sündinud 29. märtsil 1561. aastal Itaalia arst Santorio on üks esimese elavhõbedatermomeetri leiutajaid – seade, mis oli tolle aja uuendus ja ilma milleta ei saa tänapäeval enam keegi hakkama.
Santorio polnud mitte ainult arst, vaid ka anatoom ja füsioloog. Ta töötas Poolas, Ungaris ja Horvaatias, uuris aktiivselt hingamisprotsessi, "nähtamatut aurustumist" naha pinnalt ning tegi uuringuid inimese ainevahetuse vallas. Santorio tegi endaga katseid ja uuris omadusi Inimkeha, lõi palju mõõteriistad- seade arterite pulsatsioonijõu mõõtmiseks, kaalud inimese kehakaalu muutuste jälgimiseks ja - esimene elavhõbedatermomeeter.
Kolm leiutajat
Kes termomeetri täpselt lõi, on täna üsna raske öelda. Termomeetri leiutamine omistatakse korraga paljudele teadlastele – Galileole, Santoriole, Lord Baconile, Robert Fluddile, Scarpile, Cornelius Drebbelile, Portele ja Salomon de Causile. Selle põhjuseks on asjaolu, et paljud teadlased töötasid samaaegselt seadme loomisega, mis aitaks mõõta õhu, pinnase, vee ja inimeste temperatuuri.
IN enda kirjutised Galileol ei ole selle seadme kirjeldust, kuid tema õpilased tunnistasid, et 1597. aastal lõi ta termoskoobi - aparaadi vee soojendamiseks. Termoskoop oli väike klaaskuul, mille külge oli joodetud klaastoru. Termoskoobi ja kaasaegse termomeetri erinevus seisneb selles, et Galileo leiutises paisus elavhõbeda asemel õhk. Samuti sai seda kasutada ainult keha suhtelise kuumenemise või jahutamise astme hindamiseks, kuna sellel polnud veel skaalat.
Santorio Padova ülikoolist lõi oma seadme, millega oli võimalik temperatuuri mõõta Inimkeha, aga seade oli nii kobakas, et paigaldati maja sisehoovi. Santorio leiutis oli kuuli kujuga ja pikliku mähisega toruga, millele tõmmati jaotused, toru vaba ots täideti toonitud vedelikuga. Tema leiutis pärineb aastast 1626.
1657. aastal täiustasid Firenze teadlased Galileo termoskoopi, varustades selle seadme helmeskaalaga.
Hiljem püüdsid teadlased seadet täiustada, kuid kõik termomeetrid olid õhust ja nende näidud ei sõltunud mitte ainult kehatemperatuuri muutustest, vaid ka atmosfääri rõhk.
Esimesi vedelate termomeetreid kirjeldati 1667. aastal, kuid need purunesid, kui vesi jäätuks, mistõttu hakati nende loomiseks kasutama veinialkoholi. Termomeetri leiutamine, mille andmeid atmosfäärirõhu muutused ei määraks, sai teoks tänu Galileo õpilase füüsiku Evangelista Torricelli katsetele. Selle tulemusena täideti termomeeter elavhõbedat, pöörati tagurpidi, pallile lisati värvilist piiritust ja toru ülemine ots suleti.
Ühekordne skaala ja elavhõbe
Pikka aega ei suutnud teadlased leida lähtekohad, mille vahelist vahemaad saab jagada ühtlaselt.
Skaala algandmed olid jää ja sulavõi sulamispunktid, vee keemistemperatuur ja teatud abstraktsed mõisted nagu "märkimisväärne külmakraad".
Termomeeter kaasaegne vorm, sobib kõige paremini koduseks kasutamiseks, koos täpse mõõteskaalaga Saksa füüsik Gabriel Fahrenheiti. Ta kirjeldas oma meetodit termomeetri loomiseks 1723. aastal. Algselt lõi Fahrenheit kaks alkoholitermomeetrit, kuid siis otsustas füüsik kasutada termomeetris elavhõbedat. Fahrenheiti skaala põhines kolmel kindlaksmääratud punktil:
esimene punkt oli võrdne null kraadiga - see on vee, jää ja ammoniaagi koostise temperatuur;
teine, tähistatud 32 kraadi, on vee ja jää segu temperatuur;
kolmas, vee keemistemperatuur, oli 212 kraadi.
Kaal sai hiljem nime selle looja järgi.
Viide
Tänapäeval on levinuim Celsiuse skaala, USA-s ja Inglismaal on endiselt kasutusel Fahrenheiti skaala ning teadusuuringutes Kelvini skaala.
Kuid Rootsi astronoom, geoloog ja meteoroloog Anders Celsius pani 1742. aastal lõpuks kindlaks mõlemad konstantsed punktid – jää sulamise ja vee keema. Ta jagas punktide vahelise kauguse 100 intervalliks, kus number 100 tähistab jää sulamistemperatuuri ja 0 vee keemistemperatuuri.
Tänapäeval kasutatakse Celsiuse skaalat ümberpööratult, st jää sulamistemperatuuriks võetakse 0° ja vee keemistemperatuuriks 100°.
Ühe versiooni järgi "pöörasid" skaala pärast Celsiuse surma tema kaasaegsed ja kaasmaalased botaanik Carl Linnaeus ja astronoom Morten Stremer, teise järgi aga keeras Celsius ise Stremeri näpunäidetel skaala ümber.
Aastal 1848 Inglise füüsik William Thomson (lord Kelvin) tõestas absoluutse temperatuuriskaala loomise võimalust, kus võrdluspunktiks on absoluutse nulli väärtus: -273,15 ° C - sellel temperatuuril ei ole kehade edasine jahutamine enam võimalik.
Juba sees 18. sajandi keskpaik sajanditel muutusid termomeetrid kaubaartikliks ja neid valmistasid käsitöölised, kuid termomeetrid tulid meditsiini palju hiljem, 19. sajandi keskel.
Kaasaegsed termomeetrid
Kui 18. sajandil valitses temperatuurimõõtmissüsteemide vallas avastuste “buum”, siis tänapäeval tegeletakse üha enam temperatuuri mõõtmise meetodite loomisega.
Termomeetrite kasutusala on äärmiselt lai ja omab eriline tähendus Sest kaasaegne elu inimene. Aknast väljas olev termomeeter annab teada välistemperatuurist, külmikus olev termomeeter aitab kontrollida toiduainete säilitamise kvaliteeti, ahjus olev termomeeter võimaldab küpsetamisel temperatuuri hoida ning termomeeter mõõdab kehatemperatuuri ja aitab hinnata kehva seisundi põhjuseid. tervist.
Termomeeter on kõige levinum termomeetri tüüp ja see on see, mida võib leida igas kodus. Elavhõbedatermomeetrid, mis olid kunagi teadlaste hiilgav avastus, on aga nüüd järk-järgult minevikku muutumas, kuna need ei ole ohutud. Elavhõbeda termomeetrid sisaldavad 2 grammi elavhõbedat ja on kõige rohkem kõrge täpsus temperatuuri määramine, kuid peate mitte ainult neid õigesti käsitsema, vaid ka teadma, mida teha, kui termomeeter äkki puruneb.
Asendada elavhõbeda termomeetrid On elektroonilisi või digitaalseid termomeetreid, mis töötavad sisseehitatud metallanduri baasil. Samuti on olemas spetsiaalsed termoribad ja infrapunatermomeetrid.
Nüüd on vaja ainult lund, tassi, termomeetrit ja natuke kannatust. Toome pakase käest tassi lund, paneme sooja, kuid mitte kuuma kohta, kastame termomeeter lumme ja jälgime temperatuuri. Alguses hiilib elavhõbedasammas suhteliselt kiiresti üles. Lumi püsib kuiv. Nulli jõudes elavhõbedasammas peatub. Sellest hetkest alates hakkab lumi sulama. Tassi põhja ilmub vesi, kuid termomeeter näitab endiselt nulli. Pidevalt lund segades pole raske veenduda, et elavhõbe ei liigu enne, kui see kõik sulab.
Mis põhjustab temperatuuri peatumise ja just sel ajal, kui lumi muutub veeks? Tassile antav soojus kulub täielikult lumehelbekristallide hävitamisele. Ja niipea, kui viimane kristall kokku variseb, hakkab vee temperatuur tõusma.
Sama nähtust võib täheldada ka teiste kristalsete ainete sulamisel. Kõik nad vajavad liikumiseks teatud kogust soojust tahkes olekus vedelikuks. Seda iga aine jaoks üsna spetsiifilist kogust nimetatakse sulamissoojuseks.
Sulandumissoojus jaoks erinevaid aineid erinev. Ja siin hakkame võrdlema termotuumasünteesi erisoojust erinevaid aineid, vesi paistab nende hulgast jälle silma. Nagu erisoojusmaht, erisoojus Jää sulamistemperatuur ületab kaugelt mis tahes muu aine sulamissoojuse.
Ühe grammi benseeni sulatamiseks vajate 30 kalorit, tina sulamissoojus on 13 kalorit, plii - umbes 6 kalorit, tsink - 28, vask - 42 kalorit. Ja nullkraadise jää veeks muutmiseks on vaja 80 kalorit! Sellest soojushulgast piisab, et tõsta ühe grammi vedela vee temperatuur 20 kraadilt keemiseni. Ainult ühel metallil, alumiiniumil, on eriline sulamissoojus, mis ületab jää sulamissoojuse.
Seega erineb nullkraadine vesi sama temperatuuriga jääst selle poolest, et iga gramm vees sisaldab 80 kalorit rohkem soojust kui gramm jääs.
Nüüd, kui teame, kui kõrge on jää sulamissoojus, näeme, et meil pole põhjust mõnikord kurta, et jää sulab "liiga kiiresti". Kui jääl oleks sama sulamissoojus kui enamikul teistel kehadel, sulaks see mitu korda kiiremini.
Meie planeedi elus on lume ja jää sulamine täiesti erakordse tähtsusega. Tuleb meeles pidada, et ainuüksi jääkate hõivab üle kolme protsendi kogu pinnast maa pind ehk 11 protsenti kogu maast. Lähedal lõunapoolus valetab tohutu kontinent Antarktika, mis on suurem kui Euroopa ja Austraalia kokku, on kaetud pideva jääkihiga. Miljonite peal ruutkilomeetrid valitseb sushi igikeltsa. Ainuüksi liustikud ja igikelts moodustavad viiendiku maismaast. Sellele peame lisama sisalduva pinna talveaeg lumi. Ja siis võib öelda, et veerand kuni kolmandik maast on alati jää ja lumega kaetud. Mitu kuud aastas ületab see pindala poole kogu maismaast.
On selge, et tohutud jäätunud vee massid ei saa muud kui Maa kliimat mõjutada. Kui kolossaalne kogus päikesesoojust kulub kevadel vaid ühe lumikatte sulatamiseks! Lõppude lõpuks ulatub see keskmiselt umbes 60 sentimeetri paksuseks ja iga grammi kohta peate kulutama 80 kalorit. Aga päike on selline võimas allikas energiat, et meie laiuskraadidel tuleb selle tööga toime mõnikord mitme päevaga. Ja raske on ette kujutada, milline üleujutus meid ootaks, kui jääl oleks näiteks samasugune sulamissoojus kui pliil. Kogu lumi võib sulada ühe päeva või isegi mõne tunniga ja siis uhuvad erakordselt suureks paisunud jõed maapinnalt minema nii kõige viljakama mullakihi kui ka taimed, tuues kogu elule kaasa ütlematuid katastroofe. Maal.
Jää neelab sulamisel tohutul hulgal soojust. Sama palju soojust eraldab vesi külmumisel. Kui vees oleks väike sulamissoojus, siis meie jõed, järved ja mered jääksid tõenäoliselt pärast esimest külma.
Nii et kõrge soojusmahtuvus vesi on lisanud veel ühe tähelepanuväärse omaduse – kõrge sulamissoojuse.
Kui mehaanika on sees XVIII sajand muutub küpseks, täpselt määratletud loodusteaduse valdkonnaks, siis teeb soojusteadus sisuliselt alles esimesi samme. kindlasti, uus lähenemine soojusnähtuste uurimine algas 17. sajandil. Galileo termoskoop ja sellele järgnenud Firenze akadeemikute, Guericke'i ja Newtoni termomeetrid valmistasid juba uue sajandi esimesel veerandil ette pinnase, millele termomeetria kasvas. Fahrenheiti, Delisle'i, Lomonosovi, Reaumuri ja Celsiuse termomeetrid, mis erinevad üksteisest disainiomaduste poolest, määrasid samal ajal kahe konstantse punktiga termomeetri tüübi, mis on tänapäevalgi aktsepteeritud.
Aastal 1703 konstrueeris Pariisi akadeemik Amonton (1663-1705) gaasitermomeetri, milles temperatuur määrati konstantse mahuga gaasimahutiga ühendatud manomeetrilise toru abil. Huvitav sisse teoreetiliselt seade, tänapäevaste vesiniktermomeetrite prototüüp, oli praktilistel eesmärkidel ebamugav. Danzigi (Gdanski) klaasipuhuja Fahrenheit (1686-1736) oli tootnud konstantse punktiga alkoholitermomeetreid alates 1709. aastast. Aastal 1714 alustas ta elavhõbedatermomeetrite tootmist. Fahrenheit võttis vee külmumistemperatuuriks 32°, vee keemistemperatuuriks 212°. Fahrenheiti peeti vee, jää ja ammoniaagi segu külmumistemperatuuriks või lauasool. Ta nimetas vee keemistemperatuuri alles 1724. aastal trükiväljaandes. Kas ta seda varem kasutas, pole teada.
Prantsuse zooloog ja metallurg Reaumur (1683-1757) pakkus välja konstantse termomeetri. null punkt, mille jaoks ta võttis vee külmumistemperatuuri. Kasutades termomeetrilise kehana 80% alkoholilahust ja lõppversioonis elavhõbedat, võttis ta teiseks konstantseks punktiks vee keemistemperatuuri, määrates selle numbriks 80. Reaumur kirjeldas oma termomeetrit ajakirjas avaldatud artiklites. Pariisi Akadeemia teadused 1730.,1731
Reaumuri termomeetri testi viis läbi Rootsi astronoom Celsius (1701-1744), kes kirjeldas oma katseid 1742. aastal. Ta kirjutas, et „Neid katseid kordasin kokku kaks aastat. talvekuud, erineva ilmaga ja erinevate baromeetri oleku muutustega ning leidnud termomeetril alati täpselt sama punkti. Ma asetasin termomeetri mitte ainult sulava jää sisse, vaid ka sisse äärmine külm tõi lund mu tuppa soojendama, kuni see sulama hakkas. Panin ka sulava lumega pada koos termomeetriga küttekoldesse ja leidsin alati, et termomeeter näitas sama punkti, kui ainult lumi oleks tihedalt termomeetrikuuli ümber. Olles hoolikalt kontrollinud jää sulamistemperatuuri püsivust, uuris Celsius vee keemistemperatuuri ja leidis, et see sõltub rõhust. Uurimistöö tulemusena ilmus uus termomeeter, mida nüüd tuntakse Celsiuse termomeetrina. Celsiuse järgi võttis jää sulamistemperatuuriks 100, vee keemistemperatuuriks rõhul 25 tolli ja 3 elavhõbedajoont 0-ks. Kuulus Rootsi botaanik Carl Linnaeus (1707-1788) kasutas termomeetrit, mille konstantsete punktide väärtused on ümber paigutatud. . O tähendas jää sulamistemperatuuri, 100 tähendas vee keemistemperatuuri. Seega on tänapäevane Celsiuse skaala sisuliselt Linnae skaala.
IN Peterburi Akadeemia Teadused, Akadeemik Delisle pakkus välja skaala, milles jää sulamistemperatuuriks võeti 150 ja vee keemistemperatuuriks 0. Akadeemik P. S. Pallas oma ekspeditsioonidel aastatel 1768–1774. Uuralites ja Siberis kasutasin Deli termomeetrit. M.V. Lomonosov kasutas oma uurimistöös enda disainitud termomeetrit, mille skaala oli vastupidine Deli skaalale.
Termomeetreid kasutati peamiselt meteoroloogilistel ja geofüüsikalistel eesmärkidel. Lomonosov, kes avastas vertikaalsete hoovuste olemasolu atmosfääris, uurides atmosfääri kihtide tiheduse sõltuvust temperatuurist, pakub andmeid, mille põhjal on võimalik määrata õhu mahupaisumise koefitsient, mis on nende andmete kohaselt võrdne ligikaudu ]/367. Lomonossov kaitses kirglikult Peterburi akadeemiku Browni prioriteeti elavhõbeda külmumispunkti avastamisel, kes 14. detsembril 1759 külmutas esimest korda elavhõbedat jahutavate segude abil. See oli madalaim temperatuur selleks ajaks saavutatud.
Kõrgeimad temperatuurid (ilma kvantitatiivsed hinnangud) sai 1772. aastal Pariisi Teaduste Akadeemia komisjon kuulsa keemiku Lavoisier' juhtimisel. Kõrge temperatuur saadi spetsiaalselt valmistatud läätse abil. Objektiiv oli kokku pandud kahest nõgus-kumerast läätsest, mille vaheline ruum oli täidetud alkoholiga. 120 cm läbimõõduga objektiivi valati umbes 130 liitrit piiritust, mille paksus ulatus keskelt 16 cm-ni. Päikesekiired, õnnestus sulatada tsinki, kulda, põletada teemanti. Nii Brown-Lomonosovi katsetes, kus "külmik oli talveõhk", kui ka Lavoisier' katsetes oli kõrge temperatuuri allikaks looduslik "pliit" - päike.
Termomeetria areng oli esimene teaduslik ja praktiline kasutamine kehade soojuspaisumine. Loomulikult hakati soojuspaisumise nähtust ennast mitte ainult kvalitatiivselt, vaid ka kvantitatiivselt uurima. täpsed mõõdud tahkete ainete soojuspaisumise viisid läbi Lavoisier ja Laplace 1782. aastal. Nende meetod pikka aega kirjeldati füüsikakursustes, alustades Bioti kursusest 1819 ja lõpetades O. D. Khvolsoni füüsikakursusega 1923. aastal.
Testitava keha riba asetati esmalt sulavasse jäässe ja seejärel keevasse vette. Andmeid saadi erinevat tüüpi klaasi, terase ja raua, aga ka erinevat tüüpi kulla, vase, messingi, hõbeda, tina, plii kohta Teadlased on leidnud, et olenevalt metalli valmistamise meetodist on tulemused erinevad. Karastamata terasriba suureneb 0,001079 võrra algne väärtus pikkus kuumutamisel 100 ° võrra ja karastatud terasest - 0,001239. Sepistatud raua puhul saadi väärtuseks 0,001220, ümmarguse raua puhul 0,001235. Need andmed annavad aimu meetodi täpsusest.
Niisiis, juba 18. sajandi esimesel poolel loodi termomeetrid ja kvantitatiivsed termilised mõõtmised, toodud kõrge aste täpsus Laplace'i ja Lavoisier' termofüüsikalistes katsetes. Termofüüsika kvantitatiivsed põhimõisted ei kristalliseerunud aga kohe välja. Tolleaegsete füüsikute töödes oli märkimisväärne segadus sellistes mõistetes nagu "soojushulk", "soojusaste", "soojusaste". Temperatuuri ja soojushulga mõistete eristamise vajadusele juhtis 1755. aastal tähelepanu I. G. Lambert (1728-1777). Kuid tema juhised ei olnud tema kaasaegsete poolt hinnatud ja areng õiged mõisted möödus aeglaselt.
Esimesed kalorimeetria käsitlused sisalduvad Peterburi akadeemikute G.V.Krafti ja G.V.Richmani (1711-1753) töödes. Krafti ettekandes "Erinevad katsed kuuma ja külmaga", mis esitati akadeemia konverentsile 1744. aastal ja avaldati 1751. aastal, me räägime kahest vedelikuportsjonist koosneva segu temperatuuri määramise probleemist erinevad temperatuurid. Seda probleemi nimetati õpikutes sageli "Richmanni probleemiks", kuigi Richmann lahendas üldisema ja rohkem raske ülesanne kui Kraft. Kraft andis ülesande lahendamiseks vale empiirilise valemi.
Leiame Richmanist täiesti erineva lähenemise probleemi lahendamisele. 1750. aastal avaldatud artiklis “Mõtisklused soojushulgast, mida tuleks saada teatud kuumusastmega vedelike segamisel”, esitab Richmann mitme (ja mitte kahe, nagu Krafti puhul) segu temperatuuri määramise probleemi. vedelikke ja lahendab selle põhimõtteliselt soojusbilanss. "Oletame," ütleb Richman, "et vedeliku mass on võrdne a; selles massis jaotunud soojus võrdub m-ga; olgu teine mass, milles jaotub sama soojus m, mis massis a, võrdne a + b-ga. Siis tekkiv soojus
on võrdne am/(a+b). Siin mõistab Richmann temperatuuri "soojuse" all, kuid tema sõnastatud põhimõte, et "sama soojus on pöördvõrdeline massidega, mille vahel see jaotub", on puhtalt kalorimeetriline. "Seega," kirjutab Richmann edasi, "massi a soojus, mis on võrdne m-ga, ja soojus massiga b, mis on võrdne n-ga, jaotuvad ühtlaselt massi a + b vahel ja soojus selles massis, s.o. a ja b segu peab olema võrdne massis a + b jaotatud soojuste m + n summaga või võrdne (ma + nb) / (a + b) . See valem ilmus õpikutes "Richmanni valemina". "Et rohkem saada üldine valem, - jätkab Richman, - mille järgi oleks võimalik määrata kuumuse astet 3, 4, 5 jne ühe ja sama vedeliku erineva kuumusastmega massi segamisel, nimetasin neid masse a, b, c, d, e jne ning vastavad soojused on m, n, o, p, q jne. Täiesti analoogsel viisil eeldasin, et igaüks neist on jaotunud kõigi masside summa peale. Selle tulemusena on "soojus pärast kõigi soojade masside segamist võrdne:
(am + bп + с + dp + ekv) jne/(a + b + c+d + e) jne.
see tähendab, et vedelate masside summa, mille peale segunemisel üksikute masside soojus ühtlaselt jaotub, on seotud iga massi kõigi saaduste summaga selle soojuse järgi samamoodi nagu ühtsus on segu soojusega. ”
Richmann ei valdanud veel soojushulga mõistet, kuid kirjutas ja põhjendas loogiliselt täiesti õige kalorimeetrilise valemiga.Ta avastas kergesti, et tema valem sobib kogemusega paremini kui Krafgi valem. Ta tegi õigesti kindlaks, et tema "soojused" ei olnud "tegelik kuumus, vaid segu liigne kuumus võrreldes null kraadi Fahrenheitiga". Ta mõistis selgelt, et: 1. "Segu soojus ei jao mitte ainult kogu selle massis, vaid ka mööda anuma seinu ja termomeetrit ennast." 2. "Termomeetri enda soojus ja anuma soojus jaotuvad kogu segu ulatuses, piki anuma seinu, milles segu asub, ja kogu termomeetri ulatuses." 3. "Osa segu soojusest läheb katse läbiviimise aja jooksul ümbritsevasse õhku..."
Richman sõnastas täpselt kalorimeetriliste katsete vigade allikad, tõi välja Krafti valemi ja katse lahknevuse põhjused, s.t pani aluse kalorimeetriale, kuigi ta ise polnud veel lähenenud soojushulga mõistele. Richmanni tööd jätkasid Rootsi akadeemik Johann Wilcke (1732-1796) ja šoti keemik Joseph Black (1728-1799). Mõlemad teadlased, tuginedes Richmanni valemile, leidsid, et on vaja teadusesse juurutada uusi mõisteid. Wilke avastas 1772. aastal vee ja lume segu kuumust uurides, et osa soojusest kaob, mistõttu jõudis ta lume sulamiskuumuse varjatud soojuse kontseptsioonini ja vajaduseni võtta kasutusele uus mõiste, mida hiljem hakati nimetama. "soojusmahtuvus."
Must, kes oma tulemusi ei avaldanud, jõudis samale järeldusele. Tema uurimustöö avaldati alles 1803. aastal ja siis sai teatavaks, et Must oli esimene, kes eristas selgelt soojushulga ja temperatuuri mõisteid ning võttis kasutusele termini “soojusmaht”. Aastatel 1754–1755 avastas Black mitte ainult jää sulamistemperatuuri püsivuse, vaid ka selle, et termomeeter püsib kuumuse sissevoolust hoolimata samal temperatuuril, kuni kogu jää on sulanud. Siit jõudis Black latentse sulamissoojuse mõisteni. Hiljem kehtestas ta latentse aurustumissoojuse kontseptsiooni. Nii kehtestati 18. sajandi 70. aastateks kalorimeetria põhimõisted. Alles peaaegu sada aastat hiljem (1852. aastal) võeti kasutusele soojushulga ühik, mis palju hiljem sai nimetuse "kalor". Clausius räägib ka lihtsalt soojusühikust ega kasuta terminit “kalor”.)
1777. aastal otsustasid Lavoisier ja Laplace, olles ehitanud jääkalorimeetri erisoojusvõimsused erinevad kehad. Aristotelese esmast omadust, soojust, hakati uurima täpse katsega.
Ilmus ja teaduslikud teooriad soojust. Üks, kõige levinum kontseptsioon (sellest pidas kinni ka must) on teooria spetsiaalsest termovedelikust – kalorikust. Teine, mille innukas toetaja oli Lomonosov, pidas kuumust "tundetute osakeste" liikumiseks. Kaloriteooria mõiste sobis väga hästi kalorimeetriliste faktide kirjeldamiseks: Richmanni valemit ja hilisemaid varjatud soojust arvestavaid valemeid sai suurepäraselt seletada, mille tulemusena domineeris kaloriteooria kuni 19. sajandi keskpaigani, mil avastus. Energia jäävuse seadus sundis füüsikuid tagasi pöörduma kontseptsiooni juurde, mille Lomonosov töötas edukalt välja veel sada aastat enne selle seaduse avastamist.
Arusaam, et soojus on liikumise vorm, oli 17. sajandil väga levinud. f. Bacon in the New Organon, rakendades oma meetodit soojuse olemuse uurimisel, jõuab järeldusele, et "soojus on leviku liikumine, mis on takistatud ja toimub väikestes osades". Descartes räägib konkreetsemalt ja selgemalt soojusest kui väikeste osakeste liikumisest. Tule olemust arvestades jõuab ta järeldusele, et „leegi keha... koosneb pisikesed osakesed, liikudes väga kiiresti ja vägivaldselt üksteisest eraldi. Lisaks juhib ta tähelepanu sellele, et "ainult seda liikumist nimetatakse soojuseks või valguseks, olenevalt erinevatest toimingutest, mida see tekitab." Liikudes edasi ülejäänud kehade juurde, nendib ta, et „väikesed osakesed, mis ei peata oma liikumist, ei esine mitte ainult tules, vaid ka kõigis teistes kehades, kuigi viimastes pole nende toime nii tugev ja tänu nendele. väikese suurusega, neid ei saa ükski meie meel märgata."
17. sajandi teadlaste ja mõtlejate füüsilistes vaadetes domineeris atomism. Hooke, Huygens, Newton kujutasid ette, et kõik universumi kehad koosnesid pisikestest osakestest, “tundetutest”, nagu Lomonosov neid hiljem lühidalt nimetas. Arusaam soojusest kui nende osakeste liikumisvormist tundus teadlastele üsna mõistlik. Kuid need ideed soojusest olid kvalitatiivne iseloom ja tekkis väga nappidel faktilistel alustel. 18. sajandil teadmised soojusnähtuste kohta muutusid täpsemaks ja kindlamaks, suuri edusamme tegi ka keemia, milles flogistooni teooria aitas enne hapniku avastamist mõista põlemis- ja oksüdatsiooniprotsesse. Kõik see aitas kaasa assimilatsioonile uus punkt vaade soojusele kui eriline aine, ja kalorimeetria esimesed õnnestumised tugevdasid kalorite toetajate positsiooni. Sellises olukorras soojuse kineetilise teooria väljatöötamine nõudis suurt teaduslikku julgust.
Soojuse kineetiline teooria ühendati loomulikult aine, eelkõige õhu ja auru kineetilise teooriaga. Gaase (sõna "gaas" võttis kasutusele Van Helmont; 1577–1644) ei olnud sisuliselt veel avastatud ja isegi Lavoisier pidas auru vee ja tule kombinatsiooniks. Lomonosov ise, jälgides raua lahustumist kanges viinas ( lämmastikhape), uskus
õhu kaudu eralduvad lämmastikumullid. Seega olid õhk ja aur Lomonossovi ajal peaaegu ainsad gaasid – tolleaegse terminoloogia järgi “elastsed vedelikud”.
D. Bernoulli kujutas oma "Hüdrodünaamikas" õhku kui osakestest, mis liiguvad "ülikiirusel erinevaid suundi"ja uskus, et need osakesed moodustavad "elastse vedeliku". Bernoulli põhjendas Boyle-Mariotte'i seadust oma elastse vedeliku mudeliga. Ta lõi seose osakeste liikumiskiiruse ja õhu kuumenemise vahel ning selgitas sellega õhu elastsuse suurenemist kuumutamisel. See oli esimene katse füüsika ajaloos tõlgendada gaaside käitumist molekulide liikumise kaudu, kahtlemata geniaalne katse ja Bernoulli läks füüsika ajalukku ühe rajajana. kineetiline teooria gaasid
Kuus aastat pärast hüdrodünaamika ilmumist esitas Lomonosov akadeemilisele assambleele oma teose "Mõtisklused kuuma ja külma põhjustest". See ilmus alles kuus aastat hiljem, 1750. aastal, koos teise, hilisema teosega "Õhuelastsuse teooria kogemus". Seega on Lomonossovi gaaside elastsuse teooria lahutamatult seotud tema soojusteooriaga ja põhineb viimasel.
D. Bernoulli maksis ka suurt tähelepanu soojuse küsimused, eriti õhutiheduse sõltuvuse küsimus temperatuurist. Piirdumata Amontoni katsetele viitamisega, püüdis ta ise katseliselt määrata õhu elastsuse sõltuvust temperatuurist. “Ma leidsin,” kirjutab Bernoulli, “et õhu elastsus, mis oli siin Peterburis 25. detsembril 1731 väga külm Art. Art., viitab sama õhu elastsusele, mille kuumus on sama kui keeva vee, 523 kuni 1000. See Bernoulli väärtus on selgelt vale, kuna see eeldab, et külma õhu temperatuur vastab -78 ° C-le.
Eespool mainitud Lomonosovi sarnased arvutused on palju täpsemad. Kuid Bernoulli lõpptulemus on väga tähelepanuväärne: "elastsused on suhtes, mis koosneb osakeste kiiruste ruudust ja tiheduste esimesest astmest", mis on täielikult kooskõlas tänapäevase gaaside kineetilise teooria põhivõrrandiga. esitlus.
Bernoulli ei puudutanud üldse küsimust soojuse olemusest, mis oli Lomonossovi teoorias kesksel kohal. Lomonosov oletab, et soojus on tundetute osakeste liikumise vorm. Ta kaalub nende liikumiste võimalikku olemust: edasi liikumine, pöörlev ja vibratsiooniline – ning väidab, et "soojus seisneb seotud aine sisemises pöörlevas liikumises".
Võttes lähteeelduseks hüpoteesi molekulide pöörlevast liikumisest kui soojuse tekitajast, tuletab Lomonosov sellest rea tagajärgi: 1) molekulid (kehad) on sfäärilise kujuga; 2) “...seotud aine osakeste kiirema pöörlemise korral peaks soojus suurenema ja aeglasema pöörlemise korral vähenema; 3) kuumade kehade osakesed pöörlevad kiiremini, külmade kehade osakesed aeglasemalt; 4) kuumad kehad peavad külmaga kokku puutudes jahtuma, kuna see aeglustab osakeste kalorilist liikumist; vastupidi, külmad kehad peavad kokkupuutel liikumise kiirenemise tõttu kuumenema.” Seega on looduses täheldatud soojuse üleminek kuumalt kehalt külmale Lomonossovi hüpoteesi kinnitus.
Asjaolu, et Lomonosov tõi ühe peamise tagajärjena välja soojusülekande, on väga märkimisväärne ja mõned autorid peavad seda aluseks Lomonosovi klassifitseerimisel termodünaamika teise seaduse avastajaks. Siiski on ebatõenäoline, et ülaltoodud väidet saab pidada teise seaduse esmaseks sõnastuseks, kuid kogu teos tervikuna on kahtlemata termodünaamika esimene visand. Seega selgitab Lomonosov selles kuumuse teket hõõrdumise ajal, mis teenis eksperimentaalne alus esimene põhimõte Joule'i klassikalistes katsetes. Edasi, puudutades kuumalt kehalt külmale kuumuse ülemineku küsimust, viitab Lomonosov järgmisele seisukohale: „Keha A, toimides kehale B, ei saa anda viimasele suuremat liikumiskiirust kui see, mis tal endal on. .” See säte on konkreetne juhtum"Universaalne jäävusseadus". Sellele positsioonile tuginedes tõestab ta, et külma keha B, mis on sukeldatud sooja vedelikku A, „ilmselgelt ei suuda tajuda suurem aste soojust kui see, mis L-l on.
Lomonosov lükkab soojuspaisumise küsimuse edasi "teise korrani", kuni ta kaalub õhu elastsust. Tema termodünaamiline töö on seega vahetult külgnev tema hilisema tööga gaaside elastsuse kohta. Rääkides aga kavatsusest soojuspaisumise kaalumine "teise korrani" edasi lükata, viitab Lomonosov ka sellele, et alates aastast ülempiir Kui osakeste kiirust pole (relatiivsusteooriat veel ei eksisteeri!), siis pole ka temperatuuri ülemist piiri. Kuid "tingimata peab olema kõige suurem ja lõplik külmaaste, mis peab seisnema täielikus lakkamises pöörlev liikumine osakesed." Seetõttu väidab Lomonosov "viimase külmakraadi" - absoluutse nulli - olemasolu.
Kokkuvõtteks kritiseerib Lomonosov kaloriteooriat, mida ta peab iidse elementaarse tule idee tagasilanguseks. Lahti võtmine erinevaid nähtusi, nii füüsikalist kui ka keemilist, mis on seotud soojuse vabanemise ja neeldumisega, järeldab Lomonosov, et "kehade soojust ei saa seostada mõne õhukese, spetsiaalselt ette nähtud aine kondenseerumisega, vaid soojus seisneb ühendatud aine sisemises pöörlevas liikumises. kuumutatud kehast." "Seotud" aine all mõistab Lomonossov kehade osakeste ainet, eristades seda "voolavast" ainest, mis võib voolata "nagu jõgi" läbi keha pooride.
Samal ajal hõlmab Lomonosov oma termodünaamiline süsteem ja maailm, mis on kaugel ees mitte ainult oma ajast, vaid ka 19. sajandist. "Seega," jätkab Lomonosov, "me mitte ainult ei ütle, et selline liikumine ja kuumus on iseloomulikud ka sellele eetri peenemale ainele, mis täidab kõik ruumid, mis ei sisalda. tundlikud kehad, kuid me kinnitame ka, et eetri aine võib edastada päikeselt saadud kütteenergia liikumist meie maale ja ülejäänud maailma kehadele ning neid soojendada, olles keskkond, mille kaudu üksteisest kaugel asuvad kehad soojust edastavad ilma millegi käegakatsutava vahendamine."
Niisiis, Lomonosov, ammu enne Boltzmanni, Golitsõnit ja Viini, kaasa arvatud soojuskiirgus termodünaamikasse. Lomonossovi termodünaamika on märkimisväärne saavutus teaduslik mõte XVIII sajand, oma ajast palju ees.
Tekib küsimus: miks keeldus Lomonosov arvestamast osakeste termilise translatsioonilise liikumisega, vaid asus pöörlevale liikumisele? See oletus nõrgendas oluliselt tema tööd ja D. Bernoulli teooria jõudis palju lähemale hilisemad uuringud Clausius ja Maxwell kui Lomonossovi teooria. Lomonosovil olid selles küsimuses väga sügavad mõtted. Ta pidi neid asju selgitama vastuolulised sõbrad muud asjad, nagu ühtekuuluvus ja elastsus, kehaosakeste koherentsus ja kehade laienemisvõime. Lomonosov oli tulihingeline kaugjõudude vastane ega saanud kaalumisel nende poole pöörduda molekulaarne struktuur tel. Samuti ei soovinud ta taandada gaaside elastsuse seletust osakeste elastsetele mõjudele, st seletada elastsust elastsusega. Ta otsis mehhanismi, mis seletaks nii elastsust kui ka soojuspaisumist kõige loomulikumal viisil. Oma töös “Kogemus õhuelastsuse teoorias” lükkab ta ümber hüpoteesi osakeste endi elastsuse kohta, mis Lomonosovi sõnul “puuduvad füüsilisest koostisest ja organiseeritud struktuurist...” ja on aatomid. Seetõttu ei avalda elastsuse omadust üksikud osakesed, millel puudub füüsiline keerukus ja organiseeritud struktuur, vaid need tekivad nende kogumiga. Seega on gaasi (õhu) elastsus Lomonosovi sõnul "aatomite kollektiivi omadus". Aatomid ise peavad Lomonosovi sõnul olema tahked ja pikenevad ning ta peab nende kuju sfäärilisele väga lähedaseks. Hõõrdumisest tekkiva soojuse nähtus sunnib teda nõustuma hüpoteesiga, et "õhuaatomid on karedad". Asjaolu, et õhu elastsus on võrdeline tihedusega, viib Lomonosovi järeldusele, "et see tuleneb selle aatomite otsesest vastasmõjust". Kuid aatomid ei saa Lomonosovi sõnul tegutseda distantsilt, vaid toimivad ainult kokkupuutel. Õhu kokkusurutavus tõestab tühjade ruumide olemasolu selles, mis muudab aatomite vastastikuse mõju võimatuks. Siit jõuab Lomonosov dünaamilise pildini, mil aatomite vastastikmõju asendub ajas nende vahele tühja ruumi tekkega ning aatomite ruumiline eraldumine asendub kontaktiga. "Niisiis on ilmne, et õhu üksikud aatomid põrkuvad korrapäratult vaheldumisi lähimate aatomitega tundetute ajavahemike järel ja kui mõned on kontaktis, põrkavad teised üksteisest tagasi ja põrkuvad kokku neile kõige lähemal asuvatega, uuesti tagasilöögiks; Seega, olles sagedaste vastastikuste löökide tõttu üksteisest pidevalt eemale tõugatud, kipuvad nad igas suunas laiali minema. Lomonosov näeb selles hajuvuses igas suunas elastsust. "Elastsusjõud seisneb õhu kalduvuses levida igas suunas."
Siiski on vaja selgitada, miks aatomid interakteerudes üksteisest eemale põrkuvad. Selle põhjuseks on Lomonossovi sõnul termiline liikumine: "Õhuaatomite vastastikmõju on tingitud ainult soojusest." Ja kuna soojus seisneb osakeste pöörlevas liikumises, piisab nende tõrjumise selgitamiseks sellest, kui mõelda, mis juhtub siis, kui kaks pöörlevat sfäärilist karedat osakest puutuvad kokku. Lomonosov näitab, et nad tõrjuvad teineteisest eemale, ja illustreerib seda näitega, kuidas poisid jääle viskavad ja mis on talle lapsepõlvest hästi tuttavad. Kui sellised vurrud kokku puutuvad, põrkavad nad üksteisest eemale märkimisväärse vahemaa tagant. Seega elastsed kokkupõrked aatomid on Lomonosovi sõnul põhjustatud nende vastastikusest mõjust pöörlemishetked. Sellepärast oli tal vaja osakeste termilise pöörleva liikumise hüpoteesi! Seega põhjendas Lomonosov täielikult kaootiliselt liikuvatest ja põrkuvatest osakestest koosneva elastse gaasi mudelit.
See mudel võimaldas Lomonosovil mitte ainult selgitada Boyle-Mariotte'i seadust, vaid ka ennustada kõrvalekaldeid sellest suurte kokkusurumiste korral. Seaduse ja sellest kõrvalekaldumise selgituse andis Lomonosov Peterburi Teaduste Akadeemia samas köites "Uute kommentaaride" ilmunud teoses "Lisandus õhu elastsuse mõtisklustele", milles kaks varasemad tööd. Lomonossovi töödes leidub ka ebaõigeid väiteid, mis on täielikult seletatavad tolleaegse teadmiste tasemega. Kuid need ei määra teadlase töö tähtsust. Ei saa jätta imetlemata Lomonossovi teadusliku mõtte julgust ja sügavust, kes lõi võimsa soojusteaduse juba lapsekingades. teoreetiline kontseptsioon, oma ajastust kaugel ees. Kaasaegsed ei järginud Lomonossovi teed, soojusteoorias, nagu öeldud, valitses kalorsus, 18. sajandi füüsiline mõtlemine nõudis erinevaid aineid: termilist, valgust, elektrilist, magnetilist. Tavaliselt nähakse seda 18. sajandi loodusteadlaste mõtlemise metafüüsilise olemusena ja selle reaktsioonilise olemusena. Aga miks see selliseks sai? Näib, et selle põhjus peitub täppislooduse edenemises. 18. sajandil õppis mõõtma soojust, valgust, elektrit, magnetismi. Kõigi nende ainete jaoks on leitud meetmed, nagu need leiti ammu tavaliste masside ja mahtude jaoks. See asjaolu tõi kaaluta ained lähemale tavalistele massidele ja vedelikele ning sundis neid pidama tavaliste vedelike analoogiks. Mõiste "kaalutu" oli vajalik samm füüsika arengus võimaldas see tungida sügavamale soojus-, elektri- ja magnetilised nähtused. Ta aitas kaasa täpse katsetamise, akumulatsiooni arendamisele arvukalt fakte ja nende esmane tõlgendus.
Küsimus "Mis on temperatuuriskaala?" - sobib igale füüsikule - üliõpilasest professorini. Täielik vastus sellele küsimusele täidaks terve raamatu ja oleks hea näide füüsiku vaadete ja edusammude muutumisest viimase nelja sajandi jooksul.
Temperatuur on teatud skaalal kuumutamise aste. Ilma termomeetrita saate ligikaudse hinnangu andmiseks kasutada oma naha tundlikkust, kuid meie kuuma- ja külmataju on piiratud ja ebausaldusväärne.
Kogemused. Naha tundlikkus kuuma ja külma suhtes. See kogemus on väga õpetlik. Asetage kolm kaussi veega: üks väga kuuma veega, üks mõõdukalt sooja veega ja kolmas väga külma veega. Asetage üks käsi kuuma ja teine 3 minutiks külma basseini. Seejärel langetage mõlemad käed basseini soe vesi. Nüüd küsige igalt käest, mida see teile vee temperatuuri kohta "ütleb"?
Termomeeter ütleb meile täpselt, kui palju kuumem või külmem asi on; seda saab kasutada kütteastme võrdlemiseks erinevaid esemeid, kasutades seda ikka ja jälle, saame võrrelda aastal tehtud tähelepanekuid erinev aeg. See on varustatud teatud konstantse, reprodutseeritava skaalaga - iga hea instrumendi iseloomulik tunnus. Termomeetri valmistamise meetod ja seade ise määravad meile skaala ja mõõtmissüsteemi, mida peame kasutama. Üleminek jämedalt aistingutelt skaalaga instrumendile ei ole ainult meie kudumise täiustamine. Leiutame ja tutvustame uut mõistet – temperatuur.
Meie toores idee kuumast ja külmast sisaldab embrüos temperatuuri mõistet. Uuringud näitavad, et kuumutamisel tekivad paljud kõige olulisemad omadused asjad muutuvad jne. Nende muutuste uurimiseks on vaja termomeetreid. Termomeetrite laialdane kasutamine igapäevaelus on jätnud temperatuuri mõiste tähenduse tagaplaanile. Arvame, et termomeeter mõõdab meie keha, õhu või vannivee temperatuuri, kuigi tegelikult näitab see ainult enda temperatuuri. Temperatuurimuutusi 60–70° ja 40–50° loeme samaks. Siiski ei ole meil ilmselt mingit garantiid, et need on tõesti samad. Me saame neid ainult definitsiooni järgi samadeks pidada.Termomeetrid on meile kui ustavatele teenijatele endiselt kasulikud. Kuid kas Tema Leedi Temperatuur on tõesti peidus nende pühendunud “näo” – skaala – taha?
Lihtsad termomeetrid ja Celsiuse skaala
Temperatuuri termomeetrites näitab kuumutamisel paisuv vedeliku (elavhõbe või värviline alkohol) tilk, mis asetatakse jaotustega torusse. Selleks, et ühe termomeetri skaala kattuks teisega, võtame kaks punkti: jää sulamine ja vee keemine standardtingimustes ning määrame neile jaotused 0 ja 100 ning jagame nendevahelise intervalli 100 võrdseks osaks. . Seega, kui ühe termomeetri järgi on vannis oleva vee temperatuur 30°, siis iga teine termomeeter (kui see on õigesti kalibreeritud) näitab sama, isegi kui sellel on mull ja täiesti erineva suurusega toru. Esimeses termomeetris paisub elavhõbe sulamistemperatuurist keemistemperatuurini 30/100 võrra. On mõistlik eeldada, et ka teistes termomeetrites paisub elavhõbe samas ulatuses ja needki näitavad 30°. Siin tugineme looduse universaalsusele 2>.
Oletame nüüd, et võtame teise vedeliku, näiteks glütseriini. Kas see annab samades punktides sama skaala? Muidugi, et elavhõbedaga harmoneeruda, peab glütseriini termomeetril jää sulamisel olema 0° ja vee keemisel 100°. Kuid kas termomeetri näidud on ka vahepealsetel temperatuuridel samad? Selgub, et kui elavhõbedatermomeeter näitab 50,0° C, siis glütseriini termomeeter näitab 47,6° C. Võrreldes elavhõbedatermomeetriga, jääb glütseriini termomeeter esimesel poolel jää sulamistemperatuuri ja keemistemperatuuri vahele veidi maha. veepunkt. (Võite teha termomeetreid, mis annavad veelgi suurema lahknevuse. Näiteks veeauruga termomeeter näitaks 12° kohas, kus elavhõbeda temperatuur on 50°!
Nii saadakse nn Celsiuse skaala, mida tänapäeval laialdaselt kasutatakse. USA-s, Inglismaal ja veel mõnes riigis kasutatakse Fahrenheiti skaalat, millel on jää ja keeva vee sulamistemperatuurid tähistatud numbritega 32 ja 212. Esialgu põhines Fahrenheiti skaala kahel muul punktil. Külmutussegu temperatuuriks võeti null ja numbriks 96 (arv, mis jaguneb suur number tegurid ja seetõttu lihtne käsitseda) võrreldi inimkeha normaalse temperatuuriga. Pärast muutmist, kui standardpunktidele määrati täisarvud, oli kehatemperatuur vahemikus 98–99. Toatemperatuuril 68° P vastab 20° C. Sellest hoolimata muutub üleminek ühelt skaalalt teisele numbriline väärtus temperatuuriühikuid, see ei mõjuta temperatuuri mõistet ennast. Viimane rahvusvaheline leping tõi kaasa veel ühe muudatuse: skaala määratlevate standardsete jää sulamis- ja vee keemispunktide asemel, " absoluutne null" ja "kolmpunkt" vee jaoks. Kuigi see muutus temperatuuri määratluses on tavapäraselt fundamentaalne teaduslik töö sellel pole praktiliselt mingit vahet. Kolmikpunkti jaoks valitakse arv nii, et uus skaala sobiks väga hästi kokku vanaga.
2> See arutluskäik on mõnevõrra naiivne. Klaas ka paisub Kas klaasi paisumine mõjutab elavhõbedasamba kõrgust? Mida termomeeter sel põhjusel peale elavhõbeda lihtsa paisumise näitab? Oletame, et kaks termomeetrit sisaldavad puhast elavhõbedat, kuid nende kuulid on valmistatud erinevat tüüpi klaasist ja erineva paisumisega. Kas see mõjutab tulemust?
Minu nimi on Vlada, käin 4. klassis.
Loodusloo ja ümbritseva maailma tundides tutvume loodusega ja vaatleme toimuvaid nähtusi.
Sel aastal oli väga pikk sügis ja olime üllatunud, et õues olevad lombid ei külmunud kaua. Märkasime ka seda, et vahel võis lompides koos veega olla ka märga lund või jääd. Ja oli päevi, mil need lombid külmusid täielikult ja neis polnud vett, kuid mõne aja pärast õnnestus neil jälle täielikult sulada.
Ja siis otsustasime uurida ainete sulamise ja tahkumise nähtusi.
Uuringu käigus lahendasime järgmised probleemid:
1. Erinevate ainete sulamis- ja tahkumisprotsesside tundmine.
2. Määrake ainete sulamistingimused.
3. Ainete kõvenemise tingimuste määramine.
Looduses leiduvaid aineid võib leida erinevad osariigid: vedel, tahke ja gaasiline. Mõnda ainet võime jälgida kõigis olekutes, näiteks vett. Ja selleks, et jälgida erinevad osariigid muud ained, on vaja luua teatud tingimused: jahutada või soojendada.
Kui tahkes olekus ainet kuumutada, saab selle muuta vedelikuks. Seda protsessi nimetatakse sulatamiseks.
Kui aine on sees vedel olek lahe, seda saab muuta tahkeks. Seda protsessi nimetatakse kõvenemiseks.
Tahkes olekus ained jagunevad kristallideks ja amorfseteks kehadeks.
Kristallid sulavad teatud temperatuuril. Kristalli sulamise ajal selle temperatuur ei muutu.
Kristallide tahkumine toimub sulamistemperatuuriga samal temperatuuril. Temperatuur nende kõvenemise ajal ei muutu.
Amorfsete kehade sulamisel ja tahkumisel temperatuur muutub.
1. Vee tahkestumise protsessi uurimine.
Eesmärk: uurida vee kõvastumise protsessi. Määrake vee tahkumise tingimused.
Varustus: veeklaas, termomeeter, stopper.
Uuringu edenemine.
Jälgime kooliõuel vee kõvenemist.
Laske termomeetri veega anumasse ja jälgime vee temperatuuri muutusi. Kasutage jahutusaja jälgimiseks stopperit.
Vaatlustulemused kantakse tabelisse:
|
Vee temperatuur, 0 C |
||||||||||
|
Vee temperatuur, 0 C |
||||||||||
Koostame temperatuuri ja aja graafiku.
Järeldus uuringust :
Kõvenemine vesi tuleb konstantsel temperatuuril 0 0 C. Temperatuur kõvenemise käigus ei muutu.
2. Lume (jää) sulamisprotsesside uurimine.
Eesmärk: Lume (jää) sulamise protsessi uurimine. Uurige lume sulamise tingimusi.
Varustus: lumega klaas, termomeeter, stopper.
Uuringu edenemine.
Lume sulamist jälgime kooli füüsikaklassis.
Langetame termomeetri lumega anumasse ja jälgime temperatuurimuutusi. Sulamisaja jälgimiseks kasutage stopperit.
|
Temperatuur, 0 C |
||||||||||||||
|
Temperatuur, 0 C |
||||||||||
Järeldus uuringust :
Jää on kristalne aine.
Sulamine Sajab lund konstantsel temperatuuril 0 0 C. Temperatuur sulamisprotsessi käigus ei muutu.
3. Parafiini sulamisprotsessi uurimine.
Eesmärk: uurida parafiini sulamisprotsessi. Tutvu parafiini sulatamise tingimustega.
Uuringu edenemine.
Parafiini sulamist jälgime kooli füüsikakabinetis.
Termomeeter on parafiiniga katseklaasis. Asetage katseklaas kuuma vette ja jälgige temperatuurimuutusi. Sulamisaja jälgimiseks kasutage stopperit.
Vaatlustulemused kantakse tabelisse:
|
Temperatuur, 0 C |
||||||||||||
Järeldus uuringust :
Parafiin on amorfne keha. Parafiini sulamisel temperatuur järk-järgult tõuseb.
4. Parafiini kõvenemise protsessi uurimine.
Eesmärk: uurida parafiini kõvenemise protsessi. Tutvu parafiiniga kõvenemise tingimustega.
Varustus: parafiiniga katseklaas, termomeeter, stopper, kuuma veega anum.
Uuringu edenemine.
Parafiini kõvenemist jälgime kooli füüsikakabinetis.
Termomeeter on parafiiniga katseklaasis. Katseklaas sees kuum vesi ja jälgida temperatuurimuutusi. Sulamisaja jälgimiseks kasutage stopperit.
Vaatlustulemused kantakse tabelisse:
|
Temperatuur, 0 C |
||||||||||||||
Järeldus uuringust :
Parafiin on amorfne keha. Parafiini kõvenemisel temperatuur järk-järgult langeb.
Uuringu käigus leidsime, et kristallide ja amorfsete kehade sulamis- ja tahkumisprotsessid kulgevad erinevalt.
Kristallidel on teatud sulamis- ja tahkumistemperatuur. Oleme kindlaks teinud, et vee sulamis- ja tahkumistemperatuur on 0 0 C. Sulamis- või tahkumisprotsessi ajal vee temperatuur ei muutunud. Aga selleks, et vesi kõveneks, peab õhutemperatuur olema alla 0 0 C. Et jää sulaks, peab õhutemperatuur olema suurem kui 0 0 C.
Amorfsed kehad Ei ole teatud temperatuur sulamine ja tahkumine. Amorfsete ainete kuumutamisel need järk-järgult sulavad ja nende temperatuur tõuseb. Jahtudes need kõvastuvad ja nende temperatuur langeb.