Pojem „teplota“ sa objavil v čase, keď si fyzici mysleli, že teplé telesá pozostávajú viac zo špecifickej látky - kalorickej - ako z rovnakých telies, ale z chladných. A teplota bola interpretovaná ako hodnota zodpovedajúca množstvu kalórií v tele. Odvtedy sa teplota akéhokoľvek tela meria v stupňoch. Ale v skutočnosti je to miera kinetickej energie pohybujúcich sa molekúl a na základe toho by sa mala merať v jouloch v súlade so systémom jednotiek C.

Pojem „teplota absolútnej nuly“ pochádza z druhého zákona termodynamiky. Podľa nej je proces prenosu tepla zo studeného telesa do horúceho nemožný. Tento pojem zaviedol anglický fyzik W. Thomson. Za svoje úspechy vo fyzike mu bol udelený šľachtický titul „Pán“ a titul „barón Kelvin“. V roku 1848 W. Thomson (Kelvin) navrhol použiť teplotnú stupnicu, v ktorej za východiskový bod vzal absolútnu nulovú teplotu zodpovedajúcu extrémnemu chladu a ako hodnotu delenia vzal stupne Celzia. Jednotkou Kelvina je 1/27316 teploty trojného bodu vody (asi 0 stupňov C), t.j. teplota, pri ktorej čistá voda okamžite existuje v troch formách: ľad, tekutá voda a para. teplota je najnižšia možná nízka teplota, pri ktorej sa pohyb molekúl zastaví a z látky už nie je možné extrahovať tepelnú energiu. Odvtedy je po ňom pomenovaná absolútna teplotná stupnica.

Teplota sa meria na rôznych mierkach

Najčastejšie používaná teplotná stupnica sa nazýva Celziova stupnica. Vychádza z dvoch bodov: z teploty fázového prechodu vody z kvapaliny na paru a vody do ľadu. A. Celsius v roku 1742 navrhol rozdeliť vzdialenosť medzi referenčnými bodmi na 100 intervalov a brať vodu ako nulu s bodom mrazu 100 stupňov. Ale Švéd K. Linné navrhol urobiť opak. Odvtedy voda zamrzla na nula stupňov A. Celzia. Aj keď by mala vrieť presne pri stupňoch Celzia. Absolútna nula Celzia zodpovedá mínus 273,16 stupňom Celzia.

Existuje niekoľko ďalších teplotných stupníc: Fahrenheit, Reaumur, Rankin, Newton, Roemer. Majú rozdielne ceny divízií. Napríklad Reaumurova stupnica je tiež postavená na referenčných bodoch varu a mrazenia vody, ale má 80 dielikov. Stupnica Fahrenheita, ktorá sa objavila v roku 1724, sa v každodennom živote používa iba v niektorých krajinách sveta vrátane USA; jednou je teplota zmesi vodného ľadu a amoniaku a druhou je teplota ľudského tela. Stupnica je rozdelená na sto dielikov. Nula Celzia zodpovedá 32 Prevod stupňov na Fahrenheita je možné vykonať pomocou vzorca: F = 1,8 C + 32. Opačný prevod: C = (F - 32)/1,8, kde: F - stupne Fahrenheita, C - stupne Celzia. Ak ste príliš leniví počítať, prejdite na online službu na prevod stupňov Celzia na stupne Fahrenheita. Do poľa zadajte počet stupňov Celzia, kliknite na „Vypočítať“, vyberte „Fahrenheit“ a kliknite na „Štart“. Výsledok sa dostaví okamžite.

Pomenovaný po anglickom (presnejšie škótskom) fyzikovi Williamovi J. Rankinovi, ktorý bol Kelvinovým súčasníkom a jedným z tvorcov technickej termodynamiky. V jeho stupnici sú tri dôležité body: začiatok je absolútna nula, bod tuhnutia vody je 491,67 stupňov Rankine a bod varu vody je 671,67 stupňov. Počet dielikov medzi zamrznutím vody a jej varom pre Rankine aj Fahrenheita je 180.

Väčšinu týchto mierok používajú výlučne fyzici. A 40 % opýtaných amerických stredoškolákov dnes uviedlo, že nevedia, čo je teplota absolútnej nuly.

Späť Vpred

Pozor! Ukážky snímok slúžia len na informačné účely a nemusia predstavovať všetky funkcie prezentácie. Ak máte záujem túto prácu, stiahnite si plnú verziu.

Ciele.

• Vzdelávacie.
  • Uveďte pojem teploty ako mieru priemernej kinetickej energie; zvážiť históriu vzniku teplomerov, porovnať rôzne teplotné stupnice; rozvíjať schopnosť aplikovať získané poznatky pri riešení problémov a plnení praktických úloh, rozširovať obzory žiakov v oblasti tepelných javov.
• Vzdelávacie.
  • Rozvíjať schopnosť počúvať svojho partnera a vyjadriť svoj vlastný názor
• Vývojový.
  • Rozvoj dobrovoľnej pozornosti, myslenia u študentov (schopnosť analyzovať, porovnávať, vytvárať analógie, vyvodzovať závery.), kognitívneho záujmu (na základe fyzikálneho experimentu);
  • formovanie ideologických predstáv o poznateľnosti sveta.

PRIEBEH LEKCIE

Dobrý deň, prosím posaďte sa.

Pri štúdiu mechaniky nás zaujímal pohyb telies. Teraz budeme uvažovať o javoch spojených so zmenami vlastností telies v pokoji. Budeme študovať ohrev a ochladzovanie vzduchu, topenie ľadu, topenie kovov, varenie vody atď. Takéto javy sú tzv. tepelné javy.

Vieme, že keď sa ohrieva studená voda, najskôr sa zohreje a potom sa zohreje. Kovová časť stiahnutá z plameňa postupne chladne. Vzduch obklopujúci batérie horúcu vodu, zahrieva a pod.

Na označenie tepelného stavu telies používame slová „studený“, „teplý“, „horúci“. Veličina charakterizujúca tepelný stav telies je teplota.

Každý pozná tú teplotu horúcu vodu vyššia ako studená teplota. V zime je vonkajšia teplota vzduchu nižšia ako v lete.

Všetky molekuly akejkoľvek látky sa pohybujú nepretržite a náhodne (chaoticky).

Náhodný chaotický pohyb molekúl sa nazýva tepelný pohyb.

Povedzte mi, aký je rozdiel medzi tepelným pohybom a mechanickým pohybom?

Zahŕňa veľa častíc s rôznymi trajektóriami. Pohyb sa nikdy nezastaví. (Príklad: Brownov pohyb)

Ukážka Brownovho modelu pohybu

Od čoho závisí tepelný pohyb?

• Pokus č.1: Ponorte kúsok cukru do studenej vody a ďalší do horúcej vody. Ktorý sa rozpustí rýchlejšie?
• Pokus č. 2: Vložte 2 kusy cukru (jeden väčší ako druhý) do studenej vody. Ktorý sa rozpustí rýchlejšie?

Otázka, aká teplota je, sa ukázala ako veľmi zložitá. Ako sa napríklad líši horúca voda od studenej? Na túto otázku dlho neexistovala jasná odpoveď. Dnes vieme, že pri akejkoľvek teplote sa voda skladá z rovnakých molekúl. Čo presne sa potom mení vo vode, keď sa jej teplota zvyšuje? Zo skúseností sme videli, že cukor sa v horúcej vode rozpustí oveľa rýchlejšie. Rozpúšťanie nastáva v dôsledku difúzie. teda difúzia pri viac vysoká teplota prebieha rýchlejšie ako pri nízkej.

Ale príčinou difúzie je pohyb molekúl. To znamená, že existuje súvislosť medzi rýchlosťou pohybu molekúl a telesnou teplotou: V tele s vyššou teplotou sa molekuly pohybujú rýchlejšie.

Teplota však nezávisí len od priemernej rýchlosti molekúl. Napríklad kyslík, ktorého priemerná rýchlosť molekúl je 440 m/s, má teplotu 20 °C a dusík s rovnakou priemernou rýchlosťou molekúl má teplotu 16 °C. Nižšia teplota dusíka je spôsobená tým, že molekuly dusíka sú ľahšie ako molekuly kyslíka. Teplota látky je teda určená nielen priemernou rýchlosťou pohybu jej molekúl, ale aj ich hmotnosťou. To isté vidíme aj v experimente č.2.

Poznáme veličiny, ktoré závisia od rýchlosti aj od hmotnosti častice. Ide o impulznú a kinetickú energiu. Vedci zistili, že telesnú teplotu určuje kinetická energia molekúl: teplota je mierou priemernej kinetickej energie častíc v telese; čím väčšia je táto energia, tým vyššia je telesná teplota.

Takže keď sa telesá zahrejú, priemerná kinetická energia molekúl sa zvýši a začnú sa pohybovať rýchlejšie; Po ochladení sa energia molekúl zníži a začnú sa pohybovať pomalšie.

Teplota je veličina, ktorá charakterizuje tepelný stav organizmu. Miera „tepla“ telesa. Čím vyššia je teplota telesa, tým väčšia je priemerná energia jeho atómov a molekúl.

Je možné spoliehať sa len na svoje pocity pri posudzovaní stupňa zahrievania tela?

• Pokus č.1: Jednou rukou sa dotknite dreveného predmetu a druhou sa dotknite kovového predmetu.

Porovnajte pocity

Hoci oba predmety majú rovnakú teplotu, jedna ruka bude mať pocit chladu a druhá teplo

• Pokus č.2: vezmite tri nádoby s horúcou, teplou a studenej vody. Vložte jednu ruku do nádoby so studenou vodou a druhú do nádoby s horúcou vodou. Po určitom čase vložte obe ruky do nádoby s teplou vodou

Porovnajte pocity

Ruka, ktorá bola v horúcej vode, je teraz studená a ruka, ktorá bola v studenej vode, je teraz teplá, hoci obe ruky sú v tej istej nádobe.

Dokázali sme, že naše pocity sú subjektívne. Na ich potvrdenie sú potrebné nástroje.

Prístroje používané na meranie teploty sú tzv teplomery. Pôsobenie takéhoto teplomera je založené na tepelnej rozťažnosti látky. Pri zahrievaní sa stĺpec látky použitej v teplomere (napríklad ortuti alebo alkoholu) zvyšuje a pri ochladzovaní klesá. Prvý kvapalinový teplomer vynašiel v roku 1631 francúzsky fyzik J. Rey.

Teplota tela sa bude meniť, kým sa nedostane do tepelnej rovnováhy s prostredím.

Zákon tepelnej rovnováhy: pre akúkoľvek skupinu izolovaných telies sa po určitom čase teploty stanú rovnakými, t.j. nastáva tepelná rovnováha.

Malo by sa pamätať na to, že každý teplomer vždy ukazuje svoju vlastnú teplotu. Na určenie teploty prostredia je potrebné umiestniť teplomer do tohto prostredia a počkať, kým sa teplota zariadenia neprestane meniť, pričom nadobudne hodnotu rovnajúcu sa teplote okolia.. Pri zmene teploty prostredia sa zmení aj teplota teplomera.

Lekársky teplomer určený na meranie teploty ľudského tela funguje trochu inak. Patrí medzi tzv maximálne teplomery, pričom sa zaznamenáva najvyššia teplota, na ktorú boli zahriate. Po zmeraní vlastnej teploty si môžete všimnúť, že keď sa ocitnete v chladnejšom prostredí (v porovnaní s ľudským telom), lekársky teplomer stále ukazuje rovnakú hodnotu. Aby sa ortuťový stĺpec vrátil do pôvodného stavu, musí sa tento teplomer pretrepať.

Pri laboratórnom teplomere používanom na meranie teploty prostredia to nie je potrebné.

Teplomery používané v každodennom živote umožňujú vyjadriť teplotu látky v stupňoch Celzia (°C).

A. Celsius (1701-1744) – švédsky vedec, ktorý navrhol použitie teplotnej stupnice Celzia. Na stupnici Celziovej teploty je nula (od polovice 18. storočia) teplota topenia ľadu a 100 stupňov je bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku.

Vypočujme si posolstvo o histórii vývoja teplomerov (Prezentácia E. Sidorovej)

Kvapalinové teplomery sú založené na princípe zmeny objemu kvapaliny, ktorá sa naleje do teplomera (najčastejšie liehová alebo ortuťová) pri zmene teploty okolia. Nevýhoda: rôzne kvapaliny expandujú rôzne, preto sa údaje teplomera líšia: Ortuť -50 0 C; glycerín -47,6 0 C

Skúsili sme si doma vyrobiť tekutý teplomer. Uvidíme, čo z toho vzíde. (Video od Brykiny V. Príloha 1)

Dozvedeli sme sa, že existujú rôzne teplotné stupnice. Okrem Celziovej stupnice je široko používaná Kelvinova stupnica. Pojem absolútnej teploty zaviedol W. Thomson (Kelvin). Absolútna teplotná stupnica sa nazýva Kelvinova stupnica alebo termodynamická teplotná stupnica.

Jednotkou absolútnej teploty je kelvin (K).

Absolútna nula je najnižšia možná teplota, pri ktorej nemôže byť nič chladnejšie a je teoreticky nemožné získať tepelnú energiu z látky, teplota, pri ktorej sa tepelný pohyb molekúl zastaví.

Absolútna nula je definovaná ako 0 K, čo je približne 273,15 °C

Jeden Kelvin sa rovná jednému stupňu T=t+273

Otázky z jednotnej štátnej skúšky

Ktorá z nasledujúcich možností merania teploty teplej vody teplomerom poskytuje najpresnejší výsledok?

1) Teplomer sa ponorí do vody a po vybratí z vody sa po niekoľkých minútach odčítajú údaje

2) Teplomer sa spustí do vody a počká sa, kým sa teplota neprestane meniť. Potom, bez toho, aby ste vybrali teplomer z vody, vykonajte jeho hodnoty

3) Teplomer sa spustí do vody a bez jeho vybratia z vody sa okamžite odčítajú údaje

4) Teplomer sa spustí do vody, potom sa rýchlo vyberie z vody a odčítajú sa údaje

Obrázok znázorňuje časť stupnice teplomera visiaceho mimo okna. Teplota vzduchu vonku je

• 180 C
• 140 C
• 210 C
• 220 C

Vyriešte úlohy č. 915, 916 („Zbierka úloh z fyziky 7-9“ od V.I. Lukashika, E.V. Ivanova)

1. Domáca úloha: Odsek 28
2. č.128 D „Zbierka úloh z fyziky 7-9“ V.I. Lukashik, E.V. Ivanova

Metodická podpora

1. "Fyzika 8" S.V. Gromov, N.A. Vlasť
2. „Zbierka úloh z fyziky 7-9“ V.I.Lukashik, E.V.
3. Ivanova

Nájsť

Základy molekulárnej kinetickej teórie štruktúry hmoty

Základy molekulárnej kinetickej teórie vyvinul M.V. Lomonosov, L. Boltzmann, J. Maxwell a ďalší Táto teória je založená na nasledujúcich ustanoveniach: 1. Všetky látky sa skladajú z drobných častíc – molekúl. Molekuly zložitých látok pozostávajú z ešte menších častíc – atómov. Rôzne kombinácie atómov vytvárajú typy molekúl. Atóm pozostáva z kladne nabitého jadra obklopeného záporne nabitým elektrónovým obalom. Hmotnosť molekúl a atómov sa meria v atómových hmotnostných jednotkách (am.m.u.). Priemer atómov a molekúl je rádovo 10 - 10 cm Množstvo látky, ktoré obsahuje počet častíc (atómov alebo molekúl) rovný počtu atómov v 0,012 kg izotopu uhlíka C sa nazýva.

modlíme sa. Počet častíc obsahujúcich látku v mole (kilomol) sa nazýva Avogadrove číslo. N = 6,023 x 10 kmol. Hmotnosť krtka je tzv molárnej hmotnosti. Medzi atómami a molekulami existujú sily vzájomnej príťažlivosti a odpudzovania. Keď sa vzdialenosť (r) medzi molekulami zväčšuje, odpudivé sily klesajú rýchlejšie ako príťažlivé sily. V určitej vzdialenosti (r) sa odpudivé sily a príťažlivé sily vyrovnajú a molekuly sú v stave stabilnej rovnováhy. Interakčné sily sú nepriamo úmerné vzdialenosti medzi molekulami (pre f je n = 7; pre f má n hodnotu od 9 do 15 vzdialenosť r medzi molekulami zodpovedá minimu ich potenciálnej energie). Na zmenu vzdialenosti inej ako r je potrebné vynaložiť prácu buď proti odpudivým silám, alebo proti príťažlivým silám; To. poloha stabilnej rovnováhy molekúl zodpovedá minimu ich potenciálnej energie. Molekuly, ktoré tvoria telo, sú v stave nepretržitého náhodného pohybu.

Molekuly sa navzájom zrážajú a menia rýchlosť v rozsahu aj smere. V tomto prípade dochádza k redistribúcii ich celkovej kinetickej energie. Telo pozostávajúce z molekúl sa považuje za systém pohybujúcich sa a interagujúcich častíc. Takýto systém molekúl má energiu pozostávajúcu z potenciálnej energie interakcie medzi časticami a kinetickej energie pohybu častíc. Táto energia sa nazýva vnútornej energie telies. Množstvo vnútornej energie prenášané medzi telesami pri výmene tepla tzv množstvo tepla (Joule, cal). Joule - SI. 1 cal = 4,18 J. Atómy a molekuly sú v nepretržitom pohybe, ktorý je tzv tepelný. Hlavnou vlastnosťou tepelného pohybu je jeho neprerušovaný charakter (chaotickosť). Na kvantitatívnu charakterizáciu intenzity tepelného pohybu sa zavádza pojem telesnej teploty. Čím intenzívnejší je tepelný pohyb molekúl v tele, tým vyššia je jeho teplota. Keď sa dve telesá dostanú do kontaktu, energia sa presunie z viac zahriateho telesa do menej zahriateho a nakoniec sa usadí stav tepelnej rovnováhy.

Z pohľadu molekulárnych kinetických konceptov teplota je veličina charakterizujúca priemernú kinetickú energiu translačného pohybu molekúl alebo atómov. Jednotkou merania teploty tepla je stupňa.(Jedna stotina rozdielu medzi bodom varu a bodom mrazu čistá voda pri atmosférickom tlaku). Kelvinova stupnica absolútnej teploty bola zavedená do fyziky. Stupeň Celzia sa rovná stupňu Kelvina. Pri teplote – 273 C by sa mal translačný pohyb molekúl plynu (absolútna nula) zastaviť, t.j. sústava (telo) má najnižšiu možnú energiu.

Hlavné ustanovenia molekulárnej kinetickej teórie štruktúry hmoty potvrdzujú početné experimenty a javy (difúzia, Brownov pohyb, miešanie kvapalín, stlačiteľnosť rôzne látky rozpúšťanie pevných látok v kvapalinách atď.). Moderné experimentálne metódy – röntgenová difrakčná analýza, pozorovania pomocou elektrónového mikroskopu a iné – obohatili naše chápanie štruktúry hmoty. V plyne sú vzdialenosti medzi molekulami relatívne veľké a príťažlivé sily sú zanedbateľné. Molekuly plynu majú vždy tendenciu byť rovnomerne rozložené v celom objeme, ktorý zaberajú. Plyn vyvíja tlak na steny nádoby, v ktorej sa nachádza. Tento tlak je spôsobený nárazmi pohybujúcich sa molekúl. Pri štúdiu kinetickej teórie plynu, tzv ideálny plyn. Plyn, v ktorom zanedbávame sily medzimolekulovej interakcie a objem molekúl plynu. Za predpokladu, že pri zrážkach sú molekuly ideálneho plynu ako absolútne elastické gule.

Vo svete okolo nás sa dejú rôzne veci. fyzikálnych javov, ktoré priamo súvisia zmena telesnej teploty. Od detstva vieme, že studená voda, keď sa zohreje, sa najskôr sotva ohreje a až po určitom čase sa stane horúcou.

Slovami ako „studený“, „horúci“, „teplý“ definujeme rôzne stupne „ohrievania“ telies alebo, povedané jazykom fyziky, rôzne teploty telies. Teplota teplej vody je o niečo vyššia ako teplota studenej vody. Ak porovnáte teplotu letného a zimného vzduchu, rozdiel teplôt je zrejmý.

Telesná teplota sa meria teplomerom a vyjadruje sa v stupňoch Celzia (°C).

Ako je známe, difúzia prebieha rýchlejšie pri vyšších teplotách. Z toho vyplýva, že rýchlosť pohybu molekúl a teplota spolu hlboko súvisia. Ak zvýšite teplotu, rýchlosť pohybu molekúl sa zvýši, ak ju znížite, zníži sa.

Preto sme dospeli k záveru: telesná teplota priamo závisí od rýchlosti pohybu molekúl.

Horúca voda pozostáva z presne rovnakých molekúl ako studená voda. Rozdiel medzi nimi je len v rýchlosti pohybu molekúl.

Javy, ktoré sa týkajú zahrievania alebo ochladzovania telies a teplotných zmien, sa nazývajú tepelné. Patria sem ohrievanie alebo chladenie vzduchu, topenie kovu a topenie snehu.

Molekuly alebo atómy, ktoré sú základom všetkých telies, sú v nekonečnom chaotickom pohybe. Počet takýchto molekúl a atómov v telách okolo nás je obrovský. Objem rovnajúci sa 1 cm³ vody obsahuje približne 3,34 · 10²² molekúl. Každá molekula má veľmi zložitú trajektóriu pohybu. Napríklad častice plynu pohybujúce sa vysokou rýchlosťou v rôznych smeroch môžu naraziť do seba a do stien nádoby. Zmenia tak rýchlosť a pokračujú opäť v pohybe.

Obrázok 1 znázorňuje náhodný pohyb častíc farby rozpustených vo vode.

Preto vyvodíme ďalší záver: Chaotický pohyb častíc, ktoré tvoria telesá, sa nazýva tepelný pohyb.

Chaoticita je najdôležitejšou vlastnosťou tepelného pohybu. Jedným z najdôležitejších dôkazov molekulárneho pohybu je difúzie a Brownovho pohybu.(Brownov pohyb je pohyb drobných pevných častíc v kvapaline pod vplyvom molekulárnych dopadov. Ako ukazuje pozorovanie, Brownov pohyb sa nemôže zastaviť).

V kvapalinách môžu molekuly vibrovať, otáčať sa a pohybovať sa vzhľadom na iné molekuly. Ak vezmeme pevné látky, potom ich molekuly a atómy vibrujú okolo určitých priemerných polôh.

Na tepelnom pohybe molekúl a atómov sa podieľajú úplne všetky molekuly tela, preto sa so zmenou tepelného pohybu mení aj samotný stav tela a jeho rôzne vlastnosti. Ak teda zvýšite teplotu ľadu, začne sa topiť a nadobúda úplne inú formu - ľad sa stáva tekutým. Ak naopak znížite teplotu napríklad ortuti, potom zmení svoje vlastnosti a zmení sa z kvapaliny na pevnú látku.

T Telesná teplota priamo závisí od priemernej kinetickej energie molekúl. Vyvodíme jasný záver: čím vyššia je teplota telesa, tým väčšia je priemerná kinetická energia jeho molekúl. A, naopak, pri znižovaní telesnej teploty klesá priemerná kinetická energia jeho molekúl.

Ak máte stále otázky alebo sa chcete dozvedieť viac o tepelnom pohybe a teplote, zaregistrujte sa na našej webovej stránke a získajte pomoc od tútora.

Stále máte otázky? Neviete ako si spraviť domácu úlohu?
Ak chcete získať pomoc od tútora -.
Prvá lekcia je zadarmo!

blog.site, pri kopírovaní celého materiálu alebo jeho časti sa vyžaduje odkaz na pôvodný zdroj.