Чем выше температура тем выше скорость движения молекул

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.

Источник

Тепловое движение атомов и молекул. Связь температуры вещества со скоростью хаотического движения частиц. Броуновское движение. Диффузия. Тепловое равновесие

1. В 1827 г. английский ботаник Р. Броун, изучая с помощью микроскопа частички цветочной пыльцы, взвешенные в воде, заметил, что эти частички совершают беспорядочное движение; они как бы дрожат в воде.

Причину движения частиц пыльцы долго не могли объяснить. Сам Броун предположил вначале, что они движутся, потому что они живые. Движение частиц пытались объяснить неодинаковым нагреванием разных частей сосуда, происходящими химическими реакциями и т.д. Лишь значительно позже поняли истинную причину движения частиц, взвешенных в воде. Эта причина — движение молекул.

Молекулы воды, в которой находится частица пыльцы, движутся и ударяются о неё. При этом с разных сторон о частицу ударяется неодинаковое число молекул, что и приводит к её перемещению.

Пусть в момент времени ​ \( t_1 \) ​ под действием ударов молекул воды частица переместилась из т. А в т. В. В следующий момент времени большее число молекул ударяется о частицу с другой стороны, и направление её движения изменяется, она перемещается из т. В в т. С. Таким образом, движение частицы пыльцы является следствием движения и ударов о неё молекул воды, в которой пыльца находится (рис. 65). Подобное явление можно наблюдать, если поместить в воду частицы краски или сажи.

На рисунке 65 показана траектория движения частицы пыльцы. Видно, что нельзя говорить о каком-то определённом направлении её движения; оно всё время меняется.

Поскольку движение частицы — следствие движения молекул, то можно заключить, что молекулы движутся беспорядочно (хаотически). Иными словами, нельзя выделить какое-то определённое направление, в котором движутся все молекулы.

Движение молекул никогда не прекращается. Можно сказать, что оно непрерывно. Непрерывное хаотическое движение атомов и молекул называют тепловым движением. Такое название определяется тем, что скорость движения молекул зависит от температуры тела.

Поскольку тела состоят из большого числа молекул и движение молекул беспорядочно, то нельзя точно сказать, сколько ударов будет испытывать та или иная молекула со стороны других. Поэтому говорят, что положение молекулы, её скорость в каждый момент времени случайны. Однако это не означает, что движение молекул не подчиняется определённым законам. В частности, хотя скорости молекул в некоторый момент времени различны, у большинства из них значения скорости близки к некоторому определённому значению. Обычно, говоря о скорости движения молекул, имеют в виду среднюю скорость ​ \( (v_<ср>) \) ​.

2. С точки зрения движения молекул можно объяснить такое явление, как диффузия.

Диффузией называется явление проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества.

Мы ощущаем запах духов на некотором расстоянии от флакона. Это объясняется тем, что молекулы духов, так же как и молекулы воздуха, движутся. Между молекулами существуют промежутки. Молекулы духов проникают в промежутки между молекулами воздуха, а молекулы воздуха — в промежутки между молекулами духов.

Диффузию жидкостей можно наблюдать, если в мензурку налить раствор медного купороса, а сверху — воду так, чтобы между этими жидкостями была резкая граница. Через два-три дня можно заметить, что граница уже не будет такой резкой; через неделю она совсем размоется. Спустя месяц жидкость станет однородной и во всем сосуде будет окрашена одинаково (рис. 66).

В этом опыте молекулы медного купороса проникают в промежутки между молекулами воды, а молекулы воды — в промежутки между молекулами медного купороса. При этом следует иметь в виду, что плотность медного купороса больше, чем плотность воды.

Опыты показывают, что диффузия в газах происходит быстрее, чем в жидкостях. Это объясняется тем, что газы имеют меньшую плотность, чем жидкости, т.е. молекулы газов расположены на больших расстояниях друг от друга. Ещё медленнее происходит диффузия в твёрдых телах, поскольку молекулы твёрдых тел находятся ещё ближе друг к другу, чем молекулы жидкостей.

В природе, технике, быту можно обнаружить множество явлений, в которых проявляется диффузия: окрашивание, склеивание и др. Диффузия имеет большое значение в жизни человека. В частности, благодаря диффузии кислород в организм человека поступает не только через лёгкие, но и через кожу. По этой же причине питательные вещества проникают из кишечника в кровь.

Скорость диффузии зависит не только от агрегатного состояния вещества, но и от температуры.

Если приготовить два сосуда с водой и медным купоросом для проведения опыта по диффузии и один из них поставить в холодильник, а другой оставить в комнате, то можно обнаружить, что при более высокой температуре диффузия будет происходить быстрее. Это происходит потому, что при повышении температуры быстрее движутся молекулы. Таким образом, скорость движения молекул
и температура тела связаны между собой.

Чем больше средняя скорость движения молекул тела, тем выше его температура.

3. Молекулярная физика в отличие от механики изучает системы (тела), состоящие из большого числа частиц. Эти тела могут находиться в различных состояниях.

Величины, характеризующие состояние системы (тела), называются параметрами состояния. К параметрам состояния относят давление, объём, температуру.

Возможно такое состояние системы, при котором параметры, характеризующие его, остаются неизменными сколь угодно долго при отсутствии внешних воздействий. Это состояние называется тепловым равновесием.

Так, объём, температура, давление жидкости в сосуде, находящейся в тепловом равновесии с воздухом в комнате, не изменяются, если для этого не будет каких-либо внешних причин.

4. Состояние теплового равновесия системы характеризует такой параметр, как температура. Особенностью его является то, что значение температуры во всех частях системы, находящейся в состоянии теплового равновесия, одинаково. Если опустить в стакан с горячей водой серебряную ложку (или ложку из любого другого металла), то ложка будет нагреваться, а вода — остывать. Это будет происходить до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие, при котором ложка и вода будут иметь одинаковую температуру. В любом случае, если взять два различно нагретых тела и привести их в соприкосновение, то более нагретое тело будет остывать, а более холодное — нагреваться. Через некоторое время система, состоящая из этих двух тел, придёт в тепловое равновесие, и температура этих тел станет одинаковой.

Так, одинаковой станет температура ложки и воды, когда они придут в тепловое равновесие.

Температура — это физическая величина, которая характеризует тепловое состояние тела.

Так, температура горячей воды выше, чем холодной; зимой температура воздуха на улице ниже, чем летом.

Единицей температуры является градус Цельсия (°С). Температуру измеряют термометром.

В основе устройства термометра и соответственно способа измерения температуры лежит зависимость свойств тел от температуры, в частности свойство тела расширяться при нагревании. В термометрах могут быть использованы разные тела: и жидкие (спирт, ртуть), и твёрдые (металлы) и газообразные. Их называют термометрическими телами. Термометрическое тело (жидкость или газ) помещают в трубку, снабжённую шкалой, её приводят в соприкосновение с телом, температуру которого хотят измерить.

При построении шкалы выбирают две основные (реперные, опорные) точки, которым приписывают определённые значения температуры, и интервал между ними делят на несколько частей. Значение каждой части соответствует единице температуры по данной шкале.

Температуру по абсолютной шкале обозначают буквой ​ \( T \) ​. Связь между температурой по абсолютной шкале ​ \( (T) \) ​ и температурой по шкале Цельсия ​ \( (^\circ) \) ​ выражается формулой:

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Броуновское движение частиц краски в воде является следствием

1) притяжения между атомами и молекулами
2) отталкивания между атомами и молекулами
3) хаотического и непрерывного движения молекул
4) перемещения слоёв воды из-за разности температуры нижних и верхних слоёв

2. В какой из приведённых ниже ситуаций речь идёт о броуновском движении?

1) беспорядочное движение пылинок в воздухе
2) распространение запахов
3) колебательное движение частиц в узлах кристаллической решётки
4) поступательное движение молекул газа

А. Отсутствует выделенное направление движения молекул.
Б. Движение молекул не подчиняется никаким законам.

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

4. Положение молекулярно-кинетической теории строения вещества о том, что частицы вещества участвуют в непрерывном хаотическом движении, относится

1) только к газам
2) только жидкостям
3) только к газам и жидкостям
4) к газам, жидкостям и твёрдым телам

5. Какое (-ие) положение (-я) молекулярно-кинетической теории строения вещества подтверждает явление диффузии?

А. Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении
Б. Между молекулами существуют промежутки

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

6. При одинаковой температуре диффузия в жидкостях происходит

1) быстрее, чем в твёрдых телах
2) быстрее, чем в газах
3) медленнее, чем в твёрдых телах
4) с той же скоростью, что и в газах

7. Укажите пару веществ, скорость диффузии которых наименьшая при прочих равных условиях

1) раствор медного купороса и вода
2) пары эфира и воздух
3) железная и алюминиевая пластины
4) вода и спирт

8. Вода кипит и превращается в пар при температуре 100 °С. Средняя скорость движения молекул пара

1) равна средней скорости движения молекул воды
2) больше средней скорости движения молекул воды
3) меньше средней скорости движения молекул воды
4) зависит от атмосферного давления

9. Тепловое движение молекул

1) прекращается при 0 °С
2) прекращается при 100 °С
3) непрерывно
4) имеет определённое направление

10. Воду нагревают от комнатной температуры до 80 °С. Что происходит со средней скоростью движения молекул воды?

1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
4) сначала увеличивается, а начиная с некоторого значения температуры, остаётся неизменной

11. Один стакан с водой стоит на столе в тёплом помещении, другой — в холодильнике. Средняя скорость движения молекул воды в стакане, стоящем в холодильнике

1) равна средней скорости движения молекул воды в стакане, стоящем на столе
2) больше средней скорости движения молекул воды в стакане, стоящем на столе
3) меньше средней скорости движения молекул воды в стакане, стоящем на столе
4) равна нулю

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу

1) тепловое движение молекул происходит только при температуре большей 0 °С
2) диффузия в твёрдых телах невозможна
3) между молекулами одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания
4) молекула — это наименьшая частица вещества
5) скорость диффузии увеличивается с повышением температуры

13. В кабинет физики принесли ватку, смоченную духами, и сосуд, в который налили раствор медного купороса (раствор голубого цвета), а поверх осторожно налили воду (рис. 1). Было замечено, что запах духов распространился по объёму всего кабинета за несколько минут, тогда как граница между двумя жидкостями в сосуде исчезла только через две недели (рис. 2).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Процесс диффузии можно наблюдать в газах и жидкостях.
2) Скорость диффузии зависит от температуры вещества.
3) Скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества.
4) Скорость диффузии зависит от рода жидкостей.
5) В твёрдых телах скорость диффузии наименьшая.

Источник

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.

Источник

Чем выше температура тем выше скорость движения молекул

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.

Источник

Чем выше температура тем выше скорость движения молекул

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.

Источник