0: Мы закончили изучение вращательного, колебательного и волнового движения, и впереди большущая тема, посвящённая изучению тепловых явлений, мы будем заниматься ей почти до конца семестра.
1: Итак, раздел, к которому мы переходим, называется так, тепловые
2: Явление.
3: Подчёркиваем 2 линиями это название раздела темы.
4: А сегодня на уроке мы поговорим вот о чем.
5: Тепловое равновесие.
6: Точка температура.
7: Точка термометры.
8: Тепловое равновесие.
9: Температура.
10: Термометры домашнее задание на завтра. Поскольку сегодня у нас контрольная работа тематическая, то задание будет небольшим. Конспект.
11: То, что мы сегодня с вами запишем по бажиновой.
12: Параграф 33 и ещё даже не задание, а просто рекомендация скачать с нашего сайта.
13: Заранее с сайта 8 в класса листок, который называется задачи по тепловому расширению тел.
14: Задачи по тепловому.
15: Расширение.
16: Тел.
17: Пусть он у вас уже будет на локальных носителях, по этому листочку мы будем делать домашнее задание и часть задач будем решать в классе.
18: Записали? Ну а теперь слушайте и не говорите, что вы не слышали. Читаем тепловое равновесие. Слово равновесие нам уже встречалось где? В механике, да, например.
19: Мы рассматривали с вами в прошлом году условия равновесия рычага, а тут снова это слово, снова равновесие. Что же такое равновесие? Давайте, прежде чем говорить о тепловом равновесии, запишем. Я не помню, писали ли мы это в прошлом году.
20: Или нет, но сейчас это самое время вспомнить или просто записать, что же такое равновесие в самом общем смысле этого слова? Как вы себе представляете, что такое равновесие? Пожалуйста, Максим, это положение тела, в котором все силы.
21: Которые действуют на тело, компенсированы друг другу. Это 1 из примеров, это механическое равновесие. Замечательно. Ещё какой-нибудь пример равновесия. Вот если тело, например, все силы, действующие на тело, скомпенсированы, оно может либо двига
22: Равномерно и прямолинейно, либо находиться в состоянии покоя, покоя. Вот, например, я сейчас нахожусь в состоянии покоя и могу находиться в этом состоянии сколь угодно долго, если сулеймане начнёт разговаривать, например,
23: И это будет внешним воздействием, которое выведет меня из состояния равновесия есть равновесие политическое, механическое, экономическое, экологическое, есть равновесие тепловое, но все эти виды
24: Равновесие объединяет общее, а именно равновесие это состояние, которое может сохраняться сколь угодно долго, при условии отсутствия внешних воздействий запишем равновесие.
25: Называется состояние. Это определение общего. Общее определение равновесия. Равновесием называется состояние, которое может сохраняться сколь угодно до
26: Долго, которое может сохраняться сколь угодно долго, при условии отсутствия внешних воздействий, которое может сохраняться сколь угодно долго при условии отсутствия внеш.
27: Воздействий.
28: Сколь угодно долго, при условии отсутствия внешних воздействий. А теперь давайте поговорим о тепловом равновесии. Рассмотрим следующий пример. Представьте себе, что у нас есть 2 тела, например, 2.
29: Металлических бруска. Вот 1.
30: Вот 2, они находятся на некотором расстоянии друг от друга, не соприкасаются. 1 брусок вот этот мы вытащили из кипятка. То есть это горячее тело.
31: 2 брусок мы вытащили из холодильника это холодное тело.
32: А теперь сделаем вот что приведём эти 2 тела в соприкосновение.
33: Приведём эти 2 тела в соприкосновение. Скажите, пожалуйста, что при этом будет происходить с горячим телом? Она будет охлаждаться, остывать, так и напишем. Остывает.
34: Что будет при этом происходить с холодным телом? Оно будет нагреваться.
35: Скажите, пожалуйста, это тело будет остывать все время, все время? Нет, а это тело будет нагреваться все время, все время. Нет, когда-то все это закончится и дальше это состояние может.
36: Сохраняться сколь угодно долго, но надо подождать через некоторое время.
37: Результат будет вот таким.
38: Левое тело, которое было горячим, станет тёплым.
39: Правое тело, которое было холодным, нагревшись, тоже станет тёплым.
40: Тёплое и то и то.
41: Как мы определить можем, что это тело горячее, а это холодное, прикоснуться к нему?
42: Как мы можем определить, что эти тела оба тёплые? Прикоснуться к нему, если мы с закрытыми глазами прикоснёмся к этому телу и к этому мы не отличим, какое из них было горячим, а какое стало холодным и, как мы скажем, на бытовом уровне, что произошло с этими?
43: Телами, с их степенью нагретости. Они 1 остыло, другое нагрелось, но что-то у них стало одинаковым, раз мы не можем их отличить. Температура, температура этих тел стала одинаковая. С другой стороны. Смотрите.
44: Вот это состояние может сохраняться сколь угодно долго, да, значит это равновесие. Поэтому вот это мы будем называть тепловое равновесие.
45: Это пример теплового равновесия.
46: И мы приходим к важнейшему выводу.
47: В состоянии теплового равновесия тела имеют одинаковую температуру. Запишем это 1 из важнейших законов природы в состоянии. Я его даже на доске напишу в состоянии.
48: Теплового равновесия.
49: Тела.
50: Имеют.
51: Одинаковую температуру.
52: Одинаковую температуру, то есть температура характеризует состояние тела в равновесии в тепловом равновесии.
53: Что же такое температура? Как определить, у какого тела температура выше, у какого тела температура ниже? Что я только что делал? Я их щупал, эти тела так на ощупь определял.
54: А теперь, сейчас я возьму 2 тела, которые находятся в состоянии теплового равновесия, и уже довольно давно, по крайней мере с понедельника.
55: Это тело стеклянный кубик, а это тело мы привезли с нашей экскурсии этот совёнок, так они теперь живут оба в физкабинете. Вот я их кладу рядышком. Пожалуйста, Максим, подойди сюда.
56: Зайди с этой стороны, мы определяем температуру тел на ощупь. Пощупай кубик и вот этого совёнка.
57: Можем мы сказать, что они имеют одинаковую температуру? Нет, какой-то, кажется, теплее, какой to, кажется, холоднее, какой, кажется, холоднее. Стеклянный стеклянный кубик кажется, холоднее, а этот матерчатый совёнок кажется теплее. Спасибо, садись.
58: Эти тела находятся в тепловом равновесии, находятся, поэтому, согласно вот этому 1 из основных законов природы, они имеют одинаковую температуру, но на ощупь они кажутся разной температуры. О чем это говорит, что наш метод на ощупь
59: Совершенно не годится. Для определения температуры. Нужны какие-то объективные методы. Что такое объективные, независящие от нашего настроения, состояния здоровья и так далее. Для этого нужно вспомнить, какие явле
60: Начинают протекать немножко по другому при нагревании или охлаждении, при изменении температуры. Ну, пожалуйста, Саша жидкости. Хорошо, да, но это такой тонкий эффект, которым мы будем сегодня пользоваться. А давайте
61: Вспомним, из чего состоят любые вещества из молекул, как ведут себя молекулы, они движутся хаотически, какой эксперимент доказывает, например, существование хаотического движения молекул 7 класс.
62: Броуновское движение, а ещё диффузия. Что такое диффузия? Многие помнят, что диффузия это влад, это взаимно.
63: Вещества, молекулы, промежутки между молекулами. Идеально сказано, это взаимное проникновение молекул 1 вещества в промежутки между молекулами другого вещества. Если диффузия существует, это значит, во первых, между молекулами есть промежутки
64: Во вторых, и это главное для нас сегодня молекулы движутся. И вот мы можем провести опыт по диффузии в 2 разных условиях. Ну какой пример опыта по проведению диффузии? Вот, например, такая колба стеклянная снизу
65: Мы налили какую-то тёмную жидкость, например, раствор медного купороса, формулу медного купороса вы уже знаете.
66: Сернокислая медь купрум со 4 раствор купрум со 4 кстати, можно взять просто подкрашенную чернилами воду, а здесь сверху нальём чистую воду.
67: И будем ждать через некоторое время.
68: Граница между купоросом и водой станет размытой, и мы увидим что-то такое.
69: Граница размыта.
70: Вот это демонстрирует явление диффузии. А теперь давайте сделаем вот что. Возьмём 2 таких колбы. 1 оставим в комнате, a2 поставим в холодильник, и мы заметим, что диффузия будет проходить.
71: Разной скоростью. Если у той колбы, которая стояла в комнате, эта граница размоется довольно заметно, то у той колбы, в той колбе, которая находилась в холодильник, она останется более чёткой. Какой вывод мы можем из этого сделать? Пожалуйста?
72: Что в Холодных при низкой температуре температуре движение молекул замедляется при низкой температуре скорость движения молекул меньше, чем
73: При высокой температуре, а мы можем также сказать, что при низкой температуре энергия движения молекул меньше, чем при высокой температуре. А как называется энергия движения молекул вообще, энергия движущегося
74: Тело кинетическая. Так значит, если температура низкая, то кинетическая энергия движения молекул меньше, чем в случае, если температура высокая, но как движутся молекулы, хаотически их скорость меняется практически не
75: Предсказуемо и по величине, и по направлению. Значит, надо говорить не просто о кинетической энергии, а о средней кинетической энергии. Следовательно, чем выше температура, тем больше средняя.
76: Кинетическая энергия хаотического движения молекул. Запишем это чем выше температура тела, чем выше температура тела, тем
77: Больше чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия, тем больше средняя кинетическая энергия хаотического.
78: Движения его молекул, тем больше средняя кинетическая энергия хаотического движения его молекул.
79: Тем больше средняя кинетическая энергия хаотического движения его молекул.
80: Оказывается, даже если эти тела сделаны из разных веществ, то когда мы их приводим в состояние теплового равновесия, то средние кинетические энергии хаотического движения молекул.
81: Этого и этого тела становятся одинаковымми. Это доказано на опыте, и подробно мы об этом поговорим в 10 классе. Более того, в 10 классе мы узнаем с вами, что температура и средняя кинетическая энергия это на самом деле 1 и
82: Тоже просто измеряется в разных единицах. Температуру можно измерять и в джоулях. И существует коэффициент, который связывает температуру со средней кинетической энергией его молекул. Это 1 из фундаментальных физических
83: Константа, она есть у нас в этой таблице, она называется постоянная больцмана. Она связывает среднюю кинетическую энергию хаотического движения молекул с температурой. Наша задача научиться измерять температуру раз темпера.
84: Температура может быть больше, меньше. Значит, это физическая величина. А что такое физическая величина? Мы с вами учили в 7 классе. Это физическое понятие, выраженное числом в процессе измерения. Как же найти это численное значение температуры? Подсказка нужно
85: Измерить среднюю кинетическую энергию движения молекул. А теперь вопрос а мы можем это сделать на опыте?
86: 10 в 23 степени молекул. Порядок величины. Вот в этом кусочке мела. Их энергия постоянно меняется. У каждой. Можем мы измерить среднюю энергию 1 молекулы? Нет никогда. Поэтому этот метод имеет только те,
87: Теоретическую ценность, а на практике приходится пользоваться другими способами измерения температуры. Оказывается, от температуры зависит не только средняя кинетическая энергия движения молекул. В принципе, можно было бы, наверное, сделать термометр основа
88: На измерении скорости диффузии, но только это будет очень неудобно, но, оказывается, многие свойства вещества меняются с изменением температуры. И сегодня уже прозвучало слово объём при нагревании тел, измеряя
89: Меняется их размер. Это явление называется тепловым расширением, и на следующем уроке мы начнём об этом говорить очень подробно. Оказывается, меняются и электрические характеристики вещества при изменении температуры, такая, как
90: Например, удельное сопротивление. Что это такое, мы сегодня, сегодня пока ещё не знаем. Проще всего как раз измерять температуру, измеряя то, что от неё зависит, например, объём, а потом по величине объёма каким-то образом.
91: Судить о температуре и вот это сейчас мы с вами и будем проделывать
92: Как измеряется объём жидкости с помощью минзурки, да, но, наверное, если мы поставим минзурку на плитку, то вряд ли мы заметим изменение объёма жидкости в мензурке это эффект слишком слабый, поэтому пользуются вот таким приёмом.
93: Берут сосуд, бутылочку, закрывают его, наполняют жидкостью какой-то, желательно подкрашенной, и сюда вставляют тонкую трубку. Тогда небольшое изменение объёма жидкости приведёт к заметному изменению положе.
94: Жени края жидкости в этой трубочке. И вот это устройство в принципе можно использовать для измерения температуры. Давайте сейчас мы сначала на качественном уровне изучим, как меняется объём при изменении температуры, а потом попробуем
95: Количественно определить температуру по изменению объёма для того, чтобы продемонстрировать это явление. Сделаем так, я в кастрюльку поставлю вот эту вот этот сосуд. Сейчас мы покажем его круп.
96: С помощью видеокамеры.
97: Чуть чуть настроим нашу систему.
98: Вот сейчас я разделю экран на 2 части, как это мы обычно с вами делали.
99: С 1 стороны, будет капилляр, а с другой стороны общий план вот так. Теперь вы видите и меня, и капилляр капилляр, я это слово должен пояснить capillus в переводе.
100: На русский волос. Для того, чтобы эта система была чувствительной к изменению объёма, диаметр трубочки должен быть очень маленьким, как волос. Поэтому эта трубочка часто называется капилляром. Теперь мы хотим зареги
101: Регистрировать изменение положения вот этого края жидкости. Для этого поступим следующим образом. Я возьму листочек бумаги, сделаю тут 2 прорези.
102: Проведу вот такую линию.
103: И получится такая примитивная шкала, состоящая из 1 штриха.
104: Расположим эту шкалу, этот штрих против.
105: Уровня жидкости и теперь возьмём горячую воду.
106: И будем лить эту воду в кастрюлю.
107: Как вы видите, с увеличением температуры, с увеличением температуры объём жидкости увеличивается. Столбик жидкости пошёл вверх. Значит, мы можем теперь изготовить шкалу уже не из
108: 1 деления, а из большого числа делений и с помощью такого устройства измерять температуру. Устройство. Это мы будем называть жидкостным термометром. Давайте сейчас подробнее поговорим о том, как можно изгото.
109: Шкалу жидкостного термометра.
110: Итак, жидкостный термометр. Рисуем сначала его устройство жидкостный.
111: Термометр.
112: Он состоит из сосуда, в который вставлена тонкая трубка сосуд мы будем называть официально резервуар, а тонкую трубку капилляр.
113: Вот резервуар.
114: Я нарисую его в виде шарика и вот капилляр.
115: Резервуар.
116: Капилляр.
117: Заполняем резервуар жидкостью.
118: И у нас получился жидкостный термометр, но это ещё не термометр. Он всего лишь позволяет определять, нагревается тело или охлаждается. А какова температура, мы сказать не можем, у нас нет шкалы.
119: Как же изготовить шкалу?
120: Для этого нужны, наверное, какие-то ситуации, где температура будет всегда 1 и та же и которую будет легко воспроизвести. Пожалуйста, Саша, абсолютный 0, когда о, абсолютный 0 это мечта всех Физиков нет, нет.
121: Нет нет. Так что-то попроще не забудьте, что 1 термометр появился в 18 веке. Какой абсолютный 0. Так, Лева?
122: Температура кипения, жидкости, температура кипения, жидкости. Отлично. Ну это довольно высокая температура, мы её будем использовать. А пониже, пожалуйста, температура человека замётана. Запомним это, это нам пригодится. Пожалуйста, темпера.
123: Тура замерзания, жидкости или температура таяния, жидкости, таяния твёрдого тела. И вот в 1742 году андерс цельсий предложил следующее 1000
124: 742 год.
125: Андерс цельсий.
126: Предложил следующее давайте поместим наш будущий термометр в тающий лёд.
127: Вот кусочки льда.
128: Но тут кроме льда, есть уже и вода тающий.
129: Лёд.
130: Столбик жидкости расположится где-то снизу на определённом уровне давайте против этого уровня поставим цифру 0.
131: 0. Вот так. А теперь нам нужна ещё какая-то температура, которую легко воспроизвести.
132: И вы уже подсказали мне, это температура кипения воды, значит, не вынимая вот этот прибор из сосуда, подождём, пока весь лёд растает, а потом воду, которая образуется закипятим.
133: А резерву вся эта система остаётся в жидкости, в воде. Вот так.
134: В результате повышения температуры столбик жидкости поднимется, а тут у нас кипящая вода, покажем пузырьки.
135: Нарисуем нагреватель. Я условно нагреватель буду рисовать в виде такой свечечки кипящая вода.
136: Правда, нужно обязательно добавить. Дело в том, что температура кипения воды зависит от атмосферного давления. Значит, давление должно быть нормальное, атмосферное. Вы помните, чему равно нормальное атмосферное давление 760 миллиметров ртутного.
137: Столба, или 1013 гектопаскалей п равняется 760 миллиметров ртутного Столба. Нормальное атмосферное давление. Кстати, это же самое касается и льда. Температура
138: Да, тоже слабо, но зависит от давления. И теперь там, где у нас расположился столбик, жидкости поставим, как предложил цельсий цифру 100. А старая меточка у нас на месте. Вот она.
139: 0, а теперь разделим этот промежуток на 100 одинаковых частей.
140: 100 одинаковых.
141: Частей и расстояние между 2 штрихами шкалы, построенной таким образом, будет представлять собой 1 градус цельсия, 1 градус цельсия.
142: Градус цельсия обозначается так нолик и сотен и буква ц. Эта шкала называется шкала цельсия, а вот эти особые температуры, которые используются для построения шкалы, называются реперные точки.
143: Шкалы, реперные точки.
144: Реперные точки.
145: Шкала цельсия 0 градусов цельсия, температура таяния льда.
146: 100 градусов цельсия, температура кипения.
147: Воды к этому всему не забудем добавить при нормальном атмосферном давлении, при
148: Нормальном атмосферном давлении.
149: Вот так вот по Такому принципу строится шкала цельсия, есть и другие температурные шкалы. Мы можем изобрести сколько угодно температурных шкал, выбирая те или иные реперные точки, например, температ.
150: Плавление существует и у поваренной соли, и у алюминия, и у ртути, и в принципе можно понаизобретали угодно шкал, и вот эта шкала используется в европе, а американцы пользуются другой шкалой, как
151: Фаренгейта, шкала фаренгейта. Давайте о ней поговорим немножко подробнее. Кстати, фаренгейт изобрёл спиртовой термометр, фаренгейт изобрёл ртутный термометр. Это все было тоже в начале 18.
152: Века. Итак, поговорим о шкале фаренгейта, шкала, фаренгейта.
153: За 0 надо принять какую-то низкую температуру 0 градусов фаренгейта. Вот так обозначается 0 градусов фаренгейта в те Време
154: За 0 fahrenheit решил принять самую низкую температуру, которую он только мог получить. Это не температура таяния льда. Это температура, которую можно получить следующим образом. Представьте себе, что вы сюда налили.
155: Поместили лёд, и он начал таять. Добавьте сюда соли, кастрюля металлическая. Так, если в тающий лёд добавить соли, ну, в эту кастрюльку, там надо грамм 100 соли добавить, то вы через некоторое время заметите странную вещь кастрюля.
156: Покроется инеем.
157: Влага из воздуха, находящегося в комнате, будет превращаться в мельчайшие кристаллики льда, следовательно, температура стала ниже нуля.
158: Ещё лучший результат будет, если вы вместо поваренной соли в тающий лёд добавите соединение, которое называется хлористый, которое называется хлористый. Будь здоров, аммоний хлористый.
159: Аммоний или нашатырь. И вот за 0 шкалы фаренгейта принимается температура смеси тающего льда с хлористым аммонием. Температура
160: Смеси тающего льда.
161: С, ну, я напишу химическую формулу. Н h4 хлор, хлористый аммоний. Нашатырь используется, кстати, при пайке иногда это самая низкая температура.
162: Которую фаренгейт мог получить, а за 100 градусов фаренгейта.
163: Он предложил использовать температуру человеческого тела 100 градусов фаренгейта, но я поставлю это в скобках, почему скоро будет понятно температура челове.
164: Греческого.
165: Тело.
166: Температура человеческого тела, как называется, устройство, которым мы измеряем температуру человеческого тела. Термометр, да, у доктора айболита это был градусник. Ну, градусником неправильно называть термометр. Вот.
167: Ртутный термометр, которым мы измеряем температуру человеческого тела. Ну давайте вообще посмотрим, как устроены любые термометры, не только ртутные для этого камеру, повернём вниз, и я покажу вам несколько термометров.
168: Включаем снова крупный план.
169: Это прообраз прототип жидкостного термометра. А вот, например, наш школьный термометр, которым мы будем пользоваться при выполнении, при выполнении лабораторных хорошо быть ловским при выпол.
170: Выполнение лабораторных работ, что мы видим? Резервуар крошечный, тоже заполненный какой-то тёмной жидкостью, это спирт, дальше капилляр, и против него шкала. Вот сейчас температура в нашем кабинете 25 градусов.
171: Максимальная температура, которую можно измерить с помощью этого термометра, 100 градусов цельсия.
172: А вот ртутный термометр это не простой, а ртутный термометр международного класса, почему я так говорю? Потому что у него 2 шкалы сразу для европейцев шкала цельсия сверху.
173: А для американцев шкала фаренгейта какая температура тела здорового человека 36 и 6. Давайте дадим крупный план. Смотрите. 36 и 6 вовсе не соответствует 100 граду.
174: Шкалы фаренгейта, а я написал, что 100 градусов это температура человеческого тела, а на самом деле оказывается 100 градусов. Это температура больше чем 37 градусов. Почему так получилось? А история такова, когда
175: Fahrenheit изготавливал свой термометр. Когда он наносил шкалу, градуировал. Он поместил сначала термометр в
176: Вот эту смесь тающего льда и нашатыря, а потом нанёс меточку 0. А потом ему нужно было нанести стоградусную метку, он себе его подмышку поставить не мог. Он попросил жену дорогая, подержи, пожалуйста, термометр, она
177: Подождала некоторое время фаренгейт, поставил 100 и сказал спасибо, шкала создана, но все дело в том, что супруга фаренгейта в это время была больна, у неё была повышенная температура.
178: И когда этот опыт повторяли на здоровых людях, оказалось, что температура здорового человеческого тела все-таки 98 градусов фаренгейта, поэтому то, что я сейчас написал в скобках, я заменю 90
179: 8 градусов фаренгейта это температура здорового человеческого тела.
180: Можно спросить, спроси жидкостным термометром. Ну, в смысле с водой подкрашенной можно измерить температуру около 100 градусов. О, великолепный вопрос. Дело в том, что вода вообще очень неудачное вещество для изготовления.
181: Жидкостных термометров, она обладает уникальными, но очень ненормальными для изготовления термометра непригодными свойствами. Оказывается, что в диапазоне температур от нуля до 4 градусов цельсия. Вместо того, чтобы
182: Расширяться при нагревании вода сжимается, поэтому используют другие вещества. И вот сейчас я несколько таких веществ назову ртуть.
183: Используется при измерении температур от - 35 градусов цельсия - 35 градусов цельсия до 750 градусов цельсия.
184: Она замерзает при температуре - 39, поэтому пользоваться ей уже при более низких температурах нельзя спирт.
185: Чистый спирт можно, ну, слегка его подкрасив. Можно использовать в диапазоне температур от - 80 до + 70 - 80 градусов цельсия + 70 градусов цельсия. А для
186: Измерение более низких температур используют органическую жидкость, которая называется пентан.
187: Пентан позволяет измерять температуры в диапазоне от - 200 до + 35 - 200 градусов цельсия + 35 градусов цельсия, то есть в зависимости от того, какую вы выберет.
188: Жидкость. Вы можете пользоваться термометром в разных диапазонах температур. И последнее, говорят, запоминается последнее слово. Скажите, пожалуйста, температуру чего измеряет этот термометр?
189: Нет, а нет железки, которая у него на какой железке? Ну вот это вот которая резервуар вот этой умница. Термометр измеряет температуру вот этой жидкости, которая находится в резерву.
190: То есть термометр измеряет температуру себя. А как сделать, чтобы он измерял температуру? Меня надо сделать вот так, что при этом происходит холодное тело, термометр.
191: И тёплое тело, Павел Андреевич, приводится в контакт, для чего нужно ждать 10 минут, чтобы наступило тепловое равновесие. А как мы знаем, если тела находятся в тепловом равновесии, их температуры одинаковые. Поэтому, если я
192: Дождусь 10 минут, и наступит тепловое равновесие между термометром и мной. Моя температура будет равна температуре термометра, и, глядя на шкалу термометра, я узнаю температуру как термометра, так и самого себя. Урок окончен.