Les événements du monde physique sont inextricablement liés aux changements de température. Chaque personne se familiarise avec elle dans la petite enfance, lorsqu'elle se rend compte que la glace est froide et que l'eau bouillante brûle. En même temps, on comprend que les processus de changement de température ne se produisent pas instantanément. Plus tard, à l'école, l'élève apprend que cela est lié au mouvement thermique. Et toute une section de physique est consacrée aux processus liés à la température.
Qu'est-ce que la température ?
Il s'agit d'un concept scientifique introduit pour remplacer les termes courants. Dans la vie de tous les jours, des mots tels que chaud, froid ou chaud apparaissent constamment. Tous parlent du degré d'échauffement du corps. C'est ainsi qu'il est défini en physique, seulement avec l'ajout qu'il s'agit d'une quantité scalaire. Après tout, la température n'a pas de sens, mais seulement une valeur numérique.
Dans le système international d'unités (SI), la température est mesurée en degrés Celsius (ºС). Mais dans de nombreuses formules décrivant des phénomènes thermiques, il est nécessaire de le convertir en Kelvin (K). PourIl existe une formule simple pour cela: T \u003d t + 273. Dans celle-ci, T est la température en Kelvin et t en Celsius. Le concept de température zéro absolu est associé à l'échelle Kelvin.
Il existe plusieurs autres échelles de température. En Europe et en Amérique, par exemple, Fahrenheit (F) est utilisé. Par conséquent, ils doivent être capables d'écrire en degrés Celsius. Pour ce faire, soustrayez 32 des lectures en F, puis divisez-le par 1, 8.
Expérience à domicile
Dans son explication, vous devez connaître des concepts tels que la température, le mouvement thermique. Et il est facile de compléter cette expérience.
Il faudra trois conteneurs. Ils doivent être suffisamment grands pour que les mains puissent facilement s'y glisser. Remplissez-les d'eau de différentes températures. Dans la première, il doit faire très froid. Dans le second - chauffé. Versez de l'eau chaude dans le troisième, celui dans lequel il sera possible de se tenir la main.
Maintenant, l'expérience elle-même. Trempez votre main gauche dans un récipient d'eau froide, à droite - avec la plus chaude. Attendez quelques minutes. Sortez-les et plongez-les immédiatement dans un récipient d'eau tiède.
Le résultat sera inattendu. La main gauche sentira que l'eau est chaude, tandis que la main droite sentira l'eau froide. Cela est dû au fait que l'équilibre thermique est d'abord établi avec les liquides dans lesquels les mains sont initialement immergées. Et puis cet équilibre est fortement perturbé.
Principaux principes de la théorie de la cinétique moléculaire
Il décrit tous les phénomènes thermiques. Et ces déclarations sont assez simples. Par conséquent, dans une conversation sur le mouvement thermique, ces dispositions doivent être connuesobligatoire.
First: les substances sont formées par les plus petites particules situées à une certaine distance les unes des autres. De plus, ces particules peuvent être à la fois des molécules et des atomes. Et la distance qui les sépare est plusieurs fois supérieure à la taille des particules.
Deuxièmement: dans toutes les substances, il y a un mouvement thermique des molécules, qui ne s'arrête jamais. Les particules se déplacent de manière aléatoire (chaotique).
Troisièmement: les particules interagissent les unes avec les autres. Cette action est due aux forces d'attraction et de répulsion. Leur valeur dépend de la distance entre les particules.
Confirmation de la première disposition de l'ICB
La preuve que les corps sont composés de particules séparées par des espaces est leur dilatation thermique. Ainsi, lorsque le corps est chauffé, sa taille augmente. Cela se produit en raison de l'élimination des particules les unes des autres.
Une autre confirmation de ce qui a été dit est la diffusion. C'est-à-dire la pénétration de molécules d'une substance entre les particules d'une autre. De plus, ce mouvement est réciproque. La diffusion est d'autant plus rapide que les molécules sont éloignées les unes des autres. Par conséquent, dans les gaz, la pénétration mutuelle se produira beaucoup plus rapidement que dans les liquides. Et dans les solides, la diffusion prend des années.
Au fait, le dernier processus explique également le mouvement thermique. Après tout, la pénétration mutuelle des substances les unes dans les autres se produit sans aucune interférence de l'extérieur. Mais il peut être accéléré en chauffant le corps.
Confirmation de la deuxième position du MKT
Preuve éclatante qu'il existele mouvement thermique est le mouvement brownien des particules. Il est pris en compte pour les particules en suspension, c'est-à-dire pour celles qui sont nettement plus grosses que les molécules d'une substance. Ces particules peuvent être des particules de poussière ou des grains. Et ils sont censés être placés dans de l'eau ou du gaz.
La raison du mouvement aléatoire d'une particule en suspension est que les molécules agissent dessus de tous les côtés. Leur action est erratique. L'ampleur des impacts à chaque instant est différente. Par conséquent, la force résultante est dirigée soit dans une direction, soit dans l'autre.
Si nous parlons de la vitesse du mouvement thermique des molécules, alors il y a un nom spécial pour cela - racine carrée moyenne. Il peut être calculé à l'aide de la formule:
v=√[(3kT)/m0].
Dedans, T est la température en Kelvin, m0 est la masse d'une molécule, k est la constante de Boltzmann (k=1, 3810 -23 J/K).
Confirmation de la troisième disposition de l'ICB
Les particules s'attirent et se repoussent. Pour expliquer de nombreux processus associés au mouvement thermique, cette connaissance s'avère importante.
Après tout, les forces d'interaction dépendent de l'état global de la matière. Ainsi, les gaz n'en ont pratiquement pas, car les particules sont si éloignées que leur effet ne se manifeste pas. Dans les liquides et les solides, ils sont perceptibles et assurent la conservation du volume de la substance. Dans ces derniers, ils garantissent également le maintien de la forme.
La preuve de l'existence de forces d'attraction et de répulsion est l'apparition de forces élastiques lors de la déformation des corps. Ainsi, avec l'allongement, les forces d'attraction entre les molécules augmentent, et aveccompression - répulsion. Mais dans les deux cas, ils ramènent le corps à sa forme d'origine.
Énergie moyenne du mouvement thermique
Cela peut être écrit à partir de l'équation MKT de base:
(pV)/N=(2E)/3.
Dans cette formule, p est la pression, V est le volume, N est le nombre de molécules, E est l'énergie cinétique moyenne.
D'autre part, cette équation peut s'écrire comme suit:
(pV)/N=kT.
Si vous les combinez, vous obtenez l'égalité suivante:
(2E)/3=kT.
De là découle la formule suivante pour l'énergie cinétique moyenne des molécules:
E=(3kT)/2.
À partir de là, il est clair que l'énergie est proportionnelle à la température de la substance. C'est-à-dire que lorsque ce dernier augmente, les particules se déplacent plus rapidement. C'est l'essence du mouvement thermique, qui existe tant qu'il y a une température autre que le zéro absolu.
