Φυσική

Άρθρο σχετικά με τη μετατροπή των κλιμάκων θερμοκρασίας

Η κλίμακα Κελσίου και η κλίμακα Φαρενάιτ είναι διαφορετικές κλίμακες θερμοκρασίας. Εάν η θερμοκρασία ενός αντικειμένου μετριέται και εκφράζεται σε κλίμακα Κελσίου, τότε θέλουμε να δηλώσουμε τη θερμοκρασία του αντικειμένου στην κλίμακα Φαρενάιτ και στη συνέχεια να την αλλάξουμε από την κλίμακα Κελσίου στην κλίμακα Φαρενάιτ. Σε αυτήν την ενότητα, μαθαίνουμε πώς να αλλάζουμε ή να μετατρέπουμε μια κλίμακα θερμοκρασίας.

Σε πίεση 1 atm, η θερμοκρασία του σημείου πήξης για το θερμόμετρο Κελσίου = 0 ^oC, ενώ το θερμόμετρο Φαρενάιτ = 32 ^oΣΤ. αντίστροφα, σε πίεση 1 atm, η θερμοκρασία του το σημείο βρασμού για ένα θερμόμετρο κλίμακας Κελσίου = 100 ^oC, ενώ ένα θερμόμετρο με κλίμακα Φαρενάιτ = 212 ^oF.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με θερμόμετρα και κλίμακες θερμοκρασίας

1. Θερμόμετρα

Το εργαλείο που έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση της θερμοκρασίας είναι ένα θερμόμετρο. Υπάρχουν πολλοί τύποι θερμομέτρων, αλλά η αρχή λειτουργίας είναι η ίδια. Συνήθως, χρησιμοποιούμε θερμομετρικά αντικείμενα, η φύση της ύλης αλλάζει με τη θερμοκρασία. Εάν η θερμοκρασία του αντικειμένου αλλάξει, αλλάζει και το σχήμα και το μέγεθος του αντικειμένου. Τα περισσότερα θερμόμετρα χρησιμοποιούν αντικείμενα που μπορούν να διασταλούν ή να συρρικνωθούν όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Τα θερμόμετρα που χρησιμοποιούνται συχνά αποτελούνται από γυάλινους σωλήνες, όπου υπάρχει αλκοόλη ή υδράργυρος στο κέντρο του σωλήνα. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η αλκοόλη ή ο υδράργυρος στο δοχείο διαστέλλεται έτσι ώστε το μήκος της στήλης αλκοόλης ή υδραργύρου να αυξάνεται. Αντίθετα, όταν η θερμοκρασία μειώνεται, το μήκος της στήλης αλκοόλης ή υδραργύρου μειώνεται. Στο εξωτερικό του γυάλινου σωλήνα, υπάρχουν αριθμοί που αποτελούν την κλίμακα του θερμομέτρου. Ο αριθμός που φαίνεται στο άνω άκρο της στήλης αλκοόλης ή υδραργύρου δηλώνει την τιμή της θερμοκρασίας του αντικειμένου που μετράται.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με τον Μηδενικό Νόμο της Θερμοδυναμικής

Μέχρι στιγμής, έχουμε παρατηρήσει μόνο τη θερμική ισορροπία που βιώνουν δύο αντικείμενα σε επαφή.

Για να κατανοήσουμε την έννοια της θερμικής ισορροπίας σε μεγαλύτερο βάθος, ας εξετάσουμε τρία αντικείμενα (ας πούμε αντικείμενα Α, Β και Γ). Για παράδειγμα, τα αντικείμενα Β και Γ δεν αγγίζουν το ένα το άλλο, αλλά τα αντικείμενα Α έρχονται σε επαφή με το αντικείμενο Β και Α έρχονται σε επαφή με το αντικείμενο Γ. Παρατηρήστε την παρακάτω εικόνα. Επειδή σε επαφή με το καθένα εκτός από το αντικείμενο Α και το αντικείμενο Β βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, έτσι και τα αντικείμενα Α και Γ βρίσκονται σε θερμική ισορροπία. Είναι τα αντικείμενα Β και Γ που δεν αγγίζουν το ένα το άλλο επίσης σε θερμική ισορροπία; Αν χρησιμοποιήσουμε μόνο τη λογική, μπορούμε να πούμε ότι τα αντικείμενα Β και Γ βρίσκονται επίσης σε θερμική ισορροπία, παρόλο που δεν έρχονται σε επαφή. Τα αντικείμενα Α και Β βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, που σημαίνει ότι η θερμοκρασία του αντικειμένου Α = η θερμοκρασία του αντικειμένου Β.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με τον ορισμό της θερμοκρασίας και της θερμικής ισορροπίας

Ορισμός της θερμοκρασίας

Έχετε αγγίξει ποτέ πάγο; Τι νιώθετε όταν τα χέρια σας αγγίζουν πάγο; Τι γίνεται αν αυτό που αγγίζετε είναι φωτιά; Όταν αγγίζετε τον πάγο, τα χέρια σας νιώθουν κρύα, όταν αγγίζετε τη φωτιά, τα χέρια σας ζεστά. Ζεστό, ζεστό, δροσερό, κρύο, ποιες καταστάσεις είναι;

Η έννοια της θερμοκρασίας ξεκινά από τη θερμότητα και το κρύο που βιώνονται μέσω της αίσθησης της αφής. Με βάση αυτό που γίνεται αισθητό μέσω της αίσθησης της αφής, λέμε ότι ένα αντικείμενο είναι θερμότερο από ένα άλλο αντικείμενο ή ένα αντικείμενο είναι ψυχρότερο από ένα άλλο. Τα θερμά αντικείμενα έχουν υψηλότερες θερμοκρασίες, ενώ τα ψυχρά αντικείμενα έχουν χαμηλότερες. Όσο ψυχρότερο είναι ένα αντικείμενο, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία. Αντίθετα, όσο θερμότερο είναι ένα αντικείμενο, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία. Το μέτρο της θερμότητας ή του κρύου ενός αντικειμένου ονομάζεται θερμοκρασία. Στο μάθημα της κινητικής θεωρίας αερίων, θα κατανοήσετε σε βάθος τον ορισμό της θερμοκρασίας· τι συμβαίνει στα μόρια ενός αντικειμένου ώστε να μπορούν να το αισθάνονται ζεστό, ζεστό, δροσερό ή κρύο.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με τις φάσεις της ύλης (βασισμένο σε μικροσκοπικές ιδιότητες)

Στην καθημερινή ζωή, συναντάμε συχνά τρεις διαφορετικές φάσεις της ύλης. Υπάρχουν στερεές ουσίες (π.χ. πέτρες, σίδηρος κ.λπ.), υγρές (νερό, βενζίνη κ.λπ.) και αέριες ουσίες (αέρας κ.λπ.). Η τριφασική φύση αυτών των ουσιών μπορεί να διακριθεί με βάση την ικανότητά τους να διατηρούν το σχήμα και το μέγεθός τους.

Τα στερεά συνήθως διατηρούν σταθερό σχήμα και όγκο. Το υγρό δεν διατηρεί μια σταθερή μορφή, αλλά προσαρμόζεται στο δοχείο που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, αν βάλουμε νερό σε ένα ποτήρι, το σχήμα αλλάζει όπως σε ένα ποτήρι. Αν βάλουμε νερό στην μπανιέρα, το σχήμα αλλάζει όπως σε μια μπανιέρα. Ο όγκος του υγρού είναι συνήθως πάντα σταθερός. Ένα ποτήρι νερό, αν τοποθετηθεί σε μια μπανιέρα, η ποσότητα του νερού παραμένει σε ένα ποτήρι. Το σχήμα του νερού μπορεί να αλλάξει, αλλά το μέγεθος δεν μεταβάλλεται ποτέ. Λάβετε υπόψη ότι ο αριθμός των στερεών και των υγρών μπορεί να αλλάξει αν ασκηθεί επαρκής δύναμη.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με την ατομική θεωρία και την κινητική θεωρία

Ατομική θεωρία

Για χιλιάδες χρόνια, οι αρχαίοι Έλληνες πίστευαν ότι κάθε καθαρή ουσία (όπως ο χρυσός, ο σίδηρος κ.λπ.) αποτελούνταν από άτομα. Σύμφωνα με αυτούς, αν μια καθαρή ουσία κοπεί σε μικρά κομμάτια, τότε τα μικροσκοπικά μέρη κόβονται ξανά, μετά κόβονται ξανά... και ούτω καθεξής, τότε θα υπάρχουν τα μικρότερα κομμάτια που δεν μπορούν να κοπούν ξανά. Τα μικρότερα κομμάτια που δεν μπορούν να κοπούν ξανά ονομάζονται άτομα. Άτομο σημαίνει «δεν μπορεί να διαιρεθεί» (ελληνική γλώσσα).

Εκείνη την εποχή, το άτομο θεωρούνταν ότι δεν διαιρείται πλέον. Αργότερα όμως, ορισμένοι επιστήμονες ανακάλυψαν ηλεκτρόνια και ατομικούς πυρήνες (πρωτόνια και νετρόνια), επομένως η υπόθεση ότι τα άτομα δεν μπορούσαν να υποδιαιρεθούν ήταν λανθασμένη. Έτσι, τα άτομα αποτελούνται από ηλεκτρόνια (αρνητικά φορτισμένα) και ατομικούς πυρήνες. Τα ηλεκτρόνια περιβάλλουν τον πυρήνα. Μέσα στον πυρήνα, υπάρχουν πρωτόνια (θετικά φορτισμένα) και νετρόνια (ουδέτερα ή μη φορτισμένα).

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με τις Αλλαγές φάσης Κρίσιμη θερμοκρασία Τριπλό σημείο

Στη συζήτηση για τον νόμο των ιδανικών αερίων, έχει εξηγηθεί ότι ο νόμος των ιδανικών αερίων περιγράφει τη συμπεριφορά ενός πραγματικού αερίου με ακρίβεια μόνο όταν η πίεση και η πυκνότητα του πραγματικού αερίου δεν είναι πολύ μεγάλες. Εάν η πίεση και η πραγματική πυκνότητα του αερίου είναι αρκετά μεγάλες, ο νόμος των ιδανικών αερίων παρέχει ανακριβή αποτελέσματα, όπως και όταν η θερμοκρασία του πραγματικού αερίου πλησιάζει το σημείο βρασμού. Αυτό σχετίζεται με τις αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ των πραγματικών μορίων αερίου. Η πίεση του αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον όγκο του αερίου. Όταν η πίεση του αερίου είναι αρκετά μεγάλη, ο όγκος του αερίου γίνεται μικρότερος. Επειδή ο όγκος του αερίου είναι μικρός, η απόσταση μεταξύ των μορίων του αερίου γίνεται μικρότερη. Όταν η απόσταση μεταξύ των μορίων γίνεται μικρότερη, τα μόρια έλκονται μεταξύ τους. Είναι σαν να βάζετε ένα κομμάτι σιδήρου σε έναν μαγνήτη. Εάν η απόσταση μεταξύ του μαγνήτη και του σιδήρου είναι αρκετά μεγάλη, ο μαγνήτης δεν μπορεί να τραβήξει τον σίδηρο. Αλλά εάν η απόσταση μεταξύ του μαγνήτη και του σιδήρου είναι μικρή, ο σίδηρος έλκεται πιο κοντά.

Διαβάστε περισσότερα

Το Van der Walls είναι το όνομα ενός Ολλανδού φυσικού, του JD van der Waals (1837-1923). Η Καταστατική Εξίσωση Van der Waals είναι μια καταστατική εξίσωση ενός αερίου, παρόμοια με την Καταστατική Εξίσωση ενός ιδανικού αερίου. Η διαφορά είναι ότι η καταστατική εξίσωση ενός ιδανικού αερίου δεν μπορεί να παράσχει ακριβή αποτελέσματα εάν η πίεση και η πυκνότητα του πραγματικού αερίου είναι αρκετά μεγάλες. Ενώ η Καταστατική Εξίσωση Van der Waals μπορεί να παράγει πιο ακριβή αποτελέσματα.

Η ύπαρξη αυτής της εξίσωσης προέρχεται από τον Van der Waals, ο οποίος συνειδητοποίησε τους περιορισμούς της εξίσωσης μιας ιδανικής κατάστασης. Ο Waals τροποποίησε την εξίσωση κατάστασης του ιδανικού αερίου, προσθέτοντας διάφορους παράγοντες που επηρεάζουν επίσης την πραγματική κατάσταση του αερίου, όταν η πίεση και η πυκνότητα του πραγματικού αερίου είναι μεγάλες.

Διαβάστε περισσότερα

Η διαδικασία εξάτμισης μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας την κινητική θεωρία. Όπως τα μόρια αερίου, έτσι και τα μόρια νερού κινούνται. Η διαφορά είναι ότι τα μόρια του νερού δεν μπορούν να διασκορπιστούν επειδή η έλξη μεταξύ των μορίων μπορεί ακόμα να τα συγκρατήσει. Αντίθετα, η έλξη μεταξύ των μορίων αερίου είναι εύθραυστη, με αποτέλεσμα τα μόρια αερίου να μην μπορούν να συγχωνευθούν. Όταν κινούνται, τα μόρια του νερού έχουν ταχύτητα. Υπάρχουν μόρια νερού που έχουν υψηλές ταχύτητες. Υπάρχουν επίσης μόρια νερού που έχουν μικρή ταχύτητα. Η κατανομή της ταχύτητας του μορίου του νερού μοιάζει με την κατανομή Maxwell.

Η εξάτμιση συμβαίνει όταν η ταχύτητα των μορίων του νερού είναι αρκετά μεγάλη ώστε η έλξη μεταξύ των μορίων του νερού να μην μπορεί να τα συγκρατήσει. Όπως και οι πυραύλοι που κινούνται στο διάστημα, η ταχύτητα ενός πυραύλου είναι αρκετά μεγάλη ώστε η βαρυτική δύναμη της Γης να μην μπορεί να τον συγκρατήσει στη Γη. Σημειώστε ότι μόνο μόρια με μεγάλες ταχύτητες μπορούν να ξεφύγουν από την έλξη μεταξύ των μορίων. Τα μόρια με μικρές ταχύτητες παραμένουν μαζί όπως το νερό.

Διαβάστε περισσότερα

Ο βρασμός είναι μια διαδικασία μετατροπής υγρού σε αέριο. Ο βρασμός συμβαίνει όταν η τάση κορεσμένων ατμών είναι ίση με την πίεση του αέρα (πίεση αέρα = ατμοσφαιρική πίεση). Συζητάμε μόνο για το βραστό νερό. Η τάση κορεσμένων ατμών του νερού είναι άμεσα ανάλογη με τη θερμοκρασία του νερού. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του νερού, τόσο υψηλότερη είναι η πίεση των κορεσμένων ατμών. Όταν θερμαίνουμε το νερό, συνήθως εμφανίζονται μικρές φυσαλίδες στον πυθμένα του δοχείου. Η ύπαρξη φυσαλίδων υποδηλώνει τη μετατροπή ενός υγρού σε αέριο. Εάν η τάση κορεσμένων ατμών στη φυσαλίδα είναι μικρότερη από την πίεση του εξωτερικού αέρα, η φυσαλίδα θα συρρικνωθεί και θα διαλυθεί πριν φτάσει στην επιφάνεια. Οι φυσαλίδες καταστρέφονται επειδή η δύναμη ώθησης του εξωτερικού αέρα είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη ώθησης του ατμού μέσα στη φυσαλίδα. Η πίεση του εξωτερικού αέρα είναι υψηλότερη από την πίεση ατμών στη φυσαλίδα, έτσι ώστε ο εξωτερικός αέρας να έχει μια πιο σημαντική δύναμη (P = F / A).

Διαβάστε περισσότερα