Peristiwa di dunia fisik terkait erat dengan perubahan suhu. Setiap orang mengenalnya di masa kanak-kanak, ketika dia menyadari bahwa es itu dingin, dan air mendidih membakar. Pada saat yang sama, muncul pemahaman bahwa proses perubahan suhu tidak terjadi secara instan. Kemudian, di sekolah, siswa mengetahui bahwa ini berhubungan dengan gerak termal. Dan seluruh bagian fisika didedikasikan untuk proses yang berhubungan dengan suhu.
Berapa suhu?
Ini adalah konsep ilmiah yang diperkenalkan untuk menggantikan istilah sehari-hari. Dalam kehidupan sehari-hari, kata-kata seperti panas, dingin atau hangat terus-menerus muncul. Semuanya berbicara tentang tingkat pemanasan tubuh. Ini adalah bagaimana itu didefinisikan dalam fisika, hanya dengan tambahan bahwa itu adalah besaran skalar. Bagaimanapun, suhu tidak memiliki arah, tetapi hanya nilai numerik.
Dalam Satuan Sistem Internasional (SI), suhu diukur dalam derajat Celcius (ºС). Tetapi dalam banyak rumus yang menjelaskan fenomena termal, diperlukan untuk mengubahnya menjadi Kelvin (K). UntukAda rumus sederhana untuk ini: T \u003d t + 273. Di dalamnya, T adalah suhu dalam Kelvin, dan t dalam Celcius. Konsep suhu nol mutlak dikaitkan dengan skala Kelvin.
Ada beberapa skala suhu lainnya. Di Eropa dan Amerika, misalnya, Fahrenheit (F) digunakan. Oleh karena itu, mereka harus bisa menulis dalam Celcius. Untuk melakukannya, kurangi 32 dari pembacaan di F, lalu bagi dengan 1, 8.
Eksperimen rumah
Dalam penjelasannya, Anda perlu mengetahui konsep-konsep seperti suhu, gerak termal. Dan mudah untuk menyelesaikan pengalaman ini.
Ini akan membutuhkan tiga kontainer. Mereka harus cukup besar sehingga tangan dapat dengan mudah masuk ke dalamnya. Isi dengan air dengan suhu berbeda. Yang pertama, pasti sangat dingin. Di kedua - dipanaskan. Tuang air panas ke dalam yang ketiga, yang memungkinkan untuk dipegang tangan.
Sekarang pengalaman itu sendiri. Celupkan tangan kiri Anda ke dalam wadah berisi air dingin, kanan - dengan yang paling panas. Tunggu beberapa menit. Keluarkan dan segera rendam dalam wadah berisi air hangat.
Hasilnya tidak terduga. Tangan kiri akan merasakan air yang hangat, sedangkan tangan kanan akan merasakan air dingin. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kesetimbangan termal pertama kali dibuat dengan cairan di mana tangan awalnya direndam. Dan kemudian keseimbangan ini sangat terganggu.
Prinsip utama teori kinetik molekuler
Ini menggambarkan semua fenomena termal. Dan pernyataan ini cukup sederhana. Oleh karena itu, dalam percakapan tentang gerak termal, ketentuan ini harus diketahuidiperlukan.
Pertama: zat dibentuk oleh partikel terkecil yang terletak pada jarak tertentu satu sama lain. Selain itu, partikel-partikel ini dapat berupa molekul dan atom. Dan jarak antara mereka beberapa kali lebih besar dari ukuran partikel.
Kedua: dalam semua zat ada pergerakan termal molekul, yang tidak pernah berhenti. Partikel bergerak secara acak (kacau).
Ketiga: partikel berinteraksi satu sama lain. Tindakan ini disebabkan oleh gaya tarik-menarik dan gaya tolak menolak. Nilainya tergantung pada jarak antar partikel.
Konfirmasi ketentuan pertama ICB
Bukti bahwa benda terdiri dari partikel dengan celah di antaranya adalah ekspansi termalnya. Jadi, ketika tubuh dipanaskan, ukurannya bertambah. Ini terjadi karena penghilangan partikel satu sama lain.
Konfirmasi lain dari apa yang telah dikatakan adalah difusi. Artinya, penetrasi molekul satu zat antara partikel lain. Apalagi gerakan ini bersifat mutual. Difusi berlangsung semakin cepat, semakin jauh jarak molekul-molekulnya. Oleh karena itu, dalam gas, penetrasi timbal balik akan terjadi jauh lebih cepat daripada dalam cairan. Dan dalam zat padat, difusi membutuhkan waktu bertahun-tahun.
Omong-omong, proses terakhir juga menjelaskan gerakan termal. Lagi pula, penetrasi timbal balik zat satu sama lain terjadi tanpa gangguan dari luar. Tapi bisa dipercepat dengan memanaskan tubuh.
Konfirmasi posisi kedua MKT
Bukti terang bahwa adagerak termal adalah gerak Brown partikel. Ini dipertimbangkan untuk partikel tersuspensi, yaitu partikel yang secara signifikan lebih besar dari molekul suatu zat. Partikel ini bisa berupa partikel debu atau butiran. Dan mereka seharusnya ditempatkan di air atau gas.
Alasan pergerakan acak partikel tersuspensi adalah karena molekul bekerja padanya dari semua sisi. Tindakan mereka tidak menentu. Besarnya dampak pada setiap titik waktu berbeda-beda. Oleh karena itu, gaya yang dihasilkan diarahkan baik dalam satu arah atau yang lain.
Jika kita berbicara tentang kecepatan gerak termal molekul, maka ada nama khusus untuk itu - akar rata-rata kuadrat. Itu dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
v=[(3kT)/m0].
Di dalamnya, T adalah suhu dalam Kelvin, m0 adalah massa satu molekul, k adalah konstanta Boltzmann (k=1, 3810 -23J/K).
Konfirmasi ketentuan ketiga ICB
Partikel menarik dan menolak. Dalam menjelaskan banyak proses yang terkait dengan gerakan termal, pengetahuan ini ternyata penting.
Bagaimanapun, gaya interaksi bergantung pada keadaan agregat materi. Jadi, gas praktis tidak memilikinya, karena partikel dihilangkan sejauh ini sehingga efeknya tidak terwujud. Dalam cairan dan padatan, mereka terlihat dan memastikan konservasi volume zat. Yang terakhir, mereka juga menjamin pemeliharaan bentuk.
Bukti adanya gaya tarik menarik dan tolak menolak adalah munculnya gaya elastis selama deformasi benda. Jadi, dengan pemanjangan, gaya tarik antar molekul meningkat, dan dengankompresi - tolakan. Namun dalam kedua kasus, mereka mengembalikan tubuh ke bentuk aslinya.
Energi rata-rata gerak termal
Dapat ditulis dari persamaan dasar MKT:
(pV)/N=(2E)/3.
Dalam rumus ini, p adalah tekanan, V adalah volume, N adalah jumlah molekul, E adalah energi kinetik rata-rata.
Sebaliknya, persamaan ini dapat ditulis sebagai berikut:
(pV)/N=kT.
Jika Anda menggabungkannya, Anda mendapatkan persamaan berikut:
(2E)/3=kT.
Dari rumus berikut untuk energi kinetik rata-rata molekul:
E=(3kT)/2.
Dari sini jelas bahwa energi sebanding dengan suhu zat. Artinya, ketika yang terakhir meningkat, partikel-partikel bergerak lebih cepat. Ini adalah inti dari gerakan termal, yang ada selama ada suhu selain nol mutlak.
