Асноўныя падручнікі па фізіцы

Артыкул пра тэрмометры і тэмпературныя шкалы

1. Тэрмометры

Прыладай для вымярэння тэмпературы з'яўляецца тэрмометр. Існуе мноства тыпаў тэрмометраў, але прынцып іх працы аднолькавы. Звычайна мы выкарыстоўваем тэрмаметрычныя аб'екты — прыроду рэчыва, якая змяняецца з тэмпературай. Калі тэмпература аб'екта змяняецца, форма і памер аб'екта таксама змяняюцца. У большасці тэрмометраў выкарыстоўваюцца аб'екты, якія могуць пашырацца або сціскацца пры змене тэмпературы. Тэрмометры, якія часта выкарыстоўваюцца, складаюцца са шкляных трубак, у цэнтры якіх знаходзіцца спірт або ртуць. Пры павышэнні тэмпературы спірт або ртуць у кантэйнеры пашыраюцца, таму даўжыня спіртавога або ртутнага слупка павялічваецца. І наадварот, пры паніжэнні тэмпературы даўжыня спіртавога або ртутнага слупка памяншаецца. На вонкавым боку шкляной трубкі ёсць лічбы, якія ўяўляюць сабой шкалу тэрмометра. Лічба, паказаная на верхнім канцы спіртавога або ртутнага слупка, паказвае значэнне тэмпературы вымяранага аб'екта.

Больш падрабязна

Артыкул пра нулявы закон тэрмадынамікі

Дагэтуль мы назіралі толькі цеплавую раўнавагу, якую адчуваюць два аб'екты, якія кантактуюць.

Каб больш падрабязна зразумець канцэпцыю цеплавой раўнавагі, давайце разгледзім тры аб'екты (скажам, аб'екты A, аб'ект B і аб'екты C). Напрыклад, аб'ект B і аб'ект C не датыкаюцца адзін аднаго, але аб'ект A датыкаецца з аб'ектам B, а аб'ект A датыкаецца з аб'ектам C. Звярніце ўвагу на малюнак ніжэй. Паколькі аб'екты A і B, якія датыкаюцца адзін з адным, знаходзяцца ў цеплавой раўнавазе, таму аб'ект A і аб'ект C таксама знаходзяцца ў цеплавой раўнавазе. Ці знаходзяцца аб'екты B і C, якія не датыкаюцца адзін аднаго, таксама ў цеплавой раўнавазе? Калі выкарыстоўваць толькі логіку, можна сказаць, што аб'ект B і аб'ект C таксама знаходзяцца ў цеплавой раўнавазе, нават калі яны не датыкаюцца. Аб'ект A і аб'ект B знаходзяцца ў цеплавой раўнавазе, гэта значыць, тэмпература аб'екта A = тэмпература аб'екта B.

Больш падрабязна

Артыкул пра вызначэнне тэмпературы і цеплавой раўнавагі

Вызначэнне тэмпературы

Вы калі-небудзь дакраналіся да лёду? Што вы адчуваеце, калі вашы рукі дакранаюцца да лёду? Што, калі тое, да чаго вы дакранаецеся, — гэта агонь? Калі вы дакранаецеся да лёду, вашы рукі адчуваюць холад, калі вы дакранаецеся да агню, вашы рукі адчуваюць гарачае. Гарачае, цёплае, халоднае, халоднае — што гэта такое?

Паняцце тэмпературы пачынаецца з адчуванняў цяпла і холаду, якія мы адчуваем праз дотык. Зыходзячы з таго, што мы адчуваем праз дотык, мы кажам, што аб'ект гарачэйшы за іншы аб'ект або аб'ект халаднейшы за іншы. Гарачыя аб'екты маюць больш высокую тэмпературу, а халодныя — больш нізкую. Чым халаднейшы аб'ект, тым ніжэйшая яго тэмпература. І наадварот, чым гарачэйшы аб'ект, тым вышэйшая яго тэмпература. Мера цяпла або холаду аб'екта называецца тэмпературай. У тэорыі газакінетыкі вы больш глыбока зразумееце азначэнне тэмпературы; што адбываецца з малекуламі аб'екта, каб ён мог адчувацца гарачым, цёплым, халодным або халодным.

Больш падрабязна

Артыкул пра фазы рэчыва (на аснове мікраскапічных уласцівасцей)

У паўсядзённым жыцці мы часта сутыкаемся з трыма рознымі фазамі рэчыва. Існуюць цвёрдыя рэчывы (напрыклад, камяні, жалеза і г.д.), вадкія (вада, бензін і г.д.) і газападобныя рэчывы (паветра і г.д.). Трохфазныя станы гэтых рэчываў можна адрозніць на аснове іх здольнасці захоўваць сваю форму і памер.

Цвёрдыя целы звычайна захоўваюць фіксаваную форму і аб'ём. Вадкасць не захоўвае пэўнай формы, а падладжваецца пад ёмістасць, у якой яна знаходзіцца. Напрыклад, калі мы наліем ваду ў шклянку, форма зменіцца, як шклянка. Калі ваду наліць у ванну, форма зменіцца, як ванна. Аб'ём вадкасці звычайна заўсёды фіксаваны. Калі шклянку вады змясціць у ванну, колькасць вады застаецца ў шклянцы. Форма вады можа змяняцца, але памер ніколі не змяняецца. Майце на ўвазе, што колькасць цвёрдых цел і вадкасцей можа змяніцца, калі на іх прыкласці дастатковую сілу.

Больш падрабязна

Артыкул пра атамную тэорыю і кінетычную тэорыю

Атамная тэорыя

На працягу тысячагоддзяў старажытныя грэкі верылі, што кожнае чыстае рэчыва (напрыклад, золата, жалеза і г.д.) складаецца з атамаў. Паводле іх меркавання, калі чыстае рэчыва разрэзаць на дробныя кавалачкі, то гэтыя дробныя кавалачкі разрэзаць зноў, потым зноў разрэзаць... і гэтак далей, пакуль не застануцца найменшыя кавалачкі, якія нельга разрэзаць зноў. Найменшыя кавалачкі, якія нельга разрэзаць зноў, называюцца атамамі. Атам азначае «нельга падзяліць» (з грэчаскай мовы).

У той час атам лічыўся непадзеленым. Але пазней некаторыя навукоўцы адкрылі электроны і атамныя ядры (пратоны і нейтроны), таму меркаванне пра немагчымасць падзелу атамаў было памылковым. Такім чынам, атамы складаюцца з электронаў (адмоўна зараджаных) і атамных ядраў. Электроны круцяцца вакол ядра. Унутры ядра ёсць пратоны (станоўча зараджаныя) і нейтроны (нейтральныя або незараджаныя).

Больш падрабязна

Артыкул пра змены фазы Крытычная тэмпература Трайная кропка

Пры абмеркаванні закона ідэальнага газу было тлумачана, што закон ідэальнага газу дакладна апісвае паводзіны рэальнага газу толькі тады, калі ціск і шчыльнасць рэальнага газу не занадта вялікія. Калі ціск і рэальная шчыльнасць газу дастаткова вялікія, закон ідэальнага газу дае недакладныя вынікі, гэтак жа, калі тэмпература рэальнага газу набліжаецца да кропкі кіпення. Гэта звязана з узаемадзеяннямі, якія адбываюцца паміж малекуламі рэальнага газу. Ціск газу адваротна прапарцыйны аб'ёму газу. Калі ціск газу дастаткова вялікі, аб'ём газу памяншаецца. Паколькі аб'ём газу малы, адлегласць паміж малекуламі газу памяншаецца. Калі адлегласць паміж малекуламі памяншаецца, малекулы прыцягваюцца адна да адной. Гэта як калі б вы паклалі кавалак жалеза на магніт. Калі адлегласць паміж магнітам і жалезам дастаткова вялікая, магніт не можа прыцягваць жалеза. Але калі адлегласць паміж магнітам і жалезам блізкая, жалеза прыцягваецца бліжэй.

Больш падрабязна

Ван дэр Вальс — імя галандскага фізіка Дж. Д. ван дэр Ваальса (1837-1923). Ураўненне стану Ван дэр Ваальса — гэта ўраўненне стану газу, падобнае да ўраўнення стану ідэальнага газу. Розніца ў тым, што ўраўненне стану ідэальнага газу не можа даць дакладных вынікаў, калі ціск і шчыльнасць рэальнага газу дастаткова вялікія. У той час як ураўненне стану Ван дэр Ваальса можа даць больш дакладныя вынікі.

Існаванне гэтага ўраўнення бярэ свой пачатак ад Ван-дэр-Ваальса, які ўсвядоміў абмежаванні ўраўнення ідэальнага стану. Ваальс мадыфікаваў ураўненне стану ідэальнага газу, дадаўшы некалькі фактараў, якія таксама ўплываюць на рэальны стан газу, калі ціск і шчыльнасць рэальнага газу вялікія.

Больш падрабязна

Працэс выпарэння можна растлумачыць з дапамогай кінетычнай тэорыі. Падобна малекулам газу, малекулы вады таксама рухаюцца. Розніца ў тым, што малекулы вады не могуць рассейвацца, таму што прыцягненне паміж малекуламі ўсё яшчэ можа ўтрымліваць іх разам. І наадварот, прыцягненне паміж малекуламі газу далікатнае, таму малекулы газу не могуць злівацца. Пры руху малекулы вады маюць хуткасць. Ёсць малекулы вады, якія маюць высокую хуткасць; ёсць таксама малекулы вады, якія маюць малую хуткасць. Размеркаванне хуткасці малекулы вады нагадвае размеркаванне Максвела.

Выпарэнне адбываецца, калі хуткасць малекул вады настолькі вялікая, што прыцягненне паміж малекуламі вады не можа ўтрымаць іх разам. Падобна ракетам, якія рухаюцца ў космасе, хуткасць ракеты настолькі вялікая, што сіла цяжару Зямлі не можа ўтрымаць яе на Зямлі. Звярніце ўвагу, што толькі малекулы з вялікімі хуткасцямі могуць пазбегнуць прыцягнення паміж малекуламі. Малекулы з малымі хуткасцямі застаюцца разам, як вада.

Больш падрабязна

Кіпенне — гэта працэс пераўтварэння вадкасці ў газападобны стан. Кіпенне адбываецца, калі ціск насычанай пары роўны ціску паветра (ціск паветра = атмасферны ціск). Мы абмяркоўваем толькі кіпячую ваду. Ціск насычанай пары вады прама прапарцыйны тэмпературы вады, чым вышэй тэмпература вады, тым вышэй ціск насычанай пары. Пры награванні вады на дне ёмістасці звычайна з'яўляюцца дробныя бурбалкі. Існаванне бурбалак сведчыць аб пераходзе вадкасці ў газападобны стан. Калі ціск насычанай пары ў бурбалцы меншы за ціск знешняга паветра, бурбалка сціскаецца і распадаецца, не дасягнуўшы паверхні. Бурбалкі руйнуюцца, таму што сіла цягі знешняга паветра вышэйшая за сілу цягі пары ўнутры бурбалкі. Ціск знешняга паветра вышэйшы за ціск пары ў бурбалцы, таму сіла цягі знешняга паветра больш значная (P = F / A).

Больш падрабязна

Вільготнасць паветра паказвае колькасць вадзяной пары ў паветры. Калі ідзе дождж, атмасфера вельмі вільготная, таму што ў паветры шмат вадзяной пары. І наадварот, калі вадзяной пары ў паветры вельмі мала, паветра засушлівае. Колькасць вадзяной пары ў паветры выражаецца адноснай вільготнасцю.

Адносная вільготнасць — гэта суадносіны парцыяльнага ціску пары да ціску насычанай пары вады пры пэўнай тэмпературы (пара — гэта вадзяная пара). Адносная вільготнасць выражаецца ў працэнтах, матэматычна фармулюецца:

Больш падрабязна