Fysiikka

Artikkeli lämpötila-asteikkojen muuntamisesta

Celsius- ja Fahrenheit-asteikot ovat eri lämpötila-asteikkoja. Jos kappaleen lämpötila mitataan ja ilmaistaan ​​Celsius-asteikolla, haluamme ilmoittaa kappaleen lämpötilan Fahrenheit-asteikolla ja sitten muutamme sen Celsius-asteikosta Fahrenheit-asteikoksi. Tässä osiossa opimme muuttamaan tai muuntamaan lämpötila-asteikon.

1 ilmakehän paineessa Celsius-lämpömittarin jäätymispiste on 0. ^oC, kun taas Fahrenheit-lämpömittari = 32 ^oF. päinvastoin, 1 ilmakehän paineessa lämpötila kiehumispiste Celsius-asteikolla mitatulle lämpömittarille = 100 ^oC, kun taas Fahrenheit-asteikkoa käyttävässä lämpömittarissa on 212 ^oF.

Lue lisää

Artikkeli lämpömittareista ja lämpötila-asteikoista

1. Lämpömittarit

Lämpötilan mittaamiseen tarkoitettu työkalu on lämpömittari. Lämpömittareita on monenlaisia, mutta toimintaperiaate on sama. Yleensä käytämme lämpömittareita, jotka ovat aineen ominaisuuksia, jotka muuttuvat lämpötilan mukana. Jos kappaleen lämpötila muuttuu, myös kappaleen muoto ja koko muuttuvat. Useimmat lämpömittarit käyttävät kappaleita, jotka voivat laajentua tai kutistua lämpötilan muuttuessa. Usein käytetyt lämpömittarit koostuvat lasiputkista, joiden keskellä on alkoholia tai elohopeaa. Lämpötilan noustessa säiliössä oleva alkoholi tai elohopea laajenee, jolloin alkoholi- tai elohopeapatsaan pituus kasvaa. Käänteisesti, kun lämpötila laskee, alkoholi- tai elohopeapatsaan pituus lyhenee. Lasiputken ulkopuolella on numerot, jotka osoittavat lämpömittarin asteikon. Alkoholi- tai elohopeapatsaan yläpäässä oleva numero ilmaisee mitattavan kappaleen lämpötilan.

Lue lisää

Artikkeli termodynamiikan nollaslaista

Tähän mennessä olemme havainneet vain kahden kosketuksessa olevan kappaleen kokeman lämpötasapainon.

Ymmärtääksemme lämpötasapainon käsitettä syvällisemmin, tarkastellaan kolmea kappaletta (esimerkiksi kappaleita A, B ja C). Esimerkiksi kappaleet B ja C eivät kosketa toisiaan, mutta kappale A on kosketuksessa kappaleen B kanssa ja kappale A on kosketuksessa kappaleen C kanssa. Tarkastellaan alla olevaa kuvaa. Koska kappaleet A ja B ovat kosketuksessa toisiinsa ja ovat lämpötasapainossa, myös kappaleet A ja C ovat lämpötasapainossa. Ovatko kappaleet B ja C, jotka eivät kosketa toisiaan, myös lämpötasapainossa? Jos käytämme vain logiikkaa, voimme sanoa, että kappaleet B ja C ovat myös lämpötasapainossa, vaikka ne eivät olekaan kosketuksessa toisiinsa. Kohde A ja B ovat lämpötasapainossa, mikä tarkoittaa, että kappaleen A lämpötila on = kappaleen B lämpötila.

Lue lisää

Artikkeli lämpötilan ja lämpötasapainon määritelmästä

Lämpötilan määritelmä

Oletko koskaan koskettanut jäätä? Mitä tunnet, kun kätesi koskettavat jäätä? Entä jos kosketat tulta? Kun kosketat jäätä, kätesi tuntuvat kylmiltä, ​​ja kun kosketat tulta, kätesi tuntuvat kuumilta. Kuuma, lämmin, viileä, kylmä tarkoittaa mitä?

Lämpötilan käsite alkaa tuntoaistin kokemasta lämmöstä ja kylmyydestä. Tuntoaistin tuntemuksen perusteella sanomme, että jokin esine on kuumempi kuin toinen esine tai jokin esine on kylmempi kuin toinen. Kuumien esineiden lämpötila on korkeampi, kun taas kylmien esineiden lämpötila on alhaisempi. Mitä viileämpi esine, sitä alhaisempi lämpötila. Kääntäen, mitä kuumempi esine, sitä korkeampi lämpötila. Esineen lämmön tai kylmyyden mittaa kutsutaan lämpötilaksi. Kaasukinetiikan teorian aiheessa ymmärrät syvällisemmin lämpötilan määritelmän; mitä esineen molekyyleille tapahtuu, jotta se voi tuntua kuumalta, lämpimältä, viileältä tai kylmältä.

Lue lisää

Artikkeli aineen faasista (mikroskooppisten ominaisuuksien perusteella)

Arkielämässä kohtaamme usein aineen kolme eri olomuotoa. On olemassa kiinteitä aineita (esim. kivet, rauta jne.), nesteitä (vesi, bensiini jne.) ja kaasumaisia ​​aineita (ilma jne.). Näiden aineiden kolmiolomuoto voidaan erottaa niiden kyvyn perusteella säilyttää muotonsa ja kokonsa.

Kiinteät aineet säilyttävät yleensä kiinteän muodon ja tilavuuden. Neste ei säilytä kiinteää muotoaan, vaan mukautuu käytetyn astian muotoon. Esimerkiksi jos laitamme vettä lasiin, muoto muuttuu kuin lasin. Jos vettä kaadetaan kylpyammeeseen, muoto muuttuu kuin kylpyammeen. Nesteen tilavuus on tyypillisesti aina kiinteä. Jos lasillinen vettä asetetaan kylpyammeeseen, veden määrä pysyy lasissa. Veden muoto voi muuttua, mutta koko ei koskaan vaihtele. Muista, että kiinteiden aineiden ja nesteiden määrä voi muuttua, jos siihen kohdistetaan riittävä voima.

Lue lisää

Artikkeli atomi- ja kineettisestä teoriasta

Atomiteoria

Tuhansien vuosien ajan muinaiset kreikkalaiset uskoivat, että jokainen puhdas aine (kuten kulta, rauta jne.) koostuu atomeista. Heidän mukaansa, jos puhdas aine leikataan pieniksi paloiksi, pienet osat leikataan uudelleen, sitten leikataan takaisin... ja niin edelleen, jolloin jäljelle jää pienimmät palaset, joita ei voida leikata uudelleen. Pienimpiä paloja, joita ei voida leikata uudelleen, kutsutaan atomeiksi. Atomi tarkoittaa "ei voida jakaa" (kreikan kielellä).

Tuolloin atomin ei enää pidetty jakautuneena. Mutta myöhemmin jotkut tiedemiehet löysivät elektroneja ja atomiytimiä (protoneja ja neutroneja), joten oletus, että atomeja ei voitu jakaa osiin, oli väärä. Atomit koostuvat siis elektroneista (negatiivisesti varautuneista) ja atomiytimistä. Elektronit kiertävät ytimen. Ytimen sisällä on protoneja (positiivisesti varautuneita) ja neutroneja (neutraaleja eli varaamattomia).

Lue lisää

Artikkeli faasimuutoksista Kriittinen lämpötila Kolmoispiste

Ideaalikaasulain käsittelyssä on selitetty, että ideaalikaasulaki kuvaa todellisen kaasun käyttäytymistä tarkasti vain, kun todellisen kaasun paine ja tiheys eivät ole liian suuria. Jos paine ja todellisen kaasun tiheys ovat riittävän suuria, ideaalikaasulaki antaa epätarkkoja tuloksia, samoin, kun todellisen kaasun lämpötila lähestyy kiehumispistettä. Tämä liittyy todellisten kaasumolekyylien välisiin vuorovaikutuksiin. Kaasun paine on kääntäen verrannollinen kaasun tilavuuteen. Kun kaasun paine on riittävän suuri, kaasun tilavuus pienenee. Koska kaasun tilavuus on pieni, kaasumolekyylien välinen etäisyys pienenee. Kun molekyylien välinen etäisyys pienenee, molekyylit vetävät toisiaan puoleensa. Se on kuin laittaisit rautapalan magneetin päälle. Jos magneetin ja raudan välinen etäisyys on riittävän suuri, magneetti ei voi vetää rautaa puoleensa. Mutta jos magneetin ja raudan välinen etäisyys on pieni, rauta vetää toisiaan lähemmäs.

Lue lisää

Van der Walls on hollantilaisen fyysikon JD van der Waalsin (1837-1923) nimi. Van der Waalsin tilanyhtälö on kaasun tilanyhtälö, samankaltainen kuin ideaalikaasun tilanyhtälö. Ero on siinä, että ideaalikaasun tilanyhtälö ei voi antaa tarkkoja tuloksia, jos todellisen kaasun paine ja tiheys ovat riittävän suuria, kun taas Van der Waalsin tilanyhtälö voi tuottaa tarkempia tuloksia.

Tämän yhtälön olemassaolo on peräisin Van der Waalsilta, joka ymmärsi ideaalitilan yhtälön rajoitukset. Waals muokkaa ideaalikaasun tilanyhtälöä lisäämällä useita tekijöitä, jotka vaikuttavat myös todelliseen kaasun tilaan, kun todellisen kaasun paine ja tiheys ovat suuria.

Lue lisää

Haihtumisprosessi voidaan selittää kineettisen teorian avulla. Kuten kaasumolekyylit, myös vesimolekyylit liikkuvat. Ero on siinä, että vesimolekyylit eivät voi hajota, koska molekyylien välinen vetovoima voi silti pitää ne yhdessä. Kääntäen, kaasumolekyylien välinen vetovoima on hauras, joten kaasumolekyylit eivät voi fuusioitua. Liikkuessaan vesimolekyyleillä on nopeus. On olemassa vesimolekyylejä, joilla on suuret nopeudet, ja on myös vesimolekyylejä, joilla on pieni nopeus. Vesimolekyylin nopeusjakauma muistuttaa Maxwell-jakaumaa.

Haihtumista tapahtuu, kun vesimolekyylien nopeus on riittävän suuri, jotta vesimolekyylien välinen vetovoima ei pysty pitämään niitä yhdessä. Samoin kuin avaruuteen liikkuvien rakettien kohdalla, raketin nopeus on riittävän suuri, jotta Maan painovoima ei pysty pitämään sitä paikallaan. Huomaa, että vain suurinopeudet omaavat molekyylit voivat paeta molekyylien välistä vetovoimaa. Pienen nopeuden omaavat molekyylit pysyvät yhdessä kuten vesi.

Lue lisää

Kiehuminen on prosessi, jossa neste muuttuu kaasuksi. Kiehumista tapahtuu, kun kylläisen höyryn paine on yhtä suuri kuin ilmanpaine (ilmanpaine = ilmakehän paine). Käsittelemme vain kiehuvaa vettä. Veden kylläisen höyryn paine on suoraan verrannollinen veden lämpötilaan: mitä korkeampi veden lämpötila, sitä korkeampi kylläisen höyryn paine. Kun lämmitämme vettä, astian pohjalle ilmestyy yleensä pieniä kuplia. Kuplien olemassaolo osoittaa nesteen muuttumisen kaasuksi. Jos kylläisen höyryn paine kuplassa on pienempi kuin ulkoilman paine, kupla kutistuu ja hajoaa ennen pintaan saapumistaan. Kuplat tuhoutuvat, koska ulkoilman työntövoima on suurempi kuin kuplan sisällä olevan höyryn työntövoima. Ulkoilman paine on korkeampi kuin kuplan höyrynpaine, joten ulkoilmalla on merkittävämpi voima (P = F / A).

Lue lisää