การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล การเคลื่อนที่ด้วยความร้อน: พลังงานภายใน

ในโลกรอบตัวเรามีปรากฏการณ์ทางกายภาพหลายประเภทเกิดขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกาย. ตั้งแต่วัยเด็ก เรารู้ว่าน้ำเย็นเมื่อได้รับความร้อน ครั้งแรกจะอุ่นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และหลังจากนั้นเท่านั้น เวลาที่แน่นอนร้อน.

ด้วยคำว่า "เย็น" "ร้อน" "อุ่น" เราให้คำจำกัดความ "ความร้อน" ของร่างกายในระดับต่างๆ หรือในภาษาฟิสิกส์ อุณหภูมิที่แตกต่างกันโทร. อุณหภูมิของน้ำอุ่นจะสูงกว่าอุณหภูมิของน้ำเย็นเล็กน้อย หากเปรียบเทียบอุณหภูมิของอากาศฤดูร้อนและฤดูหนาว อุณหภูมิจะต่างกันอย่างเห็นได้ชัด

อุณหภูมิของร่างกายวัดโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์และมีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส (°C)

ดังที่ทราบกันดีว่าการแพร่กระจายมีมากขึ้น อุณหภูมิสูงเกิดขึ้นเร็วขึ้น จากนี้ไปความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอุณหภูมิมีความสัมพันธ์กันอย่างลึกซึ้ง หากคุณเพิ่มอุณหภูมิ ความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้น หากคุณลดอุณหภูมิก็จะลดลง

ดังนั้นเราจึงสรุป: อุณหภูมิของร่างกายขึ้นอยู่กับความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลโดยตรง

น้ำร้อนประกอบด้วยโมเลกุลเดียวกันกับน้ำเย็นทุกประการ ความแตกต่างระหว่างพวกมันอยู่ที่ความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเท่านั้น

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนหรือความเย็นของร่างกายและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเรียกว่าความร้อน ซึ่งรวมถึงอากาศร้อนหรือเย็น โลหะละลาย และหิมะละลาย

โมเลกุลหรืออะตอมซึ่งเป็นพื้นฐานของวัตถุทั้งหมดกำลังอยู่ในการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายไม่รู้จบ จำนวนโมเลกุลและอะตอมในร่างกายรอบตัวเรามีจำนวนมหาศาล ปริมาตรเท่ากับ 1 cm³ ของน้ำประกอบด้วยโมเลกุลประมาณ 3.34 · 10²² โมเลกุลใดๆ ก็ตามมีวิถีการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนมาก ตัวอย่างเช่น อนุภาคของก๊าซที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงในทิศทางที่ต่างกันสามารถชนกันและกับผนังของภาชนะบรรจุได้ ดังนั้นพวกเขาจึงเปลี่ยนความเร็วและเคลื่อนที่ต่อไปอีกครั้ง

รูปที่ 1 แสดงการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคสีที่ละลายในน้ำ

ดังนั้นเราจึงได้ข้อสรุปอีกประการหนึ่ง: การเคลื่อนที่อย่างวุ่นวายของอนุภาคที่ประกอบเป็นร่างกายเรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

ความโกลาหลเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ข้อพิสูจน์ที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลคือ การแพร่กระจายและการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน(การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคของแข็งเล็กๆ ในของเหลวภายใต้อิทธิพลของการกระแทกของโมเลกุล จากการสังเกตแสดงให้เห็น การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนไม่สามารถหยุดได้)

ในของเหลว โมเลกุลสามารถสั่นสะเทือน หมุน และเคลื่อนที่โดยสัมพันธ์กับโมเลกุลอื่นๆ หากเราจับของแข็ง โมเลกุลและอะตอมของมันจะสั่นสะเทือนรอบตำแหน่งเฉลี่ยบางตำแหน่ง

โมเลกุลทั้งหมดของร่างกายมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ทางความร้อนของโมเลกุลและอะตอมอย่างแน่นอนซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนที่ทางความร้อนสถานะของร่างกายและคุณสมบัติต่าง ๆ ของมันก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ดังนั้นหากคุณเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็ง น้ำแข็งก็จะเริ่มละลายและมีรูปแบบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง น้ำแข็งจะกลายเป็นของเหลว ในทางกลับกัน หากคุณลดอุณหภูมิของสารปรอท เช่น ปรอท ปรอทจะเปลี่ยนคุณสมบัติของมันและเปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็ง

ต อุณหภูมิของร่างกายโดยตรงขึ้นอยู่กับพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุล เราได้ข้อสรุปที่ชัดเจน: ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายสูงเท่าไร พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน เมื่ออุณหภูมิของร่างกายลดลง พลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลก็จะลดลง

หากคุณยังคงมีคำถามหรือต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของความร้อนและอุณหภูมิ โปรดลงทะเบียนบนเว็บไซต์ของเราและขอความช่วยเหลือจากครูสอนพิเศษ

ยังมีคำถามอยู่ใช่ไหม? ไม่รู้จะทำการบ้านยังไง?
หากต้องการความช่วยเหลือจากครูสอนพิเศษ ให้ลงทะเบียน
บทเรียนแรกฟรี!

เว็บไซต์ เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา

โมเลกุลทั้งหมดของสารใด ๆ เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและสุ่ม (วุ่นวาย)

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในร่างกายต่าง ๆ เกิดขึ้นไม่เหมือนกัน
โมเลกุลของก๊าซเคลื่อนที่แบบสุ่มด้วยความเร็วสูง (หลายร้อยเมตรต่อวินาที) ตลอดปริมาตรของก๊าซทั้งหมด เมื่อชนกัน พวกมันจะกระเด้งออกจากกัน โดยเปลี่ยนขนาดและทิศทางของความเร็ว
โมเลกุลของของเหลวจะแกว่งไปมารอบตำแหน่งสมดุล (เนื่องจากอยู่ใกล้กันมาก) และค่อนข้างจะไม่ค่อยกระโดดจากตำแหน่งสมดุลหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในของเหลวมีความเป็นอิสระน้อยกว่าในก๊าซ แต่มีความอิสระมากกว่าในของแข็ง
ในของแข็ง อนุภาคจะสั่นสะเทือนรอบตำแหน่งสมดุล
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วของอนุภาคจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่วุ่นวายจึงมักเรียกว่าความร้อน

บราวน์เนียนโมชั่น

หลักฐานการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุล
การเคลื่อนไหวของ Brownian ถูกค้นพบโดยนักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ Robert Brown (1773-1858)

หากคุณพ่นสารใดๆ ที่เป็นเม็ดเล็กๆ ลงบนพื้นผิวของของเหลว
แล้วพวกเขาจะเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง

อนุภาคบราวเนียนเหล่านี้เคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของการกระแทกจากโมเลกุลของเหลว เพราะ การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลเป็นการเคลื่อนที่ต่อเนื่องและสุ่ม จากนั้นความเร็วของการเคลื่อนที่ของอนุภาคบราวเนียนจะสุ่มเปลี่ยนขนาดและทิศทาง
การเคลื่อนไหวของบราวเนียนจะคงอยู่ชั่วนิรันดร์และไม่เคยหยุดนิ่ง

ดูที่ชั้นหนังสือสิ!

งานห้องปฏิบัติการที่บ้าน

1. หยิบสามแก้ว เทน้ำเดือดลงในส่วนแรก น้ำอุ่นในส่วนที่สอง และน้ำเย็นในส่วนที่สาม
เติมชาบดเล็กน้อยลงในแต่ละแก้ว คุณสังเกตเห็นอะไร?

2. นำขวดพลาสติกเปล่าหลังจากที่เย็นแล้ว ลดคอลงในแก้วน้ำแล้วใช้ฝ่ามือจับขวด แต่อย่ากด สังเกตสักสองสามนาที

3. วางจุกคว่ำลงในน้ำบนคอของขวดเดียวกันแต่เพิ่งเย็นลงแล้วใช้ฝ่ามืออุ่น ๆ สังเกตสักสองสามนาที

4. เทน้ำลงในจานตื้นสูงประมาณ 1 - 1.5 ซม. วางคว่ำและอุ่น น้ำร้อนถ้วย. สังเกตสักสองสามนาที

ฉันกำลังรอรายงานอธิบายสิ่งที่ฉันเห็น ใครเป็นคนแรก?

อุณหภูมิ

ปริมาณที่แสดงลักษณะเฉพาะของสถานะความร้อนของร่างกาย หรืออีกนัยหนึ่ง เป็นตัววัด "ความร้อน" ของร่างกาย
ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายสูงขึ้น พลังงานเฉลี่ยของอะตอมและโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

อุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดอุณหภูมิเรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์

หลักการวัดอุณหภูมิ

ไม่ได้วัดอุณหภูมิโดยตรง! ค่าที่วัดได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ!
ในเทอร์โมมิเตอร์เหลวสมัยใหม่ นี่คือปริมาตรของแอลกอฮอล์หรือปรอท (ในเทอร์โมสโคปของกาลิเลโอ นี่คือปริมาตรของก๊าซ) เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิของคุณเอง! และหากเราต้องการวัดอุณหภูมิของร่างกายอื่นโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์ เราก็ต้องรอสักพักจนกว่าอุณหภูมิของร่างกายกับเทอร์โมมิเตอร์จะเท่ากัน กล่าวคือ จะมา สมดุลความร้อนระหว่างเทอร์โมมิเตอร์กับร่างกาย
นี่คือกฎสมดุลความร้อน:
สำหรับกลุ่มวัตถุที่อยู่โดดเดี่ยว หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง อุณหภูมิก็จะเท่าเดิม
เหล่านั้น. สภาวะสมดุลทางความร้อนเกิดขึ้น

...

ทำแบบทดสอบที่บ้าน

ดื่มน้ำสามชาม: ชามหนึ่งใส่น้ำร้อนจัด อีกชามใส่น้ำอุ่นปานกลาง และชามที่สามใส่น้ำเย็นจัด ตอนนี้ลดระดับลงสักครู่ มือซ้ายลงในชามที่มีน้ำร้อน และชามที่ถูกต้องใส่น้ำเย็น หลังจากผ่านไปสองสามนาที ให้ยกมือของคุณออกจากที่ร้อนและ น้ำเย็นและใส่ไว้ในชาม น้ำอุ่น. ตอนนี้ถามแต่ละมือว่ามันจะ "บอก" คุณเกี่ยวกับอุณหภูมิของน้ำอย่างไร?

เครื่องวัดอุณหภูมิ - ทำมันด้วยตัวเอง

ใช้ขวดแก้วขนาดเล็ก (เช่นขวดดังกล่าวมีสีเขียวสดใสขายในร้านขายยา) จุก (ควรเป็นยาง) และหลอดใสบาง ๆ (คุณสามารถใช้ปากกาลูกลื่นใสเปล่าได้)
เจาะจุกไม้ก๊อกแล้วปิดขวด เติมน้ำสีลงในหลอดแล้วสอดก้านเข้าไปในไม้ก๊อก ปิดช่องว่างระหว่างปลั๊กกับก้านให้แน่น
เทอร์โมมิเตอร์พร้อมแล้ว
ตอนนี้คุณต้องปรับเทียบมันเช่น ทำสเกลวัด
เห็นได้ชัดว่าเมื่ออากาศในฟองถูกทำให้ร้อน มันจะขยายตัวและมีของเหลวหยดหนึ่งขึ้นมาในท่อ งานของคุณคือทำเครื่องหมายส่วนต่างๆ บนแกนหรือกระดาษแข็งที่ติดอยู่ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิที่ต่างกัน
สำหรับการสอบเทียบ คุณสามารถใช้เทอร์โมมิเตอร์สำเร็จรูปอีกอันแล้วลดเทอร์โมมิเตอร์ทั้งสองลงในแก้วน้ำอุ่น การอ่านเทอร์โมมิเตอร์จะต้องตรงกัน ดังนั้น หากเทอร์โมมิเตอร์ที่เสร็จแล้วแสดงอุณหภูมิ เช่น 40 องศา คุณสามารถทำเครื่องหมาย 40 บนก้านเทอร์โมมิเตอร์ได้อย่างปลอดภัยในบริเวณที่มีของเหลวอยู่ น้ำในแก้วจะเย็นลง และคุณสามารถทำเครื่องหมายสเกลวัดด้วยวิธีนี้ได้
คุณสามารถทำเทอร์โมมิเตอร์ได้โดยการเติมของเหลวให้เต็ม

หรือคุณสามารถทำได้ด้วยวิธีอื่น:

ทำในฝา ขวดพลาสติกรูแล้วสอดท่อพลาสติกบาง ๆ
เติมน้ำลงในขวดบางส่วนแล้วติดเข้ากับผนัง ทำเครื่องหมายระดับอุณหภูมิที่ปลายด้านที่ว่างของท่อ คุณสามารถสอบเทียบเครื่องชั่งได้โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์ในห้องปกติ
เมื่ออุณหภูมิในห้องเปลี่ยนแปลง น้ำจะขยายหรือหดตัว และระดับน้ำในท่อก็จะ "คืบคลาน" ไปตามระดับด้วย

คุณยังสามารถดูว่าเทอร์โมมิเตอร์ทำงานอย่างไร!
เอามือโอบรอบขวดแล้วอุ่น
เกิดอะไรขึ้นกับระดับน้ำในท่อ?

เครื่องวัดอุณหภูมิ

ระดับเซลเซียส - แนะนำโดยนักฟิสิกส์ชาวสวีเดน A. เซลเซียสในปี 1742 การกำหนด: C. สเกลมีทั้งอุณหภูมิบวกและลบ จุดอ้างอิง: 0C – อุณหภูมิละลายน้ำแข็ง, 100C – อุณหภูมิน้ำเดือด

มาตราส่วนฟาเรนไฮต์ - นำมาใช้โดยฟาเรนไฮต์ ช่างเป่าแก้วจากฮอลแลนด์ ในปี 1724 การกำหนด: F. สเกลมีทั้งอุณหภูมิบวกและลบ ข้อมูลอ้างอิง: 32F คืออุณหภูมิหลอมละลายของน้ำแข็ง 212F คืออุณหภูมิเดือดของน้ำ

สเกล Reaumur - แนะนำโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Reaumur ในปี 1726 การกำหนด: R. สเกลมีทั้งอุณหภูมิบวกและลบ จุดอ้างอิง: 0R – อุณหภูมิการละลายของน้ำแข็ง, 80R – อุณหภูมิน้ำเดือด

ระดับเคลวิน - แนะนำโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Thomson (Lord Kelvin) ในปี 1848 การกำหนด: K. สเกลแสดงเฉพาะอุณหภูมิที่เป็นบวกเท่านั้น จุดอ้างอิง: 0K – ศูนย์สัมบูรณ์, 273K – อุณหภูมิละลายน้ำแข็ง ที = ที + 273

เทอร์โมสโคป

อุปกรณ์วัดอุณหภูมิชิ้นแรกถูกคิดค้นโดยกาลิเลโอในปี ค.ศ. 1592 บอลลูนแก้วขนาดเล็กถูกบัดกรีเข้ากับท่อบางที่มีปลายเปิด

บอลลูนถูกให้ความร้อนด้วยมือและปลายท่อก็จุ่มลงในภาชนะที่มีน้ำ บอลลูนถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิโดยรอบและระดับน้ำในท่อก็สูงขึ้น เหล่านั้น. การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของก๊าซในถังทำให้สามารถตัดสินการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ ยังไม่มีมาตราส่วนตัวเลข อุปกรณ์นี้จึงเรียกว่าเทอร์โมสโคป มาตราส่วนการวัดปรากฏขึ้นเพียง 150 ปีต่อมา!

คุณรู้ไหม

อุณหภูมิสูงสุดบนโลกที่บันทึกไว้ในลิเบียในปี พ.ศ. 2465 คือ +57.80C;
อุณหภูมิต่ำสุดที่บันทึกไว้บนโลกคือ –89.20C;
เหนือศีรษะของบุคคลอุณหภูมิจะสูงกว่าอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมที่ 1 – 1.50С; อุณหภูมิเฉลี่ยสัตว์: ม้า - 380C, แกะ - 400C, ไก่ - 410C,
อุณหภูมิที่ใจกลางโลก - 200000C;
อุณหภูมิบนพื้นผิวดวงอาทิตย์คือ 6,000 K ตรงกลาง - 20 ล้านองศา

อุณหภูมิภายในของโลกเป็นเท่าใด?
ก่อนหน้านี้ มีการตั้งสมมติฐานและคำนวณต่างๆ ขึ้น โดยอุณหภูมิที่ความลึก 15 กม. อยู่ที่ 100...400°C ตอนนี้ โคล่า บ่อลึกพิเศษ,
ซึ่งผ่านเครื่องหมาย 12 กม. ตอบคำถามที่วางไว้ได้อย่างแม่นยำ ในตอนแรก (สูงสุด 3 กม.) อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1° ทุกๆ 100 ม. ของการขุดค้น จากนั้นเพิ่มขึ้นเป็น 2.5° สำหรับทุก ๆ 100 ม. ใหม่ ที่ความลึก 10 กม. อุณหภูมิภายในโลกกลายเป็น เท่ากับ 180°C!
วิทยาศาสตร์และชีวิต

เมื่อถึงปลายศตวรรษที่ 18 ก็มีผู้ประดิษฐ์คิดค้นขึ้นเป็นจำนวนมาก เครื่องชั่งน้ำหนักอุณหภูมิถึงสองโหล

นักวิทยาศาสตร์ขั้วโลกชาวอิตาลีได้เดินทางไปแอนตาร์กติกาแล้วต้องเผชิญกับความลึกลับอันน่าอัศจรรย์ ใกล้กับอ่าว Inglei พวกเขาค้นพบช่องเขาน้ำแข็งซึ่งมีลมแรงและหนาวจัดพัดตลอดเวลา การไหลของอากาศที่มีอุณหภูมิลบ 90 องศาพุ่งด้วยความเร็ว 200 กม. ต่อชั่วโมง ไม่น่าแปลกใจที่ช่องเขานี้ถูกเรียกว่า "ประตูนรก" - ไม่มีใครสามารถอยู่ที่นั่นได้โดยไม่เสี่ยงชีวิตมากกว่าหนึ่งนาที: ลมพัดพาอนุภาคน้ำแข็งด้วยแรงจนทำให้เสื้อผ้าฉีกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยในทันที

เราควรหักหัวของคุณไหม?

ปัญหายุ่งยาก

1. จะวัดอุณหภูมิร่างกายของมดด้วยเทอร์โมมิเตอร์แบบธรรมดาได้อย่างไร?

2.มีเทอร์โมมิเตอร์แบบใช้น้ำ เหตุใดเทอร์โมมิเตอร์แบบน้ำจึงไม่สะดวกในการวัดอุณหภูมิใกล้กับจุดเยือกแข็งของน้ำ

ฉันกำลังรอคำตอบของคุณ (ในชั้นเรียนหรือทางไปรษณีย์)!

คุณรู้จักนี่ไหม?

ในความเป็นจริง นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวสวีเดน เซลเซียส เสนอมาตราส่วนโดยกำหนดจุดเดือดของน้ำด้วยเลข 0 และจุดหลอมเหลวของน้ำแข็งที่เลข 100! “แต่ฤดูหนาวคงไม่มี. ตัวเลขติดลบ“ - เซลเซียสชอบพูด แต่แล้วสเกลก็ "พลิกกลับ"

· อุณหภูมิ -40 องศาเซลเซียส มีค่าเท่ากับอุณหภูมิ -40 องศาฟาเรนไฮต์ทุกประการ นี่เป็นอุณหภูมิเดียวที่เกล็ดทั้งสองมาบรรจบกัน

ครั้งหนึ่ง ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ใช้สิ่งที่เรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบกราวิเมตริกในการวัดอุณหภูมิ ประกอบด้วยลูกบอลทองคำขาวกลวงที่เต็มไปด้วยปรอทซึ่งมีรูเส้นเลือดฝอย การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิพิจารณาจากปริมาณของปรอทที่ไหลออกจากรู

ปรากฎว่ามีเทอร์โมมิเตอร์แบบแบน นี่คือ "กระดาษแผ่นหนึ่ง" ที่วางไว้บนหน้าผากของผู้ป่วย ที่อุณหภูมิสูง “กระดาษ” จะกลายเป็นสีแดง

ประสาทสัมผัสของเราซึ่งโดยปกติเชื่อถือได้มักจะล้มเหลวในการวัดอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น มีการทดลองที่รู้จักกันดีเมื่อวางมือข้างหนึ่งลงในน้ำร้อนและอีกมือวางไว้ในน้ำเย็น หากผ่านไปสักระยะหนึ่งคุณลดมือทั้งสองข้างลง น้ำอุ่นแล้วมือที่เคยโดนน้ำร้อนจะรู้สึกเย็น และมือที่เคยโดนน้ำเย็นจะรู้สึกร้อน!

แนวคิดเรื่องอุณหภูมิใช้ไม่ได้กับแต่ละโมเลกุล เราสามารถพูดถึงอุณหภูมิได้ก็ต่อเมื่อมีอนุภาคจำนวนมากเพียงพอ

บ่อยครั้งที่นักฟิสิกส์วัดอุณหภูมิในระดับเคลวิน: 0 องศาเซลเซียส = 273 องศาเคลวิน!

อุณหภูมิสูงสุด

มันถูกรับไว้ที่ศูนย์กลางของการระเบิด ระเบิดแสนสาหัส– ประมาณ 300...400 ล้าน°C อุณหภูมิสูงสุดที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่มีการควบคุมที่ศูนย์ทดสอบฟิวชัน TOKAMAK ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์พลาสมาพรินซ์ตัน สหรัฐอเมริกา ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2529 คือ 200 ล้าน°C

อุณหภูมิต่ำสุด.

ศูนย์สัมบูรณ์ในระดับเคลวิน (0 K) สอดคล้องกับ –273.15° องศาเซลเซียส หรือ –459.67° ฟาเรนไฮต์ อุณหภูมิต่ำสุดที่ 2·10–9 K (สองพันล้านองศา) เหนือศูนย์สัมบูรณ์ เกิดขึ้นได้ในเครื่องแช่แข็งแบบล้างอำนาจแม่เหล็กแบบนิวเคลียร์สองขั้นตอนของห้องปฏิบัติการ อุณหภูมิต่ำ Helsinki University of Technology, Finland โดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยศาสตราจารย์ Olli Lounasmaa (เกิด พ.ศ. 2473) ประกาศเมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. 2532

เทอร์โมมิเตอร์ที่เล็กที่สุด

ดร.เฟรเดอริก แซคส์ นักชีวฟิสิกส์จาก มหาวิทยาลัยของรัฐของรัฐนิวยอร์ก บัฟฟาโล สหรัฐอเมริกา ได้สร้างไมโครเทอร์โมมิเตอร์เพื่อวัดอุณหภูมิของเซลล์ที่มีชีวิตแต่ละเซลล์ เส้นผ่านศูนย์กลางของปลายเทอร์โมมิเตอร์คือ 1 ไมครอน เช่น 1/50 เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์

เหตุการณ์ในโลกทางกายภาพมีความเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างแยกไม่ออก ทุกคนจะได้รู้จักเธอ วัยเด็กเมื่อรู้ตัวว่าน้ำแข็งเย็นและน้ำเดือดก็ไหม้ ในขณะเดียวกันก็ชัดเจนว่ากระบวนการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิไม่ได้เกิดขึ้นทันที ต่อมาที่โรงเรียน นักเรียนได้เรียนรู้ว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวด้วยความร้อน และฟิสิกส์ทั้งส่วนนั้นเน้นไปที่กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ

อุณหภูมิคืออะไร?

แนวคิดทางวิทยาศาสตร์นี้ถูกนำมาใช้เพื่อแทนที่คำศัพท์ทั่วไป ใน ชีวิตประจำวันคำพูดร้อน เย็น หรืออุ่น ปรากฏอยู่ตลอดเวลา พวกเขาทั้งหมดพูดถึงระดับความร้อนของร่างกาย นี่เป็นวิธีการนิยามในฟิสิกส์ทุกประการ เพียงแต่บวกด้วยว่าเป็นปริมาณสเกลาร์เท่านั้น ท้ายที่สุดแล้ว อุณหภูมิไม่มีทิศทาง มีแต่ค่าตัวเลขเท่านั้น

ใน ระบบระหว่างประเทศหน่วยอุณหภูมิ (SI) มีหน่วยวัดเป็นองศาเซลเซียส (°C) แต่ในหลายสูตรที่อธิบายปรากฏการณ์ทางความร้อน จำเป็นต้องแปลงเป็นเคลวิน (K) มีสูตรง่ายๆ สำหรับสิ่งนี้: T = t + 273 ในนั้น T คืออุณหภูมิในหน่วยเคลวิน และ t อยู่ในหน่วยเซลเซียส ความเกี่ยวข้องกับมาตราส่วนเคลวินคือแนวคิดเรื่องอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์

มีเครื่องวัดอุณหภูมิอื่นๆ อีกหลายประการ ตัวอย่างเช่น ในยุโรปและอเมริกา มีการใช้ฟาเรนไฮต์ (F) จึงต้องเขียนเป็นเซลเซียสได้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ลบ 32 จากค่าที่อ่านได้ใน F แล้วหารด้วย 1.8

การทดลองที่บ้าน

คำอธิบายต้องใช้ความรู้เกี่ยวกับแนวคิดต่างๆ เช่น อุณหภูมิและการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน และการทดลองนี้ทำได้ง่าย

มันจะต้องมีสามตู้คอนเทนเนอร์ ควรมีขนาดใหญ่พอที่จะใส่มือของคุณได้ง่าย เติมน้ำลงไป อุณหภูมิที่แตกต่างกัน. ในช่วงแรกมันควรจะเย็นมาก ในวินาที - อุ่น เทลงในส่วนที่สาม น้ำร้อนสิ่งหนึ่งที่จะสามารถจับมือคุณได้

ตอนนี้ประสบการณ์ของตัวเอง วางมือซ้ายไว้ในภาชนะที่มีน้ำเย็น ส่วนมือขวาอยู่ในภาชนะที่ร้อนที่สุด รอสองสามนาที นำออกมาจุ่มลงในภาชนะที่มีน้ำอุ่นทันที

ผลลัพธ์จะเป็นสิ่งที่ไม่คาดคิด มือซ้ายจะรู้สึกเหมือนน้ำอุ่น มือขวาจะรู้สึกเหมือนน้ำเย็น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าสมดุลทางความร้อนเกิดขึ้นครั้งแรกกับของเหลวที่มือจุ่มลงไปในตอนแรก แล้วความสมดุลนี้ก็หยุดชะงักลงทันที

หลักการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล

มันอธิบายปรากฏการณ์ทางความร้อนทั้งหมด และข้อความเหล่านี้ค่อนข้างง่าย ดังนั้นเมื่อพูดถึงการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน จำเป็นต้องรู้ข้อกำหนดเหล่านี้

ประการแรก: สสารเกิดจากอนุภาคขนาดเล็กซึ่งอยู่ห่างจากกัน นอกจากนี้อนุภาคเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งโมเลกุลและอะตอม และระยะห่างระหว่างพวกเขาหลายครั้ง ขนาดเพิ่มเติมอนุภาค

ประการที่สอง: ในสารทุกชนิดมีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลซึ่งไม่เคยหยุดนิ่ง อนุภาคเคลื่อนที่แบบสุ่ม (วุ่นวาย)

ประการที่สาม: อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน การกระทำนี้เกิดจากแรงดึงดูดและแรงผลัก ขนาดของมันขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค

การยืนยันบทบัญญัติแรกของ IKT

ข้อพิสูจน์ว่าวัตถุประกอบด้วยอนุภาคที่มีช่องว่างระหว่างกัน ดังนั้น เมื่อร่างกายได้รับความร้อน ขนาดของมันก็จะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคเคลื่อนที่ออกจากกัน

การยืนยันเรื่องนี้ก็คือการแพร่กระจาย นั่นคือการแทรกซึมของโมเลกุลของสารหนึ่งระหว่างอนุภาคของอีกสารหนึ่ง ยิ่งกว่านั้นการเคลื่อนไหวนี้กลับกลายเป็นว่าเกิดขึ้นร่วมกัน การแพร่กระจายดำเนินไปเร็วขึ้นเมื่อโมเลกุลอยู่ห่างจากกันมากขึ้น ดังนั้นการแทรกซึมซึ่งกันและกันจะเกิดขึ้นได้เร็วกว่าในก๊าซมากกว่าในของเหลว แต่ในของแข็ง การแพร่กระจายจะใช้เวลาหลายปี

อย่างไรก็ตาม กระบวนการหลังยังอธิบายการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนด้วย ท้ายที่สุดแล้ว การแทรกซึมของสารเข้าหากันเกิดขึ้นโดยไม่มีการแทรกแซงจากภายนอก แต่สามารถเร่งได้ด้วยการให้ความร้อนแก่ร่างกาย

การยืนยันบทบัญญัติที่สองของ ICT

ข้อพิสูจน์ที่ชัดเจนว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนมีอยู่จริงคือการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนของอนุภาค ถือเป็นอนุภาคแขวนลอยนั่นคือสำหรับอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่าโมเลกุลของสารอย่างมีนัยสำคัญ อนุภาคเหล่านี้อาจเป็นอนุภาคฝุ่นหรือเมล็ดพืช และควรวางไว้ในน้ำหรือแก๊ส

สาเหตุของการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาคแขวนลอยก็คือโมเลกุลกระทำต่ออนุภาคจากทุกด้าน การกระทำของพวกเขาเป็นแบบสุ่ม ขนาดของผลกระทบจะแตกต่างกันไปในแต่ละช่วงเวลา ดังนั้นแรงที่เกิดขึ้นจึงมุ่งไปในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่ง

ถ้าเราพูดถึงความเร็วของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลก็มีชื่อพิเศษสำหรับมัน - รากกำลังสองเฉลี่ย สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

โวลต์ = √[(3kT)/ม 0 ]

ในนั้น T คืออุณหภูมิในหน่วยเคลวิน m 0 คือมวลของหนึ่งโมเลกุล k คือค่าคงที่ของ Boltzmann (k = 1.38*10 -23 J/K)

การยืนยันบทบัญญัติที่สามของ ICT

อนุภาคดึงดูดและผลักกัน ในการอธิบายกระบวนการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ความรู้นี้มีความสำคัญ

ท้ายที่สุดแล้ว พลังแห่งปฏิสัมพันธ์ก็ขึ้นอยู่กับ สถานะของการรวมตัวสาร ดังนั้นในทางปฏิบัติแล้วก๊าซจึงไม่มีพวกมันเนื่องจากอนุภาคถูกกำจัดออกไปมากจนผลของพวกมันไม่ปรากฏให้เห็น ในของเหลวและของแข็งจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนและรับประกันการรักษาปริมาตรของสาร ประการหลังยังรับประกันการรักษารูปร่างอีกด้วย

ข้อพิสูจน์ของการมีอยู่ของแรงดึงดูดและแรงผลักคือการปรากฏตัวของแรงยืดหยุ่นในระหว่างการเปลี่ยนรูปของร่างกาย ดังนั้นเมื่อมีการยืดออก แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลจึงเพิ่มขึ้น และเมื่อมีแรงอัด แรงผลักจึงเพิ่มขึ้น แต่ในทั้งสองกรณี ร่างกายจะกลับคืนสู่สภาพเดิม

พลังงานเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน

(พีวี)/ยังไม่มีข้อความ = (2E)/3

ในสูตรนี้ p คือความดัน V คือปริมาตร N คือจำนวนโมเลกุล E คือพลังงานจลน์เฉลี่ย

ในทางกลับกันสมการนี้สามารถเขียนได้ดังนี้:

หากเรารวมเข้าด้วยกันเราจะได้ความเท่าเทียมกันดังต่อไปนี้:

จากนั้นเป็นไปตามสูตรต่อไปนี้สำหรับพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุล:

นี่แสดงให้เห็นว่าพลังงานเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิของสสาร นั่นคือเมื่อเพิ่มขึ้นอย่างหลังอนุภาคจะเคลื่อนที่เร็วขึ้น นี่คือแก่นแท้ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนซึ่งมีอยู่ตราบเท่าที่มีอุณหภูมิแตกต่างจากศูนย์สัมบูรณ์

การเคลื่อนไหวด้วยความร้อน

สารใด ๆ ประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ - โมเลกุล โมเลกุล- เป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่กำหนดและกักเก็บอนุภาคไว้ทั้งหมด คุณสมบัติทางเคมี. โมเลกุลตั้งอยู่แยกกันในอวกาศ กล่าวคือ อยู่ห่างกันพอสมควร และอยู่ในสภาวะต่อเนื่องกัน การเคลื่อนไหวที่ไม่เป็นระเบียบ (วุ่นวาย) .

เนื่องจากร่างกายประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมากและการเคลื่อนที่ของโมเลกุลเป็นแบบสุ่ม จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกได้อย่างแน่ชัดว่าโมเลกุลหนึ่งหรืออีกโมเลกุลหนึ่งจะได้รับผลกระทบจากโมเลกุลอื่นจำนวนเท่าใด ดังนั้นพวกเขาจึงกล่าวว่าตำแหน่งของโมเลกุลและความเร็วของมันในแต่ละช่วงเวลานั้นเป็นแบบสุ่ม อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าการเคลื่อนที่ของโมเลกุลไม่เป็นไปตามกฎบางประการ โดยเฉพาะแม้ว่าความเร็วของโมเลกุล ณ จุดใดจุดหนึ่งจะแตกต่างกัน แต่ส่วนใหญ่จะมีค่าความเร็วใกล้เคียงกับค่าเฉพาะบางค่า โดยปกติแล้วเมื่อพูดถึงความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจะหมายถึง ความเร็วเฉลี่ย (วี$ซีพี).

เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกแยะทิศทางเฉพาะใดๆ ที่โมเลกุลทั้งหมดเคลื่อนที่ได้ การเคลื่อนที่ของโมเลกุลไม่เคยหยุดนิ่ง เราสามารถพูดได้ว่ามันต่อเนื่อง การเคลื่อนที่ของอะตอมและโมเลกุลที่วุ่นวายอย่างต่อเนื่องดังกล่าวเรียกว่า - ชื่อนี้ถูกกำหนดโดยความจริงที่ว่าความเร็วของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของร่างกาย ยิ่ง ความเร็วเฉลี่ยการเคลื่อนไหวของโมเลกุลของร่างกายยิ่งมีอุณหภูมิสูงขึ้น ในทางกลับกัน ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายสูง ความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของเหลวถูกค้นพบโดยการสังเกตการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็กมากของสสารของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในนั้น แต่ละอนุภาคจะเคลื่อนที่อย่างกะทันหันอย่างต่อเนื่องในทิศทางที่กำหนด โดยอธิบายวิถีโคจรในรูปแบบของเส้นขาด พฤติกรรมของอนุภาคนี้สามารถอธิบายได้โดยการพิจารณาว่าอนุภาคเหล่านั้นได้รับผลกระทบจากโมเลกุลของเหลวพร้อมกันจากด้านต่างๆ ความแตกต่างของจำนวนการกระแทกจากทิศทางตรงกันข้ามนำไปสู่การเคลื่อนที่ของอนุภาค เนื่องจากมวลของมันจะสมส่วนกับมวลของโมเลกุลเอง การเคลื่อนที่ของอนุภาคดังกล่าวถูกค้นพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2370 โดยนักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษ บราวน์ โดยสังเกตอนุภาคละอองเกสรในน้ำภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่า - การเคลื่อนไหวแบบบราวเนียน.

หัวข้อของตัวประมวลผลการตรวจสอบ Unified State:การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมและโมเลกุลของสสาร การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน การแพร่กระจาย ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคของสสาร หลักฐานการทดลองของทฤษฎีอะตอม

Richard Feynman นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้ยิ่งใหญ่ ผู้เขียนหลักสูตรที่มีชื่อเสียง “Feynman Lectures on Physics” มีคำพูดที่ยอดเยี่ยมเหล่านี้:

– หากเป็นผลจากภัยพิบัติระดับโลกบางอย่างที่สะสมไว้ทั้งหมด ความรู้ทางวิทยาศาสตร์จะถูกทำลายลงและมีเพียงวลีเดียวเท่านั้นที่จะถูกส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อ ๆ ไป ถ้อยคำใดที่ประกอบด้วยคำน้อยที่สุดจะนำมาซึ่งข้อมูลมากที่สุด? ฉันเชื่อว่านี่คือ สมมติฐานอะตอม(คุณสามารถเรียกมันว่าไม่ใช่สมมติฐาน แต่เป็นข้อเท็จจริง แต่สิ่งนี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรเลย): วัตถุทั้งหมดประกอบด้วยอะตอมของวัตถุเล็ก ๆ ที่เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องดึงดูดในระยะทางสั้น ๆ แต่จะขับไล่หากหนึ่งในนั้นถูกกดมากขึ้น อย่างใกล้ชิด วลีนี้... มีข้อมูลจำนวนมหาศาลเกี่ยวกับโลก คุณเพียงแค่ต้องใช้จินตนาการและการพิจารณาไตร่ตรองเล็กน้อย

คำเหล่านี้มีสาระสำคัญของทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุล (MKT) ของโครงสร้างของสสาร กล่าวคือ บทบัญญัติหลักของ ICT มีข้อความสามข้อต่อไปนี้

1. สสารใดๆ ประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ ของโมเลกุลและอะตอม พวกมันตั้งอยู่ในอวกาศแยกจากกัน กล่าวคือ ในระยะห่างที่กำหนด
2. อะตอมหรือโมเลกุลของสารอยู่ในสถานะการเคลื่อนที่แบบสุ่ม (การเคลื่อนที่นี้เรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน) ซึ่งไม่เคยหยุดนิ่ง
3. อะตอมหรือโมเลกุลของสารมีปฏิสัมพันธ์กันด้วยแรงดึงดูดและแรงผลัก ซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค

ข้อกำหนดเหล่านี้เป็นการสรุปข้อสังเกตและข้อเท็จจริงเชิงทดลองมากมาย ลองมาดูข้อกำหนดเหล่านี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้นและให้เหตุผลในการทดลอง

ตัวอย่างเช่น นี่คือโมเลกุลของน้ำที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน 2 อะตอมและออกซิเจน 1 อะตอม เมื่อแบ่งออกเป็นอะตอม เราจะไม่จัดการกับสสารที่เรียกว่า "น้ำ" อีกต่อไป นอกจากนี้ โดยการแบ่งอะตอมออกเป็นส่วนต่างๆ เราจะได้รับชุดของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน และทำให้สูญเสียข้อมูลที่ว่าในตอนแรกพวกมันคือไฮโดรเจนและออกซิเจน

อะตอมและโมเลกุลเรียกง่ายๆว่า อนุภาคสาร อนุภาคคืออะไรกันแน่ - อะตอมหรือโมเลกุล - ไม่ใช่เรื่องยากที่จะสร้างขึ้นในแต่ละกรณี หากเราจะพูดถึง องค์ประกอบทางเคมีจากนั้นอนุภาคจะเป็นอะตอม หากพิจารณาถึงสารที่ซับซ้อน อนุภาคของมันจะเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมหลายอะตอม

นอกจากนี้ ตำแหน่งแรกของ MCT ระบุว่าอนุภาคของสสารไม่เต็มพื้นที่อย่างต่อเนื่อง อนุภาคตั้งอยู่ รอบคอบกล่าวคือเสมือนว่าอยู่ ณ จุดต่าง ๆ มีช่องว่างระหว่างอนุภาค ซึ่งขนาดอาจแตกต่างกันไปภายในขีดจำกัดที่กำหนด

ตำแหน่งแรกของ MKT ได้รับการสนับสนุนจากปรากฏการณ์ การขยายตัวทางความร้อนโทร. กล่าวคือเมื่อถูกความร้อน ระยะห่างระหว่างอนุภาคของสารจะเพิ่มขึ้น และขนาดของร่างกายจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน เมื่อเย็นตัวลง ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะลดลง ส่งผลให้ร่างกายหดตัว

การยืนยันตำแหน่งแรกของ ICT ที่ชัดเจนก็คือ การแพร่กระจาย- การแทรกซึมของสารที่สัมผัสกัน

ตัวอย่างเช่นในรูป. รูปที่ 1 แสดงกระบวนการแพร่กระจายในของเหลว อนุภาคของสารที่ละลายน้ำได้จะถูกใส่ไว้ในแก้วน้ำและในตอนแรกจะอยู่ที่ด้านซ้ายบนของแก้ว เมื่อเวลาผ่านไป อนุภาคจะเคลื่อนที่ (อย่างที่พวกเขาพูด กระจาย) จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ ในที่สุดความเข้มข้นของอนุภาคจะเท่ากันทุกที่ - อนุภาคจะกระจายเท่าๆ กันทั่วทั้งปริมาตรของของเหลว

ข้าว. 1. การแพร่กระจายในของเหลว

จะอธิบายการแพร่กระจายจากมุมมองของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลได้อย่างไร ง่ายมาก: อนุภาคของสสารหนึ่งทะลุเข้าไปในช่องว่างระหว่างอนุภาคของสสารอื่น การแพร่กระจายดำเนินไปเร็วขึ้น ยิ่งช่องว่างเหล่านี้มีขนาดใหญ่ขึ้น ดังนั้น ก๊าซ (ซึ่งระยะห่างระหว่างอนุภาคมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของอนุภาคเอง) จึงผสมกันได้ง่ายที่สุด

การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมและโมเลกุล

ขอให้เราระลึกถึงการกำหนดบทบัญญัติที่สองของ ICT อีกครั้ง: อนุภาคของสสารเกิดการเคลื่อนที่แบบสุ่ม (หรือที่เรียกว่าการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน) ที่ไม่เคยหยุดนิ่ง

การยืนยันการทดลองของตำแหน่งที่สองของ MKT นั้นเป็นปรากฏการณ์การแพร่กระจายอีกครั้งเนื่องจากการแทรกซึมของอนุภาคซึ่งกันและกันสามารถทำได้เมื่อมีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเท่านั้น! แต่หลักฐานที่โดดเด่นที่สุดของการเคลื่อนที่ของอนุภาคของสสารที่วุ่นวายชั่วนิรันดร์ก็คือ การเคลื่อนไหวแบบบราวเนียน. นี่คือสิ่งที่เรียกว่าการเคลื่อนไหวแบบสุ่มอย่างต่อเนื่อง อนุภาคบราวเนียน- ฝุ่นละอองหรือเมล็ดพืช (ขนาดซม.) ที่แขวนลอยอยู่ในของเหลวหรือก๊าซ

ขบวนการบราวเนียนได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่โรเบิร์ต บราวน์ นักพฤกษศาสตร์ชาวสก็อตแลนด์ ผู้ซึ่งมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ถึงการเต้นรำอย่างต่อเนื่องของอนุภาคละอองเกสรที่ลอยอยู่ในน้ำ เพื่อพิสูจน์ว่าการเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นตลอดไป บราวน์พบชิ้นส่วนของควอตซ์ที่มีโพรงที่เต็มไปด้วยน้ำ แม้ว่าน้ำจะไปถึงที่นั่นเมื่อหลายล้านปีก่อน แต่จุดที่อยู่ตรงนั้นยังคงเคลื่อนไหวต่อไป ซึ่งไม่แตกต่างจากที่พบในการทดลองอื่นๆ

สาเหตุของการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนก็คืออนุภาคแขวนลอยประสบกับผลกระทบที่ไม่มีการชดเชยจากโมเลกุลของเหลว (ก๊าซ) และเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่วุ่นวาย ขนาดและทิศทางของการชนที่เกิดขึ้นจึงไม่สามารถคาดเดาได้อย่างแน่นอน ดังนั้นอนุภาคบราวเนียนจึงอธิบายวิถีซิกแซกที่ซับซ้อน (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. การเคลื่อนไหวแบบบราวเนียน

อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนที่แบบบราวเนียนยังถือได้ว่าเป็นข้อพิสูจน์ถึงความเป็นจริงของการมีอยู่ของโมเลกุล กล่าวคือ มันยังสามารถใช้เป็นหลักฐานการทดลองของตำแหน่งแรกของ MKT ได้อีกด้วย

ปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคของสสาร

ตำแหน่งที่สามของ MCT พูดถึงปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคของสสาร: อะตอมหรือโมเลกุลมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันด้วยแรงดึงดูดและแรงผลัก ซึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น แรงดึงดูดจะเริ่มมีชัยเหนือ และเมื่อระยะทางลดลง แรงผลักจะเริ่มมีชัยเหนือ

ความถูกต้องของตำแหน่งที่สามของ MKT นั้นเห็นได้จากแรงยืดหยุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างการเสียรูปของร่างกาย เมื่อร่างกายถูกยืดออก ระยะห่างระหว่างอนุภาคของมันจะเพิ่มขึ้น และแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคจะเริ่มมีอิทธิพลเหนือ เมื่อร่างกายถูกบีบอัด ระยะห่างระหว่างอนุภาคจะลดลง และผลที่ตามมาก็คือ แรงผลักที่ครอบงำ ในทั้งสองกรณี แรงยืดหยุ่นจะมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเสียรูป

การยืนยันอีกประการหนึ่งของการมีอยู่ของแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลคือการมีอยู่ของการรวมตัวของสสารสามสถานะ

ในก๊าซ โมเลกุลจะถูกแยกออกจากกันในระยะทางที่เกินขนาดของโมเลกุลอย่างมีนัยสำคัญ (ในอากาศที่ สภาวะปกติ- ประมาณ 1,000 ครั้ง) ที่ระยะทางดังกล่าวแทบไม่มีแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลดังนั้นก๊าซจึงครอบครองปริมาตรทั้งหมดที่ให้ไว้และถูกบีบอัดได้ง่าย

ในของเหลว ช่องว่างระหว่างโมเลกุลเทียบได้กับขนาดของโมเลกุล แรงดึงดูดของโมเลกุลสามารถสังเกตได้ชัดเจนและทำให้ของเหลวคงปริมาตรไว้ได้ แต่เพื่อให้ของเหลวคงรูปร่างไว้ได้ แรงเหล่านี้ไม่แข็งแกร่งพอ ของเหลว เช่น ก๊าซ จะมีรูปทรงเป็นภาชนะ

ในของแข็ง แรงดึงดูดระหว่างอนุภาคมีความแข็งแรงมาก: ของแข็งรักษาไม่เพียงแต่ปริมาตรเท่านั้น แต่ยังรักษารูปร่างด้วย

การเปลี่ยนแปลงของสารจากสถานะการรวมตัวหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงขนาดของแรงอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคของสาร ตัวอนุภาคเองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง