Istilah "suhu" muncul pada saat fisikawan mengira bahwa benda hangat terdiri dari lagi zat tertentu - kalori - dari benda yang sama, tetapi dingin. Dan suhu diartikan sebagai nilai yang sesuai dengan jumlah kalori dalam tubuh. Sejak itu, suhu suatu benda diukur dalam derajat. Namun sebenarnya ini adalah ukuran energi kinetik molekul yang bergerak, dan berdasarkan ini, harus diukur dalam Joule, sesuai dengan Sistem Satuan C.
Konsep " nol mutlak suhu" berasal dari hukum kedua termodinamika. Menurutnya, proses perpindahan panas dari benda dingin ke benda panas tidak mungkin terjadi. Konsep ini diperkenalkan oleh fisikawan Inggris W. Thomson. Atas prestasinya di bidang fisika ia diberikan pangkat bangsawan"Tuan" dan gelar "Baron Kelvin". Pada tahun 1848, W. Thomson (Kelvin) mengusulkan penggunaan skala suhu di mana ia mengambil suhu nol mutlak, sesuai dengan suhu dingin yang ekstrim, sebagai titik awal, dan mengambil derajat Celcius sebagai nilai pembagian. Satuan Kelvin adalah 1/27316 suhu titik tripel air (sekitar 0 derajat C), yaitu suhu di mana air murni segera ditemukan dalam tiga bentuk: es, air cair dan uap suhu adalah suhu serendah mungkin yang memungkinkan pergerakan molekul terhenti, dan tidak mungkin lagi mengekstraksi zat tersebut energi termal. Sejak itu, skala suhu absolut dinamai menurut namanya.
Suhu diukur pada skala yang berbeda
Skala suhu yang paling umum digunakan disebut skala Celsius. Itu dibangun di atas dua poin: suhu transisi fase air dari cair menjadi uap dan air menjadi es. A. Celsius pada tahun 1742 mengusulkan pembagian jarak antar titik acuan menjadi 100 interval, dan mengambil air sebagai nol, dengan titik beku 100 derajat. Namun K. Linnaeus dari Swedia menyarankan untuk melakukan yang sebaliknya. Sejak itu, air membeku pada suhu nol derajat Celsius. Meskipun harus mendidih tepat pada suhu Celcius. Nol mutlak Celcius sama dengan minus 273,16 derajat Celcius.
Ada beberapa skala suhu lainnya: Fahrenheit, Reaumur, Rankin, Newton, Roemer. Mereka memiliki harga divisi yang berbeda. Misalnya, skala Reaumur juga dibangun berdasarkan titik acuan titik didih dan pembekuan air, namun memiliki 80 pembagian. Skala Fahrenheit, yang muncul pada tahun 1724, hanya digunakan dalam kehidupan sehari-hari di beberapa negara di dunia, termasuk Amerika Serikat; satu adalah suhu campuran air es dan amonia dan yang lainnya adalah tubuh manusia. Skala ini dibagi menjadi seratus divisi. Nol Celcius sama dengan 32 Konversi derajat ke Fahrenheit dapat dilakukan dengan menggunakan rumus: F = 1,8 C + 32. Konversi terbalik: C = (F - 32)/1,8, dimana: F - derajat Fahrenheit, C - derajat Celsius. Jika Anda terlalu malas untuk menghitung, kunjungi layanan online untuk mengubah Celcius ke Fahrenheit. Di dalam kotak, masukkan jumlah derajat Celcius, klik "Hitung", pilih "Fahrenheit" dan klik "Mulai". Hasilnya akan langsung terlihat.
Dinamakan setelah fisikawan Inggris (lebih tepatnya Skotlandia) William J. Rankin, mantan kontemporer Kelvin dan salah satu pencipta termodinamika teknis. Ada tiga poin penting dalam skalanya: permulaan nol mutlak, titik beku air Rankine 491,67 derajat, dan titik didih air 671,67 derajat. Banyaknya pembagian antara titik beku air dan titik didihnya untuk Rankine dan Fahrenheit adalah 180.
Sebagian besar skala ini digunakan secara eksklusif oleh fisikawan. Dan 40% anak sekolah Amerika yang disurvei hari ini kelas kelulusan Mereka mengatakan bahwa mereka tidak mengetahui apa itu suhu nol mutlak.
1. Pada tahun 1827, ahli botani Inggris R. Brown, menggunakan mikroskop untuk mempelajari partikel serbuk sari yang tersuspensi dalam air, memperhatikan bahwa partikel-partikel ini bergerak secara acak; mereka tampak gemetar di dalam air.
Alasan pergerakan partikel serbuk sari tidak dapat dijelaskan dalam waktu lama. Brown sendiri pada awalnya menyarankan agar mereka pindah karena mereka hidup. Mereka mencoba menjelaskan pergerakan partikel dengan pemanasan yang tidak merata bagian yang berbeda kapal asal reaksi kimia dll. Baru kemudian mereka mengerti alasan sebenarnya pergerakan partikel yang tersuspensi dalam air. Alasan ini adalah pergerakan molekul.
Molekul air tempat partikel serbuk sari berada bergerak dan menabraknya. Bertepatan dengan sisi yang berbeda Jumlah molekul yang tidak sama menumbuk sebuah partikel, yang menyebabkan pergerakannya.
Misalkan pada saat waktu \(t_1\) di bawah pengaruh tumbukan molekul air partikel tersebut berpindah dari titik A ke titik B. Pada saat berikutnya jumlah yang lebih besar molekul menumbuk partikel di sisi lain, dan arah pergerakannya berubah, berpindah dari titik B ke titik C. Dengan demikian, pergerakan partikel serbuk sari merupakan konsekuensi dari pergerakan dan tumbukan molekul air padanya, di mana serbuk sari berada (Gbr. 65) . Fenomena serupa dapat diamati jika partikel cat atau jelaga dimasukkan ke dalam air.
Gambar 65 menunjukkan lintasan partikel serbuk sari. Jelas bahwa tidak mungkin membicarakan arah tertentu dari pergerakannya; itu berubah sepanjang waktu.
Karena pergerakan suatu partikel merupakan konsekuensi dari pergerakan molekul, maka kita dapat menyimpulkan demikian molekul bergerak secara acak (chaotic). Dengan kata lain, tidak mungkin untuk memilih arah spesifik pergerakan semua molekul.
Pergerakan molekul tidak pernah berhenti. Kita dapat mengatakan itu terus menerus. Pergerakan atom dan molekul yang terus menerus dan kacau disebut gerakan termal. Nama ini disebabkan oleh fakta bahwa kecepatan pergerakan molekul bergantung pada suhu tubuh.
Karena tubuh terdiri dari jumlah besar molekul dan pergerakan molekul bersifat acak, tidak mungkin untuk mengatakan dengan pasti berapa banyak pukulan yang akan dialami oleh molekul tertentu dari molekul lain. Oleh karena itu, mereka mengatakan bahwa posisi molekul, kecepatannya pada setiap momen waktu acak. Namun, ini tidak berarti bahwa molekul tidak dapat bergerak hukum tertentu. Secara khusus, meskipun kecepatan molekul pada titik waktu tertentu berbeda, kebanyakan molekul memiliki nilai kecepatan yang mendekati nilai tertentu. Biasanya, jika berbicara tentang kecepatan pergerakan molekul, yang mereka maksud adalah kecepatan rata-rata\((v_(rata-rata)) \) .
2. Dari sudut pandang pergerakan molekul, fenomena difusi dapat dijelaskan.
Difusi adalah fenomena penetrasi molekul suatu zat ke dalam ruang antar molekul zat lain.
Kami mencium parfum agak jauh dari botol. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa molekul parfum, seperti molekul udara, bergerak. Ada celah antar molekul. Molekul parfum menembus celah antar molekul udara, dan molekul udara menembus celah antar molekul parfum.
Difusi zat cair dapat diamati jika larutan tembaga sulfat dituangkan ke dalam gelas kimia, dan air dituangkan di atasnya sehingga terdapat batas tajam antara cairan tersebut. Setelah dua atau tiga hari, Anda akan melihat bahwa batasnya tidak lagi terlalu tajam; dalam seminggu itu akan hilang seluruhnya. Setelah satu bulan, cairan akan menjadi homogen dan warnanya akan sama di seluruh wadah (Gbr. 66).
Dalam percobaan ini, molekul tembaga sulfat menembus celah antar molekul air, dan molekul air menembus celah antar molekul tembaga sulfat. Perlu diingat bahwa massa jenis tembaga sulfat lebih besar daripada massa jenis air.
Eksperimen menunjukkan bahwa difusi dalam gas terjadi lebih cepat dibandingkan dalam cairan. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa gas memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada cairan, yaitu. molekul gas terletak pada jarak yang jauh satu sama lain. Difusi terjadi lebih lambat pada padatan, karena molekul padatan lebih dekat satu sama lain daripada molekul cairan.
Di alam, teknologi, dan kehidupan sehari-hari, Anda dapat menemukan banyak fenomena di mana difusi memanifestasikan dirinya: pewarnaan, pengeleman, dll. sangat penting Dalam kehidupan manusia. Secara khusus, berkat difusi, oksigen masuk ke tubuh manusia tidak hanya melalui paru-paru, tetapi juga melalui kulit. Untuk alasan yang sama nutrisi menembus dari usus ke dalam darah.
Laju difusi tidak hanya bergantung pada keadaan agregasi zat, tetapi juga pada suhu.
Jika Anda menyiapkan dua bejana berisi air dan tembaga sulfat untuk percobaan difusi dan memasukkan salah satunya ke dalam lemari es dan meninggalkan yang lain di dalam ruangan, Anda akan menemukan bahwa pada suhu yang lebih tinggi, difusi akan terjadi lebih cepat. Hal ini terjadi karena molekul bergerak lebih cepat seiring dengan kenaikan suhu. Jadi, kecepatan pergerakan molekul
dan suhu tubuh saling berhubungan.
Semakin tinggi kecepatan rata-rata pergerakan molekul suatu benda, semakin tinggi suhunya.
3. Fisika molekuler, tidak seperti mekanika, mempelajari sistem (benda) yang terdiri dari sejumlah besar partikel. Badan-badan ini bisa berbeda negara bagian.
Besaran yang mencirikan keadaan sistem (benda) disebut parameter keadaan. Parameter keadaan meliputi tekanan, volume, suhu.
Keadaan sistem dimungkinkan di mana parameter yang menjadi cirinya tetap tidak berubah selama yang diinginkan jika tidak ada pengaruh eksternal. Kondisi ini disebut kesetimbangan termal.
Jadi, volume, suhu, tekanan suatu zat cair dalam bejana yang berada dalam kesetimbangan termal dengan udara di dalam ruangan tidak berubah kecuali ada alasan eksternal yang menyebabkan hal ini.
4. Negara kesetimbangan termal sistem dicirikan oleh parameter seperti suhu. Keunikannya adalah nilai suhu pada seluruh bagian sistem yang berada dalam keadaan kesetimbangan termal adalah sama. Jika Anda memasukkannya ke dalam gelas dengan air panas sendok perak (atau sendok yang terbuat dari logam lainnya), maka sendok akan memanas dan air akan menjadi dingin. Hal ini akan terjadi hingga terjadi kesetimbangan termal, yaitu suhu sendok dan air sama. Bagaimanapun, jika Anda mengambil dua benda yang panasnya berbeda dan mendekatkannya, benda yang lebih panas akan menjadi dingin, dan benda yang lebih dingin akan memanas. Setelah beberapa waktu, sistem yang terdiri dari kedua benda ini akan mencapai kesetimbangan termal, dan suhu benda-benda tersebut akan menjadi sama.
Jadi, suhu sendok dan air akan sama ketika mencapai kesetimbangan termal.
Suhu adalah kuantitas fisik, yang mencirikan keadaan termal suatu benda.
Jadi, suhu air panas lebih tinggi daripada air dingin; Di musim dingin, suhu udara luar lebih rendah dibandingkan di musim panas.
Satuan suhu adalah derajat Celcius (°C). Suhu diukur termometer.
Desain termometer dan, karenanya, metode pengukuran suhu didasarkan pada ketergantungan sifat-sifat benda pada suhu, khususnya sifat benda untuk memuai ketika dipanaskan. Termometer dapat menggunakan benda yang berbeda: cair (alkohol, merkuri), padat (logam) dan gas. Mereka disebut benda termometri. Suatu benda termometri (cair atau gas) ditempatkan dalam tabung yang dilengkapi timbangan, yang dikontakkan dengan benda yang suhunya akan diukur.
Saat membuat skala, dua poin utama (referensi, referensi) dipilih dan ditetapkan nilai-nilai tertentu suhu, dan interval di antara keduanya dibagi menjadi beberapa bagian. Nilai setiap bagian sesuai dengan satuan suhu pada skala ini.
5. Ada skala suhu yang berbeda. Salah satu skala yang paling umum dalam praktiknya adalah skala Celsius. Poin utama skala ini adalah suhu leleh es dan titik didih air pada tekanan atmosfer normal (760 mm Hg). Poin pertama diberi nilai 0 °C, dan poin kedua - 100 °C. Jarak antara titik-titik tersebut dibagi 100 bagian yang sama dan mendapatkan skala Celsius. Satuan suhu pada skala ini adalah 1 °C. Selain skala Celcius, skala suhu yang banyak digunakan disebut mutlak skala suhu (termodinamika), atau skala Kelvin. Suhu yang dianggap nol pada skala ini adalah -273 °C (lebih tepatnya -273,15 °C). Suhu ini disebut nol mutlak suhu dan ditetapkan 0 K. Satuan suhu adalah satu kelvin (1 K); itu sama dengan 1 derajat Celsius. Oleh karena itu, suhu leleh es adalah skala absolut suhunya 273 K (273,15 K), dan titik didih air adalah 373 K (373,15 K).
Suhu pada skala absolut dilambangkan dengan huruf \(T\). Hubungan antara suhu skala mutlak \((T) \) dan suhu skala Celcius \(((t)^\circ) dinyatakan dengan rumus:
\[ T=t^\circ+273 \]
Bagian 1
1. Konsekuensinya adalah gerak Brown partikel cat di dalam air
1) tarik menarik antara atom dan molekul
2) tolakan antara atom dan molekul
3) kacau dan gerakan terus menerus molekul
4) pergerakan lapisan air akibat perbedaan suhu antara lapisan bawah dan atas
2. Dalam situasi manakah kita berbicara tentang gerak Brown?
1) pergerakan acak partikel debu di udara
2) penyebaran bau
3) gerak osilasi partikel dalam node kisi kristal
4) gerak maju molekul gas
3. Apa arti kata-kata: “Molekul bergerak secara kacau”?
A. Tidak ada arah pergerakan molekul yang ditentukan.
B. Pergerakan molekul tidak mengikuti hukum apapun.
Jawaban yang benar
1) hanya A
2) hanyaB
3) baik A maupun B
4) baik A maupun B
4. Posisi teori kinetik molekuler tentang struktur materi yang menyatakan bahwa partikel materi ikut serta dalam gerak kacau terus menerus berlaku
1) hanya untuk gas
2) hanya cairan
3) hanya untuk gas dan cairan
4) menjadi gas, cair dan padat
5. Posisi apa dalam teori kinetik molekuler tentang struktur materi yang menegaskan fenomena difusi?
A. Molekul berada dalam gerakan kacau terus menerus
B. Ada celah antar molekul
Jawaban yang benar
1) hanya A
2) hanyaB
3) baik A maupun B
4) baik A maupun B
6. Pada suhu yang sama, terjadi difusi dalam cairan
1) lebih cepat dari pada padatan
2) lebih cepat dari pada gas
3) lebih lambat dari pada padatan
4) dengan kecepatan yang sama seperti pada gas
7. Tunjukkan sepasang zat yang laju difusinya paling kecil, semua hal lain dianggap sama.
1) larutan tembaga sulfat dan air
2) uap eter dan udara
3) plat besi dan alumunium
4) air dan alkohol
8. Air mendidih dan berubah menjadi uap pada suhu 100 °C. Kecepatan rata-rata molekul uap
1) setara kecepatan rata-rata pergerakan molekul air
2) lebih besar dari kecepatan rata-rata pergerakan molekul air
3) kurang dari kecepatan rata-rata pergerakan molekul air
4) tergantung pada tekanan atmosfer
9. Gerakan termal molekul
1) berhenti pada 0 °C
2) berhenti pada 100 °C
3) terus menerus
4) mempunyai arah tertentu
10. Air dipanaskan dari suhu kamar hingga 80 °C. Apa yang terjadi dengan kecepatan rata-rata molekul air?
1) menurun
2) meningkat
3) tidak berubah
4) pertama meningkat, dan mulai dari nilai suhu tertentu, tetap tidak berubah
11. Satu gelas air ada di atas meja di ruangan yang hangat, yang lainnya ada di lemari es. Kecepatan rata-rata pergerakan molekul air dalam gelas yang disimpan di lemari es
1) sama dengan kecepatan rata-rata pergerakan molekul air dalam gelas yang berdiri di atas meja
2) lebih besar dari kecepatan rata-rata pergerakan molekul air dalam gelas yang berdiri di atas meja
3) kurang dari kecepatan rata-rata pergerakan molekul air dalam gelas yang berdiri di atas meja
4) sama dengan nol
12. Dari daftar pernyataan di bawah ini, pilihlah dua pernyataan yang benar dan tuliskan nomornya dalam tabel
1) pergerakan termal molekul hanya terjadi pada suhu di atas 0 °C
2) difusi dalam padatan tidak mungkin terjadi
3) gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak bekerja secara simultan antar molekul
4) sebuah molekul adalah partikel terkecil zat
5) laju difusi meningkat dengan meningkatnya suhu
13. Sebuah kapas yang dibasahi dengan parfum dan sebuah wadah tempat larutan tembaga sulfat (larutan) dituangkan dibawa ke kantor fisika. warna biru), dan air dituangkan dengan hati-hati di atasnya (Gbr. 1). Terlihat bahwa bau parfum menyebar ke seluruh lemari dalam beberapa menit, sedangkan batas antara dua cairan dalam wadah menghilang hanya setelah dua minggu (Gbr. 2).
Pilih dua pernyataan dari daftar yang diusulkan yang sesuai dengan hasil yang dilakukan pengamatan eksperimental. Tunjukkan nomor mereka.
1) Proses difusi dapat diamati pada gas dan cairan.
2) Laju difusi bergantung pada suhu zat.
3) Laju difusi bergantung pada keadaan agregasi zat.
4) Laju difusi tergantung pada jenis cairan.
5) Dalam padatan, laju difusi paling rendah.
Jawaban
Untuk mempelajari topik “Gerakan Termal” kita perlu mengulang:
Ada banyak hal yang terjadi di dunia sekitar kita berbagai macam fenomena fisik, yang berhubungan langsung dengan perubahan suhu tubuh.
Sejak kecil, kita ingat bahwa air di danau itu mula-mula dingin, kemudian hampir tidak hangat, dan baru beberapa saat kemudian menjadi cocok untuk berenang.
Dengan kata-kata seperti “dingin”, “panas”, “sedikit hangat”, kami mendefinisikannya derajat yang berbeda-beda“pemanasan” benda, atau, dalam bahasa fisika, suhu yang berbeda telp.
Jika kita membandingkan suhu di danau pada musim panas dan akhir musim gugur, perbedaannya terlihat jelas. Suhu air hangat sedikit lebih tinggi dibandingkan suhu air es.
Seperti diketahui, difusi terjadi lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi. Oleh karena itu, kecepatan pergerakan molekul dan suhu saling berhubungan erat.
Lakukan percobaan: Ambil tiga gelas dan isi dengan air dingin, hangat dan panas, lalu masukkan kantong teh ke dalam setiap gelas dan amati bagaimana warna air berubah? Di manakah perubahan ini akan terjadi paling intens?
Jika suhu dinaikkan maka kecepatan gerak molekul akan bertambah, jika diturunkan maka kecepatan gerak molekul akan berkurang. Jadi, kami menyimpulkan: suhu tubuh secara langsung tergantung pada kecepatan pergerakan molekul.
Air panas terdiri dari molekul yang persis sama dengan air dingin. Perbedaan keduanya hanya pada kecepatan gerak molekulnya.
Fenomena yang berhubungan dengan pemanasan atau pendinginan benda dan perubahan suhu disebut termal. Ini termasuk pemanasan atau pendinginan tidak hanya benda cair, tetapi juga udara gas dan padat.
Lebih banyak contoh fenomena termal: pencairan logam, pencairan salju.
Molekul, atau atom, yang merupakan dasar dari semua benda, berada dalam gerakan kacau yang tak ada habisnya. Pergerakan molekul masuk tubuh yang berbeda terjadi dengan cara yang berbeda. Molekul gas bergerak secara acak dengan kecepatan tinggi sepanjang lintasan yang sangat kompleks.Ketika mereka bertabrakan, mereka saling memantul, mengubah besaran dan arah kecepatan.
Molekul cairan berosilasi di sekitar posisi kesetimbangan (karena letaknya hampir berdekatan satu sama lain) dan relatif jarang berpindah dari satu posisi kesetimbangan ke posisi kesetimbangan lainnya. Pergerakan molekul dalam cairan kurang bebas dibandingkan dalam gas, tetapi lebih bebas dibandingkan pada padatan.
Dalam benda padat, molekul dan atom bergetar pada posisi rata-rata tertentu.
Dengan meningkatnya suhu, kecepatan partikel meningkat, Itu sebabnya Pergerakan partikel yang kacau biasanya disebut termal.
Menarik:
Apa tinggi yang tepat menara Eiffel? Dan itu tergantung pada suhu lingkungan!
Faktanya, ketinggian menara bervariasi sebanyak 12 sentimeter.
dan suhu pancarannya bisa mencapai 40 derajat Celcius.
Dan seperti yang Anda ketahui, zat dapat memuai jika terkena suhu tinggi.
Kekacauan adalah ciri paling penting dari gerakan termal. Salah satu bukti terpenting pergerakan molekul adalah difusi dan gerak Brown. (Gerak Brown adalah pergerakan partikel padat kecil dalam cairan di bawah pengaruh tumbukan molekul. Pengamatan menunjukkan, gerak Brown tidak dapat berhenti). Gerak Brown ditemukan oleh ahli botani Inggris Robert Brown (1773-1858).
Benar-benar semua molekul suatu benda berpartisipasi dalam pergerakan termal molekul dan atom, itulah sebabnya ketika gerakan termal berubah, keadaan benda itu sendiri dan berbagai sifat-sifatnya juga berubah.
Mari kita ingat bagaimana sifat-sifat air berubah seiring dengan perubahan suhu.
Suhu tubuh secara langsung bergantung pada energi kinetik rata-rata molekul. Kami menarik kesimpulan yang jelas: semakin tinggi suhu tubuh, semakin tinggi rata-ratanya energi kinetik molekulnya. Dan sebaliknya, dengan menurunnya suhu tubuh, energi kinetik rata-rata molekulnya menurun.
Suhu - besaran yang mencirikan keadaan termal suatu benda atau, dengan kata lain, ukuran “pemanasan” suatu benda.
Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin besar energi rata-rata atom dan molekulnya.
Suhu diukur termometer, yaitu alat ukur suhu
Suhu tidak diukur secara langsung! Nilai yang diukur bergantung pada suhu!
Saat ini, ada termometer cair dan listrik.
Dalam termometer cair modern, ini adalah volume alkohol atau air raksa. Termometer mengukur suhu Anda sendiri! Dan jika kita ingin mengukur suhu benda lain dengan menggunakan termometer, kita harus menunggu beberapa saat hingga suhu benda dan termometer tersebut sama, yaitu. kesetimbangan termal akan terjadi antara termometer dan benda. Termometer rumah perlu waktu untuk memberi lebih tepatnya maknanya suhu pasien.
Berikut hukum kesetimbangan termal:
Untuk setiap kelompok benda yang terisolasi, setelah beberapa waktu suhunya menjadi sama,
itu. keadaan kesetimbangan termal terjadi.
Suhu tubuh diukur menggunakan termometer dan paling sering dinyatakan dalam derajat Celsius(°C). Ada juga satuan pengukuran lain: Fahrenheit, Kelvin dan Reaumur.
Paling sering, fisikawan mengukur suhu pada skala Kelvin. 0 derajat Celcius = 273 derajat Kelvin
Semua molekul zat apa pun bergerak terus menerus dan acak (chaotic).
Pergerakan molekul dalam benda yang berbeda terjadi secara berbeda.
Molekul gas bergerak secara acak dengan kecepatan tinggi (ratusan m/s) di seluruh volume gas. Ketika mereka bertabrakan, mereka saling memantul, mengubah besaran dan arah kecepatan.
Molekul cairan berosilasi di sekitar posisi kesetimbangan (karena letaknya hampir berdekatan satu sama lain) dan relatif jarang berpindah dari satu posisi kesetimbangan ke posisi kesetimbangan lainnya. Pergerakan molekul dalam cairan kurang bebas dibandingkan dalam gas, tetapi lebih bebas dibandingkan pada padatan.
Dalam benda padat, partikel bergetar pada posisi setimbang.
Dengan meningkatnya suhu, kecepatan partikel meningkat, oleh karena itu pergerakan partikel yang kacau disebut termal.
GERAK BROWNIAN
Bukti gerak termal molekul.
Gerak Brown ditemukan oleh ahli botani Inggris Robert Brown (1773-1858).
Jika Anda menyemprotkan butiran kecil zat apa pun ke permukaan cairan,
maka mereka akan bergerak terus menerus.
Partikel Brown ini bergerak di bawah pengaruh tumbukan molekul cair. Karena Gerak termal molekul merupakan gerak yang terus menerus dan acak, maka kecepatan gerak partikel Brown akan berubah secara acak besar dan arahnya.
Gerak Brown bersifat abadi dan tidak pernah berhenti.
LIHAT DI RAK BUKU!
PEKERJAAN LABORATORIUM RUMAH
1. Ambil tiga gelas. Tuang air mendidih ke dalam wadah pertama, air hangat ke dalam wadah kedua, dan air dingin ke dalam wadah ketiga.
Tambahkan sejumput teh butiran ke setiap gelas. Apa yang kamu perhatikan?
2. Ambil botol plastik kosong, setelah dingin, turunkan lehernya ke dalam segelas air dan pegang botol dengan telapak tangan, tapi jangan ditekan. Amati selama beberapa menit.
3. Letakkan gabus terbalik yang direndam dalam air di leher botol yang sama, tetapi baru didinginkan, dan pegang juga dengan telapak tangan yang hangat. Amati selama beberapa menit.
4. Tuang air ke dalam piring dangkal setinggi 1 - 1,5 cm, letakkan gelas yang dibalik dan dipanaskan dengan air panas ke dalamnya. Amati selama beberapa menit.
Saya menunggu laporan yang menjelaskan apa yang saya lihat. Siapa yang pertama?
SUHU
Besaran yang mencirikan keadaan termal suatu benda atau, dengan kata lain, ukuran “pemanasan” suatu benda.
Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin besar energi rata-rata atom dan molekulnya.
Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut termometer.
Prinsip pengukuran suhu.
Suhu tidak diukur secara langsung! Nilai yang diukur bergantung pada suhu!
Dalam termometer cair modern, ini adalah volume alkohol atau air raksa (dalam termoskop Galileo, ini adalah volume gas). Termometer mengukur suhu Anda sendiri! Dan jika kita ingin mengukur suhu benda lain dengan menggunakan termometer, kita harus menunggu beberapa saat hingga suhu benda dan termometer tersebut sama, yaitu. kesetimbangan termal akan terjadi antara termometer dan benda.
Berikut hukum kesetimbangan termal:
Untuk setiap kelompok benda yang terisolasi, setelah beberapa waktu suhunya menjadi sama,
itu. keadaan kesetimbangan termal terjadi
... 
LAKUKAN UJI DI RUMAH
Ambil tiga mangkuk air: satu dengan air yang sangat panas, yang lain dengan air yang cukup hangat, dan yang ketiga dengan air yang sangat dingin. Sekarang turunkan sebentar tangan kiri ke dalam mangkuk berisi air panas, dan mangkuk kanan berisi air dingin. Setelah beberapa menit, angkat tangan Anda dari air panas dan dingin, lalu masukkan ke dalam mangkuk air hangat. Sekarang tanyakan pada masing-masing tangan apa yang akan “diberitahukan” kepada Anda tentang suhu air?
TERMOMETER - LAKUKAN SENDIRI
Ambil botol kaca kecil (misalnya, warna hijau cemerlang dijual di apotek dalam botol seperti itu), sumbat (lebih disukai karet) dan tabung transparan tipis (Anda dapat mengambil pulpen transparan kosong).
Buat lubang pada gabus dan tutup botolnya. Isi tabung dengan setetes air berwarna dan masukkan batang ke dalam gabus. Tutup celah antara sumbat dan batang secara menyeluruh.
Termometer sudah siap.
Sekarang Anda perlu mengkalibrasinya, mis. membuat skala pengukuran.
Jelas bahwa ketika udara di dalam gelembung dipanaskan, ia akan mengembang, dan setetes cairan akan naik ke atas tabung. Tugas Anda adalah menandai bagian pada batang atau karton yang menempel padanya yang sesuai dengan suhu berbeda.
Untuk kalibrasi, Anda dapat mengambil termometer lain yang sudah jadi dan menurunkan kedua termometer ke dalam segelas air hangat. Pembacaan termometer harus cocok. Oleh karena itu, jika termometer yang sudah jadi menunjukkan suhu, misalnya 40 derajat, Anda dapat dengan aman memberi tanda 40 pada batang termometer Anda di tempat tetesan cairan berada. Air dalam gelas akan menjadi dingin, dan Anda dapat menandai skala pengukuran dengan cara ini.
Anda dapat membuat termometer dengan mengisinya sepenuhnya dengan cairan.
Atau Anda dapat melakukannya dengan cara lain:
Buat lubang pada tutup botol plastik dan masukkan tabung plastik tipis.
Isi sebagian botol dengan air dan tempelkan ke dinding. Tandai skala suhu di ujung bebas tabung. Anda dapat mengkalibrasi timbangan menggunakan termometer ruangan biasa.
Saat suhu di dalam ruangan berubah, air akan mengembang atau menyusut, dan ketinggian air di dalam tabung juga akan “merayap” mengikuti skala tersebut.
Anda juga dapat melihat cara kerja termometer!
Bungkus tangan Anda di sekitar botol dan hangatkan.
Apa yang terjadi dengan ketinggian air di dalam tabung?
TIMBANGAN SUHU
Skala Celsius - diperkenalkan oleh fisikawan Swedia A. Celsius pada tahun 1742. Sebutan: C. Skala tersebut memiliki suhu positif dan negatif. Titik acuan: 0C – suhu leleh es, 100C – suhu mendidih air.
Skala Fahrenheit - diperkenalkan oleh Fahrenheit, seorang peniup kaca dari Belanda, pada tahun 1724. Sebutan: F. Skala ini memiliki suhu positif dan negatif. Titik referensi: 32F adalah suhu leleh es, 212F adalah suhu didih air.
Skala Reaumur - diperkenalkan fisikawan Perancis Reaumur pada tahun 1726. Sebutan: R. Skala ini memiliki suhu positif dan negatif. Titik acuan: 0R – suhu pencairan es, 80R – suhu didih air.
Skala Kelvin - diperkenalkan oleh fisikawan Inggris Thomson (Lord Kelvin) pada tahun 1848. Penunjukan: K. Skala hanya menunjukkan suhu positif. Titik referensi: 0K – nol mutlak, 273K – suhu leleh es. T = t + 273
TERMOSKOP
Alat pertama untuk menentukan suhu ditemukan oleh Galileo pada tahun 1592. Sebuah balon kaca kecil disolder ke tabung tipis dengan ujung terbuka.
Balon dipanaskan dengan tangan dan ujung tabung dicelupkan ke dalam bejana berisi air. Balon didinginkan hingga suhu sekitar dan ketinggian air di dalam tabung naik. Itu. Dengan mengubah volume gas di dalam bejana, seseorang dapat menilai perubahan suhu. Skala numerik belum ada, sehingga alat ini disebut termoskop. Skala pengukuran baru muncul 150 tahun kemudian!
TAHUKAH ANDA
Suhu tertinggi di Bumi yang tercatat di Libya pada tahun 1922 adalah +57,80C;
suhu terendah yang tercatat di Bumi adalah –89,20C;
suhu di atas kepala seseorang 1 – 1,50C lebih tinggi dari suhu lingkungan; suhu rata-rata hewan: kuda - 380C, domba - 400C, ayam - 410C,
suhu di pusat bumi - 200000C;
suhu di permukaan Matahari adalah 6000 K, di tengahnya - 20 juta derajat.
Berapa suhu interior bumi?
Sebelumnya, berbagai asumsi hipotetis dibuat dan perhitungan dilakukan, yang menyatakan bahwa suhu di kedalaman 15 km adalah 100...400°C. Sekarang Kola sumur ultra-dalam,
yang melewati batas 12 km, memberikan jawaban pasti atas pertanyaan yang diajukan. Mula-mula (sampai 3 km), suhu meningkat 1° setiap 100 m penggalian, kemudian peningkatan ini menjadi 2,5° untuk setiap 100 m baru. Pada kedalaman 10 km, suhu interior bumi ternyata sama sama dengan 180°C!
Sains dan kehidupan
Pada akhir abad ke-18, jumlah skala suhu yang ditemukan mencapai dua lusin.
Ilmuwan kutub Italia, setelah melakukan ekspedisi ke Antartika, bertemu misteri yang luar biasa. Di dekat Teluk Inglei, mereka menemukan jurang es, tempat angin super kencang dan sangat dingin terus bertiup. Aliran udara bersuhu minus 90 derajat mengalir deras dengan kecepatan 200 km per jam. Tidak mengherankan jika ngarai ini disebut "gerbang neraka" - tidak ada seorang pun yang bisa berada di sana tanpa mempertaruhkan nyawanya selama lebih dari satu menit: angin membawa partikel es dengan kekuatan sedemikian rupa sehingga langsung merobek pakaiannya hingga tercabik-cabik.
APAKAH KAMI HARUS MEMOTONG KEPALAMU?
Masalah rumit
1. Bagaimana cara mengukur suhu tubuh semut dengan menggunakan termometer biasa?
2. Ada termometer yang menggunakan air. Mengapa termometer air seperti itu tidak nyaman untuk mengukur suhu yang mendekati titik beku air?
Saya menunggu jawaban Anda (di kelas atau melalui surat)!
APAKAH KAMU TAHU INI?
Faktanya, astronom dan fisikawan Swedia Celsius mengusulkan skala di mana titik didih air diberi angka 0, dan titik leleh es diberi angka 100! “Tetapi di musim dingin tidak akan ada angka negatif“- Celsius suka berkata. Tapi kemudian skalanya “dibalik”.
· Suhu -40 derajat Celcius sama persis dengan suhu -40 derajat Fahrenheit. Ini adalah satu-satunya suhu di mana kedua skala ini bertemu.
Pada suatu waktu, laboratorium fisika menggunakan termometer gravimetri untuk mengukur suhu. Itu terdiri dari bola platina berongga berisi merkuri, di dalamnya terdapat lubang kapiler. Perubahan suhu dinilai dari banyaknya air raksa yang keluar dari lubang.
Ternyata ada termometer datar. Ini adalah “selembar kertas” yang ditempelkan di dahi pasien. Pada suhu tinggi, “kertas” berubah menjadi merah.
Indra kita, yang biasanya dapat diandalkan, bisa gagal saat menentukan suhu. Misalnya, ada eksperimen terkenal ketika satu tangan dimasukkan ke dalam air panas dan tangan lainnya dimasukkan ke dalam air dingin. Jika setelah beberapa waktu Anda menurunkan kedua tangan ke dalam air hangat, lalu tangan yang sebelumnya masuk air panas, akan terasa dingin, dan tangan yang masuk air dingin- panas!
Konsep suhu tidak berlaku untuk setiap molekul. Kita hanya dapat membicarakan suhu jika terdapat populasi partikel yang cukup besar.
Seringkali, fisikawan mengukur suhu pada skala Kelvin: 0 derajat Celsius = 273 derajat Kelvin!
Suhu tertinggi.
Itu diterima di pusat ledakan bom termonuklir– sekitar 300...400 juta°C. Suhu maksimum yang dicapai selama reaksi termonuklir terkendali di fasilitas uji fusi TOKAMAK di Laboratorium Fisika Plasma Princeton, AS, pada bulan Juni 1986 adalah 200 juta °C.
Suhu terendah.
Nol mutlak Kelvin (0 K) sama dengan -273,15° Celcius atau -459,67° Fahrenheit. Suhu terendah, 2·10–9 K (dua per miliar derajat) di atas nol mutlak, dicapai dalam cryostat demagnetisasi nuklir dua tahap di Laboratorium suhu rendah Helsinki Universitas Teknologi, Finlandia, oleh sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Profesor Olli Lounasmaa (lahir 1930), yang diumumkan pada bulan Oktober 1989.
Termometer terkecil.
Dr Sachs, seorang ahli biofisika dari Universitas Negeri dari Negara Bagian New York, Buffalo, AS, membuat mikrotermometer untuk mengukur suhu setiap sel hidup. Diameter ujung termometer adalah 1 mikron, mis. 1/50 diameter rambut manusia.
Halaman 1
Pergerakan termal molekul zat di keadaan cair mirip dengan pergerakannya untuk zat dalam bentuk kristal dan gas. Dalam kristal, gerakan termal molekul dinyatakan terutama dalam getaran molekul relatif terhadap posisi kesetimbangan, yang praktis tidak berubah seiring waktu. Gerak termal molekul dalam gas terutama merupakan gerak translasi dan rotasinya, yang arahnya berubah ketika tumbukan.
Pergerakan termal molekul suatu zat pada permukaan substrat disebut migrasi. Selama migrasi, molekul menjadi mungkin untuk bertabrakan - dua atau kurang sering tiga - satu sama lain. Molekul-molekul yang bertabrakan bersatu di bawah pengaruh gaya van der Waals. Jadi, terbentuklah doublet dan triplet. Mereka lebih sulit untuk diserap dibandingkan molekul tunggal, karena ikatannya dengan permukaan terasa lebih kuat. Formasi-formasi ini adalah pusat aktif pada kondensasi molekul pengendapan berikutnya.
Karena pergerakan termal molekul suatu zat mengganggu susunannya yang teratur, magnetisasi menurun seiring dengan meningkatnya suhu.
Karena pergerakan termal molekul suatu zat mengganggu susunannya yang teratur, magnetisasi menurun seiring dengan meningkatnya suhu. Jika tubuh ini disingkirkan bidang luar, maka pergerakan molekul yang kacau akan menyebabkan demagnetisasi total.
Tekanan uap jenuh diciptakan oleh pergerakan termal molekul suatu zat dalam fase uap pada suhu tertentu.
Keadaan gas terjadi ketika energi gerak termal molekul suatu zat melebihi energi interaksinya. Molekul suatu zat dalam keadaan ini memperoleh gerak translasi bujursangkar, dan properti individu zat hilang, dan mereka mematuhi hukum yang umum untuk semua gas yang tidak dimiliki benda gas bentuk sendiri dan dengan mudah mengubah volumenya saat terkena kekuatan luar atau ketika suhu berubah.
Nol mutlak (0 K) ditandai dengan terhentinya pergerakan termal molekul suatu zat dan berhubungan dengan suhu di bawah 0 C sebesar 273 16 C.
Teori kinetik materi memungkinkan kita membangun hubungan antara tekanan dan energi kinetik gerak termal molekul suatu zat.
Jika gerakan internal dalam molekul dikaitkan dengan gerakan termal eksternalnya, maka tidak mungkin untuk memahami sifat-sifat suatu zat perilaku kimia tanpa mempelajari hubungan ini, tanpa memperhitungkan faktor-faktor yang mempengaruhi pergerakan termal molekul suatu zat (suhu, tekanan, lingkungan, dll.) dan melalui pergerakan termal ini juga mempengaruhi keadaan pergerakan internal pada setiap molekul individu.
Jadi, ditemukan bahwa dari keadaan gas Zat apa pun dapat diubah menjadi cairan. Namun, setiap zat dapat mengalami transformasi seperti itu hanya pada suhu di bawah suhu tertentu, yang disebut suhu kritis Tc. Pada suhu di atas suhu kritis, zat tidak berubah menjadi cair atau padat pada tekanan apa pun. Jelaslah bahwa pada suhu kritis, energi kinetik rata-rata gerak termal molekul suatu zat melebihi energi potensial pengikatannya dalam cairan atau padatan. Karena gaya tarik menarik yang bekerja antar molekul berbagai zat, berbeda, tidak setara dan energi potensial hubungannya, maka nilai suhu kritis untuk zat yang berbeda berbeda-beda.
Waktu relaksasi 1 dan T2 diperkenalkan di atas sebagai konstanta, yang harus ditentukan berdasarkan pengalaman. Nilai 7 yang diukur untuk berbagai zat terletak pada rentang yang luas dari K) 4 detik untuk larutan garam paramagnetik hingga beberapa. Data yang berpengalaman menunjukkan koneksi dekat nilai waktu relaksasi dengan struktur dan sifat gerak termal molekul zat.
Suhu mutlak T, K, mencirikan tingkat pemanasan tubuh. Secara khusus, sebagai nilai awal, bertugas dalam pembangunan praktik Internasional skala suhu Celsius untuk menetapkan titik awal suhu dan satuan pengukurannya - derajat, diambil suhu leleh es (0 C) dan titik didih air (100 C) pada tekanan atmosfer normal. Suhu di atas 0 C dianggap positif, dan suhu di bawah 0 C dianggap negatif. Dalam sistem satuan SI, penghitungan suhu dilakukan dari nol mutlak dalam derajat skala termodinamika Kelvin. Nol mutlak skala ini (0 K) ditandai dengan terhentinya pergerakan termal molekul suatu zat dan pada skala Celsius berhubungan dengan suhu - 273 15 C. Jadi, kedua skala hanya berbeda pada titik awalnya, dan harga pembagian (derajat) bagi mereka adalah sama.
Halaman: 1
