Как тепловая энергия зависит от скорости движения молекул 6 класс технология кратко

Обновлено: 06.07.2024

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>>\$

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

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

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.

2. Почему при трении увеличивается тепловая энергия тел?

Потому что при трении

3. Что такое первичная и вторичная энергия?

Первичная энергия – это……

Вторичная энергия – это…

4. Как летом можно использовать тепловую энергию Солнца для получения тёплой воды на даче?

Для получения тёплой воды на даче за счёт тепловой энергии Солнца необходимо….

5. Как люди используют тепловую энергию недр Земли?

Тепловая энергия недр Земли используется людьми .

6. Назовите виды природного топлива для сжигания, с которых люди получают тепловую энергию.

Виды природного топлива для сжигания, с которых люди получают тепловую энергию:

7. Какое вещество может дать наибольшее количество тепловой энергии?

Вещество, дающее наибольшее количество тепловой энергии…

8.Почему, если сфокусировать через увеличительное стекло на ладони свет от лампы накаливания, вы почувствуете тепло на коже?

10.Как за счет тепловой энергии осуществляется полет ракеты?

Кратко описать процесс …

11. Какую полезную работу может совершать тепловая энергия костра в туристическом походе?

Тепловая энергия костра ….

12. Почему в электрочайнике вода нагревается быстрее, чем в чайнике, поставленном на электроплиту?

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Почему, если в течение нескольких минут быстро потереть рукой об руку, начинаешь ощущать тепло?

Тепловая энергия.
Получение и использование тепловой энергии человеком.

Главной характеристикой тепловой энергии тела является температура.

Тепловая энергия – это энергия, которая связана с поступательным и колебательным движением молекул веществ.

Подумайте, как летом можно использовать тепловую энергию солнца

Тепловую энергию солнца можно применять для нагрева воды, обогрева и охлаждения помещений.

В 1897 году Франк Шуман, американский изобретатель, инженер и пионер по использованию солнечной энергии, построил небольшой демонстрационный солнечный двигатель, принцип работы которого заключался в том, что солнечный свет отражался на квадратные контейнеры, заполненные эфиром, температура кипения которого меньше, чем воды. Внутри контейнеров были черные трубы, которые приводили в движение паровой двигатель.

В 1908 году Шуман основал компанию Sun Power Company, которая должна была строить большие установки на солнечной энергии. Затем Шуман построил полномасштабный паровой двигатель, который работал на воде под низким давлением. Это дало ему возможность 1912 года запатентовать целую систему с солнечным двигателем.
Между 1912 и 1913 годами Шуман построил первую в мире геотермальную электростанцию в городе Маади, Египет. Двигатель шумановской электростанции перекачивал более 22 000 литров воды за минуту с реки Нил на близлежащие хлопковые поля.

Как люди используют тепловую энергию солнца?

Учебник стр. 134-135

Технология. 6 класс: учеб. пособие для общеобразовательных организаций / В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.; под ред. В. М. Казакевича. – М.: Просвещение, 2017.

Вопросы
1.Вещество, которое может дать
набольшее количество тепловой энергии:

А) Уголь
Б) Древесина
В) Металл уран

2. Расставьте подписи к изображениям.
А.
В.
Б.
1) ТОРФ

2) КАМЕННЫЙ УГОЛЬ

3. Выплавляют из руды металлы, обжигают посуду из глины, режут и сваривают металлы и пластмассы при помощи ________________энергии.

А) Химической
Б) Тепловой
В) Механической

4. Выберите источники вторичной тепловой энергии.
А) Каменный уголь
Б) Солнце
В) Выхлопные газы
Г) Древесина
Д) Вентиляционные выбросы
Е) Нефть
Ж) Гейзер
З) Отработавший водяной пар

Читайте также: