Тепловое движение это кратко

Обновлено: 15.05.2024

Тепловое движение и температура. Постоянная Больцмана

В тепловом движении участвуют все молекулы вещества, поэтому с изменением характера теплового движения изменяется и состояние вещества, его свойства. Так, при повышении температуры вода закипает, превращаясь в пар. Если понижать температуру, вода замерзает и из жидкости превращается в твёрдое тело.

Температура является мерой интенсивности теплового движения молекул и характеризует состояние теплового равновесия системы макроскопических тел: все тела системы, находящиеся друг с другом в тепловом равновесии, имеют одну и ту же температуру.

Температуру измеряют термометром. В любом термометре используется изменение какого-либо макроскопического параметра в зависимости от изменения температуры.

Единицей измерения температуры в системе единиц СИ является градус Кельвина (К). Формула перехода от шкалы Цельсия к шкале температур Кельвина (абсолютной шкале) имеет вид:

где температура по шкале Цельсия.

Минимальной температуре соответствует нуль по абсолютной шкале. При абсолютном нуле тепловое движение молекул прекращается.

Чем выше температура тела, тем больше скорости теплового движения молекул, а, следовательно, тем большей энергией обладают молекулы тела. Таким образом, температура служит мерой кинетической энергии теплового движения молекул.

Средняя квадратичная скорость движения молекул

Средняя квадратичная скорость движения молекул вычисляется по формуле:

$<\overline<v> >_=\sqrt,>$

$k=1,38\cdot <10> где постоянная Больцмана, ^$
Дж/К.

Средняя кинетическая энергия движения одной молекулы

Средняя кинетическая энергия движения одной молекулы:

$\overline<E> =\frac<m_0<<\overline<v>>_>^2>=\frackT$

Физический смысл постоянной Больцмана заключается в том, что эта постоянная определяет связь между температурой вещества и энергией теплового движения молекул этого вещества.

Важно отметить, что средняя энергия теплового движения молекул зависит только от температуры газа. При данной температуре средняя кинетическая энергия поступательного хаотического движения молекул не зависит ни от химического состава газа, ни от массы молекул, ни от давления газа, ни от объема, занимаемого газом.

Примеры решения задач

Задание	Какова средняя кинетическая энергия молекул аргона, если температура газа $<17>^\circ$ С?
Решение	Средняя кинетическая энергия молекул газа определяется по формуле:

$\overline<E> =\frackT$

Переведем единицы в систему СИ: .

$k=1,38\cdot <10> Постоянная Больцмана ^\ /$
.

$\overline<E> =\frac\cdot 1,38\cdot ^\cdot 290=6\cdot ^\ J$

Задание	На сколько процентов увеличится средняя кинетическая энергия молекул газа при изменении его температуры от 7 до $<35>^\circ С$ ?
Решение	Средняя кинетическая энергия молекул газа определяется соотношением:

$\overline<E> =\frackT$

Изменение средней кинетической энергии вследствие изменения температуры:

$\triangle \overline<E> =<\overline<E>>_2-<\overline<E>>_1=\frack\left(T_2-T_1\right)$

Процентное изменение энергии:

$\frac<\triangle \overline<E> >\cdot 100\%=\frack\left(T_2-T_1\right)>kT_1>\cdot 100\%=\frac\cdot 100\%$

$T_1=280K;\ \ T_2=308\ K$

Переведем единицы в систему СИ: .

$\frac<\triangle \overline<E> >\cdot 100\%=\frac\cdot 100\%=10\%$

Задание	Во сколько раз средняя квадратичная скорость пылинки массой $1,75\cdot <10>^$ кг, взвешенной в воздухе, меньше средней квадратичной скорости движения молекул воздуха?
Решение	Средняя квадратичная скорость пылинки:

$<\overline<v> >_=\sqrt,>$

средняя квадратичная скорость молекулы воздуха:

$<\overline<v> >_=\sqrt.>$

Масса молекулы воздуха:

$m_2=\frac<\mu> $

$\mu =0,029\ <kg> где молярная масса воздуха, /$
.

С учетом этого средняя квадратичная скорость молекулы воздуха:

$<\overline<v> >_=\sqrt<\mu>.>$

$\frac<<\overline<v> >_><<\overline<v>>_>=\frac<\mu>.>>,>>=\sqrt_A><\mu>>\$

$N_A=6,02\cdot <10> Число Авогадро ^\ ^$
.

$\frac<<\overline<v> >_><<\overline<v>>_>=\sqrt^\cdot 6,02\cdot ^>>=6\cdot ^6$

В данном уроке рассматривается понятие теплового движения и такой физической величины, как температура.

Тепловые явления в жизни человека занимают огромное значение. С ними мы сталкиваемся и во время прогноза погоды, и во время кипячения обычной воды. С тепловыми явлениями связаны такие процессы, как создание новых материалов, плавление металлов, сгорание топлива, создание новых видов топлива для автомобилей и самолетов и т. д.

Температура является одним из важнейших понятий, связанных с тепловыми явлениями, так как зачастую именно температура является важнейшей характеристикой протекания тепловых процессов.

Теплово́е движе́ние — процесс хаотического (беспорядочного) движения частиц, образующих вещество. Чаще всего рассматривается тепловое движение атомов и молекул.

Хаотичность — важнейшая черта теплового движения. Важнейшими доказательствами существования движения молекул является Броуновское движение и диффузия.

Примечания

См. также

Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Тепловое движение" в других словарях:

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ — ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ, хаотическое движение микрочастиц, из которых состоят все тела. Кинетическая энергия теплового движения растет с абсолютной температурой вещества. Частицы газов беспорядочно движутся по всему объему газа, часто испытывая… … Современная энциклопедия

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ — беспорядочное (хаотическое) движение атомов и молекул, из которых состоят все тела. В газах расстояния между атомами и молекулами в среднем значительно больше размеров молекул. Силы отталкивания на больших расстояниях не действуют, поэтому газы… … Большая политехническая энциклопедия

тепловое движение — šiluminis judėjimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Netvarkingas kūno mikrodalelių judėjimas. atitikmenys: angl. heat motion; thermal motion rus. тепловое движение … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

тепловое движение — šiluminis judėjimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heat motion; thermal motion vok. thermische Bewegung, f; Wärmebewegung, f rus. тепловое движение, n pranc. agitation thermique, f; mouvement thermique, m … Fizikos terminų žodynas

тепловое движение — šiluminis judėjimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Betvarkis (slenkamasis, sukamasis ir t.t.) mikrodalelių judėjimas. Šiluminis judėjimas iš esmės skiriasi nuo paprasto mechaninio judėjimo, kai visos kūno dalys juda tam tikra tvarka.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

тепловое движение — [heat motion] хаотическое движение атомов, молекул и других частиц вещества, интенсивность которого определяется температурой тела. Смотри также: Движение турбулентное движение неконсервативное движение дисло … Энциклопедический словарь по металлургии

Тепловое движение — беспорядочное (хаотическое) движение микрочастиц (молекул, атомов, электронов и др.), из которых состоят все тела. Т. д. это особая форма движения (См. Движение) материи, качественно отличная от обычного механического движения, при… … Большая советская энциклопедия

ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ — хаотическое движение (поступат., вращат. и т. д.) микрочастиц, из к рых состоят все тела. Т. д. качественно отличается от обычного механич. движения, при к ром все пасти тела движутся упорядоченно. Кинетич. энергия Т. д., прямо пропорциональная… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Движение — все явления природы состоят в движении вещества или же объясняются движением. Движущееся тело может быть неизменяемого вида или же изменяемого, деформирующееся; во всяком случае приходится говорить о движении всех или некоторых точек тела:… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Молекулы или атомы веществ не находятся в состоянии покоя, а непрерывно движутся. Тепловое движение — это беспорядочное коллективное перемещение частиц вещества. Обычно рассматривается это явление для атомов или молекул, но оно характерно для любых частиц (электронов, ионов и других).

Температура и скорость

Скорость теплового движения молекул зависит от температуры вещества. Чем выше температура, тем они движутся быстрее. Именно температура является мерой того, насколько интенсивно движутся молекулы или атомы.

Для повышения температуры нужно передать телу некоторое количество теплоты. Эта теплота идет на увеличение внутренней энергии тела. В нее вносят вклад кинетическая и потенциальная энергия молекул или атомов, составляющих вещество. Чем больше их энергия, тем быстрее они движутся.

Большинство молекул перемещается со скоростью, близкой к средней, и лишь небольшое их число имеет скорость намного меньшую или намного большую. Относительное число молекул, движущихся с определенной скоростью, можно найти с помощью функции распределения Максвелла по скоростям. Формулу это функции открыл Джеймс Клерк Максвелл. Из распределения Максвелла можно найти:

наиболее вероятную скорость;
среднюю арифметическую скорость;
среднеквадратичную скорость.

Также скорость передвижения частиц зависит от их массы. Чем масса больше, тем медленнее они движутся.

Доказательства явления

Если посмотреть в микроскоп на взвешенную в воде пыльцу, будет видно, что частичка беспорядочно движется. Почему так происходит? Поскольку масса частички пыльцы сравнима с массой молекулы, эти удары заставляют ее двигаться скачками, так как в каждый момент времени случайным образом количество ударов с одной стороны оказывается больше, чем с другой.

Иногда понятие теплового движения в физике путают с понятием броуновского, однако это ошибка. Тепловым движением называют перемещение частиц самого вещества, тогда как под броуновским — частиц, взвешенных в жидкости или газе.

Именно тепловым движением объясняется явление диффузии. Она может происходить в разных классах веществ, даже в твердых телах, но там она идет значительно медленнее, чем в газах или жидкостях.

При диффузии частицы одного вещества проникают между частицами другого. При этом они движутся от области с большей концентрацией в область с меньшей, и концентрация сама по себе с течением времени выравнивается.

Примеры диффузии — это растворение сахара, соли и других веществ в воде, распространение запахов. При этом с ростом температуры растет и скорость диффузии, так как передвижение молекул становится интенсивнее.

Тепловое движение в различных веществах

Частицы любого вещества совершают тепловое движение. Но в зависимости от того, какое состояние рассматривается, этот процесс несколько отличается:

В газах молекулы движутся беспорядочно, беспрепятственно перемещаясь по всему объему газа.
В жидкостях они движутся скачкообразно, колеблются, вращаются.
В твердых телах частицы могут только колебаться относительно своего положения.

Эти различия связаны с отличием в строении разных агрегатных состояний.

В газе частицы мало взаимодействуют друг с другом и расположены неупорядоченно. Они имеют разные скорости и двигаются в различных направлениях.

В жидкостях существует только ближний порядок, то есть близко расположенные частицы взаимодействуют друг с другом сильнее, чем относительно удаленные. Они могут колебаться около положения равновесия, образовывать слои и перемещаться из одного в другой.

В твердых телах существует дальний порядок, атомы или молекулы обычно образуют кристаллическую решетку и находятся в ее узлах. Такая структура не дает им свободно перемещаться.

Тепловым движением называется непрерывное хаотическое перемещение частиц вещества. Оно характерно для любых веществ, а интенсивность его зависит от температуры. Доказать явление можно, рассматривая броуновское движение и диффузию.

Читайте также: