Zer da hau: mugimendu termikoa? Nolako ideia dago horrekin?

Mundu fisikoaren gertaerak tenperatura aldaketekin lotuta daude. Haren haurtzaroan haurtzaroan lortzen den bakoitzean, izotza hotza dela ulertzen du eta ura erredurak izaten ditu. Aldi berean, ulertzen da tenperatura aldaketaren prozesuak ez direla berehala gertatzen. Orduan eskolan bakarrik ikasten da mugimendu termikoa dela eta. Tenperaturarekin lotutako prozesuak fisikaren zati oso bat identifikatu zuen.

Zein da tenperatura?

Kontzeptu zientifikoa ohiko terminoak ordezkatzeko erabiltzen da. Eguneroko bizitzan, beroa, hotza edo beroa bezalako hitzak etengabe agertzen dira. Gorputzaren berotasun maila buruz hitz egiten dute. Hau fisikan definitzen da, kantitate eskalagarria denez gain. Azken finean, tenperatura norabide ez dauka, baina balio numerikoa soilik.

Unitateen nazioarteko sistema (SI), tenperatura Celsius gradutan neurtzen da (° C). Baina fenomeno termikoak deskribatzen dituzten formula askotan, Kelvin (K) bihurtzeko beharrezkoa da. Horretarako, formula sinple bat dago: T = t + 273. Bertan, T da Kelvin-en tenperatura, eta t Celsius da. Kelvin eskala zero tenperatura absolutuaren kontzeptuarekin lotzen da.

Hainbat tenperatura-eskala daude. Europan eta Amerikan, adibidez, Fahrenheit (F) mailan. Hori dela eta, Celsiusen idatzi behar dute. Horretarako, F irakurketen 32 irakasgaia kendu beharra dago, eta ondoren banatu 1.8.

Hasiera esperimentua

Bere azalpenean tenperatura, mugimendu termikoa bezalako kontzeptuak ezagutzea beharrezkoa da. Bai, esperientzia hau egiteko erraza da.

Hiru tanga hartuko ditu berarekin. Eskuetan erraz doitzeko nahikoa izan behar dute. Bete tenperatura desberdineko urarekin. Lehenengoa, oso hotza izan behar da. Bigarrenean - berotu. Hirugarrenean, bota ur beroa, esku bat eduki ahal izateko.

Orain esperientzia bera. Behera ezazu zure ezkerreko ur hotza edukiontzi batera, beroena den eskuinera. Itxaron minutu pare bat. Kendu eta ur epeletan ontzi batean murgildu.

Emaitza ustekabea izango da. Eskuarekin ur beroa sentituko dela sentitzen du, eskuineko ura hotz sentimendua izango du. Hau da, hasiera batean, orekako oreka termikoa ezarri behar da, eskuetan hasieran murgilduta dauden likidoekin. Orduan saldoa nabarmen urratu da.

Teoria zinetiko molekularreko xedapen nagusiak

Bero fenomeno guztiak deskribatzen ditu. Eta adierazpen horiek nahiko sinpleak dira. Horregatik, mugimendu termikoari buruzko elkarrizketa bat behar da xedapen horiek ezagutzeko.

Lehenik eta behin: substantziak minutu partikulez osatuta daude, elkarrengandik urrun dauden lekuetan. Eta partikula horiek molekula eta atomo izan daitezke. Eta haien arteko distantzia partikula tamaina baino askoz ere handiagoa da.

Bigarrenik: substantzia guztietan, molekulen mugimendu termikoa ikusten da, eta horrek ez du inoiz gelditzen. Partikulak ausaz (kaotikoki) mugitzen dira.

Hirugarrena: partikulak elkarri lotzen zaizkio. Ekintza hori erakarpen indarrak eta repulsion ondorioz. Bere balioa partikulen arteko distantziaren araberakoa da.

Lehen MKT hornidura baieztatzea

Gorputzek partikulen osagaiak direla frogatzen dute, eta horien artean daude hutsuneak, beren hedapen termikoa. Horrela, gorputza berotzen denean, tamaina handitzen da. Hau da partikulen kentzea elkarren artean.

Beste baieztapen hau hedatzea da. Hau da, bata bestearen partikulen artean substantzia bateko molekulen sartzea. Eta mugimendu hori elkarren artean bihurtzen da. Zabalkundea azkarragoa da, beste molekula batzuk kokatzen dira. Hori dela eta, gasetan, elkarrekiko sartzeak likidoak baino azkarragoak izango dira. Eta solidoetan, hedapenak urteak behar ditu.

Bide batez, azken prozesuak mugimendu termikoa azaltzen du. Azken finean, substantziak sartzen diren elkarrekiko elkarrekik kanpoko interferentziarik gabe gertatzen dira. Baina bizkortu egin daiteke gorputza berotzen bada.

Bigarren MKT hornidura baieztatzea

Mugimendu termiko baten existentzia froga bizia partikulen mugimendu browniarra da. Partikula esekidetzat hartzen da, hau da, materiaren molekulak baino nabarmen handiagoak direnentzat. Partikula horiek hauts partikulak edo aleak izan daitezke. Eta jarri ura edo gasa.

Esekitako partikula ausazko mugimenduaren arrazoia molekulek alde guztietatik jarduten dute. Euren ekintza ausazkoa da. Eraginaren magnitudeak aldi bakoitzean ezberdina da. Hori dela eta, emaitza indarra modu batean eta bestean zuzenduta dago.

Molekulen mugimendu termikoaren tasa buruz hitz egiten badugu, horregatik, izen berezi bat dago: batez besteko karratua. Formula bidez kalkula daiteke:

V = √ [(3kT) / m ₀ ].

Bertan, T kelvineko tenperatura da, m ₀ molekula bateko masa da, k boltzmann konstantea da (k = 1.38 * 10 ^-23 J / K).

ICBren hirugarren xedapenaren berrespena

Partikulak erakartzen eta barre egiten dute. Mugimendu termikoari lotutako prozesu askoren azalpenean, ezagutza garrantzitsua da.

Azken finean, elkarrekintzaren indarrak materiaren egoera osoaren araberakoak dira. Beraz, gasen kasuan ia ez dago, partikulak hainbeste kentzen baitira ekintza hori ez dela agerian. Likidoak eta solidoak nabariak dira eta materiaren bolumena zaintzeko. Azkenean, inprimakia mantentzeko ere bermatzen dute.

Erakarpen eta repulsion indarren existentziaren froga erakundeen deformazioa indar elastikoen itxura da. Horrela, luzapena handitzen denean, molekulen arteko erakarpen indarrak areagotzen dira eta, konpresioaren kasuan, erakarpen indarrak errefusatzen dira. Baina bi kasuetan gorputza jatorrizko forma itzultzen dute.

Mugimendu termikoaren batez besteko energia

Oinarrizko MKT ekuaz idatz daiteke :

(PV) / N = (2E) / 3.

Formula honetan, p presioa da, V bolumena da, N molekula kopurua da eta E energia zinetikoa batezbestekoa da.

Bestalde, ekuazio hori honela idatz daiteke:

(PV) / N = kT.

Konbinatzen badituzu, hurrengo berdintasuna lortzen duzu:

(2E) / 3 = kT.

Horrenbestez, molekulen energia zinetikoaren batezbesteko formula jarraitzen du:

E = (3kT) / 2.

Horregatik argi dago energia dela substantziaren tenperaturari dagokionez. Hau da, bigarrenak gehitzen direnean, partikulak azkarrago mugitzen dira. Hau existitzen den mugimendu termikoaren funtsa da, betiere zero absolutuaren tenperatura ez bada.