Тепловое движение. Температура

Научиться понимать, что такое тепловое движение и температура, и как они связаны с внутренней энергией вещества.

Понимание теплового движения и температуры лежит в основе объяснения многих природных явлений: от таяния льда до работы термометра. Это первый шаг к изучению тепловых явлений, которые окружают нас повсюду.

• Тепловое движение — это беспорядочное (хаотичное) движение частиц, из которых состоит вещество.
• Температура — физическая величина, характеризующая степень нагретости тела.
• Чем выше температура, тем быстрее движутся частицы вещества.
• Температура измеряется термометром, в основе которого лежит тепловое расширение жидкости.
• Температура не зависит от массы тела и количества частиц — это характеристика интенсивности движения частиц.
• При тепловом равновесии температуры тел, находящихся в контакте, выравниваются.
• Абсолютный ноль (−273,15 °C) — температура, при которой тепловое движение частиц прекращается (теоретически).

Тепловое движение

Беспорядочное движение частиц (атомов, молекул), из которых состоит тело. Чем быстрее движутся частицы, тем выше температура тела.

Температура

Физическая величина, которая показывает, насколько тело нагрето. Она связана со средней скоростью движения частиц вещества.

Термометр

Прибор для измерения температуры. Работает на основе свойства жидкостей расширяться при нагревании.

Шкала Цельсия

Шкала температур, где за 0 °C принята температура таяния льда, а за 100 °C — температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

Абсолютный ноль

Самая низкая возможная температура, при которой прекращается тепловое движение частиц. Равен −273,15 °C.

Тепловое равновесие

Состояние, при котором тела, находящиеся в контакте, имеют одинаковую температуру и не обмениваются теплом.

• Температура измеряется в градусах Цельсия (°C). В науке также используют шкалу Кельвина, где 0 K = −273,15 °C.
• Средняя скорость движения молекул газа при комнатной температуре (20 °C) составляет сотни метров в секунду.
• При нагревании тела его частицы движутся быстрее, при охлаждении — медленнее.
• Термометр показывает собственную температуру, поэтому для точного измерения нужно подождать, пока он достигнет теплового равновесия с телом.
• Броуновское движение — это видимое в микроскоп хаотичное движение мелких частиц (например, пыльцы), вызванное ударами молекул жидкости.
• Диффузия (самопроизвольное перемешивание веществ) протекает быстрее при повышении температуры, так как частицы движутся быстрее.

1. Пример 1случай

   Когда вы держите в руке стакан горячего чая, вы чувствуете тепло

   Пояснение

   • это молекулы стакана движутся быстрее и передают энергию вашей руке
2. Пример 2случай
   • Зимой на морозе металлическая ручка двери кажется холоднее деревянной, хотя температура одинаковая — просто металл лучше проводит тепло
3. Пример 3случай
   • Капля чернил, опущенная в стакан с водой, через некоторое время равномерно окрашивает всю воду — это диффузия, которая ускоряется при нагревании
4. Пример 4случай
   • Термометр под мышкой показывает температуру тела, потому что через несколько минут он достигает теплового равновесия с телом

• Самая низкая температура, достигнутая в лабораторных условиях, — около 0,0000000001 К (пикокельвин), что почти абсолютный ноль.
• Температура на Солнце достигает 15 миллионов градусов Цельсия в ядре, но на поверхности — около 5500 °C.
• Если бы тепловое движение частиц прекратилось (при абсолютном нуле), то даже воздух превратился бы в жидкость или твёрдое тело.

• Не трогайте горячие предметы голыми руками — можно получить ожог. Используйте прихватки или специальные инструменты.
• Не разбивайте термометр: ртуть, содержащаяся в нём, ядовита. При повреждении термометра сообщите взрослым.

• Внутренняя энергия
• Способы изменения внутренней энергии
• Теплопроводность
• Конвекция
• Излучение