I. V. ヤコブレフ | 物理材料 | MathUs.ru
分子物理学と熱力学
このマニュアルは、第 2 セクション「分子物理学」に特化しています。 物理学における統一国家試験コードの熱力学。 以下のトピックについて説明します。
物質の原子や分子の熱運動。 ブラウン運動。 拡散。 原子理論の実験的証拠。 物質の粒子の相互作用。
気体、液体、固体の構造のモデル。
理想的なガスモデル。 圧力と平均運動エネルギーの関係 熱の動き理想的な気体分子。 絶対温度。 気体の温度とその粒子の平均運動エネルギーとの関係。 方程式 p = nkT。 メンデレーエフのクラペイロン方程式。
等過程:等温過程、等容性過程、等圧過程、断熱過程。
飽和ペアと不飽和ペア。 空気の湿度。
物質の集合状態の変化: 蒸発と凝縮、液体の沸騰、融解、結晶化。 相転移ではエネルギーが変化します。
内部エネルギー。 熱平衡。 熱伝達。 熱量。 比熱物質。 熱平衡方程式。
熱力学の仕事をします。 熱力学の第一法則。
熱機関の動作原理。 熱機関の効率。 熱力学の第二法則。 エネルギー問題と環境保護。
マニュアルにはいくつかの内容も含まれています 追加の材料、統一国家試験コードには含まれていません（ただし、統一国家試験コードには含まれています） 学校のカリキュラム！）。 この資料を使用すると、取り上げられているトピックをより深く理解できます。
1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3 液体。 。 。 。 。 。 10
分子物理学の基本公式 | |||
温度 | |||
熱力学システム. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
熱平衡. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
温度スケール。 絶対温度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
理想気体の状態方程式 | |||
気体粒子の平均運動エネルギー. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
5.2 MKT理想気体の基本式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.3 粒子エネルギーとガス温度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
6.1 熱力学的プロセス. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.2 等温プロセス. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6.3 等温プロセスグラフ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.4 等圧過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6.5 等圧プロセスグラフ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
等積性プロセス. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | ||
等積性過程のグラフ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | ||
7 飽和蒸気 | ||
7.1 蒸発と凝縮
7.2 ダイナミックバランス. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.3 飽和蒸気の性質. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
8.1 単原子理想気体の内部エネルギー. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
8.2 ステータス機能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
8.3 内部エネルギーの変化: 完了した仕事. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
8.4 内部エネルギーの変化: 熱伝達 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
8.5 熱伝導率. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
10 相転移 |
10.1 溶解と結晶化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
10.2 融解グラフ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
10.3 融解比熱. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
10.4 結晶化グラフ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
10.5 蒸発と凝縮. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.6 沸騰させる。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 41
10.7 沸騰グラフ。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 42
10.8 結露グラフ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |
11 熱力学の第一法則 |
11.1 等圧過程におけるガスの仕事. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
11.2 任意のプロセスでのガスの仕事. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11.3 ガスに対して行われる仕事. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11.4 熱力学の第一法則. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
11.5 熱力学第一法則のアイソプロセスへの適用. . . . . . . . . . . . . 46
11.6 断熱プロセス. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
12.1 熱機関. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
12.2 冷凍機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
13.1 自然界のプロセスの不可逆性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
13.2 クラウジウスとケルビンの公準. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1 基本規定分子動力学理論
有名なコース「ファインマン物理学講義」の著者である偉大なアメリカの物理学者リチャード・ファインマンは、次のような素晴らしい言葉を書きました。
ある種の地球規模の大災害の結果、蓄積されたすべてのものが破壊された場合、 科学的知識が破壊され、たった 1 つのフレーズだけが生物の将来の世代に伝えられるとしたら、最も少ない単語で構成されたどのステートメントが最も多くの情報をもたらすでしょうか? 私はこれが原子仮説であると信じています（仮説ではなく事実と呼ぶこともできますが、これでは何も変わりません）。すべての物体は、継続的に運動し、短い距離で引き付けられる小さな物体の原子で構成されていますが、どちらかがもう一方に近づくと反発します。 この一言で。 。 。 世界については信じられないほどの量の情報がありますが、必要なのは少しの想像力と少しの考慮だけです。
これらの言葉には、物質の構造に関する分子動力学理論 (MKT) のエッセンスが含まれています。 すなわち、ICTの主な規定は以下の3つである。
1. あらゆる物質は、分子や原子の小さな粒子から構成されています。 それらは空間内に離散的に、つまり互いに一定の距離を置いて配置されます。
2. 物質の原子または分子はランダムな運動状態にあります 1、止まらない。
3. 物質の原子または分子は、粒子間の距離に応じた引力と反発力によって相互作用します。
これらの規定は、数多くの観察と実験事実を一般化したものです。 これらの規定を詳しく見て、その実験的根拠を示してみましょう。
1.1 原子と分子
一枚の紙を、どんどん小さな部分に分割してみましょう。 あらゆる段階で紙切れが手に入るのでしょうか、それともどこかの段階で何か新しいものが現れるのでしょうか？
MKT の最初の立場は、物質は無限に分割できないことを示しています。 遅かれ早かれ、私たちはこの物質の最小粒子の「最後のフロンティア」に到達するでしょう。 これらの粒子は原子や分子です。 部分に分割することもできますが、そうすると元の実体は存在しなくなります。
原子は、特定の化学元素のすべてを保持する最小の粒子です。 化学的特性。 化学元素はそれほど多くはありませんが、それらはすべて周期表に記載されています。
分子は、そのすべての化学的特性を保持する、特定の物質 (化学元素ではありません) の最小の粒子です。 分子は、1 つ以上の化学元素の 2 つ以上の原子で構成されます。
たとえば、H2O は 2 つの水素原子と 1 つの酸素原子からなる水分子です。 それを原子に分割することで、「水」という物質を扱わなくなります。 次に、H 原子と O 原子をその構成部分に分割すると、陽子、中性子、電子のセットが得られ、それによって最初は水素と酸素だったという情報が失われます。
1 この動きを熱運動といいます。
原子または分子の大きさ（原子または分子の大きさ） 多数原子）は約10 8 cmであり、これは光学顕微鏡では原子を見ることができないほど小さい値です。
原子や分子を略して単に物質の粒子と呼びます。 それぞれの具体的なケースにおいて、粒子が正確に何であるか、原子または分子であるかを確立することは難しくありません。 私たちが話しているとしたら 化学元素の場合、粒子は原子になります。 複雑な物質を考えると、その粒子はいくつかの原子からなる分子です。
さらに、MCT の最初の立場では、物質の粒子は空間を継続的に満たさないと述べています。 粒子は離散的に、つまり別々の点にあるかのように配置されます。 粒子の間には隙間があり、そのサイズは一定の範囲内で変化する可能性があります。
MKT の最初の位置は、物体の熱膨張現象によってサポートされます。 つまり、物質を加熱すると粒子間の距離が広がり、物体が大きくなります。 逆に、冷却すると粒子間の距離が減少し、その結果、物体が収縮します。
MCT の最初の位置の明確な確認は、拡散、つまり接触する物質の相互浸透でもあります。
たとえば、図では 図 1 は、液体中での拡散のプロセスを示しています2。 可溶性物質の粒子を水の入ったグラスに入れ、最初はグラスの左上部分に位置します。 時間の経過とともに、粒子は高濃度の領域から低濃度の領域に移動します（拡散するといわれています）。 最終的に、粒子の濃度はどこでも同じになり、粒子は液体の体積全体に均一に分布します。
米。 1. 液体中での拡散
分子動力学理論の観点から拡散をどのように説明すればよいでしょうか? それは非常に単純です。ある物質の粒子が別の物質の粒子間の隙間に侵入します。 この隙間が大きいほど拡散が早く進むため、粒子間の距離が遠い気体は最も混ざりやすくなります。 他のサイズ粒子そのもの）。
1.2 原子や分子の熱運動
MCT の 2 番目の立場の公式をもう一度思い出してみましょう。物質の粒子はランダムな運動 (熱運動とも呼ばれます) を起こし、決して止まることはありません。
MKT の 2 番目の位置は、やはり拡散現象であることが実験的に確認されました。粒子の相互浸透は、粒子が連続的に移動する場合にのみ可能であるためです。
2 画像は en.wikipedia.org より。
しかし、物質の粒子の永遠の混沌とした運動の最も顕著な証拠はブラウン運動です。 これは、液体または気体中に浮遊する塵粒子または粒子（サイズ 10 5 ～ 104 cm）のブラウン粒子の連続的なランダムな動きの名前です。
ブラウン運動は、水中に浮遊する花粉粒子の連続的なダンスを顕微鏡を通して観察したスコットランドの植物学者ロバート ブラウンに敬意を表してその名前が付けられました。 この動きが永久に起こることを証明するために、ブラウンは空洞が水で満たされた石英片を発見しました。 何百万年も前に水がそこに到達したという事実にもかかわらず、そこにあった斑点は動き続けました。これは他の実験で観察されたものと何ら変わりませんでした。
ブラウン運動の理由は、浮遊粒子が液体 (気体) 分子から補償されない衝撃を受けること、そして分子の無秩序な動きにより、結果として生じる衝撃の大きさと方向がまったく予測できないためです。 したがって、ブラウン粒子は複雑なジグザグの軌道を描きます (図 2)3。
米。 2. ブラウン運動
ブラウン粒子のサイズは原子のサイズの 1000 ～ 10000 倍です。 一方で、ブラウン粒子は非常に小さいため、異なる数の分子が異なる方向に衝突すると「感じ」ます。 この衝突数の違いがブラウン粒子の顕著な動きにつながります。 一方、ブラウン粒子は顕微鏡で観察できるほど大きいです。
ところで、ブラウン運動は分子の存在そのものの証明と考えることもできます。つまり、MKT の最初の位置を実験的に実証することもできます。
1.3 物質の粒子の相互作用
MCT の 3 番目の立場は、物質の粒子の相互作用について述べています。原子または分子は、粒子間の距離に応じて引力と反発力によって互いに相互作用します。距離が増加すると、引力が優勢になり始めます。反発力が低下します。
MKT の 3 番目の位置の妥当性は、物体の変形中に発生する弾性力によって証明されます。 物体が引き伸ばされると、その粒子間の距離が増加し、粒子間の引力が優勢になり始めます。 物体が圧縮されると、粒子間の距離が減少し、その結果、反発力が優勢になります。 どちらの場合も、弾性力は変形とは反対の方向に作用します。
3 画像はサイト nv-magadan.narod.ru からのものです。
分子間相互作用力の存在のもう一つの確認は、物質の凝集の 3 つの状態の存在です。
で 気体中では、分子は分子自体のサイズを大幅に超える距離で互いに分離されています（空気中では、 通常の状態約1000回）。 このような距離では、分子間の相互作用力が実質的に存在しないため、気体は分子に供給される体積全体を占め、容易に圧縮されます。
で 液体では、分子間の空間は分子のサイズに匹敵します。 分子引力は非常に顕著であり、液体の体積を確実に保持します。 しかし、液体がその形状を保持するには、これらの力は十分に強力ではなく、液体は気体と同様に容器の形状をとります。
で 固体では粒子間の引力が非常に強く、固体は体積だけでなく形状も保持します。
ある凝集状態から別の凝集状態への物質の移行は、物質の粒子間の相互作用力の大きさの変化の結果です。 粒子自体は変化しません。
砂糖が水に溶ける速度は何が決まると思いますか? 簡単な実験ができます。 砂糖を2つ取り、1つは沸騰したお湯の入ったグラスに、もう1つは冷水の入ったグラスに入れます。
沸騰したお湯に砂糖を入れると、冷水に入れるよりも数倍の速さで砂糖が溶ける様子がわかります。 溶解の原因は拡散です。 これは、より多くの場合、拡散がより速く起こることを意味します 高温。 そして拡散の原因は分子の移動です。 したがって、分子は温度が高いほど速く動くと結論付けます。 つまり、その移動速度は温度に依存します。 物体を構成する分子のランダムで混沌とした運動が熱運動と呼ばれるのはこのためです。
分子の熱運動
温度が上昇すると、分子の熱運動が増加し、物質の性質が変化します。 固体は溶けて液体になり、液体は蒸発して気体になります。 したがって、温度が低下すると、分子の熱運動の平均エネルギーも減少し、それに応じて物体の集合状態が変化する過程が起こります。 逆方向: 水は凝結して液体になり、液体は凍って固体になります。 同時に、分子の温度と速度の平均値について常に話します。これらの値のより高い値と低い値を持つ粒子が常に存在するためです。
物質内の分子は一定の距離を移動して何らかの仕事をします。 つまり、粒子の運動エネルギーについて話すことができます。 それらの相対的な位置により、分子の位置エネルギーも存在します。 私たちが物体の運動エネルギーと位置エネルギーについて話すとき、それは物体の総力学的エネルギーの存在について話していることになります。 したがって、物体の粒子が運動エネルギーと位置エネルギーを持っている場合、これらのエネルギーの合計を独立した量として話すことができます。
体内エネルギー
例を見てみましょう。 弾性ボールを床に投げると、その動きの運動エネルギーは、床に触れた瞬間に完全に位置エネルギーに変わり、跳ね返ると運動エネルギーに戻ります。 重い鉄の球を硬くて弾力性のない表面に投げると、ボールは跳ね返らずに着地します。 着陸後の運動エネルギーと位置エネルギーはゼロになります。 エネルギーはどこへ行ったのでしょうか？ 彼女はただ消えてしまったのでしょうか？ 衝突後にボールと表面を観察すると、ボールがわずかに平らになり、表面にへこみが残り、両方ともわずかに温まっていることがわかります。 つまり、物体の分子の配置が変化し、温度も上昇したということです。 これは、物体の粒子の運動エネルギーと位置エネルギーが変化したことを意味します。 体のエネルギーはどこにも消えていない、それは体の内部エネルギーに変わりました。 内部エネルギーは、体内のすべての粒子の運動エネルギーと位置エネルギーです。 物体の衝突により内部エネルギーが変化し、増加し、機械的エネルギーが減少しました。 これは何
§ 1. 熱運動。 私たちの周りの世界にはさまざまな温度があります 物理現象、体の加熱と冷却に関連しています。 加熱するとそれがわかります 冷水最初は暖かくなり、その後熱くなります。 「冷たい」、「暖かい」、「熱い」などの言葉は、物体の加熱の程度、物理学で言うところの物体の温度の違いを示します。 温水の温度は冷水の温度よりも高くなります。 夏の気温は冬よりも高くなります。熱現象の例:
a - 氷が溶ける。 b - 水の凍結 体温は体温計を使用して測定され、摂氏 (°C) で表されます。温度が高くなると拡散が早く起こることはすでにご存知でしょう。 これは、分子の運動速度と温度が関係していることを意味します。 温度が上昇すると分子の運動速度は増加し、温度が低下すると分子の運動速度は減少します。 したがって、体温は分子の運動速度に依存します。温水は冷水と同じ分子で構成されています。 それらの違いは分子の運動速度だけであり、温度変化を伴う物体の加熱または冷却に関連する現象を熱と呼びます。 このような現象には、たとえば、空気の加熱と冷却、氷の溶解、金属の溶解などが含まれます。 金属の溶解 物体を構成する分子または原子は、連続的にランダムな運動をしています。 私たちの周囲の体内のそれらの数は非常に多いです。 したがって、1 cm3 に等しい体積の水には、約 3.34×1022 個の分子が含まれています。 各分子は非常に複雑な軌道に沿って移動します。 これは、例えば、異なる方向に高速で移動するガス粒子が互いに衝突したり、容器の壁に衝突したりするためです。 その結果、彼らは速度を変えて再び動き続けます。 図1は水に溶けた塗料の微細な粒子の移動の軌跡を示しています。米。 1. 水に溶けた塗料微粒子の移動軌跡 物体の分子の運動速度はその温度に関係するため、粒子のランダムな運動は次のように呼ばれます。 熱の動き.
液体中では、分子は振動し、回転し、相互に移動することができます。 固体では分子や原子はある平均的な位置を中心に振動しており、物体のすべての分子は熱運動に参加しているため、熱運動の性質が変化すると物体の状態や性質も変化します。 したがって、温度が上昇すると氷が溶け始め、液体に変わります。 例えば水銀は温度を下げると液体から固体に変わります。 結晶格子氷 体温が入っています 近い接続分子の平均運動エネルギーを使用します。 物体の温度が高いほど、その分子の平均運動エネルギーは大きくなります。 物体の温度が低下すると、その分子の平均運動エネルギーが減少します。
このレッスンでは、熱運動と温度などの物理量の概念を検討します。
熱現象は人間の生活にとって非常に重要です。 天気予報をするときと、普通の水を沸騰させるときに、私たちはそれらに遭遇します。 熱現象は、新しい材料の作成、金属の溶解、燃料の燃焼、自動車や航空機用の新しいタイプの燃料の作成などのプロセスに関連しています。
温度もそのうちの一つです 最も重要な概念多くの場合、問題となるのは温度であるため、熱現象に関連しています。 最も重要な特徴熱プロセスの過程。
意味。熱現象- これらは、物体の加熱または冷却、およびそれらの凝集状態の変化に関連する現象です (図 1)。
米。 1. 氷の融解、水の加熱、蒸発
すべての熱現象は、 温度.
すべての身体はその状態によって特徴付けられます。 熱平衡. 主な特徴熱平衡は温度です。
意味。温度- これは体の「暖かさ」の尺度です。
温度は物理量であるため、測定することができますし、測定する必要があります。 温度を測定するには、と呼ばれる装置が使用されます。 温度計(ギリシャ語より サーモ- "暖かい"、 メトレオ-「測定」）（図2）。
米。 2. 温度計
最初の温度計 (あるいはその類似物) はガリレオ・ガリレイによって発明されました (図 3)。
米。 3. ガリレオ・ガリレイ (1564-1642)
ガリレオの発明。彼は大学の講義で学生たちに発表しました。 16 世後期世紀 (1597 年) と呼ばれた サーモスコープ。 温度計の動作は次の原則に基づいています。 物理的特性物質は温度によって変化する.
ガリレオの実験それは次のようなものでした。彼は長い柄の付いたフラスコを取り、水を入れました。 それから彼はコップ一杯の水を取り、フラスコを逆さまにしてコップの中に置きました。 自然に水の一部が流れ出しましたが、結果として脚部にはある程度の水が残りました。 ここでフラスコ（空気が入っている）を加熱すると水位が下がり、冷却すると逆に水位が上がります。 これは、物質（特に空気）は加熱されると膨張し、冷却されると収縮する傾向があるためです（レールが連続しておらず、ポスト間のワイヤーがわずかにたるんでいるのはこのためです）。 。
米。 4. ガリレオの実験
この考えは、温度変化の評価を可能にした最初のサーモスコープ (図 5) の基礎を形成しました (測定値は大気圧に大きく依存するため、このようなサーモスコープで温度を正確に測定することは不可能です)。
米。 5. ガリレオのサーモスコープのコピー
同時に、いわゆる学位スケールが導入されました。 言葉そのもの 程度ラテン語から翻訳すると「ステップ」を意味します。
現在までに 3 つの主要なスケールが保存されています。
1. 摂氏
最も広く使用されているスケールは、誰もが子供の頃から知っている摂氏スケールです。
アンダース・セルシウス (図 6) はスウェーデンの天文学者で、次の温度スケールを提案しました。 - 水の沸点。 - 水の氷点下温度。 今日、私たちは皆、逆摂氏スケールに慣れています。
米。 6 アンドレス・セルシウス (1701-1744)
注記：セルシウス氏自身は、この規模の選択の理由は次のとおりであると述べています。 単純な事実：しかし、冬にはマイナス気温になることはありません。
2. 華氏スケール
イギリス、アメリカ、フランス、ラテンアメリカ、その他の一部の国では、華氏スケールが一般的です。
ガブリエル ファーレンハイト (図 7) はドイツの研究者兼技術者で、ガラス製造に初めて独自のスケールを使用しました。 華氏スケールはより薄く、寸法の観点から言えば、華氏スケールの度は摂氏スケールの度よりも小さくなります。
米。 7 ガブリエル・ファーレンハイト (1686-1736)
3. レオミュールスケール
技術的なスケールはフランスの研究者 R.A. によって発明されました。 レオミュール（図8）。 このスケールによれば、それは水の凝固点に相当しますが、レオミュールは水の沸点として 80 度の温度を選択しました。
米。 8. ルネ・アントワーヌ・レオミュール (1683-1757)
物理学では、いわゆる 絶対スケール - ケルビンスケール(図8)。 摂氏 1 度はケルビン 1 度に等しくなりますが、温度はほぼそれに対応します (図 9)。
米。 9. ウィリアム・トムソン (ケルビン卿) (1824-1907)
米。 10. 温度スケール
物体の温度が変化すると、その直線寸法が変化することを思い出してください (加熱すると物体は膨張し、冷却すると収縮します)。 これは分子の挙動によるものです。 加熱すると粒子の運動速度が速くなり、より頻繁に相互作用し始め、体積が増加します（図11）。
米。 11. 長さ寸法の変更
このことから、温度は物体を構成する粒子の動きに関係していると結論付けることができます (これは固体、液体、気体に当てはまります)。
気体中の粒子の動き (図 12) はランダムです (気体中の分子と原子は実際には相互作用しないため)。
米。 12. 気体中の粒子の動き
液体中の粒子の動き（図13）は「ジャンプのような」ものです。つまり、分子は「座りっぱなしの生活」を送っていますが、ある場所から別の場所に「ジャンプ」することができます。 これにより液体の流動性が決まります。
米。 13. 液体中の粒子の動き
粒子の動き 固体(図 14) は振動性と呼ばれます。
米。 14. 固体中の粒子の動き
したがって、すべての粒子は継続的に運動しています。 この粒子の動きを 熱の動き（無秩序な、混沌とした動き）。 この動きは（体温がある限り）止まることはありません。 熱運動の存在は 1827 年に英国の植物学者ロバート ブラウンによって確認され (図 15)、この運動は彼の名にちなんで名付けられました。 ブラウン運動.
米。 15. ロバート・ブラウン (1773-1858)
今日、最も知られているのは、 低温達成できるのはおよそ です。 粒子の動きが止まるのはこの温度です（ただし、粒子自体の内部の動きは止まりません）。
ガリレオの実験については以前に説明しましたが、結論として、別の実験、1702年にいわゆる ガス温度計。 この温度計は小さな改良を加えながら今日まで生き残っています。
米。 15. ギョーム・アモントン (1663-1705)
アモントンの経験
米。 16. アモントンの経験
フラスコに水を入れ、細い管で栓をします。 ここで水を加熱すると、水の膨張によりチューブ内のレベルが上昇します。 チューブ内の水の上昇レベルに基づいて、温度が変化していると結論付けることができます。 アドバンテージ アモントン温度計それは気圧に依存しないということです。
このレッスンでは、このような重要な点について学びました。 物理量、 どうやって 温度。 測定方法や特徴・性質などを調べました。 今後のレッスンではこの概念を学習します 内部エネルギー.
参考文献
- Gendenshtein L.E.、Kaidalov A.B.、Kozhevnikov V.B. /編 オルロバ V.A.、ロイゼナ I.I. 物理学 8. - M.: ムネモシュネ。
- ペリシキン A.V. 物理学 8. - M.: バスタード、2010 年。
- Fadeeva A.A.、Zasov A.V.、Kiselev D.F. 物理学 8. - M.: 啓蒙。
- インターネットポータル「class-fizika.narod.ru」（）
- インターネットポータル「school.xvatit.com」（）
- インターネットポータル「ponimai.su」（）
宿題
1. No. 1-4 (第 1 項)。 ペリシキン A.V. 物理学 8. - M.: バスタード、2010 年。
2. Galileo のサーモスコープはなぜ校正できないのですか?
3. 鉄釘をストーブで加熱しました。
鉄分子の運動速度はどのように変化したのでしょうか?
釘を冷水に入れると分子の速度はどのように変化しますか?
水の分子の移動速度はどのように変化するのでしょうか?
これらの実験中に爪の体積はどのように変化しますか?
4. 風船を部屋から寒い場所に移動しました。
ボールの体積はどのように変化しますか？
ボール内の空気分子の速度はどのように変化しますか?
ボールを部屋に戻し、さらに電池の隣に置いた場合、ボール内の分子の速度はどのように変化しますか?
熱の動き
あらゆる物質は小さな粒子、つまり分子で構成されています。 分子- これは、すべての化学的特性を保持する特定の物質の最小粒子です。 分子は空間内に離散的に、つまり互いに一定の距離を置いて配置され、連続した状態にあります。 無秩序な（混沌とした）動き .
物体は多数の分子で構成されており、分子の動きはランダムであるため、ある分子が他の分子からどれだけの衝撃を受けるかを正確に言うことは不可能です。 したがって、各瞬間における分子の位置と速度はランダムであると彼らは言います。 ただし、これは分子の動きが特定の法則に従わないことを意味するものではありません。 特に、ある時点での分子の速度は異なりますが、ほとんどの分子はある特定の値に近い速度値を持っています。 通常、分子の運動速度について話すとき、それらは次のことを意味します。 平均速度 (v$cp).
すべての分子が動く特定の方向を選び出すことは不可能です。 分子の動きは決して止まらない。 それは継続的であると言えます。 このような原子や分子の連続的な混沌とした運動を - と呼びます。 この名前は、分子の運動速度が体温に依存するという事実によって決定されました。 物体の分子の平均運動速度が速いほど、その温度は高くなります。 逆に、体温が高くなるほど、分子運動の平均速度は速くなります。
液体分子の動きは、その中に浮遊する固体物質の非常に小さな粒子の動きであるブラウン運動を観察することによって発見されました。 各粒子は任意の方向に連続的に急激な運動を行い、破線の形で軌跡を描きます。 粒子のこの挙動は、粒子が液体分子からの衝撃を異なる側面から同時に受けると考えることで説明できます。 粒子の質量は分子自体の質量に比例するため、反対方向からのこれらの衝突の数の差が粒子の移動につながります。 このような粒子の動きは、1827 年にイギリスの植物学者ブラウンによって初めて発見され、水中の花粉粒子を顕微鏡で観察しました。そのため、次のように呼ばれています。 ブラウン運動.
