Matukio ya ulimwengu yanahusiana kwa njia isiyoweza kutenganishwa na mabadiliko ya halijoto. Kila mtu hufahamiana nayo katika utoto wa mapema, wakati anatambua kuwa barafu ni baridi, na maji ya moto huwaka. Wakati huo huo, uelewa unakuja kwamba taratibu za mabadiliko ya joto hazifanyiki mara moja. Baadaye, shuleni, mwanafunzi hujifunza kwamba hii inahusishwa na mwendo wa joto. Na sehemu nzima ya fizikia imejitolea kwa michakato inayohusiana na halijoto.
joto ni nini?
Hii ni dhana ya kisayansi iliyoletwa ili kuchukua nafasi ya maneno ya kila siku. Katika maisha ya kila siku, maneno kama vile moto, baridi au joto huonekana kila wakati. Wote huzungumza juu ya kiwango cha joto la mwili. Hivi ndivyo inavyofafanuliwa katika fizikia, tu kwa kuongeza kuwa ni kiasi cha scalar. Baada ya yote, halijoto haina mwelekeo, lakini thamani ya nambari tu.
Katika Mfumo wa Kimataifa wa Vizio (SI), halijoto hupimwa kwa nyuzi joto Selsiasi (ºС). Lakini katika fomula nyingi zinazoelezea hali ya joto, inahitajika kuibadilisha kuwa Kelvin (K). KwaKuna formula rahisi kwa hili: T \u003d t + 273. Ndani yake, T ni joto katika Kelvin, na t ni katika Celsius. Dhana ya halijoto sifuri kabisa inahusishwa na mizani ya Kelvin.
Kuna vipimo vingine kadhaa vya halijoto. Katika Ulaya na Amerika, kwa mfano, Fahrenheit (F) hutumiwa. Kwa hiyo, lazima waweze kuandika katika Celsius. Ili kufanya hivyo, toa 32 kutoka kwa usomaji katika F, kisha ugawanye na 1, 8.
Jaribio la nyumbani
Katika maelezo yake, unahitaji kujua dhana kama vile halijoto, mwendo wa joto. Na ni rahisi kukamilisha matumizi haya.
Itachukua vyombo vitatu. Wanapaswa kuwa kubwa ya kutosha ili mikono iweze kuingia kwa urahisi ndani yao. Wajaze kwa maji ya joto tofauti. Katika kwanza, lazima iwe baridi sana. Katika pili - moto. Mimina maji ya moto kwenye ya tatu, moja ambayo itawezekana kushikilia mkono.
Sasa uzoefu wenyewe. Ingiza mkono wako wa kushoto kwenye chombo cha maji baridi, kulia - na moto zaidi. Subiri dakika kadhaa. Watoe nje na uwazamishe mara moja kwenye chombo chenye maji ya joto.
Matokeo hayatatarajiwa. Mkono wa kushoto utahisi kuwa maji ni ya joto, wakati mkono wa kulia utahisi maji baridi. Hii ni kutokana na ukweli kwamba usawa wa joto huanzishwa kwanza na maji hayo ambayo mikono huingizwa hapo awali. Na kisha usawa huu unatatizwa sana.
Mbinu kuu za nadharia ya kinetiki ya molekuli
Inafafanua matukio yote ya joto. Na kauli hizi ni rahisi sana. Kwa hiyo, katika mazungumzo kuhusu mwendo wa joto, masharti haya yanapaswa kujulikanainahitajika.
Kwanza: dutu huundwa na chembe ndogo zaidi zilizo umbali fulani kutoka kwa kila kimoja. Aidha, chembe hizi zinaweza kuwa molekuli na atomi. Na umbali baina yao ni mkubwa mara nyingi kuliko ukubwa wa chembe.
Pili: katika dutu zote kuna mwendo wa joto wa molekuli, ambao haukomi. Chembe husogea bila mpangilio (kwa fujo).
Tatu: chembe chembe huingiliana. Hatua hii ni kutokana na nguvu za mvuto na kukataa. Thamani yao inategemea umbali kati ya chembe.
Uthibitisho wa utoaji wa kwanza wa ICB
Uthibitisho kwamba miili imeundwa kwa chembe chembe na mapengo kati yake ni upanuzi wao wa joto. Kwa hiyo, wakati mwili unapokanzwa, ukubwa wake huongezeka. Hii hutokea kutokana na kuondolewa kwa chembe kutoka kwa kila nyingine.
Uthibitisho mwingine wa kile ambacho kimesemwa ni kueneza. Hiyo ni, kupenya kwa molekuli za dutu moja kati ya chembe za mwingine. Aidha, harakati hii ni ya kuheshimiana. Usambazaji unaendelea kwa kasi zaidi, mbali zaidi ya molekuli ziko. Kwa hiyo, katika gesi, kupenya kwa pande zote kutatokea kwa kasi zaidi kuliko katika vinywaji. Na katika yabisi, usambaaji huchukua miaka.
Kwa njia, mchakato wa mwisho pia unaelezea mwendo wa joto. Baada ya yote, kupenya kwa pamoja kwa vitu ndani ya kila mmoja hutokea bila kuingiliwa kutoka nje. Lakini inaweza kuharakishwa kwa kupasha joto mwili.
Uthibitisho wa nafasi ya pili ya MKT
Uthibitisho mkali kwamba upomwendo wa joto ni mwendo wa Brownian wa chembe. Inazingatiwa kwa chembe zilizosimamishwa, ambayo ni, kwa zile ambazo ni kubwa zaidi kuliko molekuli za dutu. Chembe hizi zinaweza kuwa chembe za vumbi au nafaka. Na zinatakiwa kuwekwa kwenye maji au gesi.
Sababu ya msogeo wa nasibu wa chembe iliyosimamishwa ni kwamba molekuli hutenda juu yake kutoka pande zote. Kitendo chao ni cha kusuasua. Ukubwa wa athari katika kila hatua kwa wakati ni tofauti. Kwa hivyo, nguvu inayotokana inaelekezwa ama upande mmoja au mwingine.
Tukizungumza kuhusu kasi ya mwendo wa joto wa molekuli, basi kuna jina maalum kwa ajili yake - mzizi maana ya mraba. Inaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula:
v=√[(3kT)/m0].
Ndani yake, T ni halijoto katika Kelvin, m0 ni wingi wa molekuli moja, k ni hali ya kawaida ya Boltzmann (k=1, 3810 -23 J/K).
Uthibitisho wa kifungu cha tatu cha ICB
Chembe huvutia na kurudisha nyuma. Katika kuelezea michakato mingi inayohusishwa na mwendo wa joto, ujuzi huu unageuka kuwa muhimu.
Hata hivyo, nguvu za mwingiliano hutegemea hali ya jumla ya maada. Kwa hivyo, gesi kivitendo hawana, kwani chembe huondolewa hadi sasa kwamba athari zao hazionyeshwa. Katika vinywaji na yabisi, huonekana na kuhakikisha uhifadhi wa kiasi cha dutu hii. Katika mwisho, pia huhakikisha udumishaji wa umbo.
Ushahidi wa kuwepo kwa nguvu za mvuto na kurudisha nyuma ni mwonekano wa nguvu nyororo wakati wa kubadilika kwa miili. Kwa hivyo, kwa kurefusha, nguvu za kivutio kati ya molekuli huongezeka, na kwacompression - repulsion. Lakini katika hali zote mbili, hurudisha mwili katika umbo lake la asili.
Wastani wa nishati ya mwendo wa joto
Inaweza kuandikwa kutoka kwa mlinganyo msingi wa MKT:
(pV)/N=(2E)/3.
Katika fomula hii, p ni shinikizo, V ni ujazo, N ni idadi ya molekuli, E ni wastani wa nishati ya kinetiki.
Kwa upande mwingine, mlinganyo huu unaweza kuandikwa kama ifuatavyo:
(pV)/N=kT.
Ukizichanganya, utapata usawa ufuatao:
(2E)/3=kT.
Kutokana nayo hufuata fomula ifuatayo ya wastani wa nishati ya kinetiki ya molekuli:
E=(3kT)/2.
Kutoka hapa ni wazi kuwa nishati inalingana na halijoto ya dutu hii. Hiyo ni, wakati mwisho unapoongezeka, chembe huhamia kwa kasi. Hiki ndicho kiini cha mwendo wa joto, ambacho kipo mradi tu kuna halijoto tofauti na sifuri kabisa.
