Физика · конспекты
★0
Физика › 8 класс › Тепловые явления

Тема 4Тепловое движение. Температура

★★★
Термины темы — найди их в тексте:ТемператураТепловые явленияТепловое движениеТепловое равновесиеТермометрЦельсия

Горячий чай, холодный лёд, тёплая рука — мы постоянно сравниваем, насколько тела нагреты. Для этого служит особая величина — температура.

Определение

Температура — величина, характеризующая степень нагретости тела. Тепловые явления — явления, связанные с изменением температуры тел: нагревание и охлаждение, плавление и отвердевание, испарение и конденсация.

Что такое температура с точки зрения частиц

При нагревании броуновская крупинка в микроскопе мечется быстрее. Значит, быстрее движутся толкающие её молекулы.

Броуновские частицы в поле зрения микроскопа
Броуновские частицы в поле зрения микроскопа Иллюстрация: light-fizika.ru
Закон

Чем выше температура тела, тем быстрее движутся его частицы.

Определение

Тепловое движение — беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела. Его скорость зависит от температуры.

Запомни

Механическое движение — перемещение тела как целого. Тепловое движение — беспорядочное движение огромного числа частиц внутри тела. Оно не прекращается никогда.

Механическое движение: едет весь мотороллер. Тепловое: беспорядочно мечутся частицы газаМеханическое движение: едет весь мотороллер. Тепловое: беспорядочно мечутся частицы газа
Механическое движение: едет весь мотороллер. Тепловое: беспорядочно мечутся частицы газа Иллюстрация: light-fizika.ru

Тепловое равновесие

Если тела с разной температурой привести в контакт, горячее остывает, холодное нагревается, и вскоре температуры выравниваются.

Горячий и холодный кубики до контакта, во время теплообмена и в тепловом равновесии
Горячий и холодный кубики до контакта, во время теплообмена и в тепловом равновесии Иллюстрация: light-fizika.ru
Определение

Тепловое равновесие — состояние, при котором температуры соприкасающихся тел одинаковы и больше не меняются.

Как измеряют температуру

Термометр приводят в контакт с телом и ждут теплового равновесия — тогда он показывает температуру тела. В жидкостном термометре столбик ртути или подкрашенного спирта расширяется при нагревании.

Уличный, медицинский, лабораторный термометры
Уличный, медицинский, лабораторный термометры Иллюстрация: light-fizika.ru

Шкала Цельсия (1742 г.): 0 ∘C0\,{}^\circ\text{C} — тает лёд, 100 ∘C100\,{}^\circ\text{C} — кипит вода (при нормальном давлении). Промежуток поделён на 100 равных частей.

Андерс Цельсий и две опорные точки его шкалы
Андерс Цельсий и две опорные точки его шкалы Иллюстрация: light-fizika.ru
Дополнительно: шкала Кельвина

В физике часто используют абсолютную шкалу. Её ноль — самая низкая возможная температура, при которой тепловое движение почти прекращается. Шаг такой же, как у Цельсия:

T=t+273T = t + 273

TT — температура в кельвинах (К), tt — в градусах Цельсия.

Абсолютный нуль — около -273\,^\circ\text{C}. Шкалы Цельсия и Кельвина рядомАбсолютный нуль — около -273\,^\circ\text{C}. Шкалы Цельсия и Кельвина рядом
Абсолютный нуль — около −273 ∘C-273\,{}^\circ\text{C}. Шкалы Цельсия и Кельвина рядом Иллюстрация: light-fizika.ru
Образ для запоминания

Температура — «спидометр частиц»: больше градусов — быстрее мечутся частицы. А тепловое равновесие — как два стакана воды, соединённые трубкой: уровни выравниваются сами.

⚗ Мини-опыт

Поднимите температуру и проследите за крупной частицей: как меняется её «дрожание»? Включите след, чтобы увидеть путь частицы.

▶ Симуляция PhET

Накачайте газ в сосуд, затем нагревайте и охлаждайте его. Как связаны температура и скорость частиц?

Газы. ВведениеОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Что происходит с частицами тела при повышении температуры?
Температура — мера того, насколько быстро движутся частицы.
2Термометр опустили в горячую воду. Когда можно снимать показания?
Нужно дождаться теплового равновесия термометра и воды.
3Чем тепловое движение отличается от механического?
В механическом движении перемещается всё тело, в тепловом — его частицы, хаотично.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Какие из явлений тепловые: таяние снега, полёт мяча, кипение воды, падение яблока?

    Ответ

    Таяние снега и кипение воды.

    Как получилось?

  2. Ложку из холодильника опустили в горячий чай. Что произойдёт с их температурами?

    Ответ

    Ложка нагреется, чай немного остынет, пока температуры не станут одинаковыми.

    Как получилось?

  3. Переведите 27 ∘C27\,{}^\circ\text{C} в кельвины.

    Ответ

    T=27+273=300T=27+273=300 К.

    Как получилось?

  4. Переведите −73 ∘C-73\,{}^\circ\text{C} в кельвины.

    Ответ

    T=−73+273=200T=-73+273=200 К.

    Как получилось?

  5. Температура тела 373 К. Сколько это градусов Цельсия? Что при этом происходит с водой?

    Ответ

    t=373−273=100 ∘Ct=373-273=100\,{}^\circ\text{C} — вода кипит.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Почему медицинский термометр держат под мышкой несколько минут, а не секунду?

    Ответ

    Нужно время, чтобы термометр и тело пришли в тепловое равновесие.

    Как получилось?

  2. Температура воздуха утром −5 ∘C-5\,{}^\circ\text{C}, днём +12 ∘C+12\,{}^\circ\text{C}. На сколько градусов и на сколько кельвинов потеплело?

    Ответ

    На 17 ∘C17\,{}^\circ\text{C} и на 17 К — шаг шкал одинаковый.

    Как получилось?

  3. Броуновская частица в капле воды при 20 ∘C20\,{}^\circ\text{C} мечется медленнее, чем при 60 ∘C60\,{}^\circ\text{C}. Объясните с точки зрения МКТ.

    Ответ

    При 60 ∘C60\,{}^\circ\text{C} молекулы воды движутся быстрее и сильнее толкают крупинку со всех сторон, поэтому она мечется быстрее.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Температура
Величина, характеризующая степень нагретости тела.
Тепловые явления
Явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел: плавление, кипение и др.
Тепловое движение
Беспорядочное движение частиц тела; чем выше температура, тем оно быстрее.
Тепловое равновесие
Состояние, при котором температуры соприкасающихся тел одинаковы и больше не меняются.
Шкала Цельсия
0 ∘C0\,{}^\circ\text{C} — тает лёд, 100 ∘C100\,{}^\circ\text{C} — кипит вода.
Кельвины
T=t+273T=t+273
Температура и частицы
Чем выше температура, тем быстрее движутся частицы тела.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.