Чем выше температура тем скорость движения частиц
Чем выше температура тем скорость движения частиц
НАВИГАЦИЯ ПО САЙТУ:
2.2 Тепловое движение атомов и молекул. Связь температуры вещества со скоростью хаотического движения частиц. Броуновское движение.Диффузия.
Задание огэ по физике (решу егэ): Примером броуновского движения является
1) беспорядочное движение цветочной пыльцы в капельке воды
2) беспорядочное движение мошек под фонарём
3) растворение твёрдых веществ в жидкостях
4) проникновение питательных веществ из почвы в корни растений
Решение: из определения броуновского движения понятно, что правильный ответ 1. Пыльца беспорядочно движется по причине того, что молекулы воду ударяются об нее. Беспорядочное движение мошек под фонарём не подходит так как мошки сами выбирают направление движения, последние два ответа это примеры диффузии.
Ответ: 1.
Задание огэ по физике (фипи):2) Свинцовый шарик нагревают в пламени свечи. Как в процессе нагревания изменяется объём шарика и средняя скорость движения его молекул?
Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение (Спасибо Милене) : 2) 1.Объём шарика увеличится за счёт того, что молекулы начнут двигаться быстрее.
2. Скорость молекул при нагревании увеличится.
Ответ: 11.
Тепловое движение. Температура
1. Понятие о тепловом явлении
В окружающем нас мире происходят различные физические явления, которые связаны с нагреванием и охлаждением тел. Словами холодный, теплый, горячий, мы указываем на степень нагревания тела. То есть указываем на различную температуру тел. Следовательно температурой называют физическую величину которая определяет степень нагревания тела. Явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел, то есть изменением температуры, называют тепловыми. К тепловым явлениям относятся, например нагревания и охлаждения воздуха, таянии льда, плавления металлов, испарение воды и другие.
2. Понятие о температуре. Виды термометров
Температурой называют физическую величину, которая определяет степень нагревания тела.
Температура измеряется разными термометрами:
Температуру измеряют в градусах по Цельсию. Кроме шкалы по Цельсию существуют еще шкала по Кельвину и шкала по Фаренгейту.
3. Зависимость кинетической энергии движения молекул от температуры
Молекулы или атомы, из которых состоят тела, находятся в непрерывном беспорядочном движении. Их количество, в окружающих телах очень велико. Так как движение частиц связано с температурой, то чем выше температура, тем скорость движения молекул или атомов больше. Чем меньше температура, тем скорость движения частиц меньше. Поэтому скорость движения молекул зависит от температуры. Температура тела находится в тесной связи со средней кинетической энергией молекул. Чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул. При понижении температуры тела, средняя кинетическая энергия его молекул уменьшается.
В тепловом движении участвуют все молекулы тела, поэтому с изменением теплового движения, изменяется и состояние тела, его свойства. Так, при повышении температуры, лед начинает таять, превращаясь в жидкость. Если понижать температуру, например ртути, то она из жидкости превращается в твердое состояние.
4. Понятие теплового движения частиц
Беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела, называют тепловым движением.
Молекулы или атомы, из которых состоят тела, находятся в непрерывном беспорядочном движении. Их количество в окружающих нас телах очень велико. Например, в одном кубическом сантиметре воды содержится 3,34*10 в 22 степени. И поэтому изучить движение молекул, очень сложно.
Чем выше температура тем скорость движения частиц
Холодный или горячий космос!
Если тело не имеет внутренних источников тепла, то его температура будет определяться условиями той окружающей среды, в которой оно находится. Поэтому попытаемся прежде всего понять, каковы эти условия в космосе. Из физики известно, что температура характеризуется скоростью теплового движения частиц тела, среды (или системы): чем больше эта скорость, тем выше температура. На Земле при комнатной температуре молекулы воздуха движутся со скоростью около 500 м/с, испытывая при этом до 5 млрд. столкновений в 1 с между собой. По мере уменьшения плотности воздуха его молекулы сталкиваются между собой все реже (как говорят специалисты, длина их свободного пробега возрастает), их скорость, а, следовательно, и температура становятся все выше. В атмосфере Земли происходят более сложные процессы, и температура ее слоев, как это следует из таблицы, не прямо пропорциональна плотности воздуха (или концентрации его частиц).
Изменение параметров атмосферы с высотой
До высоты 11 км температура уменьшается и остается далее постоянной до высот 11–25 км. Это связано с тем, что на этих высотах еще сильное влияние на состояние частиц оказывает конвекционное и лучистое равновесие движущихся воздушных масс. Поглощение атмосферным озоном энергии солнечного излучения в ультрафиолетовой части спектра приводит к повышению температуры вплоть до высоты порядка 50 км. При больших высотах (до 80 км) в связи с уменьшением концентрации озона происходит некоторое снижение температуры частиц воздуха, а при еще больших высотах наблюдается возрастание температуры из-за диссоциации и ионизации кислорода под действием ультрафиолетового излучения Солнца. На высоте 200 км, где плотность воздуха сравнительно мала, а скорости движения частиц велики, их температура составляет уже свыше 600°С, на высоте 800 км — более 3000° С. Итак, из сказанного можно, казалось бы, сделать вывод о том, что космос «горячий», и конструктор, следовательно, должен принять меры к тому, чтобы предохранить космический аппарат от разрушающего действия высоких температур. Однако если взять пластинку и разместить ее в космическом пространстве так, чтобы на нее не поступали никакие тепловые потоки (например, поместить ее вдали от светил, планет и т.д.), то ее температура с течением времени окажется близкой к абсолютному нулю и составит всего 4 К. Этот эксперимент наглядно показывает, что космос «холодный». Что же получается? Температура частиц воздуха в космосе весьма высокая, а температура тела, размещенного в этой «горячей» среде, оказывается низкой. Налицо парадокс, но парадокс кажущийся — это явление объясняется довольно просто. Из-за малой плотности «космического воздуха» его молекулы очень редко соударяются с помещенным в его среде телом и в результате, несмотря на свою высокую температуру, не могут передать ему такое количество энергии, какое необходимо для заметного повышения его температуры. Специалисты по этому поводу говорят, что в космосе мала передача тепла за счет естественной конвекции. Низкая температура тела в космическом пространстве никоим образом не говорит еще о том, что перед конструктором стоит единственная тепловая задача — предохранить космический аппарат от переохлаждения. Как это ни может показаться странным на первый взгляд, но специалистам приходится одновременно решать и вторую проблему — защиту материальной части от перегрева. Причина этого, однако, не связана с высокой кинетической температурой молекул воздуха. Она обусловлена тем, что в космическом пространстве есть источники тепла, подогревающие размещенные в нем тела. Наиболее мощный из них — наше светило. За 1 ч оно посылает примерно 1200 ккал на площадку размером 1 м2, расположенную перпендикулярно к его лучам. Плотность солнечного теплового потока зависит от расстояния до Солнца. Для Меркурия, например, она составляет 8000 ккал/м 2 ч, для Марса — 525 ккал/м 2 ч, для Юпитера-45 ккал/м 2 ч, для Плутона-0,6 ккал/м 2 ч. Солнечный тепловой поток, достигая Земли, частично отражается от ее поверхности и атмосферы: вода отражает 5% этого потока, снег — 77, песок — 24, строения — 9%. Величина отраженного потока сильно зависит от времени года. В июле, когда для атмосферы характерна сравнительно небольшая облачность, отражается 32% солнечного потока, в октябре, когда облака задерживают большее количество тепла, эта величина возрастает до 52%. Специалисты считают, что в среднем от поверхности Земли и облаков отражается порядка 40% солнечного теплового потока. Остальная часть этого потока (примерно 60%) поглощается Землей и затем излучается ее поверхностью в окружающее пространство. Плотность потока собственного излучения Земли сравнительно невелика — в сумме с отраженным потоком она составляет в среднем (по поверхности Земли) 35% от солнечного теплового потока. С увеличением расстояния от поверхности Земли эти два потока быстро рассеиваются, хотя и на сравнительно больших высотах могут оказывать заметное влияние на тепловой режим летательных аппаратов. При космических полетах на сравнительно небольшой высоте может быть заметным аэродинамический нагрев частей конструкции аппаратов. На рис. 1 приведена плотность теплового потока, поступающего на пластинку, движущуюся на разных расстояниях от поверхности Земли с первой космической скоростью. Нетрудно видеть, что уже на высоте 200 км плотность потока аэродинамического нагрева становится на порядок меньше плотности солнечного потока и далее быстро уменьшается с ростом высоты. На корпусе космических аппаратов обычно располагаются различные устройства, приборы, механизмы и пр., работающие в условиях открытого космоса. Их тепловой режим может определяться также и некоторыми дополнительными источниками тепла. Так, например, на них может поступать солнечный тепловой поток, отраженный от солнечных батарей, от корпуса и других частей конструкции, на них поступают потоки, излучаемые высоконагретыми элементами, и т.д. Вот, вкратце, те внешние источники тепла, действие которых приводит в общем случае к разогреву конструкции космического аппарата и внешних элементов.
Рис. 1. Зависимость плотности аэродинамического теплового потока, поступающего на пластинку, в зависимости от высоты над поверхностью Земли.
Чем выше температура тем скорость движения частиц
Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту
В этом уроке мы изучим новое явление – диффузию, рассмотрим, от чего зависит скорость диффузии.
Известно, что вещества состоят из мельчайших частиц, которые называются молекулами. Молекулы не располагаются вплотную друг к другу, между ними есть расстояния. Молекулы одного и того же вещества одинаковы, молекулы разных веществ различны. При нагревании расстояния между молекулами увеличиваются, при охлаждении – уменьшаются. Это свойство объясняет изменение объема тела при нагревании и охлаждении.
Какими еще свойствами обладают молекулы?
Рассмотрим небольшой опыт. Накапаем на бумагу несколько капель духов. Аромат духов можно почувствовать на расстоянии. Почему? Распространение запахов происходит из-за того, что молекулы вещества движутся. Молекулы духов перемешиваются с молекулами воздуха и распространяются в комнате.
Второй опыт. В стакан положим пакетик чая и нальем горячей воды. Вначале видна четкая граница между чистой водой и раствором чая. Постепенно эта граница расплывается, и вода окрашивается равномерно. Это значит, молекулы чая и воды перемешались.
Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называют диффузией.
Такой же опыт можно поставить с чистой водой и крупинками марганцовки (рис. 2).
Молекулы марганцовки, двигаясь непрерывно и беспорядочно, проникают между молекулами воды и распространяются по всему объему. Схематически процесс перемешивания молекул разных веществ изображен на рис. 3.
Итак, диффузия происходит из-за непрерывного беспорядочного движения молекул.
В каких веществах происходит диффузия? Приведенные примеры с распространением запахов и растворением марганцовки в воде доказывают, что диффузия происходит в газах и жидкостях. Явлением диффузии можно объяснить растворение сахара и соли в воде, соление огурцов, капусты, смешивание красок.
Диффузия происходит и в твердых телах, только гораздо медленнее. Примером может служить метод диффузионной сварки, который в 1896 году изобрел английский металлург Робертс-Лустен. Он прижал друг к другу золотой диск и свинцовый цилиндр и поместил их в печь при температуре 2000 С. Через 10 дней, достав из печи, их не смогли разъединить, золото и свинец «проросли» друг в друга.
Итак, диффузия происходит в газах, жидкостях и твердых телах.
Рассмотрим еще один опыт. В двух стаканах находятся крупинки чая. Нальем в первый стакан холодную воду, а во второй – горячую воду. Мы заметим, что во втором стакане насыщенный раствор чая получается намного быстрее, в стакане с холодной водой чай практически не настаивается, и раствор получается слабо окрашенным.
Наблюдения и опыты доказывают, что скорость диффузии зависит от температуры тела. Чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы. В горячей воде огурцы просаливаются быстрее, чем в холодной, в жаркую погоду белье высыхает быстрее, сахар в горячей воде растворяется быстрее.
Доказательством движения молекул и зависимости их скорости от температуры служит броуновское движение. В 1827 году шотландский ботаник Роберт Броун наблюдал движение мельчайших крупинок растительной пыльцы в капельке воды и заметил, что крупинки постоянно передвигаются. Чем выше температура воды и чем мельче крупинка, тем больше скорость ее передвижения. Движение крупинок, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости или газе, назвали броуновским движением. Броуновское движение объясняется тем, что молекулы жидкости или газа из-за своего непрерывного беспорядочного движения сталкиваются с броуновской частицей и толкают ее то в одну сторону, то в другую (рис.4).
Молекулы вещества непрерывно беспорядочно движутся. Скорость движения молекул зависит от температуры. Чем выше температура вещества, тем больше скорость движения молекул. Из-за непрерывного хаотического движения молекул происходят такие явления, как диффузия, испарение, давление газа, броуновское движение.
Явление диффузии играет большую роль в природе. Из-за диффузии в воде растворяются различные вещества. Диффузия растворов и солей в почве способствует питанию растений. Диффузия кислорода, минералов и витаминов в крови способствует питанию клеток организма человека и животных. Благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферы вблизи поверхности Земли.
Молекулы вещества непрерывно беспорядочно движутся. Скорость движения молекул зависит от температуры. Чем выше температура вещества, тем больше скорость движения молекул.
Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называют диффузией. Диффузия происходит в газах, в жидкостях и в твердых телах.
Доказательством непрерывного беспорядочного движения молекул служит броуновское движение – хаотическое движение нерастворимых частиц вещества, находящихся во взвешенном состоянии в жидкостях или в газах.
Тепловое движение — доказательство явления, виды и признаки
Молекулы или атомы веществ не находятся в состоянии покоя, а непрерывно движутся. Тепловое движение — это беспорядочное коллективное перемещение частиц вещества. Обычно рассматривается это явление для атомов или молекул, но оно характерно для любых частиц (электронов, ионов и других).
Температура и скорость
Скорость теплового движения молекул зависит от температуры вещества. Чем выше температура, тем они движутся быстрее. Именно температура является мерой того, насколько интенсивно движутся молекулы или атомы.
Для повышения температуры нужно передать телу некоторое количество теплоты. Эта теплота идет на увеличение внутренней энергии тела. В нее вносят вклад кинетическая и потенциальная энергия молекул или атомов, составляющих вещество. Чем больше их энергия, тем быстрее они движутся.
Большинство молекул перемещается со скоростью, близкой к средней, и лишь небольшое их число имеет скорость намного меньшую или намного большую. Относительное число молекул, движущихся с определенной скоростью, можно найти с помощью функции распределения Максвелла по скоростям. Формулу это функции открыл Джеймс Клерк Максвелл. Из распределения Максвелла можно найти:
Также скорость передвижения частиц зависит от их массы. Чем масса больше, тем медленнее они движутся.
Доказательства явления
Для доклада на тему «Что называется тепловым движением» важно рассмотреть доказательства. Это броуновское движение и диффузия. Броуновское движение — это хаотическое перемещение взвешенных в жидкости твердых частиц. Броун впервые наблюдал такое поведение частичек пыльцы в воде.
Если посмотреть в микроскоп на взвешенную в воде пыльцу, будет видно, что частичка беспорядочно движется. Почему так происходит? Поскольку масса частички пыльцы сравнима с массой молекулы, эти удары заставляют ее двигаться скачками, так как в каждый момент времени случайным образом количество ударов с одной стороны оказывается больше, чем с другой.
Иногда понятие теплового движения в физике путают с понятием броуновского, однако это ошибка. Тепловым движением называют перемещение частиц самого вещества, тогда как под броуновским — частиц, взвешенных в жидкости или газе.
Именно тепловым движением объясняется явление диффузии. Она может происходить в разных классах веществ, даже в твердых телах, но там она идет значительно медленнее, чем в газах или жидкостях.
При диффузии частицы одного вещества проникают между частицами другого. При этом они движутся от области с большей концентрацией в область с меньшей, и концентрация сама по себе с течением времени выравнивается.
Примеры диффузии — это растворение сахара, соли и других веществ в воде, распространение запахов. При этом с ростом температуры растет и скорость диффузии, так как передвижение молекул становится интенсивнее.
Тепловое движение в различных веществах
Частицы любого вещества совершают тепловое движение. Но в зависимости от того, какое состояние рассматривается, этот процесс несколько отличается:
Эти различия связаны с отличием в строении разных агрегатных состояний.
В газе частицы мало взаимодействуют друг с другом и расположены неупорядоченно. Они имеют разные скорости и двигаются в различных направлениях.
В жидкостях существует только ближний порядок, то есть близко расположенные частицы взаимодействуют друг с другом сильнее, чем относительно удаленные. Они могут колебаться около положения равновесия, образовывать слои и перемещаться из одного в другой.
В твердых телах существует дальний порядок, атомы или молекулы обычно образуют кристаллическую решетку и находятся в ее узлах. Такая структура не дает им свободно перемещаться.
Тепловым движением называется непрерывное хаотическое перемещение частиц вещества. Оно характерно для любых веществ, а интенсивность его зависит от температуры. Доказать явление можно, рассматривая броуновское движение и диффузию.