БИЛИМ БУЛАГЫ

Причины теплового движения

Известно, что вода, оставленная в открытом сосуде, через некоторое время испарится. Это явление возможно только при движении молекул. Распространение запаха духов, эфира и других пахучих веществ также убеждает нас в том, что молекулы вещества находятся в движении.

Диффузия в жидкостях происходит значительно медленнее, чем в газах, так как молекулы в жидкости расположены ближе друг к другу, чем в газах.

Ещё ближе друг к другу расположены молекулы в твёрдых телах. Поэтому диффузию в твёрдых телах можно обнаружить лишь через несколько лет.

Убедительным доказательством движения молекул служит явление, называемое броуновским движением.

При нагревании увеличивается скорость как броуновского движения, так и диффузии. Следовательно, с повышением температуры увеличивается скорость движения частиц, из которых состоят тела.

Давление газа объясняется ударами его молекул о стенки сосуда, в котором находится газ. При уменьшении объема газа его давление увеличивается. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы газа. Следовательно,

- во-первых, чаще происходят удары молекул о стенки сосуда;

- во-вторых, средняя сила удара каждой молекулы о стенку становится больше.

Это приводит нас к еще одному важному заключению.

При увеличении температуры газа его давление увеличивается.

Молекулы могут перемещаться в веществе потому, что между ними есть промежутки.

Наиболее плотно расположены молекулы и атомы в твёрдых телах. В жидкостях промежутки между молекулами несколько больше, чем в твёрдых телах, и ещё больше в газах. Например, водяной пар при обычных условиях занимает объём в 1800 раз больший, чем вода.

Молекулы (атомы) вещества всегда находятся в постоянном беспорядочном движении независимо от того, имеем ли мы дело с твердым, жидким или газообразным состоянием вещества. Это движение обусловливает собой наличие в любом веществе внутренней кинетической энергии, которая связана с температурой вещества. Поэтому, беспорядочное движение, в котором всегда находятся молекулы {атомы), называется тепловым.

В зависимости от условий тела могут находиться в различных агрегатных состояниях.

Взаимодействие молекул вещества (или Молекулярные силы)

Молекулы взаимодействуют друг с другом. Частицы вещества одновременно и притягиваются, и отталкиваются друг от друга, и по этой причине располагаются на определенных расстояниях друг от друга. Силы взаимодействия частиц вещества принято называть молекулярными. Молекулярные силы у разных веществ различны. Этим объясняются различия многих свойств веществ. Действие молекулярных сил возможно лишь на очень малых расстояниях, сравнимых с размерами самих частиц вещества.

Фазы вещества и фазовые переходы

Фазами вещества называют его однородные части, различающиеся по физическим свойствам, отделенные друг от друга границами раздела. Лед и вода, в которой он плавает, — пример твердой и жидкой фазы. Вода и водяной пар в чайнике — пример жидкой и газообразной фазы.

Переход из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым переходом.

Тепловые явления, подтверждающие проявление молекулярного движения

Проявлением молекулярного движения служат тепловые явления.

Различают два вида парообразования: испарение и кипение.

Скорость испарения зависит от: • температуры; • площади поверхности; • рода жидкости; • ветра.

Существуют три вида теплопередачи:

• теплопроводность — теплопередача от более нагретых участков твердых тел к менее нагретым;
• конвекция — передача теплоты струями жидкостей или газов;
• излучение — передача теплоты посредством электромагнитных волн.

Температура – мера теплового движения частиц

Поскольку температура является физической величиной, то её можно и нужно измерить. Для измерения температуры используется прибор, который называется термометр. Первый термометр (а, точнее, его аналог) изобрёл Галилео Галилей. Изобретение Галилея, которое он представил своим студентам на лекциях в университете в конце XVI века (1597 г.), было названо термоскопом.

Любой термометр основан на следующем принципе: изменение физических свойств веществ в зависимости от температуры.

Броуновское движение

Экспериментальным подтверждением непрерывного движения атомов и молекул в веществе является броуновское движение и диффузия.

Диффузия

Как объясняется диффузия? Частицы веществ, беспорядочно двигаясь, проникают в промежутки друг между другом, что и означает самостоятельное смешивание веществ – диффузию.

Запах духов или бензина довольно быстро распространяется по комнате или гаражу. Так происходит потому, что духи и бензин испаряются – переходят в газообразное состояние, а диффузия в газах происходит быстро: за секунды-минуты. Заметно медленнее диффузия идёт в жидкостях: недели–месяцы, а в твёрдых телах – очень медленно: годы–столетия.

Давление газов

Зависимость давления газа от объема и температуры часто используется в технике и в быту. Если требуется перевезти значительное количество газа из одного места в другое, или когда газы необходимо длительно хранить, их помещают в специальные прочные металлические сосуды. Эти сосуды выдерживают высокие давления, поэтому с помощью специальных насосов (компрессоров) туда можно закачать значительные массы газа, которые в обычных условиях занимали бы в сотни раз больший объем.

Поскольку давление газов в баллонах даже при комнатной температуре очень велико, их ни в коем случае нельзя нагревать (например, держать под прямыми лучами солнца) или любым способом пытаться сделать в них отверстие даже после использования.

Давление газов объясняется подвижностью молекул газа и ударами молекул о стенки сосудов, в которых газы заключены. Давление газа зависит от того, какой объем занимает данный газ, от его температуры и массы.

Глоссарий

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ − тепловое движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе. Броуновское движение происходит из-за того, что все жидкости и газы состоят из атомов или молекул — мельчайших частиц, которые находятся в постоянном хаотическом тепловом движении, и потому непрерывно толкают броуновскую частицу с разных сторон. Броуновское движение вечное и никогда не прекращается.

ДИФФУЗИЯ− явление проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого. Чем выше температура, тем быстрее происходит диффузия.

ЗАКОН ПАСКАЛЯ гласит: "Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку жидкости или газа одинаково по всем направлениям". Это утверждение объясняется подвижностью частиц жидкостей и газов во всех направлениях.

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ — беспорядочное (хаотическое) движение атомов и молекул, из которых состоят все тела. Все молекулы любого вещества непрерывно и беспорядочно (хаотически) движутся.

ТЕМПЕРАТУРА – это мера «нагретости» тела.

Полезные ссылки

• В каких технических устройствах используется закон Паскаля. http://class-fizika.narod.ru/7_paskal.htm
• Интеллектуальная игра – конкурс ФИЗИКА ВОКРУГ НАС по теме «Тепловые явления» http://gigabaza.ru/doc/56452.html
• Микроопыт http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._Лед,_вода_и_пар
• Тепловое движение молекул. https://tula-term.ru/informaciya/books/vakuumnye-tehnologii-ep-sheshin/teplovoe-dvizhenie-molekul/

Библиография

• В каких технических устройствах используется закон Паскаля. http://class-fizika.narod.ru/7_paskal.htm
• Вопросы и задачи http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._Движение_молекул
• Броуновское движение https://ru.wikipedia.org/wiki/Броуновское_движение
• Движение частиц веществ http://www.fizika.ru/kniga/index.php?mode=paragraf&theme=07&id=7030
• Интеллектуальная игра – конкурс ФИЗИКА ВОКРУГ НАС по теме «Тепловые явления» http://gigabaza.ru/doc/56452.html
• Микроопыт http://www.physbook.ru/index.php/Kvant._Лед,_вода_и_пар
• Нагреть льдом. Загадки - http://gadaika.ru/fizika?page=5
• Тепловое движение. Броуновское движение. Температура. Температурные шкалы. Термоскоп. http://class-fizika.narod.ru/8_1a.htm
• Тепловое расширение тел. http://www.plisa.by/jdownloads/phiz/fizika_dlya_chainikov.pdf
• Тепловое движение молекул. https://tula-term.ru/informaciya/books/vakuumnye-tehnologii-ep-sheshin/teplovoe-dvizhenie-molekul/
• Урок-обобщение по теме "Тепловые явления" http://открытыйурок.рф/статьи/616441
• Учет теплового расширения в технике http://www.fizika.ru/fakultat/index.php?theme=6&id=6218