Тема 2.2. Тепловое движение. Температура.

Основные понятия и термины по теме:

Тепловое равновесие. Температура. Термометр. Шкала температур.

План изучения темы:

1. Тепловое равновесие.
2. Температура. Измерение температуры.
3. Температурные шкалы.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Молекулы находятся в состоянии непрерывного движения. Интенсивность хаотического теплового движения молекул определяется температурой. Если привести в контакт тела с различной температурой, то тела приходят в состояние теплового равновесия, при котором температура тел будет одинакова.

Тепловое равновесие – состояние системы, когда температура во всех частях системы одинакова и постоянна.

Температура – это мера хаотического движения теплового движения частиц, физический параметр, одинаковый во всех частях системы тел, находящихся в состоянии теплового равновесия.

При изменении температуры тела изменяются и другие его физические характеристики (например, объем). По количественному изменению этих характеристик можно судить об изменении температуры тела и установить единицы температуры и температурную шкалу. Тело, по изменению какой-либо физической характеристики которого можно определить равновесную температуру (при его контакте с другим телом), называется термометром. Температура непосредственно не измеряется! Измеряется величина, зависящая от температуры! Термометр измеряет собственную температуру! А, если мы хотим измерить с помощью термометра температуру какого-либо другого тела, надо подождать некоторое время, пока температуры тела и термометра уравняются, т.е. наступит тепловое равновесие между термометром и телом. В этом состоит закон теплового равновесия: у любой группы изолированных тел через какое-то время температуры становятся одинаковыми, т.е. наступает состояние теплового равновесия.

Впервые прибор для определения температуры был изобретен Галилеем в 1952 г. Небольшой стеклянный баллон был припаян к тонкой трубке с открытым концом. Баллон нагревали руками и погружали конец трубки в сосуд с водой. Баллон охлаждался до температуры окружающего воздуха и уровень воды в трубке поднимался. Т.е. по изменению объёма газа в сосуде можно было судить об изменении температуры. Здесь еще не было числовой шкалы, поэтому такой прибор назывался термоскопом. Измерительная шкала появилась только через 150 лет!

Простейшим и наиболее распространенным термометром является жидкостный (ртутный или спиртовой), равновесная температура которого при тепловом контакте с другим телом определяется по высоте столбика жидкости, находящейся в капиллярной стеклянной трубке с расширением на нижнем конце. С изменением равновесной температуры изменяется объем, и, следовательно, и высота столбика жидкости.

Наиболее распространенной температурной шкалой является шкала Цельсия, за основные точки которой приняты положения верхних уровней столбика жидкости, когда термометр находится в тепловом контакте:

1) с тающим льдом;

2) с паром кипящей воды (при нормальном атмосферном давлении).

Расстояние между этими уровнями разделены на 100 равных частей; 1, 01 этого расстояния принята за один градус температурной шкалы Цельсия (1⁰С), что соответствует также одному Кельвину (1К).

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от её природы и пропорциональна абсолютной температуре газа Т. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул.

, то

средняя квадратичная скорость равна .

Лабораторные работы – «не предусмотрено»

Практические занятия: