Pojem „teplota“ sa objavil v čase, keď si fyzici mysleli, že teplé telesá pozostávajú z špecifickejšej látky – kalorickej – ako tie isté telesá, ale studené. 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 úspechy vo fyzike mu bol udelený šľachtický titul „lord“ a titul „barón Kelvin“. V roku 1848 W. Thomson (Kelvin) navrhol použiť teplotnú stupnicu, v ktorej sa za východiskový bod považovala teplota absolútnej nuly zodpovedajúca extrémnemu chladu a ako deliaca hodnota sa bral stupeň Celzia. Jednotka Kelvina je 1/27316 zlomok teploty trojného bodu vody (asi 0 stupňov C), t.j. teplota, pri ktorej je čistá voda v troch formách naraz: 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 stupnica absolútnych teplôt.

Teplota sa meria na rôznych mierkach

Najčastejšie používaná teplotná stupnica sa nazýva Celziova stupnica. Je postavená v dvoch bodoch: pri teplote fázového prechodu vody z kvapaliny na paru a vody na ľad. A. Celsius v roku 1742 navrhol rozdeliť vzdialenosť medzi referenčnými bodmi na 100 intervalov a vodu považovať za nulovú, pričom bod mrazu je 100 stupňov. Ale Švéd K. Linné navrhol urobiť opak. Odvtedy voda zamŕza na nula stupňoch A. Celzia. Hoci presne Celzia, mala by vrieť. Absolútna nula v stupňoch Celzia zodpovedá mínus 273,16 stupňom Celzia.

Existuje niekoľko ďalších teplotných stupníc: Fahrenheit, Réaumur, Rankin, Newton, Röhmer. Majú tiež rozdielne ceny divízií. Napríklad Reaumurova stupnica je tiež postavená na bodoch varu a mrazu vody, no 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 – čpavku a druhou je teplota ľudského tela. Stupnica je rozdelená na sto divízií. Nula Celzia zodpovedá 32 Prevod stupňov na Fahrenheita možno vykonať podľa vzorca: F = 1,8 C + 32. Obrátený preklad: 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 zo zakladateľov technickej termodynamiky. Na jej stupnici sú tri dôležité body: začiatok je absolútna nula, bod tuhnutia vody je 491,67 stupňov Rankin a bod varu vody je 671,67 stupňov. Počet delení medzi zamrznutím vody a jej varom v Rankin aj Fahrenheite je 180.

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

Späť dopredu

Pozor! Ukážky snímok slúžia len na informačné účely a nemusia predstavovať všetky možnosti prezentácie. Ak máš záujem táto práca prosím stiahnite si plnú verziu.

Ciele.

• Vzdelávacie.
  • Uveďte pojem teploty ako mieru priemernej kinetickej energie; zvážiť históriu vzniku teplomerov, porovnať rôzne teplotné stupnice; formovať schopnosť aplikovať získané poznatky pri riešení problémov a plnení praktických úloh, rozširovať obzory študentov v oblasti tepelných javov.
• Vzdelávacie.
  • Rozvoj schopnosti počúvať partnera, vyjadriť svoj vlastný názor
• Rozvíjanie.
  • Rozvoj dobrovoľnej pozornosti, myslenia študentov (schopnosť analyzovať, porovnávať, vytvárať analógie, robiť závery.), Kognitívny záujem (na základe fyzikálneho experimentu);
  • formovanie svetonázorových pojmov o poznateľnosti sveta.

POČAS VYUČOVANIA

Dobrý deň, sadnite si.

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

Vieme, že keď sa zohreje, studená voda sa najskôr ohreje a až potom bude horúca. Kovová časť odstránená z plameňa sa postupne ochladzuje. Vzduch obklopujúci batérie s horúca voda, zahrieva sa atď.

Slovami „studený“, „teplý“, „horúci“ označujeme tepelný stav telies. Veličina charakterizujúca tepelný stav telies je teplota.

Každý vie, že teplota horúca voda nad chladnou teplotou. V zime je vonkajšia teplota vzduchu nižšia ako v lete.

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

Neusporiadaný chaotický pohyb molekúl sa nazýva tepelný pohyb.

Povedzte mi, aký je rozdiel medzi tepelným 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?

• Skúsenosť č. 1: Ponorte kocku cukru do studenej vody a ďalšiu do horúcej vody. Ktorý sa rozpustí rýchlejšie?
• Skúsenosť číslo 2: Ponorte 2 kusy cukru (jeden väčší ako druhý) do studenej vody. Ktorý sa rozpustí rýchlejšie?

Otázka, čo je teplota, sa ukázala ako veľmi zložitá. Ako sa líši teplá voda napríklad od studenej? Na túto otázku dlho neexistovala jednoznačná odpoveď. Dnes vieme, že pri akejkoľvek teplote sa voda skladá z rovnakých molekúl. Čo presne sa potom mení vo vode so zvýšením jej teploty? Zo skúseností vieme, že cukor sa v horúcej vode rozpustí oveľa rýchlejšie. Rozpúšťanie je spôsobené difúziou. teda difúzia pri vyšších teplotách je rýchlejšia ako pri nižších teplotách.

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

Ale teplota nezávisí len od priemernej rýchlosti molekúl. Napríklad kyslík, ktorého priemerná rýchlosť molekúl je 440 m / s, má teplotu 20 ° C a dusík pri rovnakej priemernej rýchlosti 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 v experimente #2.

Poznáme veličiny, ktoré závisia od rýchlosti aj od hmotnosti častice. Ide o hybnosť a kinetickú energiu. Vedci zistili, že telesnú teplotu určuje kinetická energia molekúl: teplota je mierou priemernej kinetickej energie častíc tela; čím viac tejto energie, 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“ tela. Čím vyššia je teplota telesa, tým viac energie majú v priemere jeho atómy a molekuly.

Môžete sa pri posudzovaní stupňa telesného tepla spoliehať len na svoje pocity?

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

Porovnajte vnemy

Hoci oba predmety majú rovnakú teplotu, jednej ruke bude zima a druhej bude teplo

• Skúsenosť číslo 2: vezmite si tri nádoby s horúcou, teplou a studenou vodou. Ponorte jednu ruku do nádoby so studenou vodou a druhú do nádoby s horúcou vodou. Po chvíli spustite obe ruky do nádoby s teplou vodou

Porovnajte vnemy

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 zariadenia.

Zariadenia 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) zväčšuje, 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 média sa zmení aj teplota teplomera.

Lekársky teplomer, určený na meranie teploty ľudského tela, funguje trochu inak. Patrí medzi tzv maximálne teplomery, pričom sa stanovila najvyššia teplota, na ktorú boli zahriate. Meraním vlastnej teploty si môžete všimnúť, že keď sa ocitnete v chladnejšom (v porovnaní s ľudským telom) prostredí, lekársky teplomer naďalej ukazuje predchádzajúcu hodnotu. Ak chcete vrátiť stĺpec ortuti do pôvodného stavu, musíte tento teplomer zatriasť.

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 používať teplotnú stupnicu Celzia. V Celziovej teplotnej stupnici je nula (od polovice 18. storočia) teplota topiaceho sa ľadu a 100 stupňov je bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku.

Vypočujeme si správu o histórii vývoja teplomerov (Prezentácia E. Sidorovej)

Kvapalinové teplomery sú založené na princípe zmeny objemu kvapaliny, ktorá sa naleje do teplomera (zvyčajne liehový alebo ortuťový) pri zmene teploty okolia. Nevýhoda: rôzne kvapaliny expandujú rôznymi spôsobmi, takže údaje teplomeru sa líšia: Ortuť -50 0 С; glycerol -47,6 0 С

Skúsili sme si doma vyrobiť tekutý teplomer. Pozrime sa, čo z toho vzniklo. (Video od V. Brykina 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 zo skúšky

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

1) Teplomer sa ponorí do vody a po niekoľkých minútach sa vytiahne z vody a odčíta sa

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

3) Teplomer sa ponorí do vody a bez toho, aby ste ho vybrali z vody, okamžite odčítajte

4) Teplomer sa ponorí do vody, potom sa rýchlo vyberie z vody a odčíta sa

Na obrázku je časť stupnice teplomera visiaca 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" V. I. Lukashik, E. V. Ivanova)

1. Domáce zadanie: odsek 28
2. №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. Ivanova
3. Kresby vo verejnej doméne internetu

Základy molekulárnej kinetickej teórie štruktúry hmoty

Základy molekulárnej kinetickej teórie vyvinul M.V. Lomonosov, L. Boltzmann, J. Maxwell a i. Táto teória je založená na nasledujúcich ustanoveniach:

1.Všetky látky sú zložené z najmenších častíc – molekúl. Molekuly v zložitých látkach pozostávajú z ešte menších častíc - atómov. Rôzne kombinácie atómov vytvárajú druhy molekúl. Atóm pozostáva z kladne nabitého jadra obklopeného záporne nabitým elektrónovým obalom. Hmotnosť molekúl a atómov sa meria v atómových hmotnostných jednotkách (amu). Priemer atómov a molekúl je rádovo 10 - 10 cm. Množstvo látky, ktoré obsahuje počet častíc (atómov alebo molekúl), ktorý sa rovná počtu atómov v 0,012 kg izotopu uhlíka C, sa nazýva modliť sa.

Počet častíc obsahujúcich mól (kilomol) látky sa nazýva Avogadroovo číslo. N = 6,023 x 10 kmol. Hmota motýľa volá molárna hmota. Medzi atómami a molekulami pôsobia sily vzájomnej príťažlivosti a odpudzovania. Keď sa vzdialenosť (r) medzi molekulami zväčšuje, odpudivé sily klesajú rýchlejšie ako príťažlivé sily. V určitej určitej vzdialenosti (r) sa odpudivé a príťažlivé sily vyrovnajú a molekuly sú v stave stabilnej rovnováhy. Sily interakcie sú nepriamo úmerné n-tý stupeň vzdialenosť 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; potom. poloha stabilnej rovnováhy molekúl zodpovedá minimu ich potenciálnej energie. Molekuly, ktoré tvoria telo, sú v stave nepretržitého neusporiadaného pohybu.

Molekuly sa navzájom zrážajú, 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 častíc 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 neprerušovanosť (náhodnosť). Na kvantitatívne charakterizovanie 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 prechádza z viac zahriateho telesa do menej zahriateho a nakoniec sa usadí stav tepelnej rovnováhy.

Z pohľadu molekulárnych kinetických konceptov teplota je veličina, ktorá charakterizuje priemernú kinetickú energiu translačného pohybu molekúl alebo atómov. Použije sa jednotka merania teploty tepla stupňa.(Jedna stotina rozdielu medzi bodmi varu a tuhnutia čistá voda pri atmosférickom tlaku). Absolútna teplotná stupnica Kelvina bola zavedená do fyziky. Stupeň Celzia sa rovná stupňu Kelvina. Pri teplote - 273 C by sa mal translačný pohyb molekúl plynu (absolútna nula) zastaviť, to znamená, že sústava (telo) má najnižšiu možnú energiu.

Hlavné ustanovenia molekulárno-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, pozorovanie elektrónovým mikroskopom a iné – obohatili naše chápanie štruktúry hmoty. V plyne sú medzi molekulami relatívne veľké vzdialenosti a príťažlivé sily sú zanedbateľné. Molekuly plynu sa vždy snažia rovnomerne rozložiť v celom objeme, ktorý zaberajú. Plyn vyvíja tlak na steny nádoby, v ktorej sa nachádza. Tento tlak je spôsobený vplyvom 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 sú rôzne druhy fyzikálnych javov ktoré priamo súvisia zmeny telesnej teploty... Už od detstva vieme, že studená voda sa po zohriatí najskôr sotva ohreje a až po určitom čase bude horúca.

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

Teplota telies sa meria teplomerom a vyjadruje sa v stupňoch Celzia (°C).

Ako viete, difúzia pri vyššej teplote je rýchlejšia. Z toho vyplýva, že rýchlosť pohybu molekúl a teplota sú hlboko prepojené. 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 súvisia s ohrievaním alebo ochladzovaním telies, zmenami teplôt sa nazývajú tepelné. Patria sem ohrievanie alebo chladenie vzduchu, topenie kovu, topenie snehu.

Molekuly, čiže 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. Napríklad častice plynu pohybujúce sa vysokou rýchlosťou v rôznych smeroch sa môžu zraziť navzájom a so stenami nádoby. Takto zmenia rýchlosť a pokračujú opäť v pohybe.

Obrázok 1 znázorňuje náhodný pohyb častíc farby rozpustených vo vode.

Preto vyvodíme ešte jeden záver: chaotický pohyb častíc, ktoré tvoria telesá, sa nazýva tepelný pohyb.

Najdôležitejšou vlastnosťou tepelného pohybu je náhodnosť. Jedným z najdôležitejších dôkazov o pohybe molekúl je difúzie a Brownovho pohybu.(Brownov pohyb je pohyb najmenších pevných častíc v kvapaline pod vplyvom dopadu molekúl. 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 v nich molekuly a atómy vibrujú približne v niektorých stredných polohách.

Na tepelnom pohybe molekúl a atómov sa podieľajú úplne všetky molekuly tela, preto sa so zmenou tepelného pohybu mení aj samotný stav tela, jeho rôzne vlastnosti. Ak sa teda teplota ľadu zvýši, začne sa topiť, pričom nadobudne úplne iný tvar - ľad sa stáva kvapalinou. Ak sa naopak zníži teplota napríklad ortuti, zmení svoje vlastnosti a z kvapaliny sa zmení na pevnú látku.

T Teplota tela priamo závisí od priemernej kinetickej energie molekúl. Vyvodíme z toho zrejmý záver: čím vyššia je telesná teplota, tým väčšia je priemerná kinetická energia jeho molekúl. Naopak, s poklesom telesnej teploty sa priemerná kinetická energia jeho molekúl znižuje.

Ak máte ďalšie otázky alebo sa chcete dozvedieť viac o pohybe tepla a teplote, zaregistrujte sa na našej webovej stránke a získajte pomoc od lektora.

Stále máte otázky? Nie ste si istí, ako si urobiť domácu úlohu?
Ak chcete získať pomoc od tútora -.
Prvá lekcia je zadarmo!

blog. s úplným alebo čiastočným skopírovaním materiálu, vyžaduje sa odkaz na zdroj.