Præsentation om emnet temperatur i fysik. Præsentation om temperatur

Præsentation om emnet "Temperatur" i fysik i powerpoint-format. I denne præsentation for 10. klasses skolebørn diskuteres emnet "Temperatur" i detaljer, begrebet termisk ligevægt, absolut nul er givet, og Celsius- og Kelvin-skalaerne diskuteres i sammenligning. Oplægget indeholder opgaver og en test om dette emne. Forfatter til præsentationen: Kononov Gennady Grigorievich, fysiklærer.

Fragmenter fra præsentationen

Gentagelse

• Nævn de vigtigste IKT-bestemmelser
• Hvad kaldes diffusion og hvad afhænger den af?
• Hvad afhænger molekylernes hastighed af?
• Hvad afhænger et stofs aggregeringstilstand af?
• Nævn makroskopiske og mikroskopiske parametre.

Termisk ligevægt

Termisk ligevægt- dette er en tilstand af et system af kroppe i termisk kontakt, hvor der ikke er varmeoverførsel fra en krop til en anden, og alle makroskopiske parametre for kroppe forbliver uændrede.

Temperatur

Ved termisk ligevægt i systemet ændres volumen og tryk ikke, stoffets aggregerede tilstande, og stoffernes koncentrationer ændres ikke. Men mikroskopiske processer inde i kroppen stopper ikke selv i termisk ligevægt: molekylernes positioner og deres hastigheder under kollisioner ændres. I et system af kroppe i en tilstand af termodynamisk ligevægt kan volumener og tryk være forskellige, men temperaturerne er nødvendigvis de samme. Temperaturen karakteriserer således tilstanden af ​​termodynamisk ligevægt i et isoleret system af kroppe.

Temperaturmåling

For at måle temperatur bruges specielle enheder - termometre. Deres handling er baseret på det faktum, at når temperaturen ændres, ændres andre fysiske parametre i kroppen, såsom tryk og volumen, også.

Celsius:

• 0 °C - issmeltepunkt
• 100 oC - kogepunkt for vand
• - 273 oC - den laveste temperatur i naturen

Gas termometer

En særlig plads i fysikken er optaget af gastermometre, hvor det termometriske stof er en fordærvet gas (helium, luft) i en beholder med konstant volumen, og den termometriske mængde er gastrykket p. Erfaring viser, at gastrykket (ved V = const) stiger med stigende temperatur, målt på Celsius-skalaen.

Gastrykkets afhængighed af temperaturen ved V = konst.

Ved at ekstrapolere grafen til området med lavtryk er det muligt at bestemme en vis "hypotetisk" temperatur, ved hvilken gastrykket ville blive nul. Erfaring viser, at denne temperatur er –273,15 °C og ikke afhænger af gassens egenskaber. Det er umuligt eksperimentelt at opnå en gas i en tilstand med nul tryk ved afkøling, da alle gasser ved meget lave temperaturer bliver til flydende eller faste tilstande.

Kelvin skala

• Den engelske fysiker W. Kelvin foreslog i 1848 at bruge nulpunktet for gastryk til at konstruere en ny temperaturskala (Kelvin-skala). I denne skala er temperaturenheden den samme som i Celsius-skalaen, men nulpunktet er forskudt:
• T = t + 273
• I SI-systemet er det sædvanligt at kalde temperaturenheden målt på Kelvin-skalaen kelvin og betegnet med bogstavet K. For eksempel er stuetemperatur t = 20 °C på Kelvin-skalaen T = 293 K.
• Kelvin temperaturskalaen kaldes den absolutte temperaturskala. Det viser sig at være mest praktisk, når man konstruerer fysiske teorier.

Absolut nul temperatur

den grænsetemperatur, ved hvilken trykket af en ideel gas går til nul for et givet volumen, eller volumenet af en ideel gas har en tendens til nul ved et konstant tryk

Temperatur er et mål for molekylers kinetiske energi

• Den gennemsnitlige kinetiske energi af molekylær bevægelse er proportional med den absolutte temperatur
• Den gennemsnitlige kinetiske energi af den translationelle bevægelse af et molekyle afhænger ikke af dets masse. En Brownsk partikel suspenderet i en væske eller gas har den samme gennemsnitlige kinetiske energi som et individuelt molekyle, hvis masse er mange størrelsesordener mindre end massen af ​​den Brownske partikel.

Slide 1

TEMPERATUR

Fysiklærer, statsbudgettær uddannelsesinstitution Secondary School nr. 270, St. Petersburg PAPIAN S. V.

Slide 2

Temperaturfunktioner

Funktioner ved temperatur som en makroskopisk karakteristik af en gas: ændres, når gassens tilstand ændres; karakteriserer tilstanden af ​​termisk ligevægt af systemet; angiver retningen af ​​varmevekslingen; kan måles.

Slide 3

Temperaturmåling

Kroppen skal bringes i termisk kontakt med termometeret. Termometeret skal have en masse væsentligt mindre end kropsvægten. Termometeraflæsningen bør først tages efter termisk ligevægt er opstået.

Slide 4

Termometre

Væsketermometer (kviksølv: -38 til 260 0C; glycerin: -50 til 100 0C). Termoelement (fra -269 til 2300 0C). Termistorer er halvlederenheder, hvis modstand afhænger af temperaturen. Gas termometre.

Slide 5

Kropstemperatur er et mål for den gennemsnitlige kinetiske energi af molekylær bevægelse.

Hvilken fysisk størrelse er den samme for alle legemer i termisk ligevægt? Lad os antage, at de gennemsnitlige kinetiske energier af molekylerne ved termisk ligevægt er de samme. Fra den grundlæggende MKT-ligning kan man få:

Slide 6

Konklusion: værdien pV/N dvs. Ek=mv2/2 afhænger kun af temperaturen.

Lad os overveje et eksperiment for at måle pV/N-værdien for 1 mol brint og 1 mol oxygen.

Slide 7

Forskellen mellem værdierne af pV/N opnået i eksperimentet er 1,38 * 10-21 J. Lad os dividere den resulterende værdi med 100 og finde ud af, at en grad Celsius svarer til k=1,38*10-23 Kelvin. k=1,38*10-23 J/K – Boltzmanns konstant.

Boltzmanns konstant

Slide 8

Absolut temperatur og absolut nul

Af den resulterende lighed følger det, at ved T = 0 skal enten trykket (dvs. bevægelsen og kollisionen af ​​molekyler med væggene stopper) eller volumenet af gassen (dvs. kompression til nul) være lig med nul. Derfor begrebet absolut nultemperatur (0 K) - den temperatur, hvor molekylernes bevægelse skal stoppe. Lad os etablere en sammenhæng mellem absolut temperatur og temperatur i Celsius: da ved t = 0 kT = 3,76*10 -21 J, hvor k = 1,38*10-23 J/K, så T = 3,76* 10 -21/ 1,38* 10-23 ≈ 273,15 (K) Således T ≈ t + 273

Oplægget indeholder materiale om emnet "Temperatur og dens måling" og kan bruges i 8. klasse. i lektionen "Termisk bevægelse. Temperatur" og i 10. klasse i lektionen "Temperatur - et mål for gennemsnitlig kinetisk energi."

Hent:

Eksempel:

For at bruge præsentationseksempler skal du oprette en Google-konto og logge ind på den: https://accounts.google.com

Slide billedtekster:

Temperatur og dens måling Udført af: G.P. Krivchikova, fysiklærer ved gymnasium nr. 12 i Belgorod.

Temperatur og dens måling Før termometeret blev opfundet, kunne folk kun bedømme deres termiske tilstand ud fra deres umiddelbare fornemmelser: varmt eller køligt, varmt eller koldt.

Opfindelsen af ​​termometeret I 1592 skabte Galileo Galilei det første instrument til at observere temperaturændringer, og kaldte det termoskopet. Termoskopet var en lille glaskugle med et loddet glasrør. Kuglen blev opvarmet, og enden af ​​røret blev dyppet i vand. Når bolden afkølede, faldt trykket i den, og vandet i røret steg under påvirkning af atmosfærisk tryk til en vis højde. Efterhånden som vejret blev varmere, faldt vandstanden i rørene. Ulempen ved enheden var, at den kun kunne bruges til at bedømme den relative grad af opvarmning eller afkøling af kroppen, men den havde ikke en skala

I det 17. århundrede blev lufttermoskopet omdannet til et alkoholtermoskop af den florentinske videnskabsmand Torricelli. Apparatet blev vendt på hovedet, beholderen med vand blev fjernet, og alkohol blev hældt i røret. Driften af ​​enheden var baseret på udvidelsen af ​​alkohol, når den blev opvarmet - nu var aflæsningerne ikke afhængige af atmosfærisk tryk. Dette var et af de første flydende termometre. Instrumenternes aflæsninger stemte ikke overens med hinanden, da der ikke blev taget hensyn til noget specifikt system ved kalibreringen af ​​skalaerne. I 1694 foreslog Carlo Renaldini at tage isens smeltepunkt og vands kogepunkt som to ekstreme punkter. I 1714 lavede D. G. Fahrenheit et kviksølvtermometer.

Termometer (græsk θέρμη - varme og μετρέω - jeg måler) - en enhed til måling af temperaturen på luft, jord, vand og så videre. Typer af termometre: Flydende Flydende termometre er baseret på princippet om at ændre mængden af ​​væske, der hældes i termometret (normalt alkohol eller kviksølv), når den omgivende temperatur ændres.

Mekaniske termometre Denne type termometre fungerer efter samme princip som flydende termometre, men en metalspiral eller bimetaltape bruges normalt som sensor.

Elektriske termometre Driftsprincippet for elektriske termometre er baseret på ændringen i ledermodstanden, når den omgivende temperatur ændres. Gastermometer I slutningen af ​​1700-tallet. Charles fandt ud af, at den samme opvarmning af enhver gas fører til samme trykstigning, hvis volumenet forbliver konstant. Når temperaturen ændres, er afhængigheden af ​​gastrykket ved et konstant volumen udtrykt ved en lineær lov. Og det følger heraf, at gastryk (ved V=const) kan tages som et kvantitativt mål for temperatur. Ved at forbinde beholderen, der indeholder gassen, til en trykmåler og kalibrere enheden, kan du måle temperaturen ved hjælp af trykmålerens aflæsninger. De mest nøjagtige resultater opnås, hvis brint eller helium anvendes som arbejdsvæske. Optiske termometre Optiske termometre giver dig mulighed for at registrere temperatur ved at ændre lysstyrkeniveauet

Temperaturskalaer Celsius-skala Inden for teknologi, medicin, meteorologi og i hverdagen bruges Celsius-skalaen, hvor vands frysepunkt tages til 0, og kogepunktet for vand ved normalt atmosfærisk tryk tages til 100°. skalaen blev foreslået af Anders Celsius i 1742. Dette er en temperaturskala en skala, hvor 1 grad (1 °F) er lig med 1/180 af forskellen mellem kogepunktet for vand og smeltepunktet for is ved atmosfærisk tryk, og isens smeltepunkt er +32 °F. Temperatur på Fahrenheit-skalaen er relateret til temperatur på Celsius-skalaen (t °C) med forholdet t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 9/5 °C + 32. Foreslået af G. Fahrenheit i 1724. Fahrenheit

Reaumur-skala Foreslået i 1730 af R. A. Reaumur, Enhed - grad Reaumur (°R), 1 °R er lig med 1/80 af temperaturintervallet mellem referencepunkterne - temperaturen af ​​smeltende is (0 °R) og kogende vand ( 80 °R ) 1 °R = 1,25 ° C. I øjeblikket er vægten faldet ud af brug, den blev bevaret længst i Frankrig, forfatterens hjemland.

Kelvin temperaturskala Begrebet absolut temperatur blev introduceret af W. Thomson (Kelvin). Den absolutte temperaturskala kaldes Kelvin-skalaen. Enheden for absolut temperatur er kelvin (K). Den nedre temperaturgrænse er det absolutte nul, det vil sige den lavest mulige temperatur, ved hvilken det i princippet er umuligt at udvinde termisk energi fra et stof. Absolut nul er defineret som 0 K, hvilket er lig med -273,15 °C. Vands kogepunkt er 373 K, isens smeltetemperatur er 273 K. Antallet af grader celsius og kelvin mellem fryse- og kogepunkter for vand er det samme og lig med 100. Derfor omregnes grader celsius til kelvin vha. formlen T = t °C + 273,15.

Den højeste temperatur på + 58 0 grader i skyggen blev registreret den 13. september 1922 i byen Al-Azizia i Libyen. Den rekordlave temperatur på jordens overflade -89 0 grader blev registreret den 21. juli 1983 på den sovjetiske antarktiske forskningsstation Vostok. Det koldeste beboede sted er Oymyakon (med en befolkning på 4 tusinde mennesker) i Yakutia. Der faldt temperaturen til næsten -68 0 grader. Det varmeste år på planeten i det seneste halvandet århundrede var 1990. Det skarpeste fald i temperatur, der skete i løbet af dagen, blev registreret den 23.-24. januar 1916 i den amerikanske delstat Montana. Den udgjorde 56 0 C (fra +7 til -49 0 C) Den største temperaturforskel ses i Yakutia. Ved "kuldens pol" i Verkhoyansk når den 106,7 0 C (fra -70 0 om vinteren til +36,7 0 om sommeren). Den højeste havvandstemperatur - 404 0 C - blev registreret af en amerikansk forskningsubåd ved en varm kilde 480 kilometer ud for Nordamerikas vestkyst. Vand opvarmet til så høj en temperatur blev ikke til damp på grund af højt tryk, da kilden var placeret i en betydelig dybde. Temperaturrekorder

1 rutsjebane

FYSIKEKTION I 10. KLASSE Temperaturlærer Kononov Gennady Grigorievich Gymnasium nr. 29 Slavyansky-distriktet i Krasnodar-regionen

2 rutsjebane

GENTAGELSE 1. Nævn de vigtigste bestemmelser i IKT 2. Hvad kaldes diffusion, og hvad afhænger det af? 3. Hvad afhænger molekylernes hastighed af? 4. Hvad afhænger et stofs aggregeringstilstand af? 5. Nævn makroskopiske og mikroskopiske parametre.

3 slide

TERMISK LIGGTE Termisk ligevægt er en tilstand af et system af legemer i termisk kontakt, hvor der ikke er varmeoverførsel fra et legeme til et andet, og alle kroppens makroskopiske parametre forbliver uændrede.

4 dias

Ved termisk ligevægt i systemet ændres volumen og tryk ikke, stoffets aggregerede tilstande, og stoffernes koncentrationer ændres ikke. Men mikroskopiske processer inde i kroppen stopper ikke selv i termisk ligevægt: molekylernes positioner og deres hastigheder under kollisioner ændres. I et system af kroppe i en tilstand af termodynamisk ligevægt kan volumener og tryk være forskellige, men temperaturerne er nødvendigvis de samme. Temperaturen karakteriserer således tilstanden af ​​termodynamisk ligevægt i et isoleret system af kroppe. TEMPERATUR

5 dias

TEMPERATURMÅLING Til måling af temperatur bruges specielle apparater - termometre. Deres handling er baseret på det faktum, at når temperaturen ændres, ændres andre fysiske parametre i kroppen, såsom tryk og volumen, også.

6 rutsjebane

TERMOMETERSKALA Celsiusskala: 0 °C - smeltepunkt for is 100 °C - kogepunkt for vand - 273 °C - den laveste temperatur i naturen

7 rutsjebane

Den svenske videnskabsmand Anders Celsius Den svenske naturforsker Carl Linnaeus skabere af Celsius-skalaen

8 rutsjebane

GASTERMOMETER En særlig plads i fysikken indtager gastermometre, hvor det termometriske stof er en fordærvet gas (helium, luft) i en beholder med konstant volumen, og den termometriske størrelse er gastrykket s. Erfaring viser, at gastrykket (ved V = const) stiger med stigende temperatur, målt på Celsius-skalaen.

Slide 9

Gastrykkets afhængighed af temperaturen ved V = konst. Ved at ekstrapolere grafen til området med lavtryk er det muligt at bestemme en vis "hypotetisk" temperatur, ved hvilken gastrykket ville blive nul. Erfaring viser, at denne temperatur er –273,15 °C og ikke afhænger af gassens egenskaber. Det er umuligt eksperimentelt at opnå en gas i en tilstand med nul tryk ved afkøling, da alle gasser ved meget lave temperaturer bliver til flydende eller faste tilstande.

10 dias

KELVIN-Skala Den engelske fysiker W. Kelvin foreslog i 1848 at bruge nulpunktet for gastryk til at konstruere en ny temperaturskala (Kelvin-skala). I denne skala er måleenheden for temperatur den samme som i Celsius-skalaen, men nulpunktet er forskudt: T = t + 273 I SI-systemet er det sædvanligt at kalde måleenheden for temperatur på Kelvin skala kelvin og betegnet med bogstavet K. For eksempel er stuetemperatur t = 20 ° C på Kelvin-skalaen lig med T = 293 K. Kelvin-temperaturskalaen kaldes den absolutte temperaturskala. Det viser sig at være mest praktisk, når man konstruerer fysiske teorier.

11 rutsjebane

12 dias

ABSOLUT NULTEMPERATUR - den begrænsende temperatur, ved hvilken trykket af en ideel gas går til nul for et givet volumen, eller volumenet af en ideel gas går til nul ved et konstant tryk

Slide 13

TEMPERATUR ER ET MÅL FOR MOLEKYLERS KINETISKE ENERGI Den gennemsnitlige kinetiske energi af molekylers bevægelse er proportional med den absolutte temperatur; den gennemsnitlige kinetiske energi af et molekyles translationelle bevægelse afhænger ikke af dets masse. En Brownsk partikel suspenderet i en væske eller gas har den samme gennemsnitlige kinetiske energi som et individuelt molekyle, hvis masse er mange størrelsesordener mindre end massen af ​​den Brownske partikel.

Slide 14

p = nkT k = 1,38 10 J/K - Boltzmanns konstant Konsekvenser: 1. ved samme tryk og temperaturer er koncentrationen af ​​molekyler i alle gasser den samme 2. for en blanding af to gasser er trykket p = p1 + p2 TEMPERATUR OG TRYK – 23

I 1714 lavede den hollandske videnskabsmand D. Fahrenheit et kviksølvtermometer. I 1730 foreslog den franske fysiker R. Reaumur et alkoholtermometer. I 1848 beviste den engelske fysiker William Thomson (Lord Kelvin) muligheden for at skabe en absolut temperaturskala. R. Reaumur Lord Kelvin

Det er mærkeligt, at ... faktisk foreslog den svenske astronom og fysiker Celsius en skala, hvor vands kogepunkt blev angivet med tallet 0, og isens smeltepunkt med tallet 100. Noget senere blev Celsius-skalaen angivet fik et moderne udseende af sin landsmand Stroemer.

Dette er den temperatur, hvor atomer ioniserer (som mister deres elektroner), og stof går ind i en fjerde tilstand kaldet plasma. (over °C) Høje temperaturer –

Den højeste temperatur opnået i midten af ​​en termonuklear bombeeksplosion er omkring millioner °C. Den maksimale temperatur, der nås under en kontrolleret termonuklear reaktion ved TOKAMAK-fusionstestanlægget ved Princeton Plasma Physics Laboratory, USA, i juni 1986, er 200 millioner °C.

Kryogene temperaturer, typisk temperaturer under kogepunktet for flydende luft (ca. 80 K). Sådanne temperaturer tælles normalt fra absolut nultemperatur (-273,15 C eller 0 K) og udtrykt i kelvin (K). For at opnå og opretholde lave temperaturer anvendes normalt flydende gasser. Lave temperaturer -

Laveste temperatur Den laveste temperatur skabt af mennesket blev opnået i 1995 af Eric Cornell og Carl Wieman fra USA ved afkøling af rubidiumatomer.Den var mindre end 1/170 milliardtedel af en grad over det absolutte nulpunkt (5,9 × 1012).

Anvendelse Adskillelse af gasser (produktion af oxygen og nitrogen), der producerer højvakuum (giver dig mulighed for at simulere forhold, der er karakteristiske for det ydre rum, og teste materialer og enheder under disse forhold.) i medicin. (lokal nedfrysning af væv, behandling af hjernetumorer, urologiske og andre sygdomme. Langtidsopbevaring af levende væv)

Hvordan? Flydning af gasser omfatter flere trin, der er nødvendige for at omdanne gassen til en flydende tilstand. Mange gasser kan gøres flydende blot ved afkøling ved normalt atmosfærisk tryk; andre, såsom kuldioxid, kræver også øget tryk.

Anvendelse inden for medicin og biologi (til konservering og langtidsopbevaring af blod, knoglemarv, blodkar og muskelvæv) Opbevaring og transport af fødevarer i biler og jernbaner. køleskabe Raketry Kryogen vakuumteknologi Mikrokryogene køleanordninger Undersøgelse af de grundlæggende egenskaber ved gasmolekyler (f.eks. intermolekylære kræfter af interaktion Gaslagring