§ 1. ऊष्मीय गति। तापमान हमारे आसपास की दुनिया में, विभिन्न भौतिक घटनाएं होती हैं जो शरीर के ताप और शीतलन से जुड़ी होती हैं। हम जानते हैं कि जब ठंडे पानी को गर्म किया जाता है तो वह पहले गर्म और फिर गर्म हो जाता है। "ठंड", "गर्म" और "गर्म" जैसे शब्दों के साथ, हम शरीर के ताप की एक अलग डिग्री की ओर इशारा करते हैं, या, जैसा कि वे भौतिकी में कहते हैं, शरीर के एक अलग तापमान के लिए। गर्म पानी का तापमान ठंडे पानी के तापमान से अधिक होता है। गर्मियों में हवा का तापमान सर्दियों की तुलना में अधिक होता है।तापीय घटना के उदाहरण:
ए - पिघलने वाली बर्फ; b - पानी का जमना शरीर के तापमान को थर्मामीटर से मापा जाता है और डिग्री सेल्सियस (डिग्री सेल्सियस) में व्यक्त किया जाता है।आप पहले से ही जानते हैं कि उच्च तापमान पर विसरण तेज होता है। इसका मतलब है कि अणुओं की गति और तापमान का संबंध है। जब तापमान बढ़ता है, तो अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, जब यह घट जाती है, तो घट जाती है। इसलिए, शरीर का तापमान अणुओं की गति की गति पर निर्भर करता है।गर्म पानी ठंडे पानी के समान अणुओं से बना होता है। उनके बीच का अंतर केवल अणुओं की गति की गति में निहित है। तापमान में परिवर्तन के साथ ताप या शीतलन निकायों से जुड़ी घटना को थर्मल कहा जाता है। इस तरह की घटनाओं में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, हवा का गर्म होना और ठंडा होना, बर्फ का पिघलना, धातुओं का पिघलना आदि। धातु का पिघलना शरीर बनाने वाले अणु या परमाणु निरंतर यादृच्छिक गति में होते हैं। हमारे आसपास के निकायों में उनकी संख्या बहुत बड़ी है। तो, पानी के 1 सेमी 3 के बराबर मात्रा में लगभग 3.34 1022 अणु होते हैं। प्रत्येक अणु एक बहुत ही जटिल प्रक्षेपवक्र के साथ चलता है। यह इस तथ्य के कारण है कि, उदाहरण के लिए, विभिन्न दिशाओं में तेज गति से चलने वाले गैस के कण आपस में और पोत की दीवारों से टकराते हैं। नतीजतन, वे अपनी गति बदलते हैं और फिर से आगे बढ़ना जारी रखते हैं। चित्र 1 पानी में घुले पेंट के सूक्ष्म कणों के प्रक्षेपवक्र को दर्शाता है।चावल। 1. पानी में घुले पेंट माइक्रोपार्टिकल्स के संचलन का प्रक्षेपवक्र चूँकि इसका तापमान शरीर के अणुओं की गति की गति से संबंधित होता है, इसलिए कणों की यादृच्छिक गति कहलाती है तापीय गति. तरल पदार्थों में, अणु एक दूसरे के सापेक्ष दोलन कर सकते हैं, घूम सकते हैं और गति कर सकते हैं। ठोस पदार्थों में, अणु और परमाणु कुछ औसत स्थितियों के आसपास कंपन करते हैं।शरीर के सभी अणु तापीय गति में भाग लेते हैं, इसलिए, तापीय गति की प्रकृति में परिवर्तन के साथ, शरीर की स्थिति और उसके गुण भी बदल जाते हैं। इसलिए, जब तापमान बढ़ता है, तो बर्फ पिघलने लगती है, तरल में बदल जाती है। यदि आप तापमान को कम करते हैं, उदाहरण के लिए, पारा, तो यह एक तरल से ठोस शरीर में बदल जाता है। आइस क्रिस्टल जाली मॉडल शरीर का तापमान अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा से निकटता से संबंधित है। शरीर का तापमान जितना अधिक होगा, उसके अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। जैसे-जैसे किसी पिंड का तापमान घटता है, उसके अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा घटती जाती है।

तापीय गति

किसी भी पदार्थ में सबसे छोटे कण - अणु होते हैं। अणुकिसी दिए गए पदार्थ का सबसे छोटा कण है जो उसके सभी रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। अणु अंतरिक्ष में अलग-अलग स्थित होते हैं, यानी एक दूसरे से कुछ दूरी पर, और निरंतर अवस्था में होते हैं अनिश्चित (अराजक) आंदोलन .

चूंकि शरीर में बड़ी संख्या में अणु होते हैं और अणुओं की गति यादृच्छिक होती है, इसलिए यह कहना असंभव है कि यह या वह अणु दूसरों से कितने प्रभावों का अनुभव करेगा। इसलिए, वे कहते हैं कि समय के प्रत्येक क्षण में अणु की स्थिति, उसकी गति यादृच्छिक होती है। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि अणुओं की गति कुछ कानूनों का पालन नहीं करती है। विशेष रूप से, हालांकि किसी समय पर अणुओं के वेग भिन्न होते हैं, उनमें से अधिकांश के वेग कुछ निश्चित मूल्य के करीब होते हैं। आमतौर पर, जब अणुओं की गति की गति के बारे में बात की जाती है, तो उनका मतलब होता है औसत गति (वी $ सी.पी).

किसी विशेष दिशा को चिन्हित करना असंभव है जिसमें सभी अणु चलते हैं। अणुओं की गति कभी नहीं रुकती। हम कह सकते हैं कि यह निरंतर है। परमाणुओं और अणुओं की ऐसी सतत अराजक गति कहलाती है -। यह नाम इस तथ्य से निर्धारित होता है कि अणुओं की गति की गति शरीर के तापमान पर निर्भर करती है। शरीर के अणुओं की गति की औसत गति जितनी अधिक होगी, उसका तापमान उतना ही अधिक होगा। इसके विपरीत, शरीर का तापमान जितना अधिक होगा, अणुओं की औसत गति उतनी ही अधिक होगी।

ब्राउनियन गति - इसमें निलंबित बहुत छोटे ठोस कणों की गति को देखकर तरल अणुओं की गति का पता चला। एक टूटी हुई रेखा के रूप में प्रक्षेपवक्र का वर्णन करते हुए, प्रत्येक कण लगातार मनमानी दिशाओं में छलांग लगाता है। कणों के इस व्यवहार को यह मानकर समझाया जा सकता है कि वे विभिन्न पक्षों से एक साथ तरल अणुओं के प्रभावों का अनुभव करते हैं। विपरीत दिशाओं से इन प्रभावों की संख्या में अंतर कण की गति का कारण बनता है, क्योंकि इसका द्रव्यमान स्वयं अणुओं के द्रव्यमान के अनुरूप होता है। ऐसे कणों की गति की खोज सर्वप्रथम 1827 में अंग्रेज वनस्पति विज्ञानी ब्राउन ने सूक्ष्मदर्शी से जल में परागकणों का अवलोकन करते हुए की थी, इसीलिए इसे कहा जाता था - एक प्रकार कि गति.

 लिखित:परमाणु और अणु निरंतर तापीय गति में हैं, बेतरतीब ढंग से चलते हैं, टक्करों के कारण लगातार दिशा और वेग मापांक बदलते हैं।

तापमान जितना अधिक होगा, अणुओं की गति उतनी ही अधिक होगी। जैसे-जैसे तापमान घटता है, अणुओं की गति कम होती जाती है। एक तापमान होता है, जिसे "पूर्ण शून्य" कहा जाता है - तापमान (-273 डिग्री सेल्सियस) जिस पर अणुओं की थर्मल गति बंद हो जाती है। लेकिन "पूर्ण शून्य" अप्राप्य है।
ब्राउनियन गति एक तरल या गैस के कणों की थर्मल गति के कारण एक तरल या गैस में निलंबित दिखाई देने वाले ठोस पदार्थ के सूक्ष्म कणों का यादृच्छिक संचलन है। इस घटना को पहली बार 1827 में रॉबर्ट ब्राउन ने देखा था। उन्होंने पौधों के पराग का अध्ययन किया, जो जलीय वातावरण में था। ब्राउन ने देखा कि पराग समय के साथ हर समय बदलता रहता है, और तापमान जितना अधिक होता है, पराग शिफ्ट की दर उतनी ही तेज़ होती है। उन्होंने सुझाव दिया कि पराग की गति इस तथ्य के कारण है कि पानी के अणु पराग से टकराते हैं और इसे स्थानांतरित करते हैं।

प्रसार एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे पदार्थ के अणुओं के बीच अंतराल में पारस्परिक प्रवेश की प्रक्रिया है।

ब्राउनियन गति का उदाहरण है
1) पानी की एक बूंद में पराग की यादृच्छिक गति
2) लालटेन के नीचे मिज की यादृच्छिक गति
3) तरल पदार्थों में ठोस पदार्थों का घुलना
4) मिट्टी से पोषक तत्वों का पौधों की जड़ों में प्रवेश
समाधान:ब्राउनियन गति की परिभाषा से, यह स्पष्ट है कि सही उत्तर 1 है। पराग इस तथ्य के कारण बेतरतीब ढंग से चलता है कि पानी के अणु उससे टकराते हैं। दीपक के नीचे मिडज का अनिश्चित आंदोलन उपयुक्त नहीं है, क्योंकि मिडज स्वयं आंदोलन की दिशा चुनते हैं, अंतिम दो उत्तर प्रसार के उदाहरण हैं।
उत्तर: 1.

भौतिकी में ओज असाइनमेंट (मैं परीक्षा हल करूंगा):निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है (हैं)?
ए। किसी पदार्थ में अणु या परमाणु निरंतर थर्मल गति में हैं, और इसके पक्ष में तर्कों में से एक प्रसार की घटना है।
B. पदार्थ में अणु या परमाणु निरंतर तापीय गति में हैं, और इसका प्रमाण संवहन की घटना है।
1) केवल ए
2) केवल बी
3) ए और बी दोनों
4) न तो ए और न ही बी
समाधान:प्रसार एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे पदार्थ के अणुओं के बीच अंतराल में पारस्परिक प्रवेश की प्रक्रिया है। पहला कथन सत्य है, कन्वेंशन तरल या गैस की परतों के साथ आंतरिक ऊर्जा का स्थानांतरण है, यह पता चला है कि दूसरा कथन सत्य नहीं है।
उत्तर: 1.

भौतिकी में OGE असाइनमेंट (FIPI): 2) सीसे के एक गोले को मोमबत्ती की ज्वाला में गर्म किया जाता है। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान गेंद का आयतन और उसके अणुओं की गति की औसत गति कैसे बदलती है?
भौतिक राशियों और उनके संभावित परिवर्तनों के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।
प्रत्येक मान के लिए, परिवर्तन की उचित प्रकृति निर्धारित करें:
1) बढ़ता है
2) घटता है
3) नहीं बदलता है
तालिका में प्रत्येक भौतिक मात्रा के लिए चयनित संख्याएँ लिखें। उत्तर में संख्याएँ दोहराई जा सकती हैं।
समाधान (मिलेना के लिए धन्यवाद): 2) 1. इस तथ्य के कारण गेंद का आयतन बढ़ जाएगा कि अणु तेजी से चलने लगेंगे।
2. गर्म करने पर अणुओं की गति बढ़ जाएगी।
उत्तर: 11.

OGE 2019 के डेमो संस्करण का कार्य:पदार्थ की संरचना के आणविक-गतिज सिद्धांत के प्रावधानों में से एक यह है कि "पदार्थ के कण (अणु, परमाणु, आयन) निरंतर अराजक गति में हैं।" "निरंतर आंदोलन" शब्द का क्या अर्थ है?
1) कण हमेशा एक निश्चित दिशा में गति करते हैं।
2) पदार्थ के कणों की गति किसी नियम का पालन नहीं करती है।
3) सभी कण एक साथ एक या दूसरी दिशा में गति करते हैं।
4) अणुओं की गति कभी नहीं रुकती।
समाधान:अणु गति कर रहे हैं, टक्करों के कारण अणुओं की गति लगातार बदल रही है, इसलिए हम प्रत्येक अणु की गति और दिशा की गणना नहीं कर सकते हैं, लेकिन हम अणुओं की जड़ माध्य वर्ग गति की गणना कर सकते हैं, और यह तापमान से संबंधित है, जैसा कि तापमान घटता है, अणुओं की गति घटती है। यह गणना की जाती है कि जिस तापमान पर अणुओं की गति रुक ​​जाएगी वह -273 डिग्री सेल्सियस (प्रकृति में सबसे कम संभव तापमान) है। लेकिन यह साध्य नहीं है। इसलिए अणु कभी चलना बंद नहीं करते।

यह पाठ तापीय गति और तापमान जैसी भौतिक मात्रा की अवधारणा पर चर्चा करता है।

मानव जीवन में तापीय घटनाओं का बहुत महत्व है। मौसम के पूर्वानुमान के दौरान और साधारण पानी के उबलने के दौरान हम उनका सामना करते हैं। ऊष्मीय घटनाएं ऐसी प्रक्रियाओं से जुड़ी हैं जैसे नई सामग्री का निर्माण, धातुओं का पिघलना, ईंधन का दहन, कारों और विमानों के लिए नए प्रकार के ईंधन का निर्माण आदि।

तापमान थर्मल घटना से जुड़ी सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाओं में से एक है, क्योंकि अक्सर यह तापमान होता है जो थर्मल प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है।

परिभाषा।थर्मल घटनाएं- ये पिंडों के गर्म होने या ठंडा होने के साथ-साथ उनके एकत्रीकरण की स्थिति (चित्र 1) में बदलाव से जुड़ी घटनाएं हैं।

चावल। 1. बर्फ का पिघलना, पानी का गर्म होना और वाष्पीकरण

सभी तापीय घटनाएं संबंधित हैं तापमान.

सभी निकायों को उनकी स्थिति की विशेषता है थर्मल संतुलन. तापीय संतुलन की मुख्य विशेषता तापमान है।

परिभाषा।तापमानशरीर की "गर्मी" का एक उपाय है।

चूंकि तापमान एक भौतिक मात्रा है, इसे मापा जा सकता है और इसे मापा जाना चाहिए। तापमान मापने के लिए प्रयुक्त यंत्र कहलाता है थर्मामीटर(ग्रीक से। थर्मामीटरों- "गरम", metreo- "मैं मापता हूं") (चित्र 2)।

चावल। 2. थर्मामीटर

पहले थर्मामीटर (या बल्कि, इसके एनालॉग) का आविष्कार गैलीलियो गैलीली (चित्र 3) द्वारा किया गया था।

चावल। 3. गैलीलियो गैलीली (1564-1642)

गैलीलियो का आविष्कार, जिसे उन्होंने 16 वीं शताब्दी (1597) के अंत में विश्वविद्यालय में व्याख्यान में अपने छात्रों को प्रस्तुत किया था, कहा जाता था थर्मोस्कोप. किसी भी थर्मामीटर का संचालन निम्नलिखित सिद्धांत पर आधारित है: पदार्थ के भौतिक गुण तापमान के साथ बदलते हैं.

गैलीलियो का अनुभवइसमें निम्नलिखित शामिल थे: उसने एक लंबे तने के साथ एक फ्लास्क लिया और उसमें पानी भर दिया। फिर उसने एक गिलास पानी लिया और फ्लास्क को उल्टा करके गिलास में रख दिया। पानी का हिस्सा, ज़ाहिर है, बाहर निकल गया, लेकिन परिणामस्वरूप, पैर में पानी का एक निश्चित स्तर बना रहा। यदि अब फ्लास्क (जिसमें हवा होती है) को गर्म किया जाता है, तो जल स्तर गिर जाएगा, और यदि इसे ठंडा किया जाता है, तो इसके विपरीत, यह ऊपर उठ जाएगा। यह इस तथ्य के कारण है कि गर्म होने पर, पदार्थ (विशेष रूप से, हवा) का विस्तार होता है, और ठंडा होने पर वे संकीर्ण हो जाते हैं (यही कारण है कि रेल को बंद कर दिया जाता है, और ध्रुवों के बीच के तार कभी-कभी थोड़ा सा शिथिल हो जाते हैं)।

चावल। 4. गैलीलियो का अनुभव

इस विचार ने पहले थर्मोस्कोप (चित्र 5) का आधार बनाया, जिससे तापमान में परिवर्तन का मूल्यांकन करना संभव हो गया (इस तरह के थर्मोस्कोप से तापमान को सटीक रूप से मापना असंभव है, क्योंकि इसकी रीडिंग वायुमंडलीय दबाव पर दृढ़ता से निर्भर करेगी)।

चावल। 5. गैलीलियो के थर्मोस्कोप की कॉपी

उसी समय, तथाकथित डिग्री पैमाना पेश किया गया था। वही शब्द डिग्रीलैटिन में "कदम" का अर्थ है।

आज तक, तीन मुख्य पैमाने बच गए हैं।

1. सेल्सीयस

सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला पैमाना, जिसे बचपन से सभी जानते हैं, सेल्सियस पैमाना है।

एंडर्स सेल्सियस (चित्र। 6) - स्वीडिश खगोलशास्त्री, जिन्होंने निम्नलिखित तापमान पैमाने का प्रस्ताव दिया: - पानी का क्वथनांक; - पानी का हिमांक। आजकल, हम सभी उल्टे सेल्सियस पैमाने के अभ्यस्त हैं।

चावल। 6 एंड्रेस सेल्सियस (1701-1744)

टिप्पणी:सेल्सियस ने खुद कहा था कि पैमाने का ऐसा चुनाव एक साधारण तथ्य के कारण हुआ था: दूसरी ओर, सर्दियों में कोई नकारात्मक तापमान नहीं होगा।

2. फ़ारेनहाइट पैमाना

इंग्लैंड, संयुक्त राज्य अमेरिका, फ्रांस, लैटिन अमेरिका और कुछ अन्य देशों में फारेनहाइट पैमाना लोकप्रिय है।

गेब्रियल फ़ारेनहाइट (चित्र 7) एक जर्मन शोधकर्ता, इंजीनियर है जिसने पहली बार कांच बनाने के लिए अपना पैमाना लागू किया। फ़ारेनहाइट पैमाना पतला होता है: फ़ारेनहाइट पैमाने का आयाम सेल्सियस पैमाने की डिग्री से कम होता है।

चावल। 7 गेब्रियल फारेनहाइट (1686-1736)

3. रायमूर पैमाना

तकनीकी पैमाने का आविष्कार फ्रांसीसी शोधकर्ता आर.ए. रायमुर (चित्र 8)। इस पैमाने के अनुसार, यह पानी के हिमांक बिंदु से मेल खाता है, लेकिन रेयूमर ने पानी के क्वथनांक के रूप में 80 डिग्री के तापमान को चुना।

चावल। 8. रेने एंटोनी रायमुर (1683-1757)

भौतिकी में, तथाकथित पूर्ण पैमाना - केल्विन पैमाना(चित्र 8)। 1 डिग्री सेल्सियस 1 डिग्री केल्विन के बराबर है, लेकिन तापमान लगभग (चित्र 9) से मेल खाता है।

चावल। 9. विलियम थॉमसन (लॉर्ड केल्विन) (1824-1907)

चावल। 10. तापमान तराजू

याद रखें कि जब शरीर का तापमान बदलता है, तो इसके रैखिक आयाम बदल जाते हैं (गर्म होने पर, शरीर फैलता है, ठंडा होने पर यह संकरा हो जाता है)। इसका संबंध अणुओं के व्यवहार से है। गर्म होने पर, कणों की गति की गति क्रमशः बढ़ जाती है, वे अधिक बार बातचीत करना शुरू कर देते हैं और मात्रा बढ़ जाती है (चित्र 11)।

चावल। 11. रैखिक आयाम बदलना

इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि तापमान उन कणों की गति से जुड़ा है जो शरीर बनाते हैं (यह ठोस, तरल और गैसीय निकायों पर लागू होता है)।

गैसों में कणों की गति (चित्र 12) यादृच्छिक है (चूंकि गैसों में अणु और परमाणु व्यावहारिक रूप से परस्पर क्रिया नहीं करते हैं)।

चावल। 12. गैसों में कणों की गति

तरल पदार्थों में कणों की गति (चित्र 13) "कूद" है, अर्थात अणु एक "गतिहीन जीवन शैली" का नेतृत्व करते हैं, लेकिन एक स्थान से दूसरे स्थान पर "कूद" करने में सक्षम हैं। यह तरल पदार्थ की तरलता को निर्धारित करता है।

चावल। 13. द्रवों में कणों की गति

ठोस पदार्थों में कणों की गति (चित्र 14) को दोलन कहा जाता है।

चावल। 14. ठोसों में कणों की गति

इस प्रकार, सभी कण निरंतर गति में हैं। कणों की इस गति को कहते हैं तापीय गति(यादृच्छिक, अराजक आंदोलन)। यह आंदोलन कभी नहीं रुकता (जब तक शरीर का तापमान रहता है)। तापीय गति की उपस्थिति की पुष्टि 1827 में अंग्रेजी वनस्पतिशास्त्री रॉबर्ट ब्राउन (चित्र 15) द्वारा की गई थी, जिसके बाद इस गति को कहा जाता है एक प्रकार कि गति.

चावल। 15. रॉबर्ट ब्राउन (1773-1858)

आज तक, सबसे कम तापमान जिस तक पहुंचा जा सकता है, लगभग जाना जाता है। यह इस तापमान पर है कि कणों की गति रुक ​​जाती है (हालांकि, कणों के अंदर की गति स्वयं बंद नहीं होती है)।

गैलीलियो के अनुभव का वर्णन पहले किया गया था, और निष्कर्ष में, आइए एक और अनुभव पर विचार करें - फ्रांसीसी वैज्ञानिक गुइलूम अमोंटन (चित्र 15) का अनुभव, जिन्होंने 1702 में तथाकथित का आविष्कार किया था। गैस थर्मामीटर. मामूली बदलाव के साथ, यह थर्मामीटर आज तक जीवित है।

चावल। 15. गुइलौमे अमोनटन (1663-1705)

अमोन्टन अनुभव

चावल। 16. अमोन्टन का अनुभव

जल का एक फ्लास्क लीजिए और इसे एक पतली नली वाले डाट से बंद कीजिए। यदि अब आप पानी को गर्म करेंगे तो पानी के फैलने से नली में उसका स्तर बढ़ जाएगा। ट्यूब में पानी के स्तर में वृद्धि के अनुसार तापमान में परिवर्तन के बारे में निष्कर्ष निकालना संभव है। फ़ायदा अमोन्टन थर्मामीटरयह है कि यह वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर नहीं करता है।

इस पाठ में हमने एक महत्वपूर्ण भौतिक राशि पर विचार किया है तापमान. हमने इसकी माप, विशेषताओं और गुणों के तरीकों का अध्ययन किया। अगले पाठ में, हम अवधारणा की खोज करेंगे आंतरिक ऊर्जा.

ग्रन्थसूची

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गृहकार्य

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2. गैलीलियो के थर्मोस्कोप को कैलिब्रेट क्यों नहीं किया जा सकता?

3. लोहे की कील को चूल्हे पर गर्म करना:

लोहे के अणुओं की गति कैसे बदली है?

यदि कील को ठंडे पानी में उतारा जाए तो अणुओं की गति की गति में क्या परिवर्तन होगा?

यह पानी के अणुओं की गति को कैसे बदलता है?

इन प्रयोगों के दौरान कील का आयतन कैसे बदलता है?

4. गुब्बारे को कमरे से पाले में ले जाया गया:

गेंद का आयतन कैसे बदलेगा?

गुब्बारे के अंदर हवा के अणुओं की गति की गति कैसे बदलेगी?

गेंद के अंदर अणुओं की गति कैसे बदलेगी यदि इसे कमरे में वापस कर दिया जाए और इसके अलावा बैटरी में डाल दिया जाए?

चतुर्थ याकोवलेव | भौतिकी पर सामग्री | MathUs.ru

आणविक भौतिकी और ऊष्मप्रवैगिकी

यह मैनुअल दूसरे खंड ¾आण्विक भौतिकी के लिए समर्पित है। भौतिकी में यूएसई कोडिफायर का ऊष्मप्रवैगिकी¿। इसमें निम्नलिखित विषयों को शामिल किया गया है।

पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं की ऊष्मीय गति। एक प्रकार कि गति। प्रसार। परमाणु सिद्धांत के प्रायोगिक साक्ष्य। पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया।

गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों की संरचना के मॉडल।

आदर्श गैस मॉडल। आदर्श गैस अणुओं के तापीय गति के दबाव और औसत गतिज ऊर्जा के बीच संबंध। निरपेक्ष तापमान। गैस के तापमान का उसके कणों की औसत गतिज ऊर्जा से संबंध। समीकरण पी = एनकेटी। मेंडेलीव का क्लैपेरॉन का समीकरण।

आइसोप्रोसेसेस: आइसोथर्मल, आइसोकोरिक, आइसोबैरिक, एडियाबेटिक प्रक्रियाएं।

संतृप्त और असंतृप्त जोड़े। हवा मैं नमी।

पदार्थ की कुल अवस्थाओं में परिवर्तन: वाष्पीकरण और संघनन, तरल उबलना, पिघलना और क्रिस्टलीकरण। चरण संक्रमण में ऊर्जा परिवर्तन।

आंतरिक ऊर्जा। थर्मल संतुलन। गर्मी का हस्तांतरण। ताप की मात्रा। किसी पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता। ताप संतुलन समीकरण।

ऊष्मप्रवैगिकी में काम करें। ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम।

थर्मल मशीनों के संचालन के सिद्धांत। ताप इंजन दक्षता। ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम। ऊर्जा और पर्यावरण संरक्षण की समस्याएं।

मैनुअल में कुछ अतिरिक्त सामग्री भी शामिल है जो यूएसई कोडिफायर में शामिल नहीं है (लेकिन स्कूल पाठ्यक्रम में शामिल है!) यह सामग्री आपको कवर किए गए विषयों को बेहतर ढंग से समझने की अनुमति देती है।

1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 तरल पदार्थ। . . . . . 10

	आणविक भौतिकी के मूल सूत्र
	तापमान
		थर्मोडायनामिक सिस्टम. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		थर्मल संतुलन. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
		तापमान पैमाने। निरपेक्ष तापमान . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	राज्य का आदर्श गैस समीकरण
		गैस कणों की औसत गतिज ऊर्जा. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2 एक आदर्श गैस के MKT का मूल समीकरण. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.3 कण ऊर्जा और गैस तापमान. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1 थर्मोडायनामिक प्रक्रिया. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.2 इज़ोटेर्मल प्रक्रिया. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.3 इज़ोटेर्माल प्रक्रिया रेखांकन. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6.4 आइसोबैरिक प्रक्रिया. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

6.5 आइसोबैरिक प्रक्रिया के भूखंड. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

	आइसोकोरिक प्रक्रिया. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	आइसोकोरिक प्रोसेस प्लॉट. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 संतृप्त भाप

7.1 वाष्पीकरण और संघनन

7.2 गतिशील संतुलन. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

7.3 संतृप्त भाप गुण. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

8.1 एकपरमाणुक आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा. . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.2 स्थिति समारोह. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.3 आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन: कार्य करना. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.4 आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन: गर्मी हस्तांतरण . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.5 ऊष्मीय चालकता. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

10 चरण संक्रमण

10.1 पिघलने और क्रिस्टलीकरण. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

10.2 पिघलने वाला चार्ट. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

10.3 संलयन की विशिष्ट ऊष्मा. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

10.4 क्रिस्टलीकरण चार्ट. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

10.5 वाष्पीकरण और संघनन. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

10.6 उबलना। . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

10.7 क्वथनांक अनुसूची। . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

10.8 संघनन वक्र. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11 ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम

11.1 एक आइसोबैरिक प्रक्रिया में गैस का काम. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

11.2 गैस एक मनमानी प्रक्रिया में काम करती है. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.3 गैस पर किया गया कार्य. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

11.4 ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

11.5 ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम का आइसोप्रोसेसेस पर अनुप्रयोग. . . . . . . . . . . . . 46

11.6 एडियाबेटिक प्रक्रिया. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

12.1 हीट इंजन. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

12.2 प्रशीतन मशीनें. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

13.1 प्रकृति में प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

13.2 क्लॉसियस और केल्विन के सिद्धांत. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

1 बुनियादी प्रावधानआणविक गतिज सिद्धांत

महान अमेरिकी भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन, प्रसिद्ध पाठ्यक्रम ¾फेनमैन लेक्चर्स ऑन फिजिक्स¿ के लेखक, अद्भुत शब्दों के मालिक हैं:

यदि, किसी प्रकार की वैश्विक तबाही के परिणामस्वरूप, सभी संचित वैज्ञानिक ज्ञान नष्ट हो जाएंगे और जीवित प्राणियों की भावी पीढ़ियों के लिए केवल एक वाक्यांश पारित होगा, तो सबसे कम संख्या में शब्दों से बना कौन सा कथन सबसे अधिक लाएगा जानकारी? मेरा मानना ​​\u200b\u200bहै कि यह एक परमाणु परिकल्पना है (आप इसे परिकल्पना नहीं, बल्कि एक तथ्य कह सकते हैं, लेकिन इससे कुछ भी नहीं बदलता है): सभी शरीर छोटे पिंडों के परमाणुओं से बने होते हैं जो निरंतर गति में होते हैं, थोड़ी दूरी पर आकर्षित होते हैं, लेकिन पीछे हटना अगर उनमें से एक दूसरे पर जोर से दबाता है। इस एक वाक्य में। . . दुनिया के बारे में अविश्वसनीय मात्रा में जानकारी शामिल है, आपको बस थोड़ी कल्पना और थोड़ा विचार करना है।

इन शब्दों में पदार्थ की संरचना के आणविक-गतिज सिद्धांत (MKT) का सार है। अर्थात्, MKT के मुख्य प्रावधान निम्नलिखित तीन कथन हैं।

1. किसी भी पदार्थ में अणुओं और परमाणुओं के सबसे छोटे कण होते हैं। वे अंतरिक्ष में अलग-अलग स्थित हैं, यानी एक दूसरे से कुछ दूरी पर।

2. पदार्थ के परमाणु या अणु यादृच्छिक गति की अवस्था में होते हैं 1, जो कभी समाप्त नहीं होता।

3. किसी पदार्थ के परमाणु या अणु एक दूसरे के साथ आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियों से संपर्क करते हैं, जो कणों के बीच की दूरी पर निर्भर करते हैं।

ये प्रावधान कई टिप्पणियों और प्रायोगिक तथ्यों का सामान्यीकरण हैं। आइए इन प्रावधानों पर करीब से नज़र डालें और उनका प्रायोगिक औचित्य दें।

1.1 परमाणु और अणु

आइए कागज का एक टुकड़ा लें और इसे छोटे और छोटे भागों में विभाजित करना शुरू करें। क्या हमें हर कदम पर कागज के टुकड़े मिलेंगे, या किसी चरण में कुछ नया दिखाई देगा?

एमकेटी की पहली स्थिति हमें बताती है कि पदार्थ असीम रूप से विभाज्य नहीं है। जल्दी या बाद में हम किसी दिए गए पदार्थ के सबसे छोटे कणों की "अंतिम सीमा" तक पहुँचेंगे। ये कण परमाणु और अणु हैं। उन्हें भागों में विभाजित भी किया जा सकता है, लेकिन तब मूल पदार्थ का अस्तित्व समाप्त हो जाएगा।

एक परमाणु किसी दिए गए रासायनिक तत्व का सबसे छोटा कण होता है जो अपने सभी रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। इतने सारे रासायनिक तत्व नहीं हैं, वे सभी आवर्त सारणी में संक्षेप हैं।

एक अणु किसी दिए गए पदार्थ (रासायनिक तत्व नहीं) का सबसे छोटा कण है जो अपने सभी रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। एक अणु एक या अधिक रासायनिक तत्वों के दो या दो से अधिक परमाणुओं से बना होता है।

उदाहरण के लिए, H2O एक पानी का अणु है जो दो हाइड्रोजन परमाणुओं और एक ऑक्सीजन परमाणु से बना है। इसे परमाणुओं में विभाजित करके, हम अब ¾पानी¿ नामक पदार्थ से नहीं निपटेंगे। इसके अलावा, एच और ओ परमाणुओं को उनके घटक भागों में विभाजित करके, हम प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों का एक सेट प्राप्त करते हैं, और इस तरह यह जानकारी खो देते हैं कि पहले यह हाइड्रोजन और ऑक्सीजन था।

1 इस गति को ऊष्मीय गति कहते हैं।

एक परमाणु या अणु (परमाणुओं की एक छोटी संख्या से मिलकर) का आकार लगभग 10 8 सेमी है। यह इतना छोटा मान है कि परमाणु को किसी भी ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से नहीं देखा जा सकता है।

संक्षेप में परमाणु और अणु पदार्थ के कण कहलाते हैं। प्रत्येक विशेष मामले में एक कण, एक परमाणु या एक अणु वास्तव में क्या है, यह स्थापित करना मुश्किल नहीं है। यदि हम किसी रासायनिक तत्व की बात कर रहे हैं, तो एक परमाणु एक कण होगा; यदि एक जटिल पदार्थ माना जाता है, तो इसका कण एक अणु है जिसमें कई परमाणु होते हैं।

इसके अलावा, एमकेटी के पहले प्रस्ताव में कहा गया है कि पदार्थ के कण लगातार जगह नहीं भरते हैं। कण अलग-अलग स्थित होते हैं, जैसे कि अलग-अलग बिंदुओं पर। कणों के बीच अंतराल होते हैं, जिनका आकार कुछ सीमाओं के भीतर भिन्न हो सकता है।

निकायों के थर्मल विस्तार की घटना एमकेटी की पहली स्थिति के पक्ष में गवाही देती है। अर्थात्, गर्म होने पर पदार्थ के कणों के बीच की दूरी बढ़ जाती है और शरीर के आयाम बढ़ जाते हैं। इसके विपरीत ठंडा होने पर कणों के बीच की दूरी कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर सिकुड़ जाता है।

प्रसार, एक दूसरे में संपर्क करने वाले पदार्थों की पारस्परिक पैठ, भी MKT की पहली स्थिति की एक महत्वपूर्ण पुष्टि है।

उदाहरण के लिए, अंजीर में। चित्र 2 किसी द्रव में विसरण की प्रक्रिया को दर्शाता है। विलेय के कणों को एक गिलास पानी में रखा जाता है और पहले गिलास के ऊपरी बाएँ भाग में स्थित होता है। समय के साथ, कण उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में चले जाते हैं (कहते हैं, फैलाना)। अंत में, कणों की सघनता हर जगह समान हो जाती है; कणों को तरल के पूरे आयतन में समान रूप से वितरित किया जाता है।

चावल। 1. द्रव में विसरण

आणविक-गतिज सिद्धांत के दृष्टिकोण से प्रसार की व्याख्या कैसे करें? बहुत सरलता से: एक पदार्थ के कण दूसरे पदार्थ के कणों के बीच के अंतराल में घुस जाते हैं। प्रसार तेजी से होता है, ये अंतराल जितने बड़े होते हैं; इसलिए, गैसें एक दूसरे के साथ सबसे आसानी से मिश्रित होती हैं (जिसमें कणों के बीच की दूरी स्वयं कणों के आकार से बहुत बड़ी होती है)।

1.2 परमाणुओं और अणुओं की ऊष्मीय गति

MKT के दूसरे प्रस्ताव के सूत्रीकरण को एक बार फिर याद करें: पदार्थ के कण यादृच्छिक गति करते हैं (जिसे थर्मल मोशन भी कहा जाता है), जो कभी नहीं रुकता।

एमकेटी की दूसरी स्थिति की प्रायोगिक पुष्टि फिर से प्रसार की घटना है, क्योंकि कणों का पारस्परिक प्रवेश उनके निरंतर आंदोलन से ही संभव है!

2 छवि en.wikipedia.org से।

लेकिन पदार्थ के कणों की शाश्वत अराजक गति का सबसे महत्वपूर्ण प्रमाण ब्राउनियन गति है। यह एक तरल या गैस में निलंबित धूल के कणों या अनाज (10 5 - 104 सेमी आकार में) के ब्राउनियन कणों की निरंतर यादृच्छिक गति का नाम है।

ब्राउनियन गति को स्कॉटिश वनस्पतिशास्त्री रॉबर्ट ब्राउन के सम्मान में अपना नाम मिला, जिन्होंने माइक्रोस्कोप के माध्यम से पानी में निलंबित पराग कणों के निरंतर नृत्य को देखा। सबूत के रूप में कि यह आंदोलन हमेशा के लिए होता है, ब्राउन को क्वार्ट्ज का एक टुकड़ा मिला जिसमें पानी से भरा गुहा था। इस तथ्य के बावजूद कि पानी कई लाखों साल पहले वहाँ पहुँच गया था, वहाँ पहुँचे हुए कणों ने अपना आंदोलन जारी रखा, जो कि अन्य प्रयोगों में देखे गए से अलग नहीं था।

ब्राउनियन गति का कारण यह है कि एक निलंबित कण तरल (गैस) अणुओं से अप्रतिपूरक प्रभावों का अनुभव करता है, और अणुओं की अराजक गति के कारण, परिणामी प्रभाव का परिमाण और दिशा बिल्कुल अप्रत्याशित होती है। इसलिए, एक ब्राउनियन कण जटिल ज़िगज़ैग ट्रैजेक्टोरियों का वर्णन करता है (चित्र 2)3।

चावल। 2. ब्राउनियन गति

ब्राउनियन कणों का आकार एक परमाणु के आकार का 1000-10000 गुना होता है। एक ओर, एक ब्राउनियन कण काफी छोटा है और अभी भी "महसूस" करता है कि विभिन्न दिशाओं में अणुओं की एक अलग संख्या इसे हिट करती है; प्रभावों की संख्या में यह अंतर ब्राउनियन कण के ध्यान देने योग्य विस्थापन की ओर ले जाता है। दूसरी ओर, ब्राउनियन कण इतने बड़े होते हैं कि सूक्ष्मदर्शी से देखे जा सकते हैं।

वैसे, ब्राउनियन गति को अणुओं के अस्तित्व के तथ्य के प्रमाण के रूप में भी माना जा सकता है, अर्थात यह एमकेटी की पहली स्थिति के प्रायोगिक औचित्य के रूप में भी काम कर सकता है।

1.3 पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया

MKT की तीसरी स्थिति किसी पदार्थ के कणों की परस्पर क्रिया की बात करती है: आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियों द्वारा परमाणु या अणु एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जो कणों के बीच की दूरी पर निर्भर करते हैं: जैसे-जैसे दूरियाँ बढ़ती हैं, आकर्षण बल कम होने लगते हैं। प्रबल, प्रतिकारक बल में कमी के साथ।

एमकेटी की तीसरी स्थिति की वैधता निकायों के विकृतियों से उत्पन्न होने वाली लोचदार ताकतों द्वारा प्रमाणित है। जब किसी पिंड को खींचा जाता है, तो उसके कणों के बीच की दूरी बढ़ जाती है और कणों के एक दूसरे के प्रति आकर्षण बल प्रबल होने लगते हैं। जब एक पिंड को संकुचित किया जाता है, तो कणों के बीच की दूरी कम हो जाती है, और परिणामस्वरूप, प्रतिकारक बल प्रबल हो जाते हैं। दोनों ही मामलों में, लोचदार बल को विरूपण के विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाता है।

साइट nv-magadan.narod.ru से 3 छवि।

इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की ताकतों के अस्तित्व की एक और पुष्टि पदार्थ की तीन समग्र अवस्थाओं की उपस्थिति है।

में गैसों में, अणुओं को एक दूसरे से दूरी से अलग किया जाता है जो अणुओं के आयामों से काफी अधिक होता है (सामान्य परिस्थितियों में हवा में, लगभग 1000 गुना)। ऐसी दूरी पर, अणुओं के बीच परस्पर क्रिया बल व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित होते हैं, इसलिए गैसें उन्हें प्रदान की गई पूरी मात्रा पर कब्जा कर लेती हैं और आसानी से संकुचित हो जाती हैं।

में तरल पदार्थों में, अणुओं के बीच का स्थान अणुओं के आकार के बराबर होता है। आणविक आकर्षण बल बहुत मूर्त हैं और तरल पदार्थों द्वारा आयतन का संरक्षण सुनिश्चित करते हैं। लेकिन ये बल इतने मजबूत नहीं हैं कि तरल अपने रूप को बनाए रख सकें, और तरल पदार्थ, गैसों की तरह, एक बर्तन का रूप ले लेते हैं।

में ठोस पदार्थों में, कणों के बीच आकर्षण बल बहुत मजबूत होते हैं: ठोस न केवल आयतन, बल्कि आकार भी बनाए रखते हैं।

किसी पदार्थ का एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण पदार्थ के कणों के बीच परस्पर क्रिया की शक्तियों के परिमाण में परिवर्तन का परिणाम है। कण स्वयं अपरिवर्तित रहते हैं।