط في الماء مع زيادة درجة حرارته؟ من التجربة رأينا أن السكر سوف يذوب بشكل أسرع في الماء الساخن. يحدث الذوبان بسبب الانتشار. هكذا، يحدث الانتشار بشكل أسرع في درجات حرارة أعلى منه في درجات الحرارة المنخفضة.
لكن سبب الانتشار هو حركة الجزيئات. وهذا يعني أن هناك علاقة بين سرعة حركة الجزيئات ودرجة حرارة الجسم: في الجسم ذي درجة الحرارة المرتفعة، تتحرك الجزيئات بشكل أسرع.
لكن درجة الحرارة لا تعتمد فقط على متوسط سرعة الجزيئات. على سبيل المثال، الأكسجين، الذي يبلغ متوسط سرعة جزيئاته 440 م/ث، تبلغ درجة حرارته 20 درجة مئوية، والنيتروجين، الذي له نفس متوسط سرعة الجزيئات، تبلغ درجة حرارته 16 درجة مئوية. يرجع انخفاض درجة حرارة النيتروجين إلى حقيقة أن جزيئات النيتروجين أخف من جزيئات الأكسجين. وبالتالي، فإن درجة حرارة المادة لا يتم تحديدها فقط من خلال متوسط سرعة حركة جزيئاتها، ولكن أيضًا من خلال كتلتها. ونرى الشيء نفسه في التجربة رقم 2.
نحن نعرف الكميات التي تعتمد على سرعة الجسيم وكتلته. هذه هي الطاقة الدافعة والحركية. لقد وجد العلماء أن الطاقة الحركية للجزيئات هي التي تحدد درجة حرارة الجسم: درجة الحرارة هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجزيئات في الجسم. وكلما زادت هذه الطاقة، ارتفعت درجة حرارة الجسم.
لذلك، عندما تسخن الأجسام، يزداد متوسط الطاقة الحركية للجزيئات، وتبدأ في التحرك بشكل أسرع؛ عندما تبرد، تنخفض طاقة الجزيئات وتبدأ في التحرك ببطء أكبر.
درجة الحرارة هي الكمية التي تميز الحالة الحرارية للجسم. مقياس "لحرارة" الجسم. كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم، زاد متوسط طاقة ذراته وجزيئاته.
هل من الممكن الاعتماد فقط على أحاسيسك للحكم على درجة حرارة الجسم؟
- التجربة رقم 1: المس جسمًا خشبيًا بيد واحدة وجسمًا معدنيًا باليد الأخرى.
قارن الأحاسيس
على الرغم من أن كلا الجسمين لهما نفس درجة الحرارة، إلا أن إحدى اليدين ستشعر بالبرودة والأخرى دافئة
- التجربة رقم 2: خذ ثلاث أوعية بها ماء ساخن ودافئ وبارد. ضع إحدى يديك في وعاء به ماء بارد والأخرى في وعاء به ماء ساخن. بعد مرور بعض الوقت، ضع كلتا يديك في وعاء به ماء دافئ
قارن الأحاسيس
اليد التي كانت في الماء الساخن تشعر الآن بالبرد، واليد التي كانت في الماء البارد تشعر الآن بالدفء، على الرغم من أن كلتا اليدين في نفس الوعاء.
لقد أثبتنا أن مشاعرنا ذاتية. هناك حاجة إلى أدوات لتأكيدها.
تسمى الأدوات المستخدمة لقياس درجة الحرارة موازين الحرارة. يعتمد عمل مقياس الحرارة هذا على التمدد الحراري للمادة. عند تسخينه، يزداد عمود المادة المستخدمة في مقياس الحرارة (مثل الزئبق أو الكحول)، وعند تبريده ينخفض. تم اختراع أول مقياس حرارة سائل في عام 1631 على يد الفيزيائي الفرنسي جيه راي.
سوف تتغير درجة حرارة الجسم حتى تصل إلى التوازن الحراري مع البيئة.
قانون التوازن الحراري: لأي مجموعة من الأجسام المعزولة، بعد فترة تصبح درجات الحرارة واحدة، أي: تحدث حالة من التوازن الحراري .
يجب أن نتذكر أن أي مقياس حرارة يُظهر دائمًا درجة حرارته. لتحديد درجة حرارة البيئة يجب وضع مقياس الحرارة في هذه البيئة والانتظار حتى تتوقف درجة حرارة الجهاز عن التغير، مع أخذ قيمة مساوية لدرجة الحرارة المحيطة. عندما تتغير درجة حرارة البيئة، ستتغير درجة حرارة مقياس الحرارة أيضًا.
يعمل مقياس الحرارة الطبي المصمم لقياس درجة حرارة جسم الإنسان بشكل مختلف إلى حد ما. انه ينتمي الى ما يسمى الحد الأقصى لمقاييس الحرارة، مسجلاً أعلى درجة حرارة تم تسخينها إليها. بعد قياس درجة حرارتك، قد تلاحظ أنه عندما تجد نفسك في بيئة أكثر برودة (مقارنة بجسم الإنسان)، يستمر مقياس الحرارة الطبي في إظهار نفس القيمة. لإعادة عمود الزئبق إلى حالته الأصلية، يجب رج مقياس الحرارة هذا.
ومع استخدام مقياس حرارة مختبري لقياس درجة حرارة البيئة، فهذا ليس ضروريًا.
تسمح لك موازين الحرارة المستخدمة في الحياة اليومية بالتعبير عن درجة حرارة المادة بالدرجات المئوية (درجة مئوية).
أ. مئوية (1701-1744) - عالم سويدي اقترح استخدام مقياس درجة الحرارة المئوية. على مقياس درجة الحرارة المئوية، الصفر (منذ منتصف القرن الثامن عشر) هي درجة حرارة ذوبان الجليد، و100 درجة هي نقطة غليان الماء عند الضغط الجوي العادي.
دعونا نستمع إلى رسالة حول تاريخ تطور موازين الحرارة (عرض تقديمي من Sidorova E.)
تعتمد موازين الحرارة السائلة على مبدأ تغيير حجم السائل الذي يتم سكبه في مقياس الحرارة (عادة الكحول أو الزئبق) عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة. العيب: تتوسع السوائل المختلفة بشكل مختلف، لذلك تختلف قراءات مقياس الحرارة: الزئبق -50 درجة مئوية؛ الجلسرين -47.6 0 درجة مئوية
لقد حاولنا صنع مقياس حرارة سائل في المنزل. دعونا نرى ما سيأتي منه. (فيديو لبريكينا ف. الملحق 1)
لقد تعلمنا أن هناك مقاييس مختلفة لدرجة الحرارة. بالإضافة إلى مقياس مئوية، يتم استخدام مقياس كلفن على نطاق واسع. تم تقديم مفهوم درجة الحرارة المطلقة بواسطة دبليو طومسون (كلفن). يسمى مقياس درجة الحرارة المطلقة بمقياس كلفن أو مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري.
وحدة درجة الحرارة المطلقة هي كلفن (K).
الصفر المطلق هو أقل درجة حرارة ممكنة لا يمكن أن يكون عندها شيء أبرد منه ومن المستحيل نظريا استخلاص الطاقة الحرارية من مادة ما، وهي درجة الحرارة التي تتوقف عندها الحركة الحرارية للجزيئات
يتم تعريف الصفر المطلق على أنه 0 كلفن، وهو ما يقرب من 273.15 درجة مئوية
كلفن واحد يساوي درجة واحدة T=t+273
أسئلة من امتحان الدولة الموحدة
أي من الخيارات التالية لقياس درجة حرارة الماء الساخن باستخدام مقياس الحرارة يعطي النتيجة الأكثر صحة؟
1) يتم غمر مقياس الحرارة في الماء، وبعد إزالته من الماء بعد دقائق قليلة، يتم أخذ القراءات
2) يتم إنزال مقياس الحرارة في الماء والانتظار حتى تتوقف درجة الحرارة عن التغير. بعد ذلك، دون إزالة مقياس الحرارة من الماء، خذ قراءاته
3) يتم إنزال مقياس الحرارة في الماء ويتم أخذ القراءات على الفور دون إزالته من الماء
4) يُنزل مقياس الحرارة في الماء، ثم يُرفع بسرعة من الماء وتُؤخذ القراءات
يوضح الشكل جزءًا من مقياس الحرارة المعلق خارج النافذة. درجة حرارة الهواء في الخارج هي
- 18 0 ج
- 14 0 ج
- 21 0 ج
- 22 0 ج
حل المشكلات رقم 915، 916 ("مجموعة المشكلات في الفيزياء 7-9" بقلم V.I. Lukashik، E.V. Ivanova)
- الواجب المنزلي: الفقرة 28
- رقم 128 د "مجموعة المسائل في الفيزياء 7-9" V.I Lukashik, E.V. ايفانوفا
الدعم المنهجي
- "الفيزياء 8" إس. جروموف، ن.أ. الوطن الأم
- "مجموعة من المشاكل في الفيزياء 7-9" V.I.Lukashik، E.V.
- ايفانوفا