Тепловые явления

Тепловые явления

Презентация учителя Катуниной О.А.

Сентябрь 2012

Физика – важный элемент общечеловеческой культуры.

• Физика задает стиль научного мышления, отличающийся высоким совершенством и сбалансированностью качественного и количественного описания явления

Принцип научного мышления : при изучении явлений и событий мира нельзя бояться непривычных выводов и идей, противоречащих общепринятым взглядам (парадоксальных, «безумных»)

• Физика изучает наиболее фундаментальные и универсальные

закономерности взаимодействия частиц и полей, лежащие в основе всех

других явлений – химических, биологических, астрономических,

геологических и др.

Изучая физику, человек получает знания не только о природе, но и о том, как он ее познает и какими методами пользуется.

Пример: метод моделирования – сложные объекты заменяют упрощенной схемой.

Физика как элемент общечеловеческой культуры

Люди давно догадывались о том, что вещества состоят из отдельных мельчайших частиц. Их называют атомами . В подавляющем большинстве случаев атомы не существуют по одиночке, а объединяются в группы -  молекулы . Атомы и молекулы чрезвычайно малы: в любом крошечном кусочке вещества, который мы в состоянии разглядеть (например, в пылинке) содержится больше атомов, чем звезд во всей нашей Галактике.

По сравнению с многообразием веществ число атомов весьма ограничено. Атомы могут различным образом соединяться друг с другом. Как из букв алфавита можно составить сотни тысяч слов, так из одних и тех же атомов образуются молекулы или кристаллы огромного количества различных веществ, из которых состоит окружающий мир.

Молекула - это наименьшая частица вещества, определяющая его свойства и способная к самостоятельному существованию. Молекулы построены из атомов.

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ

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

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ

• 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.

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ

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

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

• — 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

Температура

Термо́метр - это прибор для измерения температуры определяемой среды: воздуха, почвы, воды. Выделяют несколько видов термометров, отличных по принципу действия: жидкостные, оптические, механические, газовые, электрические, инфракрасные.

• 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.

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.

• ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ, хаотическое движение микрочастиц, из которых состоят все тела. Кинетическая  энергия  теплового движения растет с абсолютной температурой вещества
• В твердых телах тепловое движение - колебания частиц около своих положений равновесия.

Температура - мера средней кинетической энергии

• Строение жидкостей
• Жидкое состояние, занимая промежуточное положение между газами и кристаллами, сочетает в себе некоторые черты обоих этих состояний. В частности, для жидкостей, как и для кристаллических тел, характерно наличие определённого объёма, и вместе с тем жидкость, подобно газу, принимает форму того сосуда, в котором она находиться, но в отличие от газов не занимает весь объём сосуда. В расположении частиц жидкости наблюдается так называемый ближний порядок (рис. 1).

Это означает, что по отношению к любой частице расположение ближайших к ней соседей является упорядоченным. Однако по мере удаления от данной частицы расположение по отношению к ней других частиц становиться всё менее упорядоченным, и довольно быстро порядок в расположении частиц полностью исчезает. В кристаллах имеет место дальний порядок: упорядоченное расположение частиц по отношению к любой частице наблюдается в пределах значительного объёма. (рис. 1).

Каждая молекула жидкости, также как и в твердом теле, «зажата» со всех сторон соседними молекулами и совершает тепловые колебания около некоторого положения равновесия. Однако, время от времени любая молекула может переместиться в соседнее вакантное место. Такие перескоки в жидкостях происходят довольно часто; поэтому молекулы не привязаны к определенным центрам, как в кристаллах и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей. Согласно рентгенографическим исследованиям, в отношении характера расположения частиц жидкости занимают промежуточное состояние

• Частицы жидкостей колеблются около равновесного положения, изредка перескакивая из одного такого положения в другое.

В кристаллах имеет место дальний порядок: упорядоченное расположение частиц по отношению к любой частице наблюдается в пределах значительного объёма

• Частицы газов беспорядочно движутся по всему объему газа, часто испытывая соударения друг с другом и со стенками сосуда.

Модели молекул и названия веществ, входящих в состав лесного воздуха: 1 - азот, 2 - кислород, 3 - аргон, 4 - углекислый газ, 5 - вода, 6 - озон, 7 - терпинеол 

Физкультразминка

• Вот мы руки развели, Словно удивились. И друг другу до земли В пояс поклонились! Наклонились, выпрямились, Наклонились, выпрямились. Ниже, ниже, не ленись, Поклонись и улыбнись.

Спасибо за понимание !