Osnovne vadnice iz fizike

Članek o termometrih in temperaturnih lestvicah

1. Termometri

Orodje za merjenje temperature je termometer. Obstaja veliko vrst termometrov, vendar je princip delovanja enak. Običajno uporabljamo termometrične predmete, naravo snovi, ki se spreminja s temperaturo. Če se temperatura predmeta spremeni, se spremenita tudi oblika in velikost predmeta. Večina termometrov uporablja predmete, ki se lahko širijo ali krčijo, ko se temperatura spremeni. Termometri, ki se pogosto uporabljajo, so sestavljeni iz steklenih cevi, kjer je v središču cevi alkohol ali živo srebro. Ko se temperatura poveča, se alkohol ali živo srebro v posodi razširi, tako da se dolžina alkoholnega ali živosrebrnega stebra poveča. Nasprotno, ko se temperatura zmanjša, se dolžina alkoholnega ali živosrebrnega stebra zmanjša. Na zunanji strani steklene cevi so številke, ki predstavljajo skalo termometra. Številka, prikazana na zgornjem koncu alkoholnega ali živosrebrnega stebra, označuje vrednost temperature merjenega predmeta.

Preberi več

Članek o ničelnem zakonu termodinamike

Do sedaj smo opazovali le toplotno ravnovesje, ki ga doživljata dva predmeta v stiku.

Da bi podrobneje razumeli koncept toplotnega ravnovesja, si oglejmo tri objekte (recimo objekte A, objekt B in objekte C). Na primer, objekt B in objekt C se ne dotikata, objekt A pa je v stiku s objektom B, objekt A pa je v stiku s objektom C. Oglejte si spodnjo sliko. Ker sta poleg objekta A in objekta B v toplotnem ravnovesju tudi objekt A in objekt C. Ali sta tudi objekta B in C, ki se ne dotikata, v toplotnem ravnovesju? Če uporabimo samo logiko, lahko rečemo, da sta objekt B in objekt C prav tako v toplotnem ravnovesju, čeprav nista v stiku. Objekt A in objekt B sta v toplotnem ravnovesju, kar pomeni, da je temperatura objekta A = temperatura objekta B.

Preberi več

Članek o definiciji temperature in toplotnega ravnovesja

Definicija temperature

Ste se že kdaj dotaknili ledu? Kaj čutite, ko se vaše roke dotaknejo ledu? Kaj če se dotaknete ognja? Ko se dotaknete ledu, so vaše roke hladne, ko se dotaknete ognja, pa vroče. Vroče, toplo, hladno, hladno stanje - kaj?

Koncept temperature se začne s toploto in mrazom, ki ga zaznavamo s čutilom dotika. Na podlagi tega, kar zaznavamo s čutilom dotika, rečemo, da je predmet bolj vroč od drugega predmeta ali da je predmet hladnejši od drugega. Vroči predmeti imajo višje temperature, hladni predmeti pa nižje. Hladnejši kot je predmet, nižja je temperatura. Nasprotno, bolj vroč kot je predmet, višja je temperatura. Mera toplote ali mraza predmeta se imenuje temperatura. Pri teoriji plinske kinetike boste podrobneje razumeli definicijo temperature; kaj se zgodi z molekulami predmeta, da se lahko počuti vročega, toplega, hladnega ali hladnega.

Preberi več

Članek o fazah snovi (na podlagi mikroskopskih lastnosti)

V vsakdanjem življenju se pogosto srečujemo s tremi različnimi agregatnimi stanji snovi. Obstajajo trdne snovi (npr. kamenje, železo itd.), tekočine (voda, bencin itd.) in plinaste snovi (zrak itd.). Tri faze teh snovi lahko ločimo glede na njihovo sposobnost ohranjanja oblike in velikosti.

Trdne snovi običajno ohranijo fiksno obliko in prostornino. Tekočina ne ohrani fiksne oblike, temveč se prilagaja posodi, v kateri je. Na primer, če damo vodo v kozarec, se oblika spremeni kot kozarec. Če vodo damo v kad, se oblika spremeni kot kad. Prostornina tekočine je običajno vedno fiksna. Če kozarec vode postavimo v kad, količina vode ostane v kozarcu. Oblika vode se lahko spremeni, vendar se velikost nikoli ne spremeni. Upoštevajte, da se lahko število trdnih snovi in ​​tekočin spremeni, če nanje deluje zadostna sila.

Preberi več

Članek o atomski teoriji in kinetični teoriji

Atomska teorija

Stari Grki so tisočletja verjeli, da je vsaka čista snov (kot so zlato, železo itd.) sestavljena iz atomov. Po njihovem mnenju, če čisto snov razrežemo na majhne koščke, nato te drobne delce ponovno razrežemo, nato ponovno razrežemo ... in tako naprej, dokler ne ostanejo najmanjši koščki, ki jih ni mogoče ponovno razrezati. Najmanjši koščki, ki jih ni mogoče ponovno razrezati, se imenujejo atomi. Atom pomeni »ne more se deliti« (grško).

Takrat se je atom štel za nerazdeljenega. Kasneje pa so nekateri znanstveniki odkrili elektrone in atomska jedra (protone in nevtrone), tako da je bila predpostavka, da atomov ni mogoče razdeliti, napačna. Atomi so torej sestavljeni iz elektronov (negativno nabitih) in atomskih jeder. Elektroni krožijo okoli jedra. V jedru so protoni (pozitivno nabiti) in nevtroni (nevtralni ali nenabiti).

Preberi več

Članek o spremembah faze Kritična temperatura Trojna točka

V razpravi o zakonu idealnega plina je bilo pojasnjeno, da zakon idealnega plina natančno opisuje obnašanje realnega plina le, če tlak in gostota realnega plina nista prevelika. Če sta tlak in gostota realnega plina dovolj velika, zakon idealnega plina daje netočne rezultate, prav tako pa tudi, ko se temperatura realnega plina približa vrelišču. To je povezano z interakcijami, ki se pojavljajo med molekulami realnega plina. Tlak plina je obratno sorazmeren z volumnom plina. Ko je tlak plina dovolj velik, se volumna plina zmanjša. Ker je volumna plina majhna, se razdalja med molekulami plina zmanjša. Ko se razdalja med molekulami zmanjša, se molekule privlačijo. To je kot če bi kos železa položili na magnet. Če je razdalja med magnetom in železom dovolj velika, magnet ne more pritegniti železa. Če pa je razdalja med magnetom in železom majhna, se železo pritegne bližje.

Preberi več

Van der Walls je ime nizozemskega fizika JD van der Waalsa (1837–1923). Van der Waalsova enačba stanja je enačba stanja plina, podobna enačbi stanja idealnega plina. Razlika je v tem, da enačba stanja idealnega plina ne more dati natančnih rezultatov, če sta tlak in gostota realnega plina dovolj velika, medtem ko lahko Van der Waalsova enačba stanja da natančnejše rezultate.

Obstoj te enačbe izvira iz Van der Waalsa, ki je spoznal omejitve enačbe idealnega stanja. Waals je spremenil enačbo stanja idealnega plina z dodajanjem več dejavnikov, ki vplivajo tudi na stanje realnega plina, ko sta tlak in gostota realnega plina velika.

Preberi več

Proces izhlapevanja lahko razložimo s kinetično teorijo. Tako kot molekule plina se gibljejo tudi molekule vode. Razlika je v tem, da se molekule vode ne morejo razpršiti, ker jih privlačnost med molekulami še vedno drži skupaj. Nasprotno pa je privlačnost med molekulami plina krhka, zato se molekule plina ne morejo zliti. Ko se molekule vode gibljejo, imajo hitrost. Obstajajo molekule vode z veliko hitrostjo; obstajajo pa tudi molekule vode z majhno hitrostjo. Porazdelitev hitrosti molekule vode je podobna Maxwellovi porazdelitvi.

Do izhlapevanja pride, ko je hitrost molekul vode dovolj velika, da jih privlačnost med molekulami vode ne more zadržati skupaj. Podobno kot rakete, ki se premikajo v vesolje, je hitrost rakete dovolj velika, da je gravitacijska sila Zemlje ne more zadržati na Zemlji. Upoštevajte, da se lahko privlačnosti med molekulami izognejo le molekule z velikimi hitrostmi. Molekule z majhnimi hitrostmi ostanejo skupaj kot voda.

Preberi več

Vretje je proces pretvorbe tekočine v plin. Do vrenja pride, ko je tlak nasičene pare enak tlaku zraka (zračni tlak = atmosferski tlak). Obravnavali bomo le vrelo vodo. Tlak nasičene pare vode je neposredno sorazmeren s temperaturo vode, višja kot je temperatura vode, višji je tlak nasičene pare. Ko segrevamo vodo, se na dnu posode običajno pojavijo majhni mehurčki. Prisotnost mehurčkov kaže na spremembo tekočine v plin. Če je tlak nasičene pare v mehurčku manjši od tlaka zunanjega zraka, se bo mehurček skrčil in razpadel, preden doseže površino. Mehurčki se uničijo, ker je potisna sila zunanjega zraka večja od potisne sile pare v mehurčku. Tlak zunanjega zraka je višji od tlaka pare v mehurčku, zato ima zunanji zrak večjo silo (P = F / A).

Preberi več

Vlažnost izraža količino vodne pare v zraku. Ko dežuje, je ozračje zelo vlažno, ker je v zraku veliko vodne pare. Nasprotno pa, če je vodne pare v zraku zelo malo, je zrak suh. Količina vodne pare v zraku se izraža z relativno vlažnostjo.

Relativna vlažnost je razmerje med parcialnim tlakom pare in tlakom nasičene vodne pare pri določeni temperaturi (para je vodna para). Relativna vlažnost je izražena v odstotkih, matematično formulirana:

Preberi več