Pagrindiniai fizikos vadovėliai

Straipsnis apie termometrus ir temperatūros skales

1. Termometrai

Temperatūrai matuoti skirtas įrankis yra termometras. Yra daug termometrų tipų, tačiau veikimo principas yra tas pats. Paprastai naudojame termometrinius objektus – medžiagos prigimtį, kuri kinta kintant temperatūrai. Jei objekto temperatūra keičiasi, keičiasi ir objekto forma bei dydis. Dauguma termometrų naudoja objektus, kurie gali išsiplėsti arba susitraukti, kai keičiasi temperatūra. Dažnai naudojami termometrai susideda iš stiklinių vamzdelių, kurių centre yra alkoholio arba gyvsidabrio. Kai temperatūra didėja, inde esantis alkoholis arba gyvsidabris plečiasi, todėl alkoholio arba gyvsidabrio stulpelio ilgis didėja. Ir atvirkščiai, kai temperatūra mažėja, alkoholio arba gyvsidabrio stulpelio ilgis mažėja. Stiklinio vamzdelio išorėje yra skaičiai, kurie yra termometro skalė. Skaičius, nurodytas ant viršutinio alkoholio arba gyvsidabrio stulpelio galo, rodo matuojamo objekto temperatūros vertę.

Skaityti daugiau

Straipsnis apie nulinį termodinamikos dėsnį

Iki šiol stebėjome tik dviejų besiliečiančių objektų terminę pusiausvyrą.

Norėdami išsamiau suprasti terminės pusiausvyros sąvoką, apžvelkime tris objektus (tarkime, objektus A, objektą B ir objektus C). Pavyzdžiui, objektas B ir objektas C vienas kito nesiliečia, bet objektas A liečiasi su objektu B, o objektas A liečiasi su objektu C. Atkreipkite dėmesį į paveikslėlį žemiau. Kadangi liesdami vienas kitą, išskyrus objektus A ir B, jie yra terminėje pusiausvyroje, tai ir objektas A bei objektas C yra terminėje pusiausvyroje. Ar objektai B ir C, kurie nesiliečia vienas su kitu, taip pat yra terminėje pusiausvyroje? Remdamiesi tik logika, galime teigti, kad objektas B ir objektas C taip pat yra terminėje pusiausvyroje, net jei jie ir nesiliečia. Objektas A ir objektas B yra terminėje pusiausvyroje, o tai reiškia, kad objekto A temperatūra yra = objekto B temperatūra.

Skaityti daugiau

Straipsnis apie temperatūros ir terminės pusiausvyros apibrėžimą

Temperatūros apibrėžimas

Ar kada nors lietėte ledą? Ką jaučiate, kai jūsų rankos liečia ledą? O jeigu tai, ką liečiate, yra ugnis? Liečiant ledą, jūsų rankos šaltos, o kai liečiate ugnį, jūsų rankos karštos. Karšta, šilta, vėsu, šalta – ką reiškia?

Temperatūros sąvoka prasideda nuo karščio ir šalčio, kurį jaučiame lytėjimo pojūčiu. Remdamiesi tuo, ką jaučiame lytėjimo pojūčiu, sakome, kad vienas objektas yra karštesnis už kitą arba kad vienas objektas yra šaltesnis už kitą. Karštų objektų temperatūra yra aukštesnė, o šaltų – žemesnė. Kuo objektas vėsesnis, tuo žemesnė jo temperatūra. Ir atvirkščiai, kuo objektas karštesnis, tuo aukštesnė jo temperatūra. Objekto karščio arba šalčio matas vadinamas temperatūra. Dujų kinetikos teorijos dalyke giliau suprasite temperatūros apibrėžimą; kas nutinka objekto molekulėms, kad jis galėtų būti karštas, šiltas, vėsus arba šaltas.

Skaityti daugiau

Straipsnis apie materijos fazes (remiantis mikroskopinėmis savybėmis)

Kasdieniame gyvenime dažnai susiduriame su trimis skirtingomis materijos fazėmis. Yra kietos medžiagos (pvz., akmenys, geležis ir kt.), skysčiai (vanduo, benzinas ir kt.) ir dujinės medžiagos (oras ir kt.). Šių medžiagų trifazę galima atskirti pagal jų gebėjimą išlaikyti formą ir dydį.

Kietosios medžiagos paprastai išlaiko fiksuotą formą ir tūrį. Skystis neišlaiko fiksuotos formos, bet prisitaiko prie užimamos talpyklos. Pavyzdžiui, jei įpilame vandens į stiklinę, forma keičiasi kaip stiklinės. Jei vanduo pilamas į vonią, forma keičiasi kaip vonios. Skysčio tūris paprastai visada yra fiksuotas. Jei stiklinė vandens įdedama į vonią, vandens kiekis stiklinėje išlieka. Vandens forma gali keistis, bet dydis niekada nesikeičia. Atminkite, kad kietųjų ir skystųjų medžiagų kiekis gali keistis, jei joms veikiama pakankamai jėgos.

Skaityti daugiau

Straipsnis apie atominę teoriją ir kinetinę teoriją

Atominė teorija

Tūkstančius metų senovės graikai tikėjo, kad kiekviena gryna medžiaga (pvz., auksas, geležis ir kt.) sudaryta iš atomų. Pasak jų, jei gryna medžiaga supjaustoma į mažus gabalėlius, tai tos mažytės dalelės vėl supjaustomos, tada dar kartą supjaustomos... ir taip toliau, tada lieka mažiausios dalelės, kurių daugiau nebegalima pjauti. Mažiausios dalelės, kurių daugiau nebegalima pjauti, vadinamos atomais. Atomas reiškia „negali būti padalytas“ (graikų kalba).

Tuo metu atomas buvo laikomas nepadalytu. Tačiau vėliau kai kurie mokslininkai atrado elektronus ir atomo branduolius (protonus ir neutronus), todėl prielaida, kad atomai negali būti skaidomi, buvo klaidinga. Taigi, atomai susideda iš elektronų (neigiamai įkrautų) ir atomo branduolių. Elektronai sukasi aplink branduolį. Branduolio viduje yra protonų (teigiamai įkrautų) ir neutronų (neutralių arba neįkrautų).

Skaityti daugiau

Straipsnis apie fazės pokyčius ir kritinę temperatūrą. Trigubas taškas.

Aptariant idealiųjų dujų dėsnį, buvo paaiškinta, kad idealiųjų dujų dėsnis tiksliai apibūdina realių dujų elgseną tik tada, kai realių dujų slėgis ir tankis nėra per dideli. Jei slėgis ir realių dujų tankis yra pakankamai dideli, idealiųjų dujų dėsnis pateikia netikslius rezultatus, taip pat, kai realių dujų temperatūra artėja prie virimo temperatūros. Tai susiję su sąveikomis, vykstančiomis tarp realių dujų molekulių. Dujų slėgis yra atvirkščiai proporcingas dujų tūriui. Kai dujų slėgis yra pakankamai didelis, dujų tūris sumažėja. Kadangi dujų tūris yra mažas, atstumas tarp dujų molekulių sumažėja. Kai atstumas tarp molekulių sumažėja, molekulės traukia viena kitą. Tai panašu į tai, kai ant magneto uždedate geležies gabalą. Jei atstumas tarp magneto ir geležies yra pakankamai didelis, magnetas negali traukti geležies. Tačiau jei atstumas tarp magneto ir geležies yra mažas, geležis artėja.

Skaityti daugiau

Van der Wallsas yra olandų fiziko J. D. van der Valso (1837–1923) vardas. Van der Valso būsenos lygtis yra dujų būsenos lygtis, panaši į idealiųjų dujų būsenos lygtį. Skirtumas tas, kad idealiųjų dujų būsenos lygtis negali pateikti tikslių rezultatų, jei realių dujų slėgis ir tankis yra pakankamai dideli, o Van der Valso būsenos lygtis gali duoti tikslesnius rezultatus.

Šios lygties egzistavimas kilo iš Van der Valso, kuris suprato idealios būsenos lygties apribojimus. Valsas modifikavo idealių dujų būsenos lygtį, pridėdamas keletą veiksnių, kurie taip pat turi įtakos realiai dujų būklei, kai realių dujų slėgis ir tankis yra dideli.

Skaityti daugiau

Garavimo procesą galima paaiškinti naudojant kinetinę teoriją. Kaip ir dujų molekulės, vandens molekulės taip pat juda. Skirtumas tas, kad vandens molekulės negali išsibarstyti, nes tarp molekulių esanti trauka vis tiek gali jas laikyti kartu. Priešingai, tarp dujų molekulių esanti trauka yra trapi, todėl dujų molekulės negali susilieti. Judėdamos vandens molekulės turi greitį. Yra vandens molekulių, kurios juda dideliu greičiu, ir yra vandens molekulių, kurios juda mažu greičiu. Vandens molekulės greičio pasiskirstymas panašus į Maksvelo pasiskirstymą.

Garavimas vyksta, kai vandens molekulių greitis yra pakankamai didelis, kad trauka tarp jų negalėtų jo išlaikyti kartu. Panašiai kaip raketų, judančių į kosmosą, raketos greitis yra pakankamai didelis, kad Žemės gravitacinė jėga negalėtų jos išlaikyti Žemėje. Atkreipkite dėmesį, kad tik didelio greičio molekulės gali išvengti traukos tarp molekulių. Mažo greičio molekulės išlieka kartu kaip vanduo.

Skaityti daugiau

Virimas yra skysčio pavertimo dujomis procesas. Virimas įvyksta, kai sočiųjų garų slėgis yra lygus oro slėgiui (oro slėgis = atmosferos slėgis). Mes aptariame tik verdantį vandenį. Vandens sočiųjų garų slėgis yra tiesiogiai proporcingas vandens temperatūrai – kuo aukštesnė vandens temperatūra, tuo didesnis sočiųjų garų slėgis. Kaitinant vandenį, indo dugne paprastai atsiranda mažų burbuliukų. Burbuliukų buvimas rodo, kad skystis virsta dujomis. Jei sočiųjų garų slėgis burbule yra mažesnis už išorinio oro slėgį, burbulas susitrauks ir suirs prieš pasiekdamas paviršių. Burbuliukai sunaikinami, nes išorinio oro traukos jėga yra didesnė už burbulo viduje esančių garų traukos jėgą. Išorinio oro slėgis yra didesnis už garų slėgį burbule, todėl išorinio oro jėga yra didesnė (P = F / A).

Skaityti daugiau

Drėgmė rodo vandens garų kiekį ore. Kai lyja, atmosfera yra labai drėgna, nes ore yra daug vandens garų. Ir atvirkščiai, jei ore yra labai mažai vandens garų, oras yra sausas. Vandens garų kiekis ore išreiškiamas santykine drėgme.

Santykinė drėgmė yra garų dalinio slėgio ir sočiųjų vandens garų slėgio santykis tam tikroje temperatūroje (garai yra vandens garai). Santykinė drėgmė išreiškiama procentais, matematiškai suformuluota:

Skaityti daugiau