Тепловое движение. температура

Все молекулы любого вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Тепловое движение. Температура

Движение молекул в разных телах происходит по-разному. Молекулы газов беспорядочно движутся с большими скоростями (сотни м/с) по всему объему газа. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга, изменяя величину и направление скоростей. Молекулы жидкости колеблются около равновесных положений ( т.

к. расположены почти вплотную друг к другу) и сравнительно редко перескакивают из одного равновесного положения в другое. Движение молекул в жидкостях является менее свободным, чем в газах, но более свободным, чем в твердых телах. В твердых телах частицы колеблются около положения равновесия.

  • С ростом температуры скорость частиц увеличивается, поэтому хаотическое движение частиц принято называть тепловым.
  • БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ

— доказательство теплового движения молекул. Броуновское движение было открыто английским ботаником Робертом Броуном (1773-1858гг.)

Тепловое движение. Температура

Если распылить на поверхности жидкости мельчайшие крупинки какого-либо вещества, то они будут непрерывно двигаться.

Тепловое движение. Температура

Эти броуновские частицы движутся под влиянием ударов молекул жидкости. Т.к. тепловое движение молекул — это непрерывное и беспорядочное движение, то и скорость движения броуновских частиц будет беспорядочно меняться по величине и направлению. Броуновское движение вечное и никогда не прекращается.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  План курсовой работы, образец

Оценим за полчаса!

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ !

Когда железная дорога длиннее? Безнаказанное хищение. Высота Эйфелевой башни. Легенда о сапоге в бане. Температура и термометры.

ДОМАШНЯЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

1. Возьмите три стакана. В первый налейте кипяток, во второй теплую и в третий холодную воду. В каждый стакан бросить щепотку гранулированного чая. Что вы заметили?.

2. Возьмите пустую пластиковую бутылку, предварительно охладив ее, опустите горлышко в стакан с водой и обхватите бутылку ладонями, но не нажимайте. Наблюдайте в течение нескольких минут.

3. На горлышко той же, но вновь охлажденной бутылки положите смоченную в воде перевернутую пробку и таккже обхватите ее теплыми ладонями. Наблюдайте в течение нескольких минут.

4. Налейте в неглубокую тарелку воды на высоту 1 — 1,5 см, поставьте в нее перевернутый вверх дном и предварительно нагретый горячей водой стакан. Наблюдайте в течение нескольких минут.

Жду отчет с объяснениями увиденного. Кто первый?

ТЕМПЕРАТУРА

— величина, которая характеризует тепловое состояние тела или иначе мера «нагретости» тела. Чем выше температура тела, тем большую в среднем энергию имеют его атомы и молекулы.

Приборы, служащие для измерения температуры называются термометрами.

Принцип измерения температуры.

Температура непосредственно не измеряется! Измеряется величина, зависящая от температуры! В современных жидкостных термометрах — это объем спирта или ртути ( в термоскопе Галилея – объем газа).

Термометр измеряет собственную температуру! А, если мы хотим измерить с помощью термометра температуру какого-либо другого тела, надо подождать некоторое время, пока температуры тела и термометра уравняются, т.е. наступит тепловое равновесие между термометром и телом.

В этом состоит закон теплового равновесия: у любой группы изолированных тел через какое-то время температуры становятся одинаковыми,

т.е. наступает состояние теплового равновесия.

Тепловое движение. Температура

ПРОВЕДИ ДОМАШНИЙ ОПЫТ

Возьмите три тазика с водой: один — с очень горячей, другой — с умеренно теплой, а третий — с очень холодной. Теперь ненадолго опустите левую руку в тазик с горячей водой, а правую — с холодной. Через пару минут извлеките руки из горячей и холодной воды и опустите их в тазик с теплой водой. Теперь спросите каждую руку, что она «скажет» вам о температуре воды?

ТЕРМОМЕТР — СДЕЛАЙ САМ

Возьми маленький стеклянный пузырек (в таких пузырьках в аптеках продают, например, зеленку), пробку (лучше резиновую) и тоненькую прозрачную трубочку (можно взять пустой прозрачный стерженек от шариковой ручки). Проделай отверстие в пробке и закрой пузырек. Набери в трубочку капельку подкрашенной воды и вставь стержень в пробку.

Хорошенько загерметизируй щель между пробкой и стержнем. Термометр готов. Теперь необходимо отградуировать его, т.е. сделать измерительную шкалу. Понятно, что при нагревании воздуха в пузырьке он будет расширяться, и капелька жидкости будет подниматься по трубочке вверх.

Твоя задача отметить на стерженьке или прикрепленной к нему картонке деления, соответствующие разным температурам. Для градуировки можно взять еще один готовый термометр и опустить оба термометра в стакан с теплой водой. Показания термометров должны совпадать.

Поэтому, если готовый термометр показывает температуру, например, 40 градусов, можете смело ставить отметинку 40 на стерженьке своего термометра в том месте, где находится капелька жидкости. Вода в стакане будет остывать, и ты сможешь таким образом разметить измерительную шкалу.

  1. Можно сделать термометр, полностью заполнив его жидкостью.
  2. А можно и иначе:

Тепловое движение. Температура

Проделай в крышке пластиковой бутылки отверстие и вставь тонкую пластиковую трубочку. Бутылку частично заполни водой и закрепи на стене. У свободного конца трубочки разметь температурную шкалу.

Отградуировать шкалу можно с помощью обычного комнатного термометра. При изменении температуры в комнате вода будет расширяться или сжиматься, и уровень воды в трубочке тоже «поползет» по шкале.

А можно и посмотреть, как работает термометр! Обхвати бутылку руками и погрей ее.

  • Что произошло с уровнем воды в трубочке?
  • ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШКАЛЫ

Шкала Цельсия — введена шведским физиком А. Цельсием в 1742 году. Обозначение: C. На шкале есть как положительные, так и отрицательные температуры. Опорные точки: 0C – температура таяния льда, 100C – температура кипения воды. Шкала Фаренгейта — введена Фаренгейтом, стеклодувом из Голландии, в 1724 году. Обозначение: F.

На шкале есть как положительные, так и отрицательные температуры. Опорные точки: 32F – температура таяния льда, 212F – температура кипения воды. Шкала Реомюра — введена французским физиком Реомюром в 1726 году. Обозначение: R. На шкале есть как положительные, так и отрицательные температуры.

Опорные точки: 0R – температура таяния льда, 80R – температура кипения воды.

Шкала Кельвина — введена английским физиком Томсоном (лордом Кельвином) в 1848 году. Обозначение: К. На шкале есть только положительные температуры. Опорные точки: 0K – абсолютный нуль, 273К – температура таяния льда. Т = t + 273

ТЕРМОСКОП

Впервые прибор для определения температуры был изобретен Галилеем в 1592 г. Небольшой стеклянный баллон был припаян к тонкой трубке с открытым концом.

Тепловое движение. Температура

Баллон нагревали руками и погружали конец трубки в сосуд с водой. Баллон охлаждался до температуры окружающего воздуха и уровень воды в трубке поднимался. Т.е. по изменению объема газа в сосуде можно было судить об изменении температуры. Здесь еще не было числовой шкалы, поэтому такой прибор назывался термоскопом. Измерительная шкала появилась только через 150 лет!

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ

Самая высокая температура на Земле зарегистрированная в Ливии в 1922 году — +57,80С; самая низкая температура, зарегистрированная на Земле, — –89,20С; над головой у человека температура выше температуры окружающей среды на 1 – 1,50С; средняя температура животных: лошади — 380С, овцы — 400С, курицы — 410С, температурав центре Земли — 200000С;

температура на поверхности Солнца — 6000 К, в центре — 20 млн. град.

___

А какова температура недр Земли? Раньше высказывались различные гипотетические предположения и приводились расчеты, по которым температура на глубине 15 км получалась 100…400°C.

Теперь Кольская сверхглубокая скважина, которая прошла отметку 12 км, дала точный ответ на поставленный вопрос. Вначале (до 3 км) температура росла на 1° через каждые 100 м проходки, далее этот рост составил 2,5° на каждые новые 100 м.

На глубине 10 км температура недр Земли оказалась равной 180°C!

  1. Наука и жизнь
  2. ___
  3. К концу 18 века число изобретенных температурных шкал достигало двух десятков.
  4. ___

Итальянские ученые-полярники, совершив экспедицию в Антарктиду, столкнулись с удивительной загадкой. Близ залива Инглей они открыли ледяное ущелье, где постоянно дует сверхскоростной и сверххолодный ветер.

Поток воздуха температурой минус 90 градусов мчится со скоростью 200 км в час.

Неудивительно, что это ущелье назвали «вратами ада» – никто не может находиться там без риска для жизни больше одной минуты: ветер несет частицы льда с такой силой, что мигом рвет одежду в клочья.

ПОЛОМАЕМ ГОЛОВУ?

КАВЕРЗНЫЕ ЗАДАЧИ

1. Как измерить температуру тела муравья с помощью обычного термометра?

Тепловое движение. Температура

2. Существуют термометры, в которых используют воду. Почему такие водяные термометры неудобны для измерения температур, близких к температуре замерзания воды?

Жду ответа ( на уроке или по почте)!

А ЭТО ТЫ ЗНАЕШЬ ?

На самом деле шведский астроном и физик Цельсий предложил шкалу, в которой точка кипения воды была обозначена числом 0, а точка таяния льда числом 100 ! «Зато зимой не будет отрицательных чисел!» -любил говорить Цельсий. Но потом шкалу «перевернули».

___

· Температура -40 градусов по Цельсию точно равна температуре -40 градусов по Фаренгейту. Это единственная температура, в которой две этих шкалы сходятся.

___

Одно время в физических лабораториях пользовались для измерения температуры так называемым весовым термометром. Он состоял из полого платинового шара, заполненного ртутью, в котором было капиллярное отверстие. Об изменении термпературы судили по количеству ртути, вытекавшей из отверстия.

___

Оказывается существует плоский термометр. Это «бумажка», которую накладывают на лоб больного. При высокой температуре «бумажка» становится красного цвета.

___

Наши ощущения, обычно надежные, могут подвести при определении температуры Например, известен опыт, когда одну руку опускают в горячую, а другую — в холодную воду. Если через некоторое время опустить обе руки в теплую воду, то рука, которая до этого была в горячей воде, почувствует холод, а рука, бывшая в холодной воде — жар!

___

Понятие температуры неприменимо к отдельной молекуле. О температуре можно говорить лишь в том случае, если имеется достаточно большая совокупность частиц.

___

Чаще всего физики измеряют температуру по шкале Кельвина: 0 градусов по шкале Цельсия = 273 градусам по шкале Кельвина!

Тепловое движение. Температура

Самая высокая температура.

Она получена в центре взрыва термоядерной бомбы – около 300…400 млн°C. Максимальная температура, достигнутая в ходе управляемой термоядерной реакции на испытательной термоядерной установке ТОКАМАК в Принстонской лаборатории физики плазмы, США, в июне 1986 г., составляет 200 млн°C.

Самая низкая температура.

Абсолютный нуль по шкале Кельвина (0 K) соответствует –273,15° по шкале Цельсия или –459,67° по шкале Фаренгейта.

Самая низкая температура, 2·10–9 K (двухбиллионная часть градуса) выше абсолютного нуля, была достигнута в двухступенчатом криостате ядерного размагничивания в Лаборатории низких температур Хельсинкского технологического университета, Финляндия, группой учёных под руководством профессора Олли Лоунасмаа (род. в 1930 г.), о чём было объявлено в октябре 1989 г.

Самый миниатюрный термометр.

Д-р Фредерик Сакс, биофизик из Государственного университета штата Нью-Йорк, Буффало, США, сконструировал микротермометр для измерения температуры отдельных живых клеток. Диаметр наконечника термометра – 1 микрон, т.е. 1/50 часть диаметра человеческого волоса.

Ну, как дела?

Наука совсем задавила?

Источник: http://class-fizika.ru/8_1a.html

Тепловое движение. Температура

В тепловом движении участвуют все молекулы вещества, поэтому с изменением характера теплового движения изменяется и состояние вещества, его свойства. Так, при повышении температуры вода закипает, превращаясь в пар. Если понижать температуру, вода замерзает и из жидкости превращается в твёрдое тело.

Читайте также:  Формула аммиака в химии

Температура является мерой интенсивности теплового движения молекул и характеризует состояние теплового равновесия системы макроскопических тел: все тела системы, находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру.

Температуру измеряют термометром. В любом термометре используется изменение какого-либо макроскопического параметра в зависимости от изменения температуры.

  • Единицей измерения температуры в системе единиц СИ является градус Кельвина (К). Формула перехода от шкалы Цельсия к шкале температур Кельвина (абсолютной шкале) имеет вид:
  • где температура по шкале Цельсия.

Минимальной температуре соответствует нуль по абсолютной шкале. При абсолютном нуле тепловое движение молекул прекращается.

Чем выше температура тела, тем больше скорости теплового движения молекул, а, следовательно, тем большей энергией обладают молекулы тела. Таким образом, температура служит мерой кинетической энергии теплового движения молекул.

Средняя квадратичная скорость движения молекул

Средняя квадратичная скорость движения молекул вычисляется по формуле:

    Тепловое движение. Температура

Тепловое движение. Температура

Средняя кинетическая энергия движения одной молекулы

  1. Средняя кинетическая энергия движения одной молекулы:
  2.     Тепловое движение. Температура
  3. Физический смысл постоянной Больцмана заключается в том, что эта постоянная определяет связь между температурой вещества и энергией теплового движения молекул этого вещества.

Важно отметить, что средняя энергия теплового движения молекул зависит только от температуры газа. При данной температуре средняя кинетическая энергия поступательного хаотического движения молекул не зависит ни от химического состава газа, ни от массы молекул, ни от давления газа, ни от объема, занимаемого газом.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/molekulyarnaya-fizika-i-termodinamika/teplovoe-dvizhenie-temperatura/

Урок 19. температура. энергия теплового движения молекул — Физика — 10 класс — Российская электронная школа

Физика, 10 класс

Урок №19. Температура. Энергия теплового движения молекул

  • На уроке рассматриваются понятия: температура и тепловое равновесие; шкалы Цельсия и Кельвина; абсолютная температура как мера средней кинетической энергии теплового движения частиц вещества, зависимость давления от концентрации молекул и температуры.
  • Глоссарий по теме:
  • Макроскопические параметры — величины объём V, давление p и температура t, характеризующие состояние макроскопических тел без учёта их молекулярного строения.
  • Температура характеризует степень нагретости тела (холодное, тёплое, горячее).

Температура (от лат. temperatura — надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние) — физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

Тепловым равновесием называют – такое состояние тел, при котором температура во всех точках системы одинакова.

Тепловым или термодинамическим равновесием, изолированной системы тел, называют состояние, при котором все макроскопические параметры в системе остаются неизменными.

Термометр — это прибор для измерения температуры путём контакта с исследуемым телом.Различают жидкостные, газовые термометры, термопары, термометры сопротивления.

  1. Абсолютная температура Т прямо пропорциональна температуре Θ (тета), выражаемой в энергетических единицах (Дж).
  2. Абсолютный нуль — предельная температура, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объёме или объём идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении.
  3. Абсолютный нуль – температура, при которой прекращается тепловое движение молекул.
  4. Абсолютная шкала температур (Шкала Кельвина) – здесь нулевая температура соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры равна градусу по шкале Цельсия.
  5. Кельвин — единица абсолютной температуры в Международной системе измерений (СИ).
  6. Постоянная Больцмана – коэффициент, связывает температуру Θ энергетических единицах (Дж) с абсолютной температурой Т (К).
  7. Абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии молекул.
  8. Давление газа прямо пропорционально концентрации его молекул и абсолютной температуре Т.
  9. Закон Авогадро – в равных объёмах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул
  10. Обязательная литература:
  1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 195 – 203.

Дополнительная литература:

  1. Смородинский Я.А. Температура. — 3-е издание. — М.: Бюро Квантум, 2007. (Библиотечка «Квант». Вып. 103. Приложение к журналу «Квант» № 5/2007.) С. 5— 25.
  2. Кирик Л.А., Генденштейн Л.Э., Гельфгат И.М.. Задачи по физике. 10-11 классы для профильной школы. – М.: Илекса, 2010. – С. 111-115.
  3. Рымкевич А.П. Физика. Задачник. 10-11 классы. – М.: Дрофа, 2013. — С. 65 – 67.
  4. Орлов В.А., Сауров Ю.А. Практика решения физических задач. 10-11классы. – М.: Вентана-Граф, 2014. – С. 98-99.
  5. http://kvant.mccme.ru/1991/09/idealnyj_gaz_-_universalnaya_f.htm

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Измеряя расположение звёзд на небе, расстояния на земле, время, люди знали, для чего они это делают и изобретали, телескопы, часы, прототипы современных линеек. О температуре такого же сказать было нельзя.

О том, что такое тепловое равновесие и что означает степень нагрева тела (температура), существовали разные мнения.

Но человек с незапамятных времен точно знал, что, когда два тела плотно соприкасаются, между ними устанавливается, выражаясь современным языком, тепловое равновесие.

Любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел при неизменных внешних условиях самопроизвольно переходят в состояние теплового равновесия.

Тепловым равновесием называют такое состояние тел, при котором температура во всех точках системы одинакова.

Температура (от лат. temperatura — надлежащее смешение, соразмерность, нормальное состояние) — физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

К числу характеристик состояния макроскопических тел (твёрдых тел, жидкостей, газов) и процессов изменения их состояний, относят объём, давление и температуру.

Эти величины описывают в целом тела, состоящие из большого числа молекул, а не отдельные молекулы.

При этом микроскопические процессы внутри тела не прекращаются при тепловом равновесии: расположения молекул всё время меняются и меняются их скорости при столкновениях.

  • Величины объём, давление и температуру, характеризующие состояние макроскопических тел без учёта их молекулярного строения, называют макроскопическими параметрами.
  • Тепловым или термодинамическим равновесием, изолированной системы тел, называют состояние, при котором все макроскопические параметры в системе остаются неизменными.
  • Для точной характеристики нагретости тела, необходим прибор, способный измерить температуры тел и дать возможности их сравнения.

Термометр — это прибор для измерения температуры путём контакта с исследуемым телом. Различают жидкостные, газовые термометры, термопары, термометры сопротивления.

В 1597 году Галилей создал термоскоп, в собственных сочинениях учёного нет описания этого прибора, но его ученики засвидетельствовали этот факт. Аппарат представлял собой устройство для поднятия воды при помощи нагревания.

Изобретение термометра, данные которого не зависели бы от перепадов атмосферного давления, произошли благодаря экспериментам физика Э. Торричелли, ученика Галилея.

Во всех приборах, изобретённых в XVIII веке, измерение температуры было относительно расширению столбика воды, спирта или ртути и произвольности выбора начала отсчёта, т.е. нулевой температуры.

Наполняющие их вещества замерзали или кипели и этими термометрами нельзя было измерять очень низкие или очень высокие температуры.

Необходимо было изобрести такую шкалу, чтобы избавиться от зависимости выбранного вещества, на основе которого формировалось градуирование.

Шкала, предложенная шведским учёным Андерсом Цельсием в 1742 г., точно устанавливала положение двух точек: 0 и 100 градусов. По шкале Цельсия температура обозначается буквой t, измеряется в градусах Цельсия (ºС).

На территории Англии и США используется шкала Фаренгейта. Такая шкала была предложена немецким учёным Даниелем Габриелем Фаренгейтом в 1724 г.: 0 °F — температура смеси снега с нашатырём или поваренною солью, 96 °F —температура здорового человеческого тела, во рту или под мышкой.

Рене Антуан де Реомюр не одобрял применения ртути в термометрах вследствие малого коэффициента расширения ртути. В 1730 году изобрёл водно-спиртовой термометр и предложил шкалу от 0 до 80°.

Шкала Реомюра очень долго использовалась на родине учёного во Франции вплоть до настоящего времени.

Различные жидкости при нагревании расширяются не одинаково. Поэтому расстояния на шкале между нулевой отметкой 0 °C и 100 °C будут разными.

Однако существует способ создать тело, которое приближенно обладает нужными качествами. Это идеальный газ.

Было замечено, что в отличие от жидкостей все разряжённые газы – водород, гелий, кислород – расширяются при нагревании одинаково и одинаково меняют своё давление при изменении температуры.

Это свойство газов позволяет избавиться в термометрах от одного существенного недостатка шкалы Цельсия – произвольности выбора начала отсчёта, то есть нулевой температуры.

При тепловом равновесии, если давление и объём газа массой m постоянны, то средняя кинетическая энергия молекул газа должна иметь строго определённое значение, как и температура.

Практически такую проверку произвести непосредственно невозможно, но с помощью основного уравнения молекулярно-кинетической теории её можно выразить через макроскопические параметры:

; ; ; ;

Тепловое движение. Температура

Если кинетическая энергия действительно одинакова для всех газов в состоянии теплового равновесия, то и значение давления р должно быть тоже одинаково для всех газов при постоянном значении отношения объёма к числу молекул. Подтвердить или опровергнуть данное предположение может только опыт.

Тепловое движение. Температура

Возьмём несколько сосудов, заполненных различными газами, например, водородом, гелием и кислородом. Сосуды имеют определённые объёмы и снабжены манометрами, для измерения давления газов в сосудах.

Массы газов известны, тем самым известно число молекул в каждом сосуде. Приведём газы в состояние теплового равновесия.

Для этого поместим их в тающий лёд и подождём, пока не установится тепловое равновесие и давление газов перестанет меняться.

Здесь устанавливается тепловое равновесие и все газы имеют одинаковую температуру 0 °С. При этом показания манометра показывают разное давление р, объёмы сосудов V изначально были разными и число молекул N различно, так как газы, закаченные в баллоны разные. Найдём отношение для водорода всех параметров для одного моля вещества:

Тепловое движение. Температура

  1. Такое значение отношения произведения давления газа на его объём к числу молекул получается для всех газов при температуре тающего льда. Обозначим это отношение через Θ0 (тета нулевое):
  2. Таким образом, предположение, что средняя кинетическая энергия, а также давление р в состоянии теплового равновесия одинаковы для всех газов, если их объёмы и количества вещества одинаковы или если отношение
  3. Если же сосуды с газами поместить в кипящую воду при нормальном атмосферном давлении, то согласно эксперименту, отношение макроскопических параметров будет также одинаковым для всех газов, но значение будет больше предыдущего

Отсюда следует, что величина Θ растёт с повышением температуры и не зависит от других параметром, кроме температуры. Этот опытный факт позволяет рассматривать величину Θ тета как естественную меру температуры и измерять в энергетических единицах — джоулях.

  • А теперь вместо энергетической температуры введём температуру, которая будет измеряться в градусах. Будем считать величину тета Θ прямо пропорциональной температуре Т, где k- коэффициент пропорциональности
  • Так как , то тогда

По этой формуле вводится температура, которая даже теоретически не может быть отрицательной, так как все величины левой части этого равенства больше или равны нулю. Следовательно, наименьшим значением этой температуры является нуль, при любом другом параметре p, V, N равным нулю.

Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объёме или при которой объём идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении, называют абсолютным нулём температуры.

Тепловое движение молекул непрерывно и бесконечно, а при абсолютном нуле молекулы поступательно не двигаются.

Следовательно, абсолютный нуль температур при наличии молекул вещества не может быть достигнут.

Абсолютный нуль температур — это самая низкая температурная граница, верхней не существует, та «наибольшая или последняя степень холода», существование которой предсказывал М.В. Ломоносов.

В 1848 г. английскому физику Вильяму Томсону (лорд Кельвин) удалось построить абсолютную температурную шкалу (её в настоящее время называют шкалой Кельвина), которая имеет две основные точки 0 К (или абсолютный нуль) и 273К, точка в которой вода существует в трёх состояниях (в твёрдом, жидком и газообразном).

Абсолютная температурная шкала — шкала температур, в которой за начало отсчёта принят абсолютный нуль. Температура здесь обозначается буквой T и измеряется в кельвинах (К).

На шкале Цельсия, есть две основные точки: 0°С (точка, в которой тает лёд) и 100°С (кипение воды). Температура, которую определяют по шкале Цельсия, обозначается t. Шкала Цельсия имеет как положительные, так и отрицательные значения.

Из опыта мы определили значения величины Θ (тета) при 0 °С и 100 °С. Обозначим абсолютную температуру при 0 °С через Т1, а при 100 °С через Т2. Тогда согласно формуле:

  1. Отсюда можно вычислить коэффициент k, который связывает температуру в Θ энергетических единицах (Дж) с абсолютной температурой Т (К)
  2. k = 1,38 • 10-23 Дж/К — постоянная Больцмана.
  3. Зная постоянную Больцмана, можно найти значение абсолютного нуля по шкале Цельсия. Для этого найдём сначала значение абсолютной температуры, соответствующее 0°С:
  4. значение абсолютной температуры.
  5. Один кельвин и один градус шкалы Цельсия совпадают. Поэтому любое значение абсолютной температуры Т будет на 273 градуса выше соответствующей температуры t по Цельсию:
  6. Теперь выведем ещё одну зависимость температуры от средней кинетической энергии молекул. Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории и уравнения для определения абсолютной температуры
  7. Здесь видно, что левые части этих уравнений равны, значит правые равны тоже.
  8. Средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре.
  9. Абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии движения молекул.
  10. Из выведенных формул мы можем получить выражение, которое показывает зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры

Из этой зависимости вытекает, что при одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул у всех газов одна и та же. Отсюда следует закон Авогадро, известный нам из курса химии.

Закон Авогадро: в равных объёмах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.

Рассмотрим задачи тренировочного блока урока.

1. При температуре _______ (370C; 2830C; 270C) средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул равна 6,21·10-21Дж.

  • Дано:
  • k = 1,38 • 10-23 Дж/К — постоянная Больцмана
  • t -?
  • Решение:
  • Запишем значение средней кинетической энергии хаотического поступательного движения молекул с зависимостью от абсолютной температуры:
  • Отсюда выразим Т:
  • Соотношение между абсолютной температурой и температурой в градусах Цельсия:
  • Подставим значение абсолютной температуры:
  • Правильный вариант ответа:

2. При температуре 290 К и давлении 0,8 МПа, средняя кинетическая энергия молекул равна __________ Дж, а концентрация составляет молекул ___________ м-3.

  1. Дано:
  2. Т = 290К
  3. р = 0,8 МПа =0,8·106 Па
  4. k = 1,38 • 10-23 Дж/К — постоянная Больцмана

Ек -? n — ?

  • Решение:
  • Значение средней кинетической энергии хаотического поступательного движения молекул:
  • Подставив значение абсолютной температуры, найдём ответ:
  • Определим концентрацию газа из соотношения:
  • Правильный вариант ответа: 6·10-21; 2·1026 м-3.

Источник: https://resh.edu.ru/subject/lesson/5898/conspect/

Температура и тепловое движение

Конспект по физике для 8 класса «Температура и тепловое движение». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое тепловое движение. Как связана температура тела со скоростью движения молекул и их кинетической энергией. Что характеризует температура. Как измеряется температура. Каковы основные температурные шкалы.

Читайте также:  Формула силы натяжения нити

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

Температура и тепловое движение

Явления, связанные с изменением температуры тел, а также с переходом вещества из одного состояния в другое, называют тепловыми, они составляют неотъемлемую часть окружающего мира. Мы используем в быту слова «горячий», «холодный» и т. д. для обозначения наших представлений о тепловом состоянии тела.

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ МОЛЕКУЛ

Нагреем сосуд с водой, содержащей взвесь мельчайших твёрдых частиц. Беспорядочное движение отдельной частицы взвеси, называемое броуновским движением, обусловлено хаотическим движением самих молекул жидкости. По мере нагрева воды скорость движения частицы заметно увеличивается.

Так что же изменилось? Молекулы холодной воды не отличаются от молекул горячей воды. Поэтому можно сделать вывод о том, что скорость движения броуновской частицы увеличилась, так как увеличилась средняя скорость движения молекул воды.

Это означает, что скорость движения молекул и тепловое состояние тела связаны между собой.

Именно поэтому хаотичное движение частиц, из которых состоят тела, называют тепловым движением.

В тепловом движении участвуют все частицы, составляющие вещество, — молекулы или атомы, независимо от того, в каком агрегатном состоянии находится это вещество. Изменение характера теплового движения молекул вещества может приводить к изменению его свойств. Например, по мере нагрева лёд начинает превращаться в воду.

Поскольку кинетическая энергия зависит и от скорости движения молекулы, и от её массы, то температура также зависит не только от скорости движения частиц, составляющих вещество, но и от их массы. Поэтому при одинаковой средней скорости движения молекул вещество, у которого масса молекулы больше, будет иметь большую температуру.

СРЕДНЯЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ МОЛЕКУЛ

Любое движущееся тело обладает кинетической энергией, которая зависит от его массы и скорости движения. Поскольку молекула движется и имеет массу, значит, она обладает кинетической энергией.

При возрастании скорости движения молекул увеличивается и их кинетическая энергия.

Число молекул, составляющих тело, очень велико, и скорости отдельных молекул могут существенно различаться, поэтому нужно говорить не о кинетической энергии одной молекулы, а о средней кинетической энергии молекул тела.

ТЕМПЕРАТУРА

Для того чтобы характеризовать тепловое состояние тела, мы используем физическую величину, называемую температурой. По температуре тела можно судить о скорости движения, а соответственно и о кинетической энергии молекул.

Опыты показывают, что явление диффузии при более высокой температуре происходит быстрее. Таким образом, температура является мерой средней кинетической энергии молекул тела.

Чем больше средняя кинетическая энергия молекул тела, тем выше температура тела.

ТЕРМОМЕТРЫ

Мы знаем, что температура мороженого ниже, чем температура горячего чая. Однако наши ощущения неоднозначны и зависят от состояния человека и окружающей среды. Например, в одной и той же комнате металлические предметы всегда кажутся на ощупь более холодными, чем деревянные или пластмассовые. Поэтому для того, чтобы сделать выводы о температуре тела, её необходимо измерить.

Для измерения температуры используют специальные измерительные приборы — термометры.

Вы уже знаете, что тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Действие термометра основано на зависимости объёма тела от температуры.

Вещество, используемое в термометре, увеличивается в объёме при увеличении температуры, а при охлаждении уменьшается в объёме.

В термометрах могут быть использованы различные вещества: жидкие (спирт, ртуть), твёрдые (металлы) или газообразные.

Термометр, как и любой измерительный прибор, имеет шкалу. Для построения шкалы температур выбираются две основные (реперные) точки, которым приписывают определённые значения температуры. Затем интервал между ними делят на несколько равных частей, которые соответствуют единицам данной температурной шкалы.

Используемые нами в быту термометры показывают температуру в градусах Цельсия (°C). В этой температурной шкале за нуль принимается температура таяния льда, а за 100 — температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между отметками делится на 100 равных частей, и образуются деления по 1 °С.

Первоначально у Андерса Цельсия температура кипения воды была принята за 0 градусов, а таяния льда — за 100 градусов. А «перевернули» шкалу Цельсия его же соотечественники: ботаник К. Линней и астроном М. Штрёмер. Вот этим «перевёрнутым» термометром мы теперь и пользуемся.

АБСОЛЮТНАЯ ШКАЛА ТЕМПЕРАТУР

В 1848 г. английский физик Уильям Томсон предложил ввести новую шкалу температур, которую называют абсолютной или термодинамической шкалой температур.

Температура, измеренная по этой шкале, называется абсолютной или термодинамической температурой. Единица абсолютной температуры — кельвин (К); 1 К = 1 °С.

В абсолютной шкале температура таяния льда равна 273,15 К, а температура кипения воды равна 373,15 К.

ШКАЛА ФАРЕНГЕЙТА

Андерс Цельсий (1701 — 1744). Шведский учёный, предложивший стоградусную температурную шкалу.

Томсон (Кельвин) (1824—1907) физик, один из основоположников термодинамики.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Температура и тепловое движение». Что такое тепловое движение. Как связана температура тела со скоростью движения молекул и их кинетической энергией. Что характеризует температура. Как измеряется температура. Каковы основные температурные шкалы.

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Источник: http://xn--8-8sb3ae5aa.xn--p1ai/temperatura-i-teplovoe-dvizhenie/

Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия

676. Является ли тепловым движением вращение искусственного спутника вокруг Земли? Нет, не является. Тепловое движение – это беспорядочное движение молекул и атомов, из которых состоит тело.677.

Движение молекул газа можно назвать тепловым движением? Тепловое движение – это процесс хаотичного движения частиц. Молекулы газа движутся хаотично, поэтому их движение можно назвать тепловым.678.

Можно ли сказать, что явление диффузии вызвано тепловым движением? Тепловое движение – это процесс хаотичного движения частиц в веществе. Диффузия – процесс взаимного проникновения атомов и молекул одного вещества в другое.

Процесс взаимного проникновения вызван хаотичным движением атомов и молекул, следовательно, явление диффузии вызвано тепловым движением.

679. Что происходит с тепловым движением при повышении температуры? При повышении температуры скорость движения молекул увеличивается.

680. Изменится ли кинетическая и потенциальная энергии молекул воды в плотно закупоренной банке с холодной водой, если ее погрузить в горячую воду? Температура в банке будет увеличиваться за счет явления теплообмена, тем самым увеличивая кинетическую энергию. Потенциальная энергия останется неизменной, так как она зависит от расстояния между молекулами, а оно не изменяется.

681. Свободно падающий мяч, ударившись об асфальт, опять подскакивает, но никогда не поднимается до начальной высоты, с которой упал. Почему? Потому что кинетическая энергия мяча тратится на преодоление сопротивления воздуха и сил земного тяготения.

682. Вверх подбрасывают монетку. Какие превращения энергии происходят при подъеме монетки? при ее падении? в момент удара об асфальт? При увеличении высоты подъема монетки возрастает ее потенциальная энергия, а кинетическая убывает.

В наивысшей точке потенциальная энергия максимальна, а кинетическая минимальна. При начале падения кинетическая энергия возрастает, а потенциальная убывает. В момент перед ударом кинетическая энергия максимальна, а потенциальная минимальна.

При ударе происходит преобразование части энергии в тепло, а также в энергию деформации.

683. Почему при ударе об асфальт монетка нагревается? Потому что часть энергии монетки переходит в тепловую.

684. В один стакан налита горячая вода, в другой – холодная вода той же массы. В каком стакане вода обладает большей внутренней энергией? В стакане с горячей водой молекулы двигаются быстрее, чем в холодной. Поэтому горячая вода обладает большей внутренней энергией.

685. Приведите примеры изменения внутренней энергии тел при их сжатии. Нагревание воздуха в поршне насоса.

686. Как меняется внутренняя энергия тел при трении? Приведите примеры. Увеличивается. Заточка ножа на точильном камне; трение шин автомобиля при торможении.

687. Меняется ли внутренняя энергия тел при ударе? Приведите примеры. При ударе внутренняя энергия тел увеличивается. Работа молотка; отскок мяча от пола.

688. Почему происходит изменение внутренней энергии пружины при ее сжатии? При сжатии пружины возрастает ее потенциальная энергия. Следовательно, внутренняя энергия возрастает.

689. Происходит ли изменение внутренней энергии газа при его расширении? При расширении газ производит работу против внешних сил, внутренняя энергия его при этом уменьшается.

690. Что происходит с внутренней энергией жидких и твердых тел при их нагревании? Происходит увеличение внутренней энергии за счет увеличения скорости движения частиц.

691. Меняется ли внутренняя энергия льда при его таянии? При таянии льда внутренняя энергия увеличивается за счет подвода теплоты излучением и теплопередачей.

692. Сила трения совершает над телом работу. Какие признаки свидетельствуют об изменении внутренней энергии тела? При совершении работы трения тело нагревается, кинетическая энергия увеличивается и вызывает увеличение внутренней энергии.

Источник: https://kupuk.net/8-klass/reshebnik-k-sborniku-zadach-po-fizike-dlya-7-9-klassov-peryishkin-a-v/teplovoe-dvizhenie-temperatura-vnutrennyaya-energiya/

Тепловое движение. Температура

Первый урок в 8 классе по физике УМК Перышкин А.В.

«Тепловое движение. Температура.»

  • Шаповаленко Татьяна Викторовна, учитель физики
  • Цели урока:
  • познакомить обучающихся с понятиями «тепловое движение», «температура», рассмотреть устройство, принцип действия термометра, правила измерения температуры жидкости лабораторным термометром;
  • развивать умения анализировать, сравнивать, делать выводы, продолжить формировать умение работать с текстом, проводить измерения;
  • воспитывать внимание, умение контролировать свои действия, умение работать в парах.
  • Оборудование:
  • проектор, экран, компьютер, текст интеллектуальной разминки «Согласен — не согласен» (приложение 1),текст «Термометр» ( приложение 2), термометр лабораторный, стакан с горячей водой (на каждую парту).
  • Ход урока:

1.Организационный момент: инструктаж по технике безопасности в кабинете физики.

2. Актуализация знаний.

Учитель: В прошлом году мы начали изучение физики. Давайте вспомним, что изучает эта наука.

Какие физические явления вы видите на слайде? ( слайд 2)

Ученики называют физические явления.

Учитель: В 7 классе мы в основном говорили о механических явлениях. А в этом году будем изучать тепловые, электрические, магнитные и световые явления.

И чтобы двигаться дальше, давайте проведем интеллектуальную разминку. Возьмите лист интеллектуальной разминки (Приложение 1). В тетради запишите два слова «да» и «нет».

Номера утверждений, с которыми вы согласны запишите рядом с « да», не согласны – рядом с «нет». На работу вам -5 минут.

Учитель: Проверим ваши ответы. (слайд 3)

Как вы думаете — с изучения каких физических явлений мы с вами начнем? Подсказка: прочитайте первые буквы утверждений, с которыми вы согласились. Получилось слово «тепло».

Ученики отвечают, что это тепловые явления.

Учитель: Верно. Запишите тему урока (слайд 4)

3. Изучение нового материала.

Учитель: Приведите примеры тепловых явлений. Какие изменения позволяют нам отнести эти явления к тепловым?

Ученики приводят примеры, высказывают предположения.

Учитель: Итак, давайте запишем определение (слайд 5): Тепловыми называют явления, связанные с изменением температуры или агрегатного состояния вещества.

Все вещества состоят из огромного числа частиц. Эти частицы движутся по сложным траекториям, в разных направлениях, стакиваются друг с другом. В результате столкновений они изменяют свою скорость и продолжают движение (слайд 6). Такое беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела, называют тепловым.

Сравните это движение с механическим движением. Какие особенности имеет тепловое движение?

Ученики называют такие особенности как беспорядочность движения, большое число частиц и зависимость интенсивности этого движения от температуры; отмечают, что тепловое движение более сложное.

Учитель: говоря о тепловых явлениях, мы часто употребляем слово «температура». Что вы знаете о температуре?

Ученики называют единицу измерения температуры, обозначение температуры, прибор для измерения температуры.

Учитель: Попробуем дать определение этой физической величине. Часто мы говорим о температуре тела, используя слова «горячий», «холодный». Слова «холодный», «горячий» обозначают различную степень нагретости тел или температуру. Но наши ощущения могут нас обманывать.

Если вы прикоснетесь одной рукой к крышке парты, а другой к металлической ножке той же парты, то ножка парты покажется холоднее. Но это не так. Их температуры одинаковы и равны температуре воздуха в классе. Чтобы дать более точное определение температуры, вспомним, что диффузия при более высокой температуре происходит быстрее.

Значит скорость движения частиц и температура связаны между собой. При повышении температуры скорость движения частиц увеличивается. Различные молекулы имеют разные массы. Движущиеся тела обладают кинетической энергией. Значит, температура и кинетическая энергия связаны между собой. зависит от температуры.

Поэтому можно сказать, что температура – это физическая величина, являющаяся мерой кинетической энергии частиц вещества (слайд 7). Запишите эти определения в тетрадь.

Измеряют температуру термометром (слайд 8). Существуют разные виды термометров. Мы на уроках будем пользоваться спиртовым жидкостным термометром. Принцип его действия основан на расширении жидкости при нагревании. В зависимости от вида жидкости различают спиртовые и ртутные термометры. Ртуть ядовита и в сейчас широко распространены спиртовые термометры.

Основные части термометра: шкала, стеклянная колба с подкрашенным спиртом с узкой запаянной трубкой, корпус. Термометр можно использовать в определенном диапазоне температур. Поэтому прежде, чем приступить к измерениям, нужно посмотреть, какие максимальную и минимальную температуры можно им измерять. И не забыть определить цену деления шкалы прибора.

Существуют правила пользования термометром (слайд 9).

1.Определить пределы измерения и цену деления шкалы прибора.

2.Поместить термометр в жидкость и подождать некоторое время пока его температура не будет изменяться.

3.Снять показания, не вынимая термометр из среды .

А когда появился первый термометр? И какие температурные шкалы существуют? Прочитайте текст «История изобретения термометра» и выполните задания (слайды 10,11,12)

Ученики выполняют задания, правильность выполнения проверяют по слайдам 13,14,15.

4. Выполнение лабораторного опыта.

Учитель: А теперь поработаем с термометром и выполним лабораторный опыт «Исследование изменения со временем температуры остывающей воды» (слайды 16,17). Запишите название опыта в тетрадь.

  1. Цель: исследовать изменение температуры воды.
  2. Оборудование: термометр, стакан лабораторный с горячей водой.
  3. Ход работы:
  1. Определите пределы измерения и цену деления термометра. Запишите эти значения в тетрадь.

2. Опустите термометр в воду и записывайте его показания через 1 минуту. Сделайте 5 измерений. Запишите их в виде таблицы.

3. По полученным данным постройте график зависимости температуры воды t от времени τ.

4. Сделайте вывод: Постоянна ли скорость остывания воды? Можно ли назвать конечную температуру воды?

После выполнения опыта предложить 2-3 учащимся прочитать вывод (ответы на вопросы),

5. Домашнее задание.

  • Запишем домашнее задание: §1, ответить на вопросы 1-4, по желанию
  • создать свою температурную шкалу или подготовить сообщение о
  • видах термометров.
  • Используемые источники:
  • Физика 8 класс. Перышкин А. В.-М. :Дрофа,2013-191с.
  • Полянский С.Е. Поурочные разработки по физике. 8 класс, изд. «ВАКО», Москва, 2005 г,336 с.

Источник: https://compedu.ru/publication/teplovoe-dvizhenie-temperatura.html

Ссылка на основную публикацию