لدراسة موضوع "الحركة الحرارية" نحتاج إلى التكرار:

في العالم من حولنا ، أنواع مختلفة من الظواهر الفيزيائية، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالتغيرات في درجة حرارة الجسم.

منذ الطفولة ، نتذكر أن الماء في البحيرة بارد في البداية ، ثم بالكاد دافئ ، وبعد فترة فقط يصبح مناسبًا للسباحة.

باستخدام كلمات مثل "بارد" ، "ساخن" ، "دافئ قليلًا" ، نحدد درجات مختلفة من "سخونة" الأجسام ، أو ، بلغة الفيزياء ، درجات حرارة مختلفة للأجسام.

إذا قارنا درجة الحرارة في البحيرة في الصيف وأواخر الخريف ، فإن الفرق واضح. درجة حرارة الماء الدافئ أعلى قليلاً من درجة حرارة الماء المثلج.

كما هو معروف ، الانتشار في أكثر درجة حرارة عاليةيحدث بشكل أسرع. ويترتب على ذلك أن سرعة حركة الجزيئات ودرجة الحرارة مترابطة بعمق.

التجربة: خذ ثلاثة أكواب واملأها بالبرودة والدافئة و ماء ساخن، والآن ضع كيس شاي في كل كوب ولاحظ كيف يتغير لون الماء؟ أين سيحدث هذا التغيير بشكل مكثف؟

إذا قمت بزيادة درجة الحرارة ، فستزداد سرعة حركة الجزيئات ، وإذا قللت ذلك ، فسوف تنخفض. وهكذا نستنتج: ترتبط درجة حرارة الجسم ارتباطًا مباشرًا بسرعة حركة الجزيئات.

يتكون الماء الساخن من نفس جزيئات الماء البارد بالضبط. الفرق بينهما هو فقط في سرعة حركة الجزيئات.

تسمى الظواهر المتعلقة بتسخين أو تبريد الأجسام ، والتغير في درجة الحرارة ، بالحرارة. وتشمل هذه التسخين أو التبريد ليس فقط الأجسام السائلة ، ولكن أيضًا الهواء الغازي والصلب.

أمثلة أخرى على الظواهر الحرارية: ذوبان المعادن ، وذوبان الجليد.

الجزيئات أو الذرات ، التي هي أساس كل الأجسام ، في حركة فوضوية لا نهاية لها. تحدث حركة الجزيئات في أجسام مختلفة بطرق مختلفة. تتحرك جزيئات الغازات بشكل عشوائي بسرعات عالية على طول مسار معقد للغاية.عند الاصطدام ، يرتد كل منهما عن الآخر ، ويغير حجم واتجاه السرعات.

تتأرجح الجزيئات السائلة حول مواضع التوازن (لأنها تقع بالقرب من بعضها البعض تقريبًا) ونادرًا ما تقفز نسبيًا من وضع توازن إلى آخر. تكون حركة الجزيئات في السوائل أقل حرية من حركة الغازات ، ولكنها أكثر حرية من حركة المواد الصلبة.

في المواد الصلبة ، تتأرجح الجزيئات والذرات حول مواضع متوسطة معينة.

مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد سرعة الجزيئات ، لهذا عادة ما تسمى الحركة الفوضوية للجسيمات بالحرارة.

مثير للإعجاب:

ما هو الارتفاع الدقيق لبرج إيفل؟ وهذا يعتمد على درجة الحرارة المحيطة!

الحقيقة هي أن ارتفاع البرج يتأرجح بمقدار 12 سم.

ويمكن أن تصل درجة حرارة الحزم إلى 40 درجة مئوية.

وكما تعلم ، يمكن أن تتمدد المواد تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة.

العشوائية هي أهم ميزة للحركة الحرارية. أحد أهم الأدلة على حركة الجزيئات هو الانتشار والحركة البراونية. (الحركة البراونية هي حركة أصغر الجسيمات الصلبة في سائل تحت تأثير التأثيرات الجزيئية. كما تظهر الملاحظة ، لا يمكن للحركة البراونية أن تتوقف). اكتشف عالم النبات الإنجليزي روبرت براون الحركة البراونية (1773-1858).

على الإطلاق ، تشارك جميع جزيئات الجسم في الحركة الحرارية للجزيئات والذرات ، ولهذا السبب تتغير أيضًا حالة الجسم نفسه وخصائصه المختلفة مع التغيير في الحركة الحرارية.

ضع في اعتبارك كيف تتغير خصائص الماء مع تغير 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. على العكس من ذلك ، مع انخفاض درجة حرارة الجسم ، ينخفض ​​متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئاته.

درجة الحرارة - القيمة التي تميز الحالة الحرارية للجسم أو مقياس "تسخين" الجسم.

كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم ، زادت الطاقة التي تمتلكها ذراته وجزيئاته في المتوسط.

يتم قياس درجة الحرارة موازين الحرارة، بمعنى آخر. أدوات قياس درجة الحرارة

لا يتم قياس درجة الحرارة بشكل مباشر! القيمة المقاسة تعتمد على درجة الحرارة!

يوجد حاليًا موازين حرارة سائلة وكهربائية.

في موازين الحرارة السائلة الحديثة ، هذا هو حجم الكحول أو الزئبق. مقياس الحرارة يقيس درجة حرارته! وإذا أردنا قياس درجة حرارة جسم آخر بميزان حرارة ، يجب أن ننتظر بعض الوقت حتى تتساوى درجة حرارة الجسم مع مقياس الحرارة ، أي سيأتي التوازن الحراري بين مقياس الحرارة والجسم. يحتاج "ميزان الحرارة" المنزلي إلى وقت لإعطاء قيمة دقيقة لدرجة حرارة المريض.

هذا هو قانون التوازن الحراري:

لأي مجموعة من الأجسام المعزولة ، بعد مرور بعض الوقت ، تصبح درجات الحرارة كما هي ،

أولئك. تحدث حالة التوازن الحراري.

يتم قياس درجة حرارة الجسم باستخدام مقياس حرارة ويتم التعبير عنها غالبًا من حيث درجة مئوية(درجة مئوية). هناك أيضًا وحدات قياس أخرى: فهرنهايت وكلفن وريومور.

يقيس معظم الفيزيائيين درجة الحرارة على مقياس كلفن. 0 درجة مئوية = 273 درجة كلفن

صفحة 1

تشبه الحركة الحرارية لجزيئات المواد في الحالة السائلة حركتها للمواد في الحالة البلورية والغازية. في البلورات ، يتم التعبير عن الحركة الحرارية للجزيئات بشكل أساسي في اهتزازات الجزيئات حول مواضع التوازن ، والتي لا تتغير عمليًا بمرور الوقت. الحركة الحرارية للجزيئات في الغازات هي في الأساس حركتها ودورانها ، والتي تتغير اتجاهاتها في الاصطدامات.

تسمى الحركة الحرارية لجزيئات مادة ما على سطح الركيزة بالهجرة. أثناء الهجرة ، تظهر إمكانية تصادم الجزيئات - اثنان وأقل ثلاثة فيما بينها. تتحد الجزيئات المتصادمة تحت تأثير قوى فان دير فال. لذلك ، يتم تشكيل أزواج وثلاثة توائم. يصعب امتصاصها أكثر من الجزيئات المفردة ، لأن روابطها مع السطح أقوى بشكل ملحوظ. هذه التكوينات هي مراكز نشطة أثناء تكثيف جزيئات الترسيب اللاحقة.

نظرًا لأن الحركة الحرارية لجزيئات مادة الجسم تنتهك ترتيبها المنظم ، فإن المغنطة تتناقص مع زيادة درجة الحرارة.

نظرًا لأن الحركة الحرارية لجزيئات مادة الجسم تنتهك ترتيبها المنظم ، فإن المغنطة تتناقص مع زيادة درجة الحرارة. إذا تمت إزالة هذا الجسم من المجال الخارجي ، فإن الحركة الفوضوية للجزيئات ستؤدي إلى إزالة المغناطيسية بالكامل.

يتم إنشاء ضغط البخار المشبع بالحركة الحرارية لجزيئات مادة ما في طور البخار عند درجة حرارة معينة.

تحدث الحالة الغازية عندما تتجاوز طاقة الحركة الحرارية لجزيئات مادة ما طاقة تفاعلها. تكتسب جزيئات المادة في هذه الحالة حركة انتقالية مستقيمة ، وتُفقد الخصائص الفردية للمواد ، وتلتزم بقوانين تبادل الغازات المشتركة بين جميع الغازات. هيئات مختلفةليس لها شكلها الخاص وتغير حجمها بسهولة عند تعرضها لقوى خارجية أو عندما تتغير درجة الحرارة.

يتميز الصفر المطلق (0 كلفن) بتوقف الحركة الحرارية لجزيئات المادة ويتوافق مع درجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية في 273 16 درجة مئوية.

تجعل النظرية الحركية للمادة من الممكن إقامة علاقة بين الضغط والطاقة الحركية للحركة الحرارية لجزيئات المادة.

إذا كانت الحركات الداخلية في الجزيئات مرتبطة بحركتها الحرارية الخارجية ، فمن المستحيل فهم خصائص مادة ما ، وسلوكها الكيميائي ، دون دراسة هذا الارتباط ، دون مراعاة العوامل التي تؤثر على الحركة الحرارية لجزيئات مادة (درجة حرارة ، ضغط ، وسط ، إلخ).) ومن خلال هذه الحركة الحرارية تؤثر أيضًا على حالة الحركة الداخلية في كل جزيء فردي.

وهكذا ، وجد أن أي مادة يمكن أن تنتقل من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة. ومع ذلك ، يمكن لكل مادة أن تتعرض لمثل هذا التحول فقط عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة معينة تسمى درجة الحرارة الحرجة Tk. فوق درجة الحرارة الحرجة ، لا تتحول المادة إلى سائل أو صلب عند أي ضغط. من الواضح ، عند درجة حرارة حرجة ، أن متوسط ​​الطاقة الحركية للحركة الحرارية لجزيئات مادة ما يتجاوز الطاقة الكامنة لارتباطها في سائل أو صلب. نظرًا لاختلاف القوى الجاذبة التي تعمل بين جزيئات المواد المختلفة ، فإن الطاقة الكامنة لربطها ليست هي نفسها ، وبالتالي فإن قيم درجة الحرارة الحرجة للمواد المختلفة أيضًا تختلف.

تم تقديم أوقات الاسترخاء 1 و T2 أعلاه كثوابت ، والتي يجب تحديدها من التجربة. تكمن قيم 7 المقاسة للمواد المختلفة في نطاق واسع من K) 4 ثوانٍ لمحاليل الأملاح المغنطيسية إلى عدة. تشير البيانات التجريبية إلى وجود علاقة وثيقة بين قيم أوقات الاسترخاء وبنية وطبيعة الحركة الحرارية لجزيئات المادة.

تميز درجة الحرارة المطلقة T، K درجة تسخين الجسم. على وجه الخصوص ، باعتبارها القيم الأولية التي تستخدم في بناء مقياس درجة الحرارة المئوية العملي الدولي لتحديد أصل درجة الحرارة ووحدة قياسها - درجة ، درجة حرارة انصهار الجليد (0 درجة مئوية) ونقطة غليان الماء تؤخذ (100 درجة مئوية) عند الضغط الجوي العادي. تعتبر درجات الحرارة فوق 0 درجة مئوية موجبة ، وتعتبر درجات الحرارة أقل من 0 درجة مئوية سلبية. في نظام الوحدات الدولي للوحدات ، يتم إجراء حسابات درجة الحرارة من الصفر المطلق بدرجات مقياس كلفن الحراري الديناميكي. يتميز الصفر المطلق لهذا المقياس (0 كلفن) بوقف الحركة الحرارية لجزيئات المادة ويتوافق مع درجة حرارة -273 15 درجة مئوية على مقياس سلزيوس.وبالتالي ، يختلف كلا المقياسين فقط في نقطة البداية من المرجع ، وسعر القسمة (الدرجة) هو نفسه بالنسبة لهم.

الصفحات: 1

رقم التذكرة 17

1. الفرضية الذرية لتركيب المادة ودليلها التجريبي. نموذج الغاز المثالي. درجة الحرارة المطلقة. درجة الحرارة كمقياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية للحركة الدافئة للجسيمات.

1. قوانين انعكاس وانكسار الضوء. انعكاس داخلي كامل؛ العدسات؛ صيغة عدسة رقيقة الأجهزة البصرية.

أ. 1. تتكون جميع المواد من جزيئات توجد بينها فجوات. الدليل: 1. إذا كسرت شيئًا ما ، فإن القطع يكون خشنًا ؛ 2. يمكن دائمًا ضغط أي جسم - ويرجع ذلك إلى الفجوات بين الجزيئات.

ب. جميع الجزيئات في حركة فوضوية مستمرة. الإثبات: 1. الانتشار - ظاهرة اختلاط المواد مع بعضها البعض. إذا قمت بدمج مادتين ، فسيتم خلطهما بعد فترة بدون خلط (على سبيل المثال: خيار التخليل) ؛ 2. الحركة البراونية هي حركة الجسيمات الكبيرة العالقة في سائل أو غاز. (على سبيل المثال: "ترقص" جزيئات الغبار في الهواء - ويرجع ذلك إلى حقيقة أن جزيئات الهواء تتحرك بشكل مستمر وعشوائي وتتسبب في تدمير الجزيئات).

ج. في الوقت نفسه ، توجد قوى الجذب والتنافر بين الجزيئات (على سبيل المثال: الترامبولين ونابض السيارة وغيرها)

الغاز المثالي هو نموذج في الفيزياء. الغاز المثالي هو غاز في وعاء عندما لا يصطدم الجزيء المتطاير من جدار إلى جدار الوعاء بجزيئات أخرى.

تربط المعادلة الأساسية لـ MKT المعلمات العيانية (الضغط والحجم ودرجة الحرارة) لنظام الغاز بالمعلمات المجهرية (الكتلة الجزيئية ، ومتوسط ​​سرعة حركتها).

أين هو التركيز ، 1 / ​​مول ؛ - كتلة الجزيء ، كجم ؛ - سرعة الجذر التربيعي للجزيئات ، م / ث ؛ - الطاقة الحركية للحركة الجزيئية ، J.

درجة الحرارة المطلقة - تقاس بوحدة K (كلفن)

الصفر المطلق هو درجة حرارة تساوي -273 درجة مئوية - حيث يجب أن تتوقف كل حركة.

يستخدم نموذج الغاز المثالي لشرح خصائص المادة في الحالة الغازية. يعتبر الغاز مثاليًا إذا: أ) لا توجد قوى جذب بين الجزيئات ، أي أن الجزيئات تتصرف مثل الأجسام المرنة تمامًا ؛

ب) الغاز مخلخ جدا ، أي المسافة بين الجزيئات كثيرة المزيد من الأحجامالجزيئات نفسها

ج) يتحقق التوازن الحراري في جميع أنحاء الحجم على الفور. يتم تنفيذ الشروط اللازمة لاكتساب الغاز الحقيقي خصائص الغاز المثالي مع خلخلة مناسبة للغاز الحقيقي. تختلف بعض الغازات ، حتى في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي ، قليلاً عن الغازات المثالية. المعلمات الرئيسية للغاز المثالي هي الضغط والحجم ودرجة الحرارة.

كان أحد النجاحات الأولى والمهمة لـ MKT هو التفسير النوعي والكمي لضغط الغاز على جدران الوعاء. التفسير النوعي هو أن جزيئات الغاز ، عند اصطدامها بجدران الوعاء ، تتفاعل معها وفقًا لقوانين الميكانيكا كأجسام مرنة وتنقل نبضاتها إلى جدران الأوعية.

بناءً على استخدام الأحكام الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية ، تم الحصول على المعادلة الأساسية لـ MKT للغاز المثالي ،

والذي يبدو كالتالي: حيث p هو ضغط غاز مثالي ، m0 كتلة الجزيء ، متوسط ​​القيمة

تركيز الجزيئات ، مربع سرعة الجزيئات.

للدلالة على متوسط ​​قيمة الطاقة الحركية للحركة الانتقالية لجزيئات الغاز المثالية

نحصل على المعادلة الأساسية

MKT للغاز المثالي بالشكل:

ومع ذلك ، بقياس ضغط الغاز فقط ، من المستحيل معرفة متوسط ​​قيمة الطاقة الحركية للجزيئات بشكل منفصل ، أو تركيزها. لذلك ، للعثور على المعلمات المجهرية للغاز ، من الضروري قياس بعض الكمية الفيزيائية الأخرى المتعلقة بمتوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات. هذه الكمية هي درجة الحرارة. درجة الحرارة هي كمية مادية قياسية تصف حالة التوازن الديناميكي الحراري (حالة لا يوجد فيها تغيير في المعلمات المجهرية). بصفتها كمية ديناميكية حرارية ، تميز درجة الحرارة الحالة الحرارية للنظام وتقاس بدرجة انحرافها عن تلك المأخوذة على أنها صفر ، باعتبارها كمية جزيئية حركية ، فهي تميز شدة الحركة الفوضوية للجزيئات وتقاس بمتوسطها. الطاقة الحركية. Ek \ u003d 3/2 kT ، حيث k \ u003d 1.38 10 ^ (-23) J / K ويسمى ثابت بولتزمان.

درجة حرارة جميع أجزاء النظام المعزول في حالة توازن هي نفسها. تُقاس درجة الحرارة باستخدام موازين الحرارة بدرجات بمقاييس درجات الحرارة المختلفة. يوجد مقياس ديناميكي حراري مطلق (مقياس كلفن) ومقاييس تجريبية مختلفة تختلف في نقاط البداية. قبل إدخال مقياس درجة الحرارة المطلقة ، تم استخدام المقياس المئوي على نطاق واسع في الممارسة العملية (تم أخذ نقطة تجمد الماء على أنها 0 درجة مئوية ، ونقطة غليان الماء عند الضغط الجوي العادي كانت 100 درجة مئوية).

تسمى وحدة درجة الحرارة المطلقة كلفن ويتم اختيارها لتكون مساوية لدرجة واحدة مئوية 1 ك = 1 درجة مئوية. في مقياس كلفن ، تُؤخذ درجة حرارة الصفر المطلق على أنها صفر ، أي درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط غاز مثالي عند حجم ثابت صفراً. تعطي الحسابات النتيجة أن درجة حرارة الصفر المطلق هي -273 درجة مئوية. وبالتالي ، هناك علاقة بين مقياس درجة الحرارة المطلقة ومقياس سلزيوس T = t ° C + 273. لا يمكن الوصول إلى الصفر المطلق لدرجات الحرارة ، لأن أي تبريد يعتمد على تبخر الجزيئات من السطح ، وعند الاقتراب من الصفر المطلق ، فإن معدل الحركة الانتقالية للجزيئات يتباطأ لدرجة أن التبخر يكاد يتوقف. نظريًا ، عند الصفر المطلق ، يكون معدل الحركة الانتقالية للجزيئات صفرًا ، أي تتوقف الحركة الحرارية للجزيئات.

إلى الأمام

انتباه! تعد معاينة الشرائح للأغراض الإعلامية فقط وقد لا تمثل النطاق الكامل للعرض التقديمي. إذا كنت مهتمًا بهذا العمل ، فيرجى تنزيل النسخة الكاملة.

الأهداف.

• تعليمي.
  • إعطاء مفهوم درجة الحرارة كمقياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية ؛ النظر في تاريخ إنشاء موازين الحرارة ، ومقارنة مقاييس درجات الحرارة المختلفة ؛ لتكوين القدرة على تطبيق المعرفة المكتسبة لحل المشكلات وأداء المهام العملية ، لتوسيع آفاق الطلاب في مجال الظواهر الحرارية.
• تعليمي.
  • تنمية القدرة على الاستماع إلى المحاور للتعبير عن وجهة نظره
• النامية.
  • تنمية الاهتمام التطوعي لدى الطلاب والتفكير (القدرة على التحليل والمقارنة وبناء المقارنات واستخلاص النتائج) والاهتمام المعرفي (بناءً على تجربة جسدية) ؛
  • تشكيل مفاهيم النظرة العالمية حول معرفة العالم.

أثناء الفصول

مرحبا ، اجلس.

عند دراسة الميكانيكا ، كنا مهتمين بحركة الأجسام. الآن سننظر في الظواهر المرتبطة بالتغيير في خصائص الأجسام أثناء الراحة. سوف ندرس تسخين الهواء وتبريده ، وذوبان الجليد ، وذوبان المعادن ، وغليان الماء ، وما إلى ذلك. وتسمى هذه الظواهر الظواهر الحرارية.

نعلم أنه عند تسخين الماء البارد ، يصبح دافئًا أولاً ثم بعد ذلك ساخنًا. يبرد الجزء المعدني المأخوذ من اللهب تدريجيًا. يصبح الهواء المحيط بسخانات الماء ساخنًا ، إلخ.

تشير الكلمات "بارد" و "دافئ" و "ساخن" إلى الحالة الحرارية للأجسام. الكمية التي تميز الحالة الحرارية للأجسام هي درجة الحرارة.

يعلم الجميع أن درجة حرارة الماء الساخن أعلى من درجة حرارة الماء البارد. في الشتاء تكون درجة حرارة الهواء في الخارج أقل من الصيف.

جميع جزيئات أي مادة تتحرك بشكل مستمر وعشوائي (بشكل عشوائي).

تسمى الحركة العشوائية للجزيئات بالحركة الحرارية.

ما هو الفرق بين الحركة الحرارية والحركة الميكانيكية؟

إنها تنطوي على العديد من الجسيمات ذات المسارات المختلفة. الحركة لا تتوقف أبدا. (مثال: الحركة البراونية)

مظاهرة لنموذج الحركة البراونية

على ماذا تعتمد الحركة الحرارية؟

• التجربة رقم 1: لنضع قطعة من السكر في ماء بارد والأخرى في ماء ساخن. الذي سوف يذوب بشكل أسرع؟
• التجربة رقم 2: لنضع قطعتين من السكر (واحدة أكبر من الأخرى) في ماء بارد. الذي سوف يذوب بشكل أسرع؟

تبين أن مسألة ما هي درجة الحرارة صعبة للغاية. ما الفرق بين الماء الساخن والماء البارد؟ لفترة طويلة لم يكن هناك إجابة واضحة على هذا السؤال. نحن نعلم اليوم أنه في أي درجة حرارة ، يتكون الماء من نفس الجزيئات. ثم ما الذي يتغير بالضبط في الماء مع ارتفاع درجة حرارته؟ لقد رأينا من التجربة أن السكر يذوب بشكل أسرع في الماء الساخن. يحدث الذوبان بسبب الانتشار. في هذا الطريق، يكون الانتشار في درجات حرارة أعلى أسرع منه في درجات حرارة منخفضة.

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 ​​سرعته الجزيئية 440 م / ث ، لديه درجة حرارة 20 درجة مئوية ، بينما النيتروجين ، بنفس متوسط ​​السرعة الجزيئية ، تبلغ درجة حرارته 16 درجة مئوية. يرجع انخفاض درجة حرارة النيتروجين إلى حقيقة أن جزيئات النيتروجين أخف من جزيئات الأكسجين. وبالتالي ، لا يتم تحديد درجة حرارة مادة ما فقط من خلال متوسط ​​سرعة جزيئاتها ، ولكن أيضًا من خلال كتلتها. ونرى الشيء نفسه في التجربة رقم 2.

نحن نعرف الكميات التي تعتمد على كل من سرعة وكتلة الجسيم. هذه هي الزخم والطاقة الحركية. لقد أثبت العلماء أن الطاقة الحركية للجزيئات هي التي تحدد درجة حرارة الجسم: درجة الحرارة هي مقياس لمتوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئات الجسم ؛ كلما زادت هذه الطاقة ، ارتفعت درجة حرارة الجسم.

لذلك ، عندما يتم تسخين الأجسام ، يزداد متوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات ، وتبدأ في التحرك بشكل أسرع ؛ عندما تبرد ، تقل طاقة الجزيئات ، وتبدأ في التحرك بشكل أبطأ.

درجة الحرارة هي القيمة التي تميز الحالة الحرارية للجسم. مقياس "دفء" الجسم. كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم ، زادت الطاقة التي تمتلكها ذراته وجزيئاته في المتوسط.

هل يمكن للمرء أن يعتمد فقط على أحاسيسه للحكم على درجة حرارة الجسم؟

• تجربة رقم 1: المس شيئًا خشبيًا بيد واحدة وجسمًا معدنيًا باليد الأخرى.

قارن الأحاسيس

على الرغم من أن كلا الجسمين في نفس درجة الحرارة ، إلا أن إحدى اليدين ستشعر بالبرودة والأخرى دافئة

• تجربة رقم 2: خذ ثلاث أوعية بالماء الساخن والدافئ والبارد. اغمس إحدى يديك في وعاء من الماء البارد والأخرى في وعاء من الماء الساخن. بعد فترة ، يتم إنزال كلتا اليدين في وعاء به ماء دافئ.

قارن الأحاسيس

أصبحت اليد التي كانت في الماء الساخن باردة الآن ، واليد التي كانت في الماء البارد أصبحت دافئة الآن ، على الرغم من وجود كلتا اليدين في نفس الإناء

لقد أثبتنا أن مشاعرنا ذاتية. هناك حاجة إلى أدوات لتأكيدها.

تسمى الأدوات المستخدمة لقياس درجة الحرارة موازين الحرارة. يعتمد تشغيل مقياس الحرارة هذا على التمدد الحراري للمادة. عند التسخين ، يزداد عمود المادة المستخدمة في مقياس الحرارة (على سبيل المثال ، الزئبق أو الكحول) ، وعندما يتم تبريده ، يتناقص. اخترع الفيزيائي الفرنسي ج. راي أول مقياس حرارة سائل في عام 1631.

ستتغير درجة حرارة الجسم حتى يصل إلى التوازن الحراري مع البيئة.

قانون التوازن الحراري: بالنسبة لأي مجموعة من الأجسام المعزولة ، بعد مرور بعض الوقت ، تصبح درجات الحرارة كما هي ، أي تحدث حالة التوازن الحراري.

يجب أن نتذكر أن أي مقياس حرارة يظهر 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 الوسط ، ستتغير درجة حرارة مقياس الحرارة أيضًا.

يعمل مقياس الحرارة الطبي ، المصمم لقياس درجة حرارة جسم الشخص ، بشكل مختلف نوعًا ما. إنه ينتمي إلى ما يسمى ب أقصى درجات الحرارة، وتحديد أعلى درجة حرارة تم تسخينها إليها. بعد قياس درجة الحرارة الخاصة بك ، قد تلاحظ أنه في بيئة أكثر برودة (مقارنة بجسم الإنسان) ، يستمر مقياس الحرارة الطبي في إظهار نفس القيمة. لإعادة عمود الزئبق إلى حالته الأصلية ، يجب اهتزاز مقياس الحرارة هذا.

مع وجود مقياس حرارة مخبري يستخدم لقياس درجة حرارة الوسط ، هذا ليس ضروريًا.

تسمح لك موازين الحرارة المستخدمة في الحياة اليومية بالتعبير عن درجة حرارة مادة ما بالدرجات المئوية (درجة مئوية).

A.Celsius (1701-1744) - عالم سويدي اقترح استخدام مقياس درجة حرارة مئوية. في مقياس درجة الحرارة المئوية ، الصفر (من منتصف القرن الثامن عشر) هو درجة حرارة ذوبان الجليد ، و 100 درجة هي نقطة غليان الماء عند الضغط الجوي العادي.

سنستمع إلى الرسالة حول تاريخ تطوير موازين الحرارة (عرض قدمه سيدوروفا إي.)

تعتمد موازين الحرارة السائلة على مبدأ تغيير حجم السائل الذي يصب في مقياس الحرارة (عادة الكحول أو الزئبق) مع تغير درجة الحرارة المحيطة. العيب: تتوسع السوائل المختلفة بشكل مختلف ، لذلك تختلف قراءات موازين الحرارة: الزئبق -50 درجة مئوية ؛ الجلسرين -47.6 0 درجة مئوية

حاولنا صنع مقياس حرارة سائل في المنزل. دعونا نرى ما جاء منها. (فيديو بريكينا في الملحق 1)

علمنا أن هناك مقاييس مختلفة لدرجة الحرارة. بالإضافة إلى مقياس سيليزيوس ، يستخدم مقياس كلفن على نطاق واسع. تم تقديم مفهوم درجة الحرارة المطلقة بواسطة W. Thomson (Kelvin). مقياس درجة الحرارة المطلقة يسمى مقياس كلفن أو مقياس درجة الحرارة الديناميكي الحراري.

وحدة درجة الحرارة المطلقة هي كلفن (ك).

الصفر المطلق - أدنى درجة حرارة ممكنة حيث لا يمكن أن يكون أي شيء أكثر برودة ومن المستحيل نظريًا استخراج الطاقة الحرارية من مادة ، وهي درجة الحرارة التي تتوقف عندها الحركة الحرارية للجزيئات

يُعرّف الصفر المطلق على أنه 0 ك ، وهو ما يقرب من 273.15 درجة مئوية

واحد كلفن يساوي درجة واحدة T = t + 273

أسئلة من الامتحان

أي من الخيارات التالية لقياس درجة حرارة الماء الساخن بميزان حرارة يعطي نتيجة أكثر دقة؟

1) يتم إنزال الترمومتر في الماء ، وبعد إخراجه من الماء بعد بضع دقائق ، يتم أخذ القراءات.

2) يتم خفض مقياس الحرارة في الماء وانتظر حتى تتوقف درجة الحرارة عن التغير. بعد ذلك ، دون إزالة الترمومتر من الماء ، خذ قراءاته.

3) يتم إنزال مقياس الحرارة في الماء وبدون إزالته من الماء ، قم بأخذ القراءات على الفور

4) يتم إنزال الترمومتر في الماء ، ثم يتم إزالته بسرعة من الماء وتؤخذ القراءات

يوضح الشكل جزءًا من مقياس الحرارة معلقًا خارج النافذة. درجة حرارة الهواء في الخارج

• 18 0 ج
• 14 0 درجة مئوية
• 21 0 درجة مئوية
• 22 0 درجة مئوية

حل المسائل رقم 915 ، 916 ("مجموعة من المسائل في الفيزياء 7-9" بقلم ف.ي. لوكاشيك ، إي في إيفانوفا)

1. الواجب المنزلي: الفقرة 28
2. رقم 128 D "مجموعة مشاكل في الفيزياء 7-9" V.I. Lukashik، E.V. إيفانوفا

الدعم المنهجي

1. "فيزياء 8" S.V. جروموف ، ن. الام
2. "مجموعة من المسائل في الفيزياء 7-9" ف. إيفانوفا
3. الرسومات الموجودة في المجال العام للإنترنت

1. في عام 1827 ، لاحظ عالم النبات الإنجليزي ر. براون ، الذي درس جزيئات حبوب اللقاح العالقة في الماء بواسطة المجهر ، أن هذه الجسيمات تتحرك بشكل عشوائي. يبدو أنهم يرتجفون في الماء.

لا يمكن تفسير سبب حركة جزيئات حبوب اللقاح لفترة طويلة. اقترح براون نفسه في البداية أن يتحركوا لأنهم على قيد الحياة. لقد حاولوا شرح حركة الجسيمات عن طريق التسخين غير المتكافئ لأجزاء مختلفة من الوعاء ، والتفاعلات الكيميائية التي تحدث ، وما إلى ذلك. ولم يفهموا السبب الحقيقي لحركة الجسيمات العالقة في الماء إلا بعد وقت طويل. هذا السبب هو حركة الجزيئات.

تتحرك جزيئات الماء التي يوجد بها جسيم حبوب اللقاح وتضربه. في هذه الحالة ، يضرب عدد غير متساوٍ من الجزيئات الجسيم من جوانب مختلفة ، مما يؤدي إلى حركته.

دعنا في هذه اللحظة \ (t_1 \) تحت تأثير تأثيرات جزيئات الماء ، يتحرك الجسيم من النقطة أ إلى النقطة ب. في النقطة التالية ، يصطدم عدد أكبر من الجزيئات بالجسيم من الآخر. الجانب ، واتجاه حركته يتغير ، يتحرك من t. في t. C. وبالتالي ، فإن حركة جزيء حبوب اللقاح هي نتيجة لحركة وتأثيرات جزيئات الماء عليه ، حيث يوجد حبوب اللقاح ( الشكل 65). يمكن ملاحظة ظاهرة مماثلة إذا تم وضع جزيئات من الطلاء أو السخام في الماء.

يوضح الشكل 65 مسار جسيم حبوب اللقاح. يمكن ملاحظة أنه من المستحيل التحدث عن أي اتجاه معين لحركتها. هي تتغير طوال الوقت.

نظرًا لأن حركة الجسيم هي نتيجة لحركة الجزيئات ، فيمكننا استنتاج ذلك الجزيئات تتحرك عشوائيا (فوضوية). بمعنى آخر ، من المستحيل تحديد أي اتجاه معين تتحرك فيه جميع الجزيئات.

حركة الجزيئات لا تتوقف أبدا. يمكن أن يقال ذلك بشكل متواصل. تسمى الحركة العشوائية المستمرة للذرات والجزيئات الحركة الحرارية. يتم تحديد هذا الاسم من خلال حقيقة أن سرعة حركة الجزيئات تعتمد على درجة حرارة الجسم.

لأن الأجساد مكونة من عدد كبيرالجزيئات وحركة الجزيئات عشوائية ، ومن ثم من المستحيل تحديد عدد الضربات التي سيختبرها هذا الجزيء أو ذاك من الآخرين. لذلك يقولون أن موضع الجزيء وسرعته في كل لحظة من الزمن عشوائي. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن حركة الجزيئات لا تخضع لقوانين معينة. على وجه الخصوص ، على الرغم من اختلاف سرعات الجزيئات في وقت ما ، فإن معظمها لها سرعات قريبة من بعض القيمة المحددة. عادة ، عند الحديث عن سرعة حركة الجزيئات ، فإنهم يقصدون متوسط ​​السرعة\ ((v_ (cp)) \).

2. من وجهة نظر حركة الجزيئات ، يمكن للمرء أن يفسر ظاهرة مثل الانتشار.

الانتشار هو ظاهرة تغلغل جزيئات مادة ما في الفجوات بين جزيئات مادة أخرى.

نشم رائحة العطر على مسافة ما من الزجاجة. هذا يرجع إلى حقيقة أن جزيئات الأرواح ، مثل جزيئات الهواء ، تتحرك. هناك فجوات بين الجزيئات. تخترق جزيئات العطور الفجوات بين جزيئات الهواء وجزيئات الهواء في الفجوات بين جزيئات العطور.

يمكن ملاحظة انتشار السوائل إذا تم سكب محلول من كبريتات النحاس في دورق ، وصُب الماء في الأعلى بحيث يكون هناك حد حاد بين هذه السوائل. بعد يومين أو ثلاثة ، ستلاحظ أن الحدود لن تكون حادة بعد الآن ؛ سيتم غسلها بالكامل في غضون أسبوع. بعد شهر ، سيصبح السائل متجانسًا وسيتم تلوينه بنفس اللون في جميع أنحاء الوعاء (الشكل 66).

في هذه التجربة ، تخترق جزيئات كبريتات النحاس الفجوات بين جزيئات الماء وجزيئات الماء - في الفجوات بين جزيئات كبريتات النحاس. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن كثافة كبريتات النحاس أكبر من كثافة الماء.

تظهر التجارب أن الانتشار في الغازات يحدث بشكل أسرع من السوائل. هذا يرجع إلى حقيقة أن الغازات أقل كثافة من السوائل ، أي توجد جزيئات الغاز على مسافات كبيرة من بعضها البعض. يحدث الانتشار بشكل أبطأ في المواد الصلبة ، لأن جزيئات المواد الصلبة أقرب إلى بعضها البعض من جزيئات السوائل.

في الطبيعة ، والتكنولوجيا ، والحياة اليومية ، يمكنك أن تجد العديد من الظواهر التي يتجلى فيها الانتشار: تلطيخ ، لصق ، إلخ. الانتشار له أهمية كبيرة في حياة الإنسان. على وجه الخصوص ، بسبب الانتشار ، يدخل الأكسجين إلى جسم الإنسان ليس فقط من خلال الرئتين ، ولكن أيضًا من خلال الجلد. لنفس السبب ، تنتقل المغذيات من الأمعاء إلى الدم.

لا يعتمد معدل الانتشار على حالة تراكم المادة فحسب ، بل يعتمد أيضًا على درجة الحرارة.

إذا قمت بتحضير وعاءين بالماء والزجاج الأزرق لتجربة الانتشار ، ووضعت إحداهما في الثلاجة وتركت الأخرى في الغرفة ، فستجد ذلك عند درجة حرارة أعلى ، يحدث الانتشار بشكل أسرع. هذا لأنه مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتحرك الجزيئات بشكل أسرع. هكذا سرعة الجزيئات
وترتبط درجة حرارة الجسم.

كلما زاد متوسط ​​سرعة حركة جزيئات الجسم ، ارتفعت درجة حرارته.

3. الفيزياء الجزيئية ، على عكس الميكانيكا ، تدرس أنظمة (أجسام) تتكون من عدد كبير من الجسيمات. قد تكون هذه الهيئات مختلفة تنص على.

الكميات التي تميز حالة النظام (الجسم) تسمى معلمات الحالة. تشمل معلمات الحالة الضغط والحجم ودرجة الحرارة.

مثل هذه الحالة من النظام ممكنة ، حيث تظل المعلمات التي تميزه دون تغيير لفترة طويلة بشكل تعسفي في غياب التأثيرات الخارجية. هذه الحالة تسمى توازن حراري.

لذلك ، لا يتغير حجم ودرجة حرارة وضغط السائل في وعاء في حالة توازن حراري مع الهواء في الغرفة إذا لم تكن هناك أسباب خارجية لذلك.

4. تميز حالة التوازن الحراري للنظام مثل هذه المعلمة مثل درجة الحرارة. خصوصيتها هي أن قيمة درجة الحرارة في جميع أجزاء النظام ، والتي هي في حالة توازن حراري ، هي نفسها. إذا قمت بوضع ملعقة فضية (أو ملعقة مصنوعة من أي معدن آخر) في كوب من الماء الساخن ، فسوف تسخن الملعقة ويبرد الماء. سيحدث هذا حتى يتم الوصول إلى التوازن الحراري ، حيث يكون للملعقة والماء نفس درجة الحرارة. على أي حال ، إذا أخذنا جسمين مختلفين في درجة الحرارة وقمنا بتلامسهما ، فإن الجسم الأكثر سخونة سوف يبرد ، والجسم الأكثر برودة سوف يسخن. بعد مرور بعض الوقت ، سيصل النظام المكون من هذين الجسمين إلى توازن حراري ، وستصبح درجة حرارة هذين الجسمين كما هي.

لذلك ، ستصبح درجة حرارة الملعقة والماء كما هي عندما يصلان إلى التوازن الحراري.

درجة الحرارة هي كمية فيزيائية تميز الحالة الحرارية للجسم.

لذا ، فإن درجة حرارة الماء الساخن أعلى من درجة حرارة البرودة ؛ في الشتاء تكون درجة حرارة الهواء في الخارج أقل من الصيف.

وحدة درجة الحرارة درجة مئوية (درجة مئوية). يتم قياس درجة الحرارة ميزان الحرارة.

يعتمد جهاز مقياس الحرارة ، وبالتالي ، طريقة قياس درجة الحرارة على اعتماد خصائص الأجسام على درجة الحرارة ، على وجه الخصوص ، خاصية الجسم في التمدد عند تسخينه. يمكن استخدام أجسام مختلفة في موازين الحرارة: سائلة (كحول ، زئبق) ، صلبة (معادن) وغازية. يطلق عليهم الهيئات الحرارية. يتم وضع جسم حراري (سائل أو غاز) في أنبوب مزود بميزان ، ويتم ملامسته للجسم المراد قياس درجة حرارته.

عند إنشاء المقياس ، يتم تحديد نقطتين رئيسيتين (مرجعية ، مرجعية) ، يتم تعيين قيم درجة حرارة معينة لهما ، ويتم تقسيم الفاصل الزمني بينهما إلى عدة أجزاء. تتوافق قيمة كل جزء مع وحدة درجة الحرارة على هذا المقياس.

5. هناك مقاييس مختلفة لدرجة الحرارة. يعد مقياس سيليزيوس أحد أكثر المقاييس شيوعًا في الممارسة العملية. النقاط الرئيسية لهذا المقياس هي درجة حرارة انصهار الجليد ونقطة غليان الماء عند الضغط الجوي العادي (760 ملم زئبق). تم تخصيص النقطة الأولى بقيمة 0 درجة مئوية ، والثانية - 100 درجة مئوية. تم تقسيم المسافة بين هذه النقاط إلى 100 جزء متساوي وحصلت على مقياس سلزيوس. وحدة درجة الحرارة في هذا المقياس هي 1 درجة مئوية. بالإضافة إلى مقياس درجة مئوية ، يتم استخدام مقياس درجة الحرارة على نطاق واسع ، يسمى مطلقمقياس درجة الحرارة (الديناميكي الحراري) ، أو مقياس كلفن. للصفر على هذا المقياس ، تؤخذ درجة حرارة -273 درجة مئوية (بتعبير أدق -273.15 درجة مئوية). هذه درجة الحرارة تسمى الصفر المطلقدرجات الحرارة ويشار إليها بـ 0 ك. وحدة درجة الحرارة هي كلفن واحد (1 كلفن) ؛ إنها تساوي درجة واحدة مئوية. وفقًا لذلك ، تبلغ درجة حرارة انصهار الجليد على مقياس درجة الحرارة المطلقة 273 كلفن (273.15 كلفن) ، ونقطة غليان الماء هي 373 كلفن (373.15 كلفن).

يتم الإشارة إلى درجة الحرارة على المقياس المطلق بالحرف \ (T \). يتم التعبير عن العلاقة بين درجة الحرارة المطلقة \ ((T) \) ودرجة الحرارة المئوية \ (((t) ^ \ circ) \) بالصيغة:

\ [T = t ^ \ circ + 273 \]

الجزء 1

1. الحركة البراونية لجزيئات الطلاء في الماء هي نتيجة

1) التجاذب بين الذرات والجزيئات
2) التنافر بين الذرات والجزيئات
3) الحركة الفوضوية والمستمرة للجزيئات
4) إزاحة طبقات المياه بسبب اختلاف درجات الحرارة بين الطبقات السفلى والعليا

2. في أي من المواقف التالية نتحدث عن الحركة البراونية؟

1) حركة عشوائية لجزيئات الغبار في الهواء
2) انتشار الروائح الكريهة
3) حركة تذبذبية للجزيئات في عقد الشبكة البلورية
4) حركة انتقالية لجزيئات الغاز

3. ماذا تعني الكلمات: "الجزيئات تتحرك عشوائياً"؟

A. لا يوجد اتجاه مفضل لحركة الجزيئات.
ب. حركة الجزيئات لا تخضع لأي قوانين.

اجابة صحيحة

1) فقط أ
2) فقط ب
3) كلا من أ و ب
4) لا أ ولا ب

4. يشير موقع النظرية الحركية الجزيئية لبنية المادة إلى أن جسيمات المادة تشارك في الحركة الفوضوية المستمرة

1) للغازات فقط
2) السوائل فقط
3) للغازات والسوائل فقط
4) الغازات والسوائل والمواد الصلبة

5. ما هو موقع (مواقف) النظرية الحركية الجزيئية لبنية المادة التي تؤكد ظاهرة الانتشار؟

A. الجزيئات في حركة فوضوية مستمرة
ب. توجد فجوات بين الجزيئات

اجابة صحيحة

1) فقط أ
2) فقط ب
3) كلا من أ و ب
4) لا أ ولا ب

6. عند نفس درجة الحرارة ، يحدث الانتشار في السوائل

1) أسرع من المواد الصلبة
2) أسرع من الغازات
3) أبطأ من المواد الصلبة
4) بنفس سرعة الغازات

7. أشر إلى زوج من المواد ، معدل انتشارهما هو الأصغر ، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى

1) محلول من كبريتات النحاس والماء
2) بخار الأثير والهواء
3) ألواح الحديد والألمنيوم
4) الماء والكحول

8. يغلي الماء ويتحول إلى بخار عند 100 درجة مئوية. متوسط ​​سرعة حركة جزيئات البخار

1) يساوي متوسط ​​سرعة حركة جزيئات الماء
2) أكثر من متوسط ​​سرعة حركة جزيئات الماء
3) أقل من متوسط ​​سرعة حركة جزيئات الماء
4) يعتمد على الضغط الجوي

9. الحركة الحرارية للجزيئات

1) يتوقف عند 0 درجة مئوية
2) يتوقف عند 100 درجة مئوية
3) بشكل مستمر
4) له اتجاه معين

10. يتم تسخين الماء من درجة حرارة الغرفة إلى 80 درجة مئوية. ماذا يحدث لمتوسط ​​سرعة جزيئات الماء؟

1) النقصان
2) يزيد
3) لا يتغير
4) الزيادات الأولى ، والبدء من قيمة درجة حرارة معينة ، تبقى دون تغيير

11. كوب واحد من الماء على الطاولة في غرفة دافئة ، والآخر في الثلاجة. متوسط ​​سرعة جزيئات الماء في كوب بالثلاجة

1) يساوي متوسط ​​سرعة حركة جزيئات الماء في كوب يقف على منضدة
2) أكثر من متوسط ​​سرعة حركة جزيئات الماء في كوب يقف على منضدة
3) أقل من متوسط ​​سرعة حركة جزيئات الماء في كوب قائم على منضدة
4) يساوي الصفر

12. من قائمة العبارات أدناه ، اختر العبارتين الصحيحتين واكتب أرقامهما في الجدول

1) تحدث الحركة الحرارية للجزيئات فقط عند درجة حرارة أكبر من 0 درجة مئوية
2) الانتشار في المواد الصلبة أمر مستحيل
3) تعمل القوى الجاذبة والمُنفِرة في آنٍ واحد بين الجزيئات
4) الجزيء هو أصغر جزء من مادة
5) يزيد معدل الانتشار مع زيادة درجة الحرارة

13. تم إحضار قطعة قطن مبللة بالعطور إلى مكتب الفيزياء ، ووعاء يُسكب فيه محلول من كبريتات النحاس (محلول أزرق) ، ويُسكب الماء بعناية فوقها (الشكل 1). لوحظ أن رائحة العطر انتشرت في جميع أنحاء الخزانة بأكملها في بضع دقائق ، بينما اختفت الحدود بين السائلين في الوعاء بعد أسبوعين فقط (الشكل 2).

اختر من القائمة المقترحة عبارتين تتوافقان مع نتائج الملاحظات التجريبية. ضع قائمة بأرقامهم.

1) يمكن ملاحظة عملية الانتشار في الغازات والسوائل.
2) معدل الانتشار يعتمد على درجة حرارة المادة.
3) يعتمد معدل الانتشار على الحالة الكلية للمادة.
4) يعتمد معدل الانتشار على نوع السوائل.
5) في المواد الصلبة ، يكون معدل الانتشار هو الأدنى.

الإجابات