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

Розділ 1 ТЕПЛОВІ ЯВИЩА. ТЕПЛОВІ МАШИНИ ТА МЕХАНІЗМИ

§ 3 Температура

Ви дізнаєтесь

- Про молекулярно-кінетичне тлумачення температури

Пригадайте

- Чому рух молекул називають тепловим

Тепловий стан тіла. Для людини важливо правильно визначати тепловий стан тіл. Якщо необережно доторкнутися до посудини на розігрітій плиті, можна отримати опіки; якщо залишити залізне відро з водою на морозі, — воно може деформуватись; якщо залишити морозиво в теплій кімнаті, — воно розтане.

Ми можемо оцінити теплові стани деяких тіл за власними відчуттями: чашка із щойно приготованою кавою — гаряча, сніг — холодний. Але відчуття тепла або холоду є суб’єктивними. Наприклад, зануримо на кілька хвилин одну руку в гарячу воду, іншу — в холодну. Після цього зануримо обидві руки в посудину з водою кімнатної температури і спробуємо за своїм відчуттям встановити, яка в ній вода — холодна чи гаряча. На диво, ми цього не зможемо зробити, оскільки рука, що була в гарячій воді, відчуватиме холод, і навпаки, рука, що була в холодній воді, відчуватиме тепло.

Щоб однозначно визначити тепловий стан тіла, треба знати фізичну величину, за якою можна об’єктивно встановити, яке з тіл і на скільки тепліше чи холодніше за інше. Для характеристики теплового стану тіла використовують поняття температура. Із цим поняттям ви вже стикалися. Спробуємо пояснити його з точки зору молекулярно-кінетичного вчення про будову речовини.

Тепловий стан тіла визначається тепловим рухом його мікрочастинок: що більшою є швидкість хаотичного руху мікрочастинок тіла, то більш нагрітим воно буде, і навпаки. Тобто швидкість руху молекул і температура тіла взаємопов’язані. Проте, як виявилося, не лише швидкість руху молекул речовини впливає на її температуру. Наприклад, за нормальних умов у частинок з порівняно малими масами (атоми або молекули водню, гелію) швидкості теплового руху більші, ніж у частинок з більшою масою (молекули кисню або води). Тому величина, з якою пов’язана температура, — це кінетична енергія руху молекул: що вищою є температура тіла, то більша середня кінетична енергія руху його мікрочастинок, і навпаки.

Таким чином, з точки зору молекулярно-кінетичного вчення, температура тіла характеризує середню кінетичну енергію руху часток речовини, з якої воно складається.

Температура — це фізична величина, що характеризує тепловий стан речовини і визначається середньою кінетичною енергією хаотичного руху частинок речовини.

Теплова рівновага. З досвіду ми знаємо, що чайник з окропом, щойно знятий із плити, ставлять на спеціальну підставку, щоб не зіпсувати поверхню столу внаслідок її нагрівання. Гарячий чайник передає своє тепло поверхні, на якій стоїть. Якщо цей самий чайник поставити на сніг, то він швидко охолоне, а сніг під ним розтане. Досліди показують, що у природі існує важлива закономірність теплових процесів. Якщо тіла мають різну температуру, то обмін теплотою між ними відбувається в чітко визначеному напрямі: від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою. Під час контакту більш нагріті тіла віддають тепло менш нагрітим і при цьому охолоджуються, менш нагріті тіла приймають тепло і нагріваються. До того ж під час такого теплового контакту можуть змінюватися й інші властивості тіл: вони можуть стати більшими або меншими за розмірами, змінити свій агрегатний стан, почати краще або гірше проводити електричний струм, випромінювати світло тощо.

Проте передача теплоти продовжується не безкінечно. Будь-яке тіло або система тіл, що перебувають в обмеженому просторі, із часом самочинно переходять у стан, у якому всі частини тіла або всі тіла системи мають однакову температуру, тобто у стан теплової рівноваги.

З’ясуймо, у чому причина такого явища. Молекули гарячого тіла мають більшу кінетичну енергію поступального руху, тому рухаються швидше, ніж молекули холодного тіла. Під час контакту тіл (дотику твердих тіл або змішування рідин і газів) більш швидкі молекули гарячого тіла співударяються з повільнішими молекулами холодного тіла і віддають їм частину своєї кінетичної енергії та починають рухатися повільніше. Гаряче тіло поступово охолоджується, а холодне — нагрівається. З точки зору молекулярно-кінетичної теорії, у стані теплової рівноваги в усіх тіл, що контактують між собою, середня кінетична енергія хаотичного руху частинок речовини, а отже і температура, є однаковою.

Температура всіх тіл у стані теплової рівноваги набуває однакового значення.

Підбиваємо підсумки

- Температура — це фізична величина, що характеризує тепловий стан речовини і визначається середньою кінетичною енергією хаотичного руху частинок речовини.

- У природі теплові процеси підпорядковуються закону теплової рівноваги: тіла з вищою температурою віддають менш нагрітим тілам, з якими контактують, теплоту, допоки їх температури із часом стануть однаковими.

Я знаю, вмію й розумію

1. Якими характеристиками частинок речовини визначається тепловий стан тіла?

2. Що характеризує температура тіла?

3. Що таке теплова рівновага? Наведіть приклади теплової рівноваги тіл.

ПОЯСНІТЬ

1. Що означає теплова рівновага з точки зору молекулярно-кінетичної теорії? 2. Який фізичний зміст вкладають у поняття: «гаряче» тіло, «холодне» тіло?

3. Чому, якщо подихати собі на руку, отримуємо відчуття тепла, а якщо подути — відчуття холоду?

4. Чому в сильні морози небезпечно торкатися металевих поверхонь голими руками? Поясніть це з фізичної точки зору.

ДОМАШНІ ДОСЛІДИ ТА СПОСТЕРЕЖЕННЯ

Проведіть дослід із гарячою та холодною водою, описаний на початку параграфа.





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