Osnovni tutorijali iz fizike

Članak o termometrima i temperaturnim skalama

1. Termometri

Alat dizajniran za mjerenje temperature je termometar. Postoji mnogo vrsta termometara, ali princip rada je isti. Obično koristimo termometrijske objekte, prirodu materije koja se mijenja s temperaturom. Ako se temperatura objekta promijeni, mijenjaju se i oblik i veličina objekta. Većina termometara koristi objekte koji se mogu širiti ili skupljati kada se temperatura promijeni. Termometri koji se često koriste sastoje se od staklenih cijevi, gdje se u središtu cijevi nalazi alkohol ili živa. Kada se temperatura poveća, alkohol ili živa u posudi se šire tako da se dužina alkoholnog ili živenog stupca povećava. Suprotno tome, kada se temperatura smanji, dužina alkoholnog ili živenog stupca se smanjuje. Na vanjskoj strani staklene cijevi nalaze se brojevi koji predstavljaju skalu termometra. Broj prikazan na gornjem kraju alkoholnog ili živenog stupca označava vrijednost temperature objekta koji se mjeri.

Čitaj više

Članak o nultom zakonu termodinamike

Do sada smo posmatrali samo termičku ravnotežu koju doživljavaju dva objekta u kontaktu.

Da bismo detaljnije razumjeli koncept termičke ravnoteže, razmotrimo tri objekta (recimo objekte A, objekt B i objekte C). Na primjer, objekt B i objekt C se ne dodiruju, ali objekt A je u kontaktu s objektom B, a objekt A je u kontaktu s objektom C. Posmatrajte sliku ispod. Budući da su objekti A i B u kontaktu, osim objekta A, u termičkoj ravnoteži, tako su i objekt A i objekt C u termičkoj ravnoteži. Jesu li objekti B i C koji se ne dodiruju također u termičkoj ravnoteži? Ako koristimo samo logiku, možemo reći da su objekt B i objekt C također u termičkoj ravnoteži, iako nisu u kontaktu. Objekt A i objekt B su u termičkoj ravnoteži, što znači da je temperatura objekta A = temperatura objekta B.

Čitaj više

Članak o definiciji temperature i termičke ravnoteže

Definicija temperature

Jeste li ikada dodirnuli led? Šta osjećate kada vam ruke dodirnu led? Šta ako je ono što dodirnete vatra? Kada dodirnete led, vaše ruke su hladne, kada dodirnete vatru, vaše ruke su vruće. Vruće, toplo, hladno, hladno stanje - šta?

Koncept temperature počinje od topline i hladnoće koje osjećamo našim čulom dodira. Na osnovu onoga što osjećamo čulom dodira, kažemo da je neki objekt topliji od drugog objekta ili da je neki objekt hladniji od drugog. Vrući objekti imaju višu temperaturu, dok hladni objekti imaju niže temperature. Što je objekt hladniji, to je temperatura niža. Obrnuto, što je objekt topliji, to je temperatura viša. Mjera topline ili hladnoće objekta naziva se temperatura. U predmetu kinetičke teorije gasova, dublje ćete razumjeti definiciju temperature; šta se dešava s molekulima objekta tako da se može osjećati vruć, topao, hladan ili hladan.

Čitaj više

Članak o fazama materije (na osnovu mikroskopskih svojstava)

U svakodnevnom životu često susrećemo tri različite faze materije. Postoje čvrste supstance (npr. kamenje, željezo itd.), tečne (voda, benzin itd.) i gasovite supstance (zrak itd.). Trofazna stanja ovih supstanci mogu se razlikovati na osnovu njihove sposobnosti da održe svoj oblik i veličinu.

Čvrste tvari obično održavaju fiksni oblik i volumen. Tečnost ne zadržava fiksni oblik, već se prilagođava posudi u kojoj se nalazi. Na primjer, ako sipamo vodu u čašu, oblik se mijenja poput čaše. Ako se voda sipa u kadu, oblik se mijenja poput kade. Volumen tečnosti je obično uvijek fiksan. Ako se čaša vode stavi u kadu, količina vode ostaje u čaši. Oblik vode se može mijenjati, ali veličina se nikada ne mijenja. Imajte na umu da se broj čvrstih tvari i tečnosti može promijeniti ako im se da dovoljna sila.

Čitaj više

Članak o atomskoj teoriji i kinetičkoj teoriji

Atomska teorija

Hiljadama godina, stari Grci su vjerovali da se svaka čista supstanca (kao što su zlato, željezo itd.) sastoji od atoma. Prema njima, ako se čista supstanca izreže na male komadiće, onda se sitni dijelovi ponovo izrežu, pa ponovo izrežu... i tako dalje, onda će postojati najmanji komadi koji se ne mogu ponovo izrezati. Najmanji komadi koji se ne mogu ponovo izrezati nazivaju se atomi. Atom znači „ne može se podijeliti“ (grčki)

U to vrijeme, atom se smatra nepodijeljenim. Ali kasnije su neki naučnici otkrili elektrone i atomska jezgra (protone i neutrone), tako da je pretpostavka da se atomi ne mogu podijeliti bila pogrešna. Dakle, atomi se sastoje od elektrona (negativno nabijenih) i atomskih jezgara. Elektroni kruže oko jezgra. Unutar jezgra nalaze se protoni (pozitivno nabijeni) i neutroni (neutralni ili nenabijeni).

Čitaj više

Članak o promjenama faze Kritična temperatura Trojna tačka

U raspravi o zakonu idealnog gasa, objašnjeno je da zakon idealnog gasa tačno opisuje ponašanje realnog gasa samo kada pritisak i gustina realnog gasa nisu preveliki. Ako su pritisak i gustina realnog gasa dovoljno veliki, zakon idealnog gasa daje netačne rezultate, slično tome, kada se temperatura realnog gasa približi tački ključanja. Ovo je povezano sa interakcijama koje se javljaju između molekula realnog gasa. Pritisak gasa je obrnuto proporcionalan zapremini gasa. Kada je pritisak gasa dovoljno velik, zapremina gasa se smanjuje. Budući da je zapremina gasa mala, udaljenost između molekula gasa se smanjuje. Kada se udaljenost između molekula smanji, molekuli se međusobno privlače. To je kao kada stavite komad gvožđa na magnet. Ako je udaljenost između magneta i gvožđa dovoljno velika, magnet ne može privući gvožđe. Ali ako je udaljenost između magneta i gvožđa mala, gvožđe se privlači bliže.

Čitaj više

Van der Walls je ime holandskog fizičara, JD van der Waalsa (1837-1923). Van der Waalsova jednačina stanja je jednačina stanja gasa, slična jednačini stanja idealnog gasa. Razlika je u tome što jednačina stanja idealnog gasa ne može dati tačne rezultate ako su pritisak i gustina realnog gasa dovoljno veliki, dok Van der Waalsova jednačina stanja može dati tačnije rezultate.

Postojanje ove jednačine potiče od Van der Waalsa, koji je shvatio ograničenja jednačine idealnog stanja. Waals je modificirao jednačinu stanja idealnog gasa dodavanjem nekoliko faktora koji također utiču na stanje stvarnog gasa, kada su pritisak i gustina stvarnog gasa veliki.

Čitaj više

Proces isparavanja može se objasniti kinetičkom teorijom. Poput molekula plina, i molekule vode se kreću. Razlika je u tome što se molekule vode ne mogu raspršiti jer ih privlačnost između molekula i dalje može držati zajedno. Suprotno tome, privlačnost između molekula plina je krhka, tako da se molekule plina ne mogu spojiti. Prilikom kretanja, molekule vode imaju brzinu. Postoje molekule vode koje imaju velike brzine; postoje i molekule vode koje imaju malu brzinu. Raspodjela brzine molekula vode podsjeća na Maxwellovu raspodjelu.

Isparavanje se dešava kada je brzina molekula vode dovoljno velika da privlačnost između molekula vode ne može da ih drži na okupu. Slično raketama koje se kreću u svemir, brzina rakete je dovoljno velika da je gravitaciona sila Zemlje ne može zadržati na Zemlji. Imajte na umu da samo molekule sa velikim brzinama mogu izbjeći privlačnost između molekula. Molekule sa malim brzinama ostaju zajedno poput vode.

Čitaj više

Ključanje je proces pretvaranja tečnosti u gasovito stanje. Ključanje se dešava kada je pritisak zasićene pare jednak pritisku vazduha (pritisak vazduha = atmosferski pritisak). Razmatramo samo ključalu vodu. Napon zasićene pare vode je direktno proporcionalan temperaturi vode, što je viša temperatura vode, to je veći pritisak zasićene pare. Kada zagrijavamo vodu, mali mjehurići se obično pojavljuju na dnu posude. Postojanje mjehurića ukazuje na promjenu tečnosti u gasovito stanje. Ako je pritisak zasićene pare u mjehuriću manji od pritiska vanjskog vazduha, mjehurić će se smanjiti i raspasti prije nego što stigne na površinu. Mjehurići se uništavaju jer je sila potiska vanjskog vazduha veća od sile potiska pare unutar mjehurića. Pritisak vanjskog vazduha je veći od pritiska pare u mjehuriću, tako da vanjski vazduh ima značajniju silu (P = F / A).

Čitaj više

Vlažnost izražava količinu vodene pare u zraku. Kada pada kiša, atmosfera je vrlo vlažna jer u zraku ima puno vodene pare. Suprotno tome, ako je vodene pare u zraku vrlo malo, zrak je suh. Količina vodene pare u zraku izražava se relativnom vlažnošću.

Relativna vlažnost zraka je odnos parcijalnog pritiska pare i pritiska zasićene vodene pare na određenoj temperaturi (para je vodena para). Relativna vlažnost zraka izražava se u procentima, matematički formulisano:

Čitaj više