Füüsika põhiõpetused

Artikkel termomeetrite ja temperatuuriskaalade kohta

1. Termomeetrid

Temperatuuri mõõtmiseks mõeldud tööriist on termomeeter. Termomeetreid on mitut tüüpi, kuid tööpõhimõte on sama. Tavaliselt kasutame termomeetrilisi objekte – aine olemust, mis muutub koos temperatuuriga. Kui objekti temperatuur muutub, muutuvad ka objekti kuju ja suurus. Enamik termomeetreid kasutab objekte, mis võivad temperatuuri muutudes paisuda või kahaneda. Sageli kasutatavad termomeetrid koosnevad klaastorudest, mille keskel on alkohol või elavhõbe. Kui temperatuur tõuseb, laieneb anumas olev alkohol või elavhõbe, nii et alkoholi- või elavhõbedasamba pikkus suureneb. Vastupidi, kui temperatuur langeb, alkoholi- või elavhõbedasamba pikkus väheneb. Klaastoru välisküljel on numbrid, mis tähistavad termomeetri skaalat. Alkoholi- või elavhõbedasamba ülemises otsas olev number näitab mõõdetava objekti temperatuuri väärtust.

Loe edasi

Artikkel termodünaamika nullseaduse kohta

Siiani oleme täheldanud ainult kahe kokkupuutuva objekti termilist tasakaalu.

Termilise tasakaalu kontseptsiooni sügavamaks mõistmiseks vaatleme kolme objekti (näiteks objekte A, objekti B ja objekte C). Näiteks objekt B ja objekt C ei puutu teineteisega kokku, kuid objekt A on kokkupuutes objektiga B ja objekt A on kokkupuutes objektiga C. Vaadake allolevat pilti. Kuna objektid A ja B on kokkupuutes üksteisega, on termilises tasakaalus, seega on ka objekt A ja objekt C termilises tasakaalus. Kas objektid B ja C, mis teineteisega ei puutu, on samuti termilises tasakaalus? Ainult loogikat kasutades võime öelda, et objekt B ja objekt C on samuti termilises tasakaalus, isegi kui nad ei puutu kokku. Objekt A ja objekt B on termilises tasakaalus, mis tähendab, et objekti A temperatuur on = objekti B temperatuur.

Loe edasi

Artikkel temperatuuri ja termilise tasakaalu definitsiooni kohta

Temperatuuri definitsioon

Kas sa oled kunagi jääd puudutanud? Mida sa tunned, kui su käed jääd puudutavad? Mis siis, kui see, mida sa puudutad, on tuli? Jääd puudutades on su käed külmad, tuld puudutades on su käed kuumad. Kuum, soe, jahe, külm - mida see ütleb?

Temperatuuri mõiste algab meie kompimismeele poolt kogetavast kuumusest ja külmast. Lähtudes sellest, mida kompimismeelega tuntakse, ütleme, et üks objekt on kuumem kui teine ​​või et üks objekt on külmem kui teine. Kuumadel objektidel on kõrgem temperatuur, külmadel aga madalam. Mida jahedam on objekt, seda madalam on temperatuur. Vastupidi, mida kuumem on objekt, seda kõrgem on temperatuur. Objekti kuumuse või külma mõõtmiseks nimetatakse temperatuuri. Gaasikineetilise teooria aines saate sügavamalt aru temperatuuri definitsioonist; mis juhtub objekti molekulidega, nii et see võib tunduda kuum, soe, jahe või külm.

Loe edasi

Artikkel aine faaside kohta (põhineb mikroskoopilistel omadustel)

Igapäevaelus puutume sageli kokku kolme erineva aine faasiga. On tahked ained (nt kivid, raud jne), vedelikud (vesi, bensiin jne) ja gaasilised ained (õhk jne). Nende ainete kolmefaasilisust saab eristada nende võime järgi säilitada oma kuju ja suurust.

Tahked ained säilitavad tavaliselt fikseeritud kuju ja mahu. Vedelik ei säilita kinnitatud vormi, vaid kohandub vastavalt anumale, milles see on. Näiteks kui paneme vett klaasi, muutub selle kuju nagu klaasil. Kui vesi pannakse vanni, muutub selle kuju nagu vannil. Vedeliku maht on tavaliselt alati fikseeritud. Kui klaas vett asetatakse vanni, jääb vee hulk klaasi. Vee kuju võib muutuda, kuid suurus ei muutu kunagi. Pidage meeles, et tahkete ja vedelike arv võib piisava jõu rakendamisel muutuda.

Loe edasi

Artikkel aatomiteooria ja kineetilise teooria kohta

Aatomiteooria

Tuhandeid aastaid uskusid vanad kreeklased, et iga puhas aine (näiteks kuld, raud jne) koosneb aatomitest. Nende sõnul, kui puhas aine lõigata väikesteks tükkideks, siis lõigatakse need pisikesed osad uuesti, seejärel lõigatakse tagasi... ja nii edasi, siis on alles kõige väiksemad tükid, mida ei saa enam lõigata. Kõige väiksemaid tükke, mida ei saa enam lõigata, nimetatakse aatomiteks. Aatom tähendab "ei saa jagada" (kreeka keeles).

Sel ajal peeti aatomit enam jagunematuks. Hiljem avastasid mõned teadlased aga elektronid ja aatomituumad (prootonid ja neutronid), mistõttu oli oletus, et aatomeid ei saa jagada, vale. Seega koosnevad aatomid elektronidest (negatiivselt laetud) ja aatomituumadest. Elektronid tiirlevad ümber tuuma. Tuuma sees on prootonid (positiivselt laetud) ja neutronid (neutraalsed ehk laenguta).

Loe edasi

Artikkel faasimuutuste kohta Kriitiline temperatuur Kolmikpunkt

Ideaalse gaasi seaduse arutelus on selgitatud, et ideaalse gaasi seadus kirjeldab reaalse gaasi käitumist täpselt ainult siis, kui reaalse gaasi rõhk ja tihedus ei ole liiga suured. Kui rõhk ja reaalse gaasi tihedus on piisavalt suured, annab ideaalse gaasi seadus ebatäpseid tulemusi, samamoodi ka siis, kui reaalse gaasi temperatuur läheneb keemistemperatuurile. See on seotud reaalsete gaasimolekulide vaheliste vastastikmõjudega. Gaasi rõhk on pöördvõrdeline gaasi mahuga. Kui gaasi rõhk on piisavalt suur, muutub gaasi maht väiksemaks. Kuna gaasi maht on väike, muutub gaasimolekulide vaheline kaugus väiksemaks. Kui molekulide vaheline kaugus väheneb, tõmbavad molekulid üksteist ligi. See on nagu siis, kui panna rauatükk magnetile. Kui magneti ja raua vaheline kaugus on piisavalt suur, ei saa magnet rauda tõmmata. Aga kui magneti ja raua vaheline kaugus on väike, tõmbub raud lähemale.

Loe edasi

Van der Walls on hollandi füüsiku J. D. van der Waalsi (1837–1923) nimi. Van der Waalsi olekuvõrrand on gaasi olekuvõrrand, mis sarnaneb ideaalse gaasi olekuvõrrandiga. Erinevus seisneb selles, et ideaalse gaasi olekuvõrrand ei saa anda täpseid tulemusi, kui reaalse gaasi rõhk ja tihedus on piisavalt suured, samas kui Van der Waalsi olekuvõrrand võib anda täpsemaid tulemusi.

Selle võrrandi olemasolu pärineb van der Waalsilt, kes mõistis ideaalse oleku võrrandi piiranguid. Waals modifitseeris ideaalse gaasi olekuvõrrandit, lisades mitmeid tegureid, mis mõjutavad ka reaalse gaasi olekut, kui reaalse gaasi rõhk ja tihedus on suured.

Loe edasi

Aurustumisprotsessi saab selgitada kineetilise teooria abil. Nagu gaasimolekulid, liiguvad ka veemolekulid. Erinevus seisneb selles, et veemolekulid ei saa hajuda, sest molekulidevaheline tõmbejõud hoiab neid endiselt koos. Seevastu gaasimolekulide vaheline tõmbejõud on habras, mistõttu gaasimolekulid ei saa sulanduda. Liikudes on veemolekulidel kiirus. On veemolekule, millel on suur kiirus; on ka veemolekule, millel on väike kiirus. Veemolekuli kiiruse jaotus sarnaneb Maxwelli jaotusega.

Aurustumine toimub siis, kui veemolekulide kiirus on piisavalt suur, et nendevaheline tõmbejõud ei suuda neid koos hoida. Sarnaselt kosmosesse liikuvate rakettidega on raketi kiirus piisavalt suur, et Maa gravitatsioonijõud ei suuda seda Maa pinnal hoida. Pane tähele, et ainult suure kiirusega molekulid saavad molekulidevahelisest tõmbejõust pääseda. Väikese kiirusega molekulid püsivad koos nagu vesi.

Loe edasi

Keemine on protsess, mille käigus vedelik muutub gaasiliseks. Keemine toimub siis, kui küllastunud auru rõhk on võrdne õhurõhuga (õhurõhk = atmosfäärirõhk). Me arutame ainult keevat vett. Vee küllastunud auru rõhk on otseselt proportsionaalne vee temperatuuriga – mida kõrgem on vee temperatuur, seda suurem on küllastunud auru rõhk. Vee kuumutamisel ilmuvad anuma põhja tavaliselt väikesed mullid. Mullide olemasolu näitab vedeliku muutumist gaasiliseks. Kui küllastunud auru rõhk mullis on väiksem kui välisõhu rõhk, siis mull kahaneb ja laguneb enne pinnale jõudmist. Mullid hävivad, sest välisõhu tõukejõud on suurem kui mullis oleva auru tõukejõud. Väline õhurõhk on kõrgem kui mullis olev aururõhk, mistõttu välisõhul on suurem jõud (P = F / A).

Loe edasi

Niiskus näitab õhus oleva veeauru hulka. Kui sajab vihma, on atmosfäär väga niiske, kuna õhus on palju veeauru. Vastupidiselt, kui õhus on väga vähe veeauru, on õhk kuiv. Õhus oleva veeauru hulka väljendatakse suhtelise õhuniiskusega.

Suhteline õhuniiskus on auru osarõhu ja küllastunud veeauru rõhu suhe teatud temperatuuril (aur on veeaur). Suhtelist õhuniiskust väljendatakse protsentides ja see on matemaatiliselt formuleeritud:

Loe edasi