Mafunzo ya Msingi ya Fizikia

Makala kuhusu Vipimajoto na mizani ya halijoto

1. Thermometers

Kifaa kilichoundwa kupima halijoto ni kipimajoto. Kuna aina nyingi za vipimajoto, lakini kanuni ya utendaji kazi ni ile ile. Kwa kawaida, tunatumia vitu vya kipimajoto, asili ya maada inayobadilika kulingana na halijoto. Ikiwa halijoto ya kitu inabadilika, umbo, na ukubwa wa kitu pia hubadilika. Vipimajoto vingi hutumia vitu vinavyoweza kupanuka au kupunguka wakati halijoto inabadilika. Vipimajoto ambavyo hutumiwa mara nyingi hujumuisha mirija ya kioo, ambapo kuna alkoholi au zebaki katikati ya mrija. Wakati halijoto inapoongezeka, alkoholi au zebaki kwenye chombo hupanuka ili urefu wa safu ya alkoholi au zebaki uongezeke. Kinyume chake, wakati halijoto inapopungua, urefu wa safu ya alkoholi au zebaki hupungua. Nje ya mrija wa kioo, kuna nambari ambazo ni kipimo cha kipimajoto. Nambari inayoonyeshwa na ncha ya juu ya safu ya alkoholi au zebaki husema thamani ya halijoto ya kitu kinachopimwa.

Soma zaidi

Makala kuhusu Sheria ya Zeroth ya Thermodynamics

Hadi sasa, tumeona tu usawa wa joto unaopatikana na vitu viwili vinavyogusana.

Ili kuelewa dhana ya usawa wa joto kwa undani zaidi, hebu tupitie vitu vitatu (tuseme vitu A, kitu B, na vitu C). Kwa mfano, kitu B na kitu C hazigusana, lakini kitu A kinagusana na kitu B na kitu A kinagusana na kitu C. Tazama picha iliyo hapa chini. Kwa sababu kila kimoja kikigusana na kitu A na kitu B kiko katika usawa wa joto, vivyo hivyo pia kitu A na kitu C viko katika usawa wa joto. Je, vitu B na C ambavyo havigusana pia viko katika usawa wa joto? Tukitumia mantiki tu, tunaweza kusema kwamba kitu B na kitu C pia viko katika usawa wa joto, ingawa havigusana. Kitu A na kitu B viko katika usawa wa joto, ikimaanisha kuwa halijoto ya kitu A = halijoto ya kitu B.

Soma zaidi

Makala kuhusu Ufafanuzi wa halijoto na usawa wa joto

Ufafanuzi wa halijoto

Je, umewahi kugusa barafu? Unahisi nini mikono yako inapogusa barafu? Vipi ikiwa unachogusa ni moto? Unapogusa barafu, mikono yako huhisi baridi, unapogusa moto, mikono yako huhisi moto. Moto, joto, baridi, baridi husema nini?

Dhana ya halijoto huanza kutokana na joto na baridi inayopatikana kutokana na hisia yetu ya kugusa. Kulingana na kile kinachohisiwa na hisia ya kugusa, tunasema kitu ni moto zaidi kuliko kitu kingine au kitu ni baridi zaidi kuliko kingine. Vitu vya moto vina halijoto ya juu, huku vitu vya baridi vikiwa na halijoto ya chini. Kadiri kitu kinavyopoa, ndivyo halijoto inavyopungua. Kinyume chake, kadiri kitu kinavyopoa, ndivyo halijoto inavyoongezeka. Kipimo cha joto au baridi ya kitu kinaitwa halijoto. Katika somo la nadharia ya kinetiki ya gesi, utaelewa kwa undani zaidi ufafanuzi wa halijoto; kinachotokea kwa molekuli kutoka kwa kitu ili kiweze kuhisi joto, joto, baridi au baridi.

Soma zaidi

Makala kuhusu Awamu za maada (kulingana na sifa za hadubini)

Katika maisha ya kila siku, mara nyingi tunakutana na awamu tatu tofauti za maada. Kuna vitu vigumu (km, mawe, chuma, nk), vimiminika (maji, petroli, nk) na vitu vya gesi (hewa, nk). Awamu tatu za vitu hivi zinaweza kutofautishwa kulingana na uwezo wao wa kudumisha umbo na ukubwa wao.

Kwa kawaida vitu vigumu hudumisha umbo na ujazo usiobadilika. Kimiminika hakishiki umbo lililounganishwa, lakini hurekebisha njia yake hadi kwenye chombo kinachokaliwa. Kwa mfano, tukiweka maji kwenye glasi, umbo hubadilika kama glasi. Ikiwa maji yatawekwa kwenye bafu, umbo hubadilika kama bafu. Kiasi cha kioevu kwa kawaida huwa kigumu kila wakati. Glasi ya maji ikiwa itawekwa kwenye bafu, kiasi cha maji hubaki kwenye glasi. Umbo la maji linaweza kubadilika, lakini ukubwa haubadiliki kamwe. Kumbuka kwamba idadi ya vitu vigumu na vimiminika inaweza kubadilika ikiwa itapewa nguvu ya kutosha.

Soma zaidi

Makala kuhusu nadharia ya Atomiki na nadharia ya kinetiki

Nadharia ya atomiki

Kwa maelfu ya miaka, Wagiriki wa kale waliamini kwamba kila kitu safi (kama vile dhahabu, chuma, n.k.) kilikuwa na atomi. Kulingana nao, ikiwa kitu safi kinakatwa vipande vidogo, basi sehemu ndogo hukatwa tena, kisha hukatwa tena… na kadhalika, basi kutakuwa na vipande vidogo zaidi ambavyo haviwezi kukatwa tena. Vipande vidogo zaidi ambavyo haviwezi kukatwa tena huitwa atomi. Atomu inamaanisha "haiwezi kugawanywa" (lugha ya Kigiriki)

Wakati huo, atomi inachukuliwa kuwa haijagawanyika tena. Lakini baadaye baadhi ya wanasayansi waligundua elektroni na viini vya atomiki (protoni na neutroni) hivyo dhana kwamba atomi haziwezi kugawanyika haikuwa sahihi. Kwa hivyo, atomi zinajumuisha elektroni (zilizochajiwa vibaya) na viini vya atomiki. Elektroni huzunguka kiini. Ndani ya kiini, kuna protoni (zilizochajiwa vyema) na neutroni (zisizochajiwa au zisizochajiwa).

Soma zaidi

Makala kuhusu Mabadiliko ya awamu Halijoto muhimu Pointi tatu

Katika majadiliano ya sheria bora ya gesi, imeelezwa kwamba sheria bora ya gesi inaelezea tabia ya gesi halisi kwa usahihi tu wakati shinikizo na msongamano wa gesi halisi si mkubwa sana. Ikiwa shinikizo na msongamano halisi wa gesi ni mkubwa vya kutosha, sheria bora ya gesi hutoa matokeo yasiyo sahihi, vivyo hivyo, wakati halijoto ya gesi halisi inakaribia kiwango cha mchemko. Hii inahusiana na mwingiliano unaotokea kati ya molekuli halisi za gesi. Shinikizo la gesi ni kinyume na ujazo wa gesi. Shinikizo la gesi linapokuwa kubwa vya kutosha, ujazo wa gesi unakuwa mdogo. Kwa sababu ujazo wa gesi ni mdogo, umbali kati ya molekuli za gesi unakuwa karibu zaidi. Umbali kati ya molekuli unapokuwa karibu zaidi, molekuli huvutiana. Ni kama unapoweka kipande cha chuma kwenye sumaku. Ikiwa umbali kati ya sumaku na chuma ni wa kutosha, sumaku haiwezi kuvuta chuma. Lakini ikiwa umbali kati ya sumaku na chuma ni karibu, chuma huvutwa karibu zaidi.

Soma zaidi

Van der Walls ni jina la mwanafizikia wa Uholanzi, JD van der Waals (1837-1923). Mlinganyo wa Hali wa Van der Waals ni mlinganyo wa hali ya gesi, sawa na Mlinganyo wa hali ya gesi bora. Tofauti ni kwamba, Mlinganyo wa hali ya gesi bora hauwezi kutoa matokeo sahihi ikiwa shinikizo na msongamano wa gesi halisi ni kubwa vya kutosha. Ilhali Mlinganyo wa Hali wa Van der Waals unaweza kutoa matokeo sahihi zaidi.

Uwepo wa mlinganyo huu unatokana na Van der Waals, ambaye alitambua mapungufu ya mlinganyo wa hali bora. Waals, hurekebisha mlinganyo wa hali ya gesi bora, kwa kuongeza mambo kadhaa ambayo pia huathiri hali halisi ya gesi, wakati shinikizo na msongamano wa gesi halisi ni mkubwa.

Soma zaidi

Mchakato wa uvukizi unaweza kuelezewa kwa kutumia nadharia ya kinetiki. Kama molekuli za gesi, molekuli za maji pia husogea. Tofauti ni kwamba molekuli za maji haziwezi kutawanyika kwa sababu mvuto kati ya molekuli bado unaweza kuzishikilia pamoja. Kinyume chake, mvuto kati ya molekuli za gesi ni dhaifu, hivyo molekuli za gesi haziwezi kuungana. Wakati wa kusonga, molekuli za maji zina kasi. Kuna molekuli za maji zenye kasi kubwa; pia kuna molekuli za maji zenye kasi ndogo. Usambazaji wa kasi ya molekuli ya maji unafanana na usambazaji wa Maxwell.

Uvukizi hutokea wakati kasi ya molekuli za maji ni kubwa vya kutosha kiasi kwamba mvuto kati ya molekuli za maji hauwezi kuishikilia pamoja. Kama vile roketi zinazoingia angani, kasi ya roketi ni kubwa vya kutosha kiasi kwamba nguvu ya uvutano ya dunia haiwezi kuishikilia ili ibaki duniani. Kumbuka kwamba molekuli zenye kasi kubwa pekee ndizo zinazoweza kuepuka mvuto kati ya molekuli. Molekuli zenye kasi ndogo hubaki pamoja kama maji.

Soma zaidi

Kuchemsha ni mchakato wa kubadilisha kioevu kuwa gesi. Kuchemsha hutokea wakati shinikizo la mvuke lililojaa ni sawa na shinikizo la hewa (shinikizo la hewa = shinikizo la angahewa). Tunazungumzia tu maji yanayochemka. Shinikizo la mvuke lililojaa la maji linalingana moja kwa moja na halijoto ya maji, kadiri halijoto ya maji inavyokuwa juu, ndivyo shinikizo la mvuke uliojaa linavyokuwa juu. Tunapopasha maji joto, viputo vidogo kwa kawaida huonekana chini ya chombo. Kuwepo kwa viputo kunaonyesha mabadiliko katika kioevu kuwa gesi. Ikiwa shinikizo la mvuke lililojaa kwenye kiputo ni dogo kuliko shinikizo la hewa ya nje, kiputo kitapungua na kutengana kabla ya kufika kwenye uso. Viputo huharibiwa kwa sababu nguvu ya msukumo wa hewa ya nje ni kubwa kuliko nguvu ya msukumo wa mvuke ndani ya kiputo. Shinikizo la hewa ya nje ni kubwa kuliko shinikizo la mvuke kwenye kiputo ili hewa ya nje iwe na nguvu kubwa zaidi (P = F / A).

Soma zaidi

Unyevu huonyesha kiwango cha mvuke wa maji hewani. Mvua inaponyesha, angahewa huwa na unyevunyevu mwingi kwa sababu kuna mvuke mwingi wa maji hewani. Kinyume chake, ikiwa mvuke wa maji hewani ni mdogo sana, hewa huwa kame. Kiasi cha mvuke wa maji hewani huonyeshwa na unyevunyevu wa jamaa.

Unyevu wa jamaa ni uwiano wa shinikizo la sehemu ya mvuke kwa shinikizo la mvuke uliojaa wa maji kwenye halijoto fulani (mvuke ni mvuke wa maji). Unyevu wa jamaa huonyeshwa kwa asilimia, ulioundwa kihisabati:

Soma zaidi