Bazaj Fizikaj Lerniloj

Artikolo pri termometroj kaj temperaturskaloj

1. Termometroj

La ilo destinita por mezuri temperaturon estas termometro. Ekzistas multaj specoj de termometroj, sed la funkciprincipo estas la sama. Kutime, ni uzas termometrikajn objektojn, kies naturo estas materio, kiu ŝanĝiĝas kun la temperaturo. Se la temperaturo de la objekto ŝanĝiĝas, la formo kaj grandeco de la objekto ankaŭ ŝanĝiĝas. Plej multaj termometroj uzas objektojn, kiuj povas disetendiĝi aŭ ŝrumpi kiam la temperaturo ŝanĝiĝas. Ofte uzataj termometroj konsistas el vitraj tuboj, kie estas alkoholo aŭ hidrargo en la centro de la tubo. Kiam la temperaturo pliiĝas, la alkoholo aŭ hidrargo en la ujo disetendiĝas tiel, ke la longo de la alkohola aŭ hidrarga kolumno pliiĝas. Male, kiam la temperaturo malpliiĝas, la longo de la alkohola aŭ hidrarga kolumno malpliiĝas. Sur la ekstera flanko de la vitra tubo estas nombroj, kiuj estas la skalo de la termometro. La nombro montrita ĉe la supra fino de la alkohola aŭ hidrarga kolumno indikas la valoron de la temperaturo de la mezurata objekto.

Legu pli

Artikolo pri La Nula Leĝo de Termodinamiko

Ĝis nun, ni nur observis la termikan ekvilibron spertatan de du objektoj en kontakto.

Por pli detale kompreni la koncepton de termika ekvilibro, ni reviziu tri objektojn (ekzemple objektojn A, objekton B, kaj objektojn C). Ekzemple, objekto B kaj objekto C ne tuŝas unu la alian, sed objekto A estas en kontakto kun objekto B kaj objekto A estas en kontakto kun objekto C. Observu la suban bildon. Ĉar objektoj A kaj objekto B estas en kontakto kun unu la alian, ankaŭ objektoj A kaj objekto C estas en termika ekvilibro. Ĉu objektoj B kaj C, kiuj ne tuŝas unu la alian, ankaŭ estas en termika ekvilibro? Se ni nur uzas logikon, ni povas diri, ke objekto B kaj objekto C ankaŭ estas en termika ekvilibro, kvankam ili ne estas en kontakto. Objekto A kaj objekto B estas en termika ekvilibro, kio signifas, ke la temperaturo de objekto A = la temperaturo de objekto B.

Legu pli

Artikolo pri Difino de temperaturo kaj termika ekvilibro

Difino de temperaturo

Ĉu vi iam tuŝis glacion? Kion vi sentas kiam viaj manoj tuŝas glacion? Kio se tio, kion vi tuŝas, estas fajro? Kiam vi tuŝas glacion, viaj manoj sentas sin malvarmaj, kiam vi tuŝas la fajron, viaj manoj sentas sin varmaj. Varma, varma, malvarma, malvarma kion signifas?

La koncepto de temperaturo komenciĝas de la varmo kaj malvarmo spertataj per nia tuŝosento. Surbaze de tio, kion ni sentas per la tuŝosento, ni diras, ke objekto estas pli varma ol alia objekto aŭ objekto estas pli malvarma ol alia. Varmaj objektoj havas pli altajn temperaturojn, dum malvarmaj objektoj havas pli malaltajn temperaturojn. Ju pli malvarma objekto, des pli malalta la temperaturo. Male, ju pli varma objekto, des pli alta la temperaturo. La mezuro de la varmo aŭ malvarmo de objekto nomiĝas temperaturo. En la temo de gaskineta teorio, vi pli profunde komprenos la difinon de temperaturo; kio okazas al la molekuloj de objekto por ke ĝi povu sentiĝi varma, varmeta, malvarmeta aŭ malvarma.

Legu pli

Artikolo pri fazoj de materio (bazita sur mikroskopaj ecoj)

En ĉiutaga vivo, ni ofte renkontas tri malsamajn fazojn de materio. Estas solidaj substancoj (ekz., ŝtonoj, fero, ktp.), likvaj (akvo, benzino, ktp.) kaj gasaj substancoj (aero, ktp.). La trifazaj substancoj povas esti distingitaj surbaze de ilia kapablo konservi sian formon kaj grandecon.

Solidoj kutime konservas fiksan formon kaj volumenon. La likvaĵo ne konservas fiksitan formon, sed adaptiĝas al la ujo, kiu estas okupata. Ekzemple, se ni metas akvon en glason, la formo ŝanĝiĝas kiel glaso. Se akvo estas metita en bankuvon, la formo ŝanĝiĝas kiel bankuvo. La volumeno de likvaĵo tipe ĉiam estas fiksa. Glaso da akvo, se ĝi estas metita en bankuvon, la kvanto da akvo restas en la glaso. La formo de la akvo povas ŝanĝiĝi, sed la grandeco neniam varias. Memoru, ke la nombro de solidoj kaj likvaĵoj povas ŝanĝiĝi se oni donas al ĝi sufiĉan forton.

Legu pli

Artikolo pri atomteorio kaj kineta teorio

Atomteorio

Dum miloj da jaroj, la antikvaj grekoj kredis, ke ĉiu pura substanco (kiel oro, fero, ktp.) konsistas el atomoj. Laŭ ili, se pura substanco estas tranĉita en malgrandajn pecojn, tiam la etaj partoj estas tranĉitaj denove, poste tranĉitaj reen... kaj tiel plu, tiam estos la plej malgrandaj pecoj, kiujn oni ne povas tranĉi denove. La plej malgrandaj pecoj, kiujn oni ne povas tranĉi denove, nomiĝas atomoj. Atomo signifas "ne povas esti dividita" (greka lingvo).

Tiutempe, oni konsideras la atomon jam ne plu dividita. Sed poste kelkaj sciencistoj malkovris elektronojn kaj atomkernojn (protonojn kaj neŭtronojn), tiel ke la supozo, ke atomoj ne povus esti subdividitaj, estis malĝusta. Do, atomoj konsistas el elektronoj (negative ŝargitaj) kaj atomkernoj. Elektronoj ĉirkaŭas la nukleon. Ene de la nukleo, estas protonoj (pozitive ŝargitaj) kaj neŭtronoj (neŭtralaj aŭ ne ŝargitaj).

Legu pli

Artikolo pri ŝanĝoj de fazo Kritika temperaturo Triobla punkto

En la diskuto pri la leĝo de idealaj gasoj, oni klarigis, ke la leĝo de idealaj gasoj precize priskribas la konduton de reala gaso nur kiam la premo kaj denseco de la reala gaso ne estas tro grandaj. Se la premo kaj la denseco de la reala gaso estas sufiĉe grandaj, la leĝo de idealaj gasoj donas malprecizajn rezultojn, simile kiam la temperaturo de la reala gaso alproksimiĝas al la bolpunkto. Ĉi tio rilatas al la interagoj, kiuj okazas inter realaj gasmolekuloj. La gaspremo estas inverse proporcia al la gasvolumeno. Kiam la gaspremo estas sufiĉe granda, la gasvolumeno fariĝas pli malgranda. Ĉar la gasvolumeno estas malalta, la distanco inter la gasmolekuloj fariĝas pli proksima. Kiam la distanco inter la molekuloj fariĝas pli proksima, la molekuloj altiras unu la alian. Estas simile al tio, kiam oni metas pecon da fero sur magneton. Se la distanco inter la magneto kaj fero estas sufiĉe granda, la magneto ne povas tiri feron. Sed se la distanco inter la magneto kaj fero estas malgranda, fero estas tirata pli proksimen.

Legu pli

Van der Walls estas la nomo de nederlanda fizikisto, J.D. van der Waals (1837-1923). La statoekvacio de Van der Waals estas statoekvacio de gaso, simila al la statoekvacio de ideala gaso. La diferenco estas, ke la statoekvacio de ideala gaso ne povas doni precizajn rezultojn se la premo kaj denseco de la reala gaso estas sufiĉe grandaj. Dum la statoekvacio de Van der Waals povas produkti pli precizajn rezultojn.

La ekzisto de ĉi tiu ekvacio originas de Van der Waals, kiu komprenis la limigojn de la ekvacio de ideala stato. Waals modifis la ekvacion de stato de la ideala gaso, aldonante plurajn faktorojn, kiuj ankaŭ influas la realan gaskondiĉon, kiam la premo kaj denseco de la reala gaso estas grandaj.

Legu pli

La vaporiĝprocezo povas esti klarigita per kineta teorio. Kiel gasmolekuloj, ankaŭ akvomolekuloj moviĝas. La diferenco estas, ke akvomolekuloj ne povas esti disigitaj, ĉar la altiro inter molekuloj ankoraŭ povas teni ilin kune. Male, la altiro inter la gasmolekuloj estas delikata, tiel ke la gasmolekuloj ne povas kunfandiĝi. Moviĝante, akvomolekuloj havas rapidon. Ekzistas akvomolekuloj, kiuj havas altajn rapidojn; ekzistas ankaŭ akvomolekuloj, kiuj havas malgrandan rapidon. La distribuo de la rapido de la akvomolekulo similas al la distribuo de Maxwell.

Vaporiĝo okazas kiam la rapido de la akvomolekuloj estas sufiĉe granda por ke la altiro inter la akvomolekuloj ne povu teni ilin kune. Simile al raketoj moviĝantaj en la kosmon, la rapido de raketo estas sufiĉe granda por ke la gravita forto de la tero ne povu teni ĝin resti sur la tero. Notu, ke nur molekuloj kun grandaj rapidoj povas eskapi la altiron inter molekuloj. La molekuloj kun malgrandaj rapidoj restas kune kiel akvo.

Legu pli

Bolado estas procezo de ŝanĝo de likvaĵo al gaso. Bolado okazas kiam la saturita vaporpremo egalas al la aerpremo (aerpremo = atmosfera premo). Ni nur diskutas bolantan akvon. La saturita vaporpremo de akvo estas rekte proporcia al la temperaturo de la akvo, ju pli alta la akvotemperaturo, des pli alta la premo de saturita vaporo. Kiam ni varmigas akvon, malgrandaj vezikoj kutime aperas sur la fundo de la ujo. La ekzisto de vezikoj indikas la ŝanĝon de likvaĵo al gaso. Se la saturita vaporpremo en la veziko estas pli malgranda ol la ekstera aerpremo, la veziko ŝrumpos kaj disfalos antaŭ ol atingi la surfacon. Vezikoj estas detruitaj ĉar la puŝforto de la ekstera aero estas pli alta ol la puŝforto de la vaporo ene de la veziko. La ekstera aerpremo estas pli alta ol la vaporpremo en la veziko, tiel ke la ekstera aero havas pli signifan forton (P = F / A).

Legu pli

Humideco indikas la kvanton da akvovaporo en la aero. Kiam pluvas, la atmosfero estas tre humida ĉar estas multe da akvovaporo en la aero. Male, se la akvovaporo en la aero estas tre malmulte, la aero estas seka. La kvanto da akvovaporo en la aero estas esprimita per la relativa humideco.

La relativa humideco estas la rilatumo de la parta premo de vaporo al la premo de saturita vaporo de akvo je certa temperaturo (vaporo estas akva vaporo). Relativa humideco estas esprimita en procentoj, matematike formulita:

Legu pli