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Was ist das: thermische Bewegung? Mit welchen Vorstellungen ist es verwandt?

Die Ereignisse der physischen Welt sind untrennbar mit Temperaturänderungen verbunden. Mit ihr wird jeder Mensch in der frühen Kindheit bekannt, wenn er versteht, dass das Eis kalt ist und kochendes Wasser brennt. Gleichzeitig versteht es sich, dass die Prozesse der Temperaturänderung nicht sofort auftreten. Erst dann in der Schule lernt der Schüler, dass dies auf die thermische Bewegung zurückzuführen ist. Und die Prozesse, die mit der Temperatur verbunden sind, identifizierten einen ganzen Teil der Physik.

Was ist die Temperatur?

Dieses wissenschaftliche Konzept wird eingeführt, um alltägliche Begriffe zu ersetzen. Im Alltag erscheinen immer Worte wie heiß, kalt oder warm. Sie sprechen alle über den Grad der Wärme des Körpers. Dies ist, wie es in der Physik definiert ist, nur mit dem Zusatz, dass es eine skalare Menge ist. Denn die Temperatur hat keine Richtung, sondern nur einen Zahlenwert.

Im internationalen System der Einheiten (SI) wird die Temperatur in Grad Celsius (° C) gemessen. Aber in vielen Formeln, die thermische Phänomene beschreiben, ist es notwendig, es in Kelvin (K) zu übersetzen. Dafür gibt es eine einfache Formel: T = t + 273. In ihr ist T die Temperatur in Kelvin und t ist in Celsius. Die Kelvin-Skala ist mit dem Konzept der absoluten Nulltemperatur verbunden.

Es gibt mehrere weitere Temperaturskalen. In Europa und Amerika zum Beispiel im Laufe der Fahrenheit (F). Deshalb müssen sie in Celsius aufschreiben können. Um dies zu tun, ist es notwendig, 32 von den Messungen in F zu subtrahieren, dann teilen sie es mit 1.8.

Heimversuch

In seiner Erklärung ist es notwendig, solche Begriffe wie Temperatur, thermische Bewegung zu kennen. Ja, und diese Erfahrung zu machen ist einfach.

Es wird drei Panzer für ihn nehmen. Sie sollten groß genug sein, um leicht in ihre Hände zu passen. Füllen Sie sie mit Wasser von verschiedenen Temperaturen. Im ersten muss es sehr kalt sein In der zweiten – aufgewärmt. Im dritten gießen Sie heißes Wasser, eines, in dem die Hand möglich ist zu halten.

Jetzt die Erfahrung selbst. Senken Sie die linke Hand in einen Behälter mit kaltem Wasser, der richtige mit dem heißesten. Warten Sie ein paar Minuten. Entfernen Sie sie und tauchen Sie sie sofort in ein Gefäß mit warmem Wasser ein.

Das Ergebnis wird unerwartet sein. Die linke Hand wird fühlen, dass das Wasser warm ist, das Recht wird ein Gefühl von kaltem Wasser haben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass am Anfang ein thermisches Gleichgewicht mit jenen Flüssigkeiten besteht, in die die Hände zunächst eingetaucht sind. Und dann wird dieses Gleichgewicht stark verletzt.

Die wichtigsten Bestimmungen der molekular-kinetischen Theorie

Es beschreibt alle Wärmephänomene. Und diese Aussagen sind ganz einfach. Daher ist es notwendig, diese Bestimmungen in einem Gespräch über die thermische Bewegung zu kennen.

Zuerst werden Substanzen durch winzige Partikel gebildet, die sich in einiger Entfernung voneinander befinden. Und diese Partikel können sowohl Moleküle als auch Atome sein. Und der Abstand zwischen ihnen ist um ein Vielfaches größer als die Teilchengröße.

Zweitens: In allen Substanzen wird die thermische Bewegung der Moleküle beobachtet, die niemals aufhört. Die Teilchen bewegen sich zufällig (chaotisch).

Drittens: die Partikel interagieren miteinander. Diese Handlung ist auf die Kräfte der Anziehung und Abstoßung zurückzuführen. Ihr Wert hängt vom Abstand zwischen den Partikeln ab.

Bestätigung der ersten MKT-Bestimmung

Nachweis der Tatsache, dass die Körper aus Partikeln bestehen, zwischen denen es Lücken gibt, ist ihre thermische Ausdehnung. Wenn also der Körper erwärmt wird, erhöht sich seine Größe. Dies ist auf die Entfernung von Partikeln von einander zurückzuführen.

Eine weitere Bestätigung dafür ist die Diffusion. Das heißt, das Eindringen von Molekülen einer Substanz zwischen den Teilchen eines anderen. Und diese Bewegung erweist sich als gegenseitig. Die Diffusion geht um so schneller, die weiter entfernten Moleküle befinden sich. Daher wird bei Gasen die gegenseitige Penetration viel schneller auftreten als in Flüssigkeiten. Und in den Festkörpern erfordert die Diffusion Jahre.

Übrigens erklärt der letzte Prozess die thermische Bewegung. Schließlich erfolgt die gegenseitige Durchdringung von Substanzen ineinander ohne jegliche Einmischung von außen. Aber es kann beschleunigt werden, wenn der Körper erwärmt wird.

Bestätigung der zweiten MKT-Rückstellung

Ein lebhafter Beweis für die Existenz einer thermischen Bewegung ist die Brownsche Bewegung der Teilchen. Es gilt für suspendierte Teilchen, dh für diejenigen, die wesentlich größer sind als Moleküle der Materie. Diese Partikel können Staubpartikel oder Körner sein. Und leg sie in Wasser oder Gas.

Der Grund für die zufällige Bewegung des suspendierten Teilchens ist, dass Moleküle auf allen Seiten wirken. Ihre Handlung ist zufällig. Die Größe der Auswirkungen ist zu jeder Zeit anders. Daher wird die resultierende Kraft auf eine Weise und die andere gerichtet.

Wenn wir über die Geschwindigkeit der thermischen Bewegung der Moleküle sprechen, dann gibt es hier einen besonderen Namen – das mittlere quadratische. Es kann nach folgender Formel berechnet werden:

V = √ [(3kT) / m 0 ].

In ihr ist T die Temperatur in Kelvin, m 0 ist die Masse eines Moleküls, k ist die Boltzmann-Konstante (k = 1,38 * 10 -23 J / K).

Bestätigung der dritten Bestimmung der ICB

Die Partikel ziehen an und stoßen ab. Bei der Erläuterung vieler Prozesse, die mit der thermischen Bewegung verbunden sind, ist dieses Wissen wichtig.

Schließlich hängen die Kräfte der Interaktion vom aggregierten Zustand der Materie ab. So haben sie praktisch keine Gase, da die Partikel so weit entfernt sind, dass ihre Wirkung nicht manifestiert wird. In Flüssigkeiten und Feststoffen sind sie spürbar und sorgen für die Erhaltung des Volumens der Materie. In letzterem garantieren sie auch die Aufrechterhaltung des Formulars.

Der Beweis für die Existenz der Kräfte der Anziehung und Abstoßung ist das Auftreten von elastischen Kräften in der Verformung der Körper. Wenn also die Dehnung zunimmt, steigen die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen an, und im Falle der Kompression werden die Anziehungskräfte zurückgezogen. Aber in beiden Fällen kehren sie den Körper in seine ursprüngliche Form zurück.

Durchschnittliche Energie der thermischen Bewegung

Es kann aus der Grund-MKT-Gleichung geschrieben werden :

(PV) / N = (2E) / 3.

In dieser Formel ist p der Druck, V ist das Volumen, N ist die Anzahl der Moleküle und E ist die mittlere kinetische Energie.

Auf der anderen Seite kann diese Gleichung wie folgt geschrieben werden:

(PV) / N = kT.

Wenn du sie kombinierst, bekommst du die folgende Gleichheit:

(2E) / 3 = kT.

Daraus folgt eine Formel für die mittlere kinetische Energie der Moleküle:

E = (3kT) / 2.

Daher ist klar, dass die Energie proportional zur Temperatur der Substanz ist. Das heißt, wenn das letztere zunimmt, bewegen sich die Teilchen schneller. Dies ist das Wesen der thermischen Bewegung, die existiert, solange es eine Temperatur gibt, die sich von absoluter Null unterscheidet.