Підручник Фізика 8 клас - Т.М. Засєкіна - Оріон 2017 рік

Розділ 1 ТЕПЛОВІ ЯВИЩА. ТЕПЛОВІ МАШИНИ ТА МЕХАНІЗМИ

§ 2 Тепловий рух

Ви дізнаєтесь

- Чому рух молекул називають тепловим

Пригадайте

- Основні положення молекулярно-кінетичної теорії

Теплові явища. У природі відбуваються явища, які ми пов’язуємо із холодом і теплом: нагрівання й охолодження, плавлення й тверднення, випаровування й конденсація. Такі явища називаються тепловими.

Що таке теплота? Як її можна виміряти? Як вона передається від одного тіла до іншого? Ці питання цікавили багатьох дослідників ще з давніх часів. Те, що теплові явища пов’язані з внутрішнім рухом і взаємодією частинок тіла, учені довели завдяки тривалим дослідженням і дискусіям. Перші спроби пояснити теплові явища належать філософам давнини, які розглядали вогонь і пов’язану з ним теплоту як одну зі стихій, що разом із землею, водою й повітрям входить до складу всіх тіл.

У той самий час деякі дослідники робили спроби пов’язати теплоту з рухом. Що могло бути підставою для таких спроб? Відповідь може видатись очевидною, адже всім відомо, що під час зіткнення тіл або тертя одного тіла об інше вони нагріваються. Проте процес становлення наукового пояснення теплових явищ на основі внутрішнього руху і взаємодії частинок речовини був складним і тривалим. Адже людина неспроможна безпосередньо бачити ці часточки й особливості їхнього руху.

Як саме фізикам вдалося пояснити тепловий стан тіла — головна проблема, яку ми будемо досліджувати в цьому розділі.

Оскільки наші дослідження теплових явищ будуть пов’язані з мікрочастинками, які ми не можемо бачити, то нам у пригоді стане фізичне моделювання, що дозволить описувати та зображувати на малюнках структурні частинки речовини. Пригадаймо: досліджуючи механічний рух, ми використовували фізичну модель — матеріальну точку, тобто в певних умовах нехтували розмірами тіла.

Досліджуючи теплові явища, також будемо вдаватись до моделювання, зокрема, схематично зображати молекули у вигляді кульок. Насправді реальна внутрішня будова речовини є іншою. І завдяки нанотехнологіям, одним із найсучасніших досягнень людства, ученим вдалося «зазирнути» в таємниці мікросвіту. Сучасні нанотехнології дозволяють не просто сфотографувати молекули й атоми (мал. 6), а й створювати нові їхні комбінації для отримання матеріалів із наперед заданими властивостями.

Мол. 6. Фотографія органічної молекули пентацена (C22H14), що складається із 22 атомів Карбону й 14 атомів Гідрогену.

Розмір молекули 1,4 нм. Знизу — модель цієї молекули: сірі кульки — атоми Карбону, білі — Гідрогену

Тепловий рух. Розглянуті нами в попередньому параграфі приклади броунівського руху й дифузії беззаперечно доводять, що частинки речовини безперервно й хаотично рухаються. Разом з тим, рух мікрочастинок у газах, рідинах і твердих тілах має певні відмінності. Але є й загальна ознака руху структурних частинок речовини: що більша швидкість хаотичного руху молекул, атомів та інших мікрочастинок тіла, то більш нагрітим воно буде, і навпаки. Тому безперервний хаотичний рух молекул називають тепловим.

Тепловим рухом називають безперервний, невпорядкований (хаотичний) рух молекул.

Усі теплові явища зумовлені тепловим рухом. Тому, дослідивши властивості теплового руху, ми зможемо пояснити перебіг теплових явищ.

Розглядаючи механічний рух тіла, ми не брали до уваги напрямки руху всіх його мікрочастинок: вважали, що всі частинки разом переносяться в одному напрямі (мал. 7).

Відмінність теплового руху від механічного пояснюється тим, що речовина містить величезну кількість молекул. Так, наприклад, за нормальних умов в 1 м3 кисню міститься 2,7 ∙ 1025 молекул. При цьому кожна молекула зазнає близько мільярда зіткнень за секунду, внаслідок чого постійно змінюється її швидкість і напрям руху. Навіть якщо нам вдасться дослідити закономірності руху однієї молекули, стверджувати, що ці закономірності властиві всім іншим частинкам речовини, не можна! Тепловий рух молекул має якісно інші характеристики порівняно з рухом окремої молекули. У цьому випадку, описуючи тепло вий рух, використовують середні значення: середня швидкість руху молекул, середня кінетична енергія молекул, середня потенціальна енергій молекул.

Нормальні умови (н. у):

значення тиску (р = 101 кПа)

значення температури (t = 0 °C)

Мал. 7 Механічні й теплові рухи

Підбиваємо підсумки

- Усі теплові явища зумовлені рухом і взаємодією частинок речовини (молекул).

- Тепловим рухом називають безперервний, невпорядкований (хаотичний) рух молекул.

- Інтенсивність теплового руху мікрочастинок речовини збільшується з підвищенням температури, і навпаки. Саме ця закономірність зумовила те, що рух молекул називаєтьсятепловим.

Я знаю вмію й розумію

1. Наведіть приклади теплових явищ у природі.

2. Чому хаотичний рух молекул називають тепловим?

3. Чим тепловий рух відрізняється від механічного?

ПОЯСНІТЬ

1. Чи відбувається тепловий рух у: а) краплині води; б) порошинці; в) атомі Оксигену; г) шматку льоду?

2. Чи однаково рухаються молекули повітря в безвітряну погоду, спекотного літнього дня та в сильний мороз?



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити