Tutoriale de fizică de bază

Articol despre termometre și scale de temperatură

1. Termometre

Instrumentul conceput pentru măsurarea temperaturii este un termometru. Există multe tipuri de termometre, dar principiul de funcționare este același. De obicei, folosim obiecte termometrice, natura materiei se schimbă odată cu temperatura. Dacă temperatura obiectului se schimbă, se schimbă și forma și dimensiunea obiectului. Majoritatea termometrelor folosesc obiecte care se pot dilata sau micșora atunci când temperatura se schimbă. Termometrele care sunt adesea utilizate constau din tuburi de sticlă, unde în centrul tubului se află alcool sau mercur. Când temperatura crește, alcoolul sau mercurul din recipient se dilată, astfel încât lungimea coloanei de alcool sau mercur crește. Invers, când temperatura scade, lungimea coloanei de alcool sau mercur scade. Pe exteriorul tubului de sticlă există numere care reprezintă scara termometrului. Numărul afișat de capătul superior al coloanei de alcool sau mercur indică valoarea temperaturii obiectului măsurat.

Află mai multe

Articol despre Legea zero a termodinamicii

Până acum, am observat doar echilibrul termic experimentat de două obiecte în contact.

Pentru a înțelege conceptul de echilibru termic mai în profunzime, să analizăm trei obiecte (să zicem obiectele A, obiectul B și obiectele C). De exemplu, obiectul B și obiectul C nu se ating, dar obiectul A este în contact cu obiectul B, iar obiectul A este în contact cu obiectul C. Observați imaginea de mai jos. Deoarece obiectul A și obiectul B sunt în contact unul cu celălalt, în afară de obiectul A, și obiectul B sunt în echilibru termic, la fel și obiectul A și obiectul C sunt în echilibru termic. Sunt obiectele B și C care nu se ating, de asemenea, în echilibru termic? Dacă folosim doar logica, putem spune că obiectul B și obiectul C sunt, de asemenea, în echilibru termic, chiar dacă nu sunt în contact. Obiectul A și obiectul B sunt în echilibru termic, ceea ce înseamnă că temperatura obiectului A = temperatura obiectului B.

Află mai multe

Articol despre definiția temperaturii și a echilibrului termic

Definiția temperaturii

Ai atins vreodată gheața? Ce simți când mâinile tale ating gheața? Ce se întâmplă dacă ceea ce atingi este foc? Când atingi gheața, mâinile tale se simt reci, când atingi focul, mâinile tale se simt fierbinți. Ce stări au cuvintele „cald”, „rece”, „frig”?

Conceptul de temperatură pornește de la căldura și frigul resimțite de simțul nostru tactil. Pe baza a ceea ce este simțit prin simțul tactil, spunem că un obiect este mai fierbinte decât un alt obiect sau că un obiect este mai rece decât altul. Obiectele calde au temperaturi mai ridicate, în timp ce obiectele reci au temperaturi mai scăzute. Cu cât un obiect este mai rece, cu atât temperatura este mai scăzută. Invers, cu cât un obiect este mai fierbinte, cu atât temperatura este mai ridicată. Măsura căldurii sau a frigului unui obiect se numește temperatură. În cadrul teoriei cinetice a gazelor, veți înțelege mai profund definiția temperaturii; ce se întâmplă cu moleculele unui obiect astfel încât acesta să poată fi simțit cald, rece sau fierbinte.

Află mai multe

Articol despre fazele materiei (bazat pe proprietăți microscopice)

În viața de zi cu zi, întâlnim adesea trei faze diferite ale materiei. Există substanțe solide (de exemplu, pietre, fier etc.), lichide (apă, benzină etc.) și substanțe gazoase (aer etc.). Cele trei faze ale acestor substanțe pot fi distinse pe baza capacității lor de a-și menține forma și dimensiunea.

Solidele își mențin de obicei o formă și un volum fixe. Lichidul nu își păstrează o formă fixă, ci își adaptează drumul către recipientul ocupat. De exemplu, dacă punem apă într-un pahar, forma se schimbă ca la un pahar. Dacă punem apă în cadă, forma se schimbă ca la o cadă. Volumul lichidului este de obicei întotdeauna fix. Un pahar cu apă, dacă este pus într-o cadă, cantitatea de apă rămâne în pahar. Forma apei se poate schimba, dar dimensiunea nu variază niciodată. Rețineți că numărul de solide și lichide se poate schimba dacă i se aplică o forță suficientă.

Află mai multe

Articol despre teoria atomică și teoria cinetică

Teoria atomică

Timp de mii de ani, grecii antici credeau că fiecare substanță pură (cum ar fi aurul, fierul etc.) era formată din atomi. Potrivit lor, dacă o substanță pură este tăiată în bucăți mici, atunci părțile minuscule sunt tăiate din nou, apoi tăiate la loc... și așa mai departe, apoi vor exista cele mai mici bucăți care nu pot fi tăiate din nou. Cele mai mici bucăți care nu pot fi tăiate din nou se numesc atomi. Atom înseamnă „nu poate fi divizat” (în limba greacă).

La acea vreme, se considera că atomul nu mai este divizat. Dar mai târziu, unii oameni de știință au descoperit electroni și nuclee atomice (protoni și neutroni), astfel încât presupunerea că atomii nu pot fi subdivizați era greșită. Așadar, atomii sunt alcătuiți din electroni (încărcați negativ) și nuclee atomice. Electronii înconjoară nucleul. În interiorul nucleului, există protoni (încărcați pozitiv) și neutroni (neutri sau neîncărcați).

Află mai multe

Articol despre schimbările de fază Temperatura critică Punctul triplu

În discuția despre legea gazelor ideale, s-a explicat că legea gazelor ideale descrie comportamentul gazului real cu acuratețe numai atunci când presiunea și densitatea gazului real nu sunt prea mari. Dacă presiunea și densitatea gazului real sunt suficient de mari, legea gazelor ideale oferă rezultate inexacte, la fel și atunci când temperatura gazului real se apropie de punctul de fierbere. Acest lucru este legat de interacțiunile care au loc între moleculele de gaz real. Presiunea gazului este invers proporțională cu volumul gazului. Când presiunea gazului este suficient de mare, volumul gazului devine mai mic. Deoarece volumul gazului este mic, distanța dintre moleculele de gaz devine mai mică. Când distanța dintre molecule devine mai mică, moleculele se atrag reciproc. Este ca atunci când pui o bucată de fier pe un magnet. Dacă distanța dintre magnet și fier este suficient de mare, magnetul nu poate trage fierul. Dar dacă distanța dintre magnet și fier este mică, fierul este atras mai aproape.

Află mai multe

Van der Walls este numele fizicianului olandez J.D. van der Waals (1837-1923). Ecuația de stare a lui Van der Waals este o ecuație de stare a unui gaz, similară cu ecuația de stare a unui gaz ideal. Diferența este că ecuația de stare a unui gaz ideal nu poate oferi rezultate precise dacă presiunea și densitatea gazului real sunt suficient de mari, în timp ce ecuația de stare a lui Van der Waals poate produce rezultate mai precise.

Existența acestei ecuații provine de la Van der Waals, care a realizat limitele ecuației unei stări ideale. Waals modifică ecuația de stare a gazului ideal prin adăugarea mai multor factori care influențează și starea reală a gazului, atunci când presiunea și densitatea gazului real sunt mari.

Află mai multe

Procesul de evaporare poate fi explicat folosind teoria cinetică. La fel ca moleculele de gaz, și moleculele de apă se mișcă. Diferența este că moleculele de apă nu se pot împrăștia deoarece atracția dintre molecule le poate ține totuși împreună. În schimb, atracția dintre moleculele de gaz este fragilă, astfel încât moleculele de gaz nu pot fuziona. Atunci când se mișcă, moleculele de apă au viteză. Există molecule de apă care au viteze mari; există și molecule de apă care au o viteză mică. Distribuția vitezei moleculei de apă seamănă cu distribuția Maxwell.

Evaporarea are loc atunci când viteza moleculelor de apă este suficient de mare încât atracția dintre moleculele de apă nu le poate menține unite. Similar rachetelor care se deplasează în spațiu, viteza unei rachete este suficient de mare încât forța gravitațională a Pământului nu o poate menține pe Pământ. Rețineți că doar moleculele cu viteze mari pot scăpa de atracția dintre molecule. Moleculele cu viteze mici rămân unite, la fel ca apa.

Află mai multe

Fierberea este un proces de transformare a lichidului în gaz. Fierberea are loc atunci când presiunea vaporilor saturați este egală cu presiunea aerului (presiunea aerului = presiunea atmosferică). Discutăm doar despre apa clocotită. Presiunea vaporilor saturați a apei este direct proporțională cu temperatura apei, cu cât temperatura apei este mai mare, cu atât presiunea vaporilor saturați este mai mare. Când încălzim apă, pe fundul recipientului apar de obicei bule mici. Existența bulelor indică transformarea unui lichid în gaz. Dacă presiunea vaporilor saturați din bulă este mai mică decât presiunea aerului exterior, bula se va micșora și se va dezintegra înainte de a ajunge la suprafață. Bulele sunt distruse deoarece forța de împingere a aerului exterior este mai mare decât forța de împingere a aburului din interiorul bulei. Presiunea aerului exterior este mai mare decât presiunea vaporilor din bulă, astfel încât aerul exterior are o forță mai semnificativă (P = F / A).

Află mai multe

Umiditatea indică cantitatea de vapori de apă din aer. Când plouă, atmosfera este foarte umedă deoarece există mulți vapori de apă în aer. În schimb, dacă vaporii de apă din aer sunt foarte puțini, aerul este arid. Cantitatea de vapori de apă din aer este exprimată prin umiditatea relativă.

Umiditatea relativă este raportul dintre presiunea parțială a aburului și presiunea vaporilor saturați ai apei la o anumită temperatură (aburul este vapori de apă). Umiditatea relativă este exprimată în procente, formulată matematic:

Află mai multe