Հիմնական ֆիզիկայի ձեռնարկներ

Հոդված ջերմաչափերի և ջերմաստիճանի սանդղակների մասին

1. Ջերմաչափեր

Ջերմաստիճանը չափելու համար նախատեսված գործիքը ջերմաչափն է։ Ջերմաչափերի բազմաթիվ տեսակներ կան, բայց աշխատանքի սկզբունքը նույնն է։ Սովորաբար մենք օգտագործում ենք ջերմաչափական առարկաներ, նյութի բնույթը փոխվում է ջերմաստիճանի հետ։ Եթե առարկայի ջերմաստիճանը փոխվում է, փոխվում են նաև առարկայի ձևը և չափը։ Ջերմաչափերի մեծ մասն օգտագործում է առարկաներ, որոնք կարող են ընդարձակվել կամ կծկվել ջերմաստիճանի փոփոխության ժամանակ։ Հաճախ օգտագործվող ջերմաչափերը բաղկացած են ապակե խողովակներից, որոնց կենտրոնում կա սպիրտ կամ սնդիկ։ Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, տարայի մեջ գտնվող սպիրտը կամ սնդիկը ընդարձակվում է այնպես, որ սպիրտի կամ սնդիկի սյան երկարությունը մեծանում է։ Եվ հակառակը, երբ ջերմաստիճանը նվազում է, սպիրտի կամ սնդիկի սյան երկարությունը նվազում է։ Ապակե խողովակի արտաքին մասում կան թվեր, որոնք ջերմաչափի սանդղակն են։ Սպիրտի կամ սնդիկի սյան վերին ծայրում ցույց տրված թիվը ցույց է տալիս չափվող առարկայի ջերմաստիճանի արժեքը։

Կարդալ ավելին

Հոդված ջերմադինամիկայի զրոյական օրենքի մասին

Մինչ այժմ մենք դիտարկել ենք միայն երկու շփման մեջ գտնվող մարմինների ջերմային հավասարակշռությունը։

Ջերմային հավասարակշռության հասկացությունն ավելի խորը հասկանալու համար, եկեք վերանայենք երեք մարմին (ասենք՝ A, B և C մարմինները): Օրինակ՝ B և C մարմինները միմյանց չեն դիպչում, բայց A մարմինները շփման մեջ են B և A մարմինների հետ, իսկ A մարմինները՝ C մարմինների հետ: Դիտարկեք ստորև բերված պատկերը: Քանի որ A և B մարմինների հետ շփման մեջ գտնվողները, բացի A և C մարմիններից, ջերմային հավասարակշռության մեջ են, ուստի A և C մարմինները նույնպես ջերմային հավասարակշռության մեջ են: Արդյո՞ք B և C մարմինները, որոնք միմյանց չեն դիպչում, նույնպես ջերմային հավասարակշռության մեջ են: Եթե միայն տրամաբանություն օգտագործենք, կարող ենք ասել, որ B և C մարմինները նույնպես ջերմային հավասարակշռության մեջ են, նույնիսկ եթե դրանք շփման մեջ չեն: A և B մարմինները ջերմային հավասարակշռության մեջ են, ինչը նշանակում է, որ A մարմինների ջերմաստիճանը = B մարմինների ջերմաստիճանը:

Կարդալ ավելին

Հոդված ջերմաստիճանի և ջերմային հավասարակշռության սահմանման մասին

Ջերմաստիճանի սահմանումը

Դուք երբևէ դիպչե՞լ եք սառույցին։ Ի՞նչ եք զգում, երբ ձեր ձեռքերը դիպչում են սառույցին։ Ի՞նչ անել, եթե այն, ինչին դիպչում եք, կրակ է։ Սառույցին դիպչելիս ձեր ձեռքերը սառն են, իսկ կրակին՝ տաք։ Ի՞նչ վիճակում են տաք, տաք, զով, սառը։

Ջերմաստիճանի հասկացությունը սկսվում է մեր շոշափելիքի զգայարանով զգացվող ջերմությունից և ցրտից։ Շոշափելիքի զգայարանով զգացվողի հիման վրա մենք ասում ենք, որ մեկ մարմինն ավելի տաք է, քան մեկ այլ մարմին, կամ մեկ մարմինն ավելի զով է, քան մեկ այլ մարմին։ Տաք մարմիններն ունեն ավելի բարձր ջերմաստիճան, մինչդեռ սառը մարմիններն ունեն ավելի ցածր ջերմաստիճան։ Որքան սառն է մարմինը, այնքան ցածր է ջերմաստիճանը։ Եվ հակառակը, որքան տաք է մարմինը, այնքան բարձր է ջերմաստիճանը։ Մարմնի ջերմության կամ ցրտի չափանիշը կոչվում է ջերմաստիճան։ Գազերի կինետիկ տեսության առարկայի շրջանակներում դուք ավելի խորը կհասկանաք ջերմաստիճանի սահմանումը. ինչ է պատահում մարմնի մոլեկուլներին, որպեսզի այն կարողանա զգալ տաք, տաք, զով կամ սառը։

Կարդալ ավելին

Հոդված նյութի փուլերի մասին (հիմնված մանրադիտակային հատկությունների վրա)

Առօրյա կյանքում մենք հաճախ հանդիպում ենք նյութի երեք տարբեր փուլերի։ Կան պինդ նյութեր (օրինակ՝ քարեր, երկաթ և այլն), հեղուկներ (ջուր, բենզին և այլն) և գազային նյութեր (օդ և այլն)։ Այս նյութերի եռաֆազը կարելի է տարբերակել՝ հիմնվելով իրենց ձևն ու չափը պահպանելու ունակության վրա։

Պինդ մարմինները սովորաբար պահպանում են կայուն ձև և ծավալ։ Հեղուկը չի պահպանում կպչուն ձև, այլ հարմարվում է զբաղեցված տարային։ Օրինակ, եթե ջուրը լցնենք բաժակի մեջ, դրա ձևը կփոխվի, ինչպես բաժակի դեպքում։ Եթե ջուրը լցնենք լոգարանի մեջ, դրա ձևը կփոխվի, ինչպես լոգարանի դեպքում։ Հեղուկի ծավալը սովորաբար միշտ կայուն է։ Եթե բաժակ ջուրը դրենք լոգարանի մեջ, ապա բաժակի մեջ կմնա ջրի քանակը։ Ջրի ձևը կարող է փոխվել, բայց չափը երբեք չի փոխվում։ Հիշե՛ք, որ պինդ և հեղուկ մարմինների քանակը կարող է փոխվել, եթե դրա վրա բավարար ուժ գործադրվի։

Կարդալ ավելին

Հոդված ատոմային տեսության և կինետիկ տեսության մասին

Ատոմային տեսություն

Հազարամյակներ շարունակ հին հույները կարծում էին, որ յուրաքանչյուր մաքուր նյութ (օրինակ՝ ոսկի, երկաթ և այլն) բաղկացած է ատոմներից: Նրանց կարծիքով, եթե մաքուր նյութը կտրվի փոքր կտորների, ապա այդ փոքր մասերը կրկին կտրվեն, ապա կրկին կտրվեն… և այլն, ապա կլինեն ամենափոքր կտորները, որոնք կրկին չեն կարող կտրվել: Ամենափոքր կտորները, որոնք կրկին չեն կարող կտրվել, կոչվում են ատոմներ: Ատոմ նշանակում է «չի կարող բաժանվել» (հունարեն):

Այդ ժամանակ ատոմը համարվում էր այլևս չբաժանված։ Սակայն ավելի ուշ որոշ գիտնականներ հայտնաբերեցին էլեկտրոններ և ատոմային միջուկներ (պրոտոններ և նեյտրոններ), ուստի այն ենթադրությունը, որ ատոմները չեն կարող բաժանվել, սխալ էր։ Այսպիսով, ատոմները կազմված են էլեկտրոններից (բացասական լիցքավորված) և ատոմային միջուկներից։ Էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը։ Միջուկի ներսում կան պրոտոններ (դրական լիցքավորված) և նեյտրոններ (չեզոք կամ ոչ լիցքավորված)։

Կարդալ ավելին

Հոդված՝ փուլի փոփոխությունների մասին՝ կրիտիկական ջերմաստիճանի եռակի կետ

Իդեալական գազի օրենքի քննարկման ժամանակ բացատրվել է, որ իդեալական գազի օրենքը ճշգրիտ նկարագրում է իրական գազի վարքագիծը միայն այն դեպքում, երբ իրական գազի ճնշումը և խտությունը չափազանց մեծ չեն: Եթե ճնշումը և իրական գազի խտությունը բավականաչափ մեծ են, իդեալական գազի օրենքը տալիս է սխալ արդյունքներ, նմանապես, երբ իրական գազի ջերմաստիճանը մոտենում է եռման կետին: Սա կապված է իրական գազի մոլեկուլների միջև տեղի ունեցող փոխազդեցությունների հետ: Գազի ճնշումը հակադարձ համեմատական ​​է գազի ծավալին: Երբ գազի ճնշումը բավականաչափ մեծ է, գազի ծավալը փոքրանում է: Քանի որ գազի ծավալը փոքր է, գազի մոլեկուլների միջև հեռավորությունը փոքրանում է: Երբ մոլեկուլների միջև հեռավորությունը փոքրանում է, մոլեկուլները ձգում են միմյանց: Դա նման է այն դեպքին, երբ երկաթի կտոր եք դնում մագնիսի վրա: Եթե մագնիսի և երկաթի միջև հեռավորությունը բավականաչափ մեծ է, մագնիսը չի կարող երկաթ քաշել: Բայց եթե մագնիսի և երկաթի միջև հեռավորությունը մոտ է, երկաթը ավելի մոտ է քաշվում:

Կարդալ ավելին

Վան դեր Վալսը հոլանդացի ֆիզիկոս Ջ. Դ. վան դեր Վաալսի (1837-1923) անունն է: Վան դեր Վաալսի վիճակի հավասարումը գազի վիճակի հավասարում է, նման է իդեալական գազի վիճակի հավասարմանը: Տարբերությունն այն է, որ իդեալական գազի վիճակի հավասարումը չի կարող ճշգրիտ արդյունքներ տալ, եթե իրական գազի ճնշումը և խտությունը բավականաչափ մեծ են: Մինչդեռ Վան դեր Վաալսի վիճակի հավասարումը կարող է ավելի ճշգրիտ արդյունքներ տալ:

Այս հավասարման գոյությունը սկիզբ է առնում Վան դեր Վալսից, ով գիտակցել է իդեալական վիճակի հավասարման սահմանափակումները։ Վալսը փոփոխել է իդեալական գազի վիճակի հավասարումը՝ ավելացնելով մի քանի գործոններ, որոնք նույնպես ազդում են իրական գազի վիճակի վրա, երբ իրական գազի ճնշումը և խտությունը մեծ են։

Կարդալ ավելին

Գոլորշիացման գործընթացը կարելի է բացատրել կինետիկ տեսության միջոցով: Ինչպես գազի մոլեկուլները, ջրի մոլեկուլները նույնպես շարժվում են: Տարբերությունն այն է, որ ջրի մոլեկուլները չեն կարող ցրվել, քանի որ մոլեկուլների միջև ձգողականությունը դեռ կարող է դրանք միասին պահել: Եվ հակառակը, գազի մոլեկուլների միջև ձգողականությունը փխրուն է, ուստի գազի մոլեկուլները չեն կարող միաձուլվել: Շարժվելիս ջրի մոլեկուլներն ունեն արագություն: Կան ջրի մոլեկուլներ, որոնք ունեն մեծ արագություն, կան նաև ջրի մոլեկուլներ, որոնք ունեն փոքր արագություն: Ջրի մոլեկուլի արագության բաշխումը նման է Մաքսվելի բաշխմանը:

Գոլորշիացումը տեղի է ունենում, երբ ջրի մոլեկուլների արագությունը բավականաչափ մեծ է, որպեսզի ջրի մոլեկուլների միջև ձգողականությունը չկարողանա դրանք միասին պահել: Նման տիեզերք թռչող հրթիռներին, հրթիռի արագությունը բավականաչափ մեծ է, որպեսզի Երկրի ձգողականության ուժը չկարողանա այն պահել Երկրի վրա: Նշենք, որ միայն մեծ արագություններ ունեցող մոլեկուլները կարող են խուսափել մոլեկուլների միջև ձգողականությունից: Փոքր արագություններ ունեցող մոլեկուլները մնում են միասին, ինչպես ջուրը:

Կարդալ ավելին

Եռացումը հեղուկը գազայինի վերածելու գործընթաց է: Եռացումը տեղի է ունենում, երբ հագեցած գոլորշու ճնշումը հավասար է օդի ճնշմանը (օդային ճնշում = մթնոլորտային ճնշում): Մենք քննարկում ենք միայն եռացող ջուրը: Ջրի հագեցած գոլորշու ճնշումը ուղիղ համեմատական ​​է ջրի ջերմաստիճանին, որքան բարձր է ջրի ջերմաստիճանը, այնքան բարձր է հագեցած գոլորշու ճնշումը: Երբ մենք տաքացնում ենք ջուրը, տարայի հատակին սովորաբար հայտնվում են փոքր փուչիկներ: Փուչիկների առկայությունը ցույց է տալիս հեղուկի գազի վերածվելը: Եթե փուչիկի հագեցած գոլորշու ճնշումը փոքր է արտաքին օդի ճնշումից, փուչիկը կկծկվի և կքայքայվի մինչև մակերես հասնելը: Փուչիկները ոչնչացվում են, քանի որ արտաքին օդի հրող ուժն ավելի մեծ է, քան փուչիկի ներսում գտնվող գոլորշու հրող ուժը: Արտաքին օդի ճնշումն ավելի բարձր է, քան փուչիկի գոլորշու ճնշումը, այնպես որ արտաքին օդն ունի ավելի զգալի ուժ (P = F / A):

Կարդալ ավելին

Խոնավությունը ցույց է տալիս օդում ջրային գոլորշու քանակը։ Երբ անձրև է գալիս, մթնոլորտը շատ խոնավ է, քանի որ օդում շատ ջրային գոլորշի կա։ Եվ հակառակը, եթե օդում ջրային գոլորշին շատ քիչ է, օդը չոր է։ Օդում ջրային գոլորշու քանակը արտահայտվում է հարաբերական խոնավությամբ։

Հարաբերական խոնավությունը գոլորշու մասնակի ճնշման և ջրի հագեցած գոլորշու ճնշման հարաբերությունն է որոշակի ջերմաստիճանում (գոլորշին ջրային գոլորշի է): Հարաբերական խոնավությունը արտահայտվում է տոկոսներով, մաթեմատիկորեն բանաձևված՝

Կարդալ ավելին