Esitys aiheesta lämpötila fysiikassa. Esitys lämpötilasta

Esitys aiheesta "Lämpötila" fysiikassa powerpoint-muodossa. Tässä 10. luokan koululaisille tarkoitetussa esityksessä käsitellään yksityiskohtaisesti aihetta "Lämpötila", annetaan termisen tasapainon käsite, absoluuttinen nolla ja vertaillaan Celsius- ja Kelvin-asteikkoja. Esitys sisältää tehtäviä ja kokeen tästä aiheesta. Esityksen kirjoittaja: Kononov Gennadi Grigorjevitš, fysiikan opettaja.

Katkelmia esityksestä

Kertaus

• Nimeä ICT:n tärkeimmät määräykset
• Mitä diffuusiota kutsutaan ja mistä se riippuu?
• Mistä molekyylien nopeus riippuu?
• Mistä aineen aggregaatiotila riippuu?
• Nimeä makroskooppiset ja mikroskooppiset parametrit.

Terminen tasapaino

Terminen tasapaino- tämä on lämpökosketuksessa olevien kappaleiden järjestelmän tila, jossa lämpöä ei siirry kappaleesta toiseen ja kaikki kappaleiden makroskooppiset parametrit pysyvät muuttumattomina.

Lämpötila

Järjestelmän lämpötasapainossa tilavuus ja paine eivät muutu, aineen aggregaattitilat ja aineiden pitoisuudet eivät muutu. Mutta mikroskooppiset prosessit kehon sisällä eivät pysähdy edes lämpötasapainossa: molekyylien sijainnit ja niiden nopeudet törmäysten aikana muuttuvat. Termodynaamisen tasapainon tilassa olevien kappaleiden järjestelmässä tilavuudet ja paineet voivat olla erilaisia, mutta lämpötilat ovat välttämättä samat. Siten lämpötila luonnehtii eristetyn kappalejärjestelmän termodynaamisen tasapainon tilaa.

Lämpötilan mittaus

Lämpötilan mittaamiseen käytetään erityisiä laitteita - lämpömittareita. Niiden toiminta perustuu siihen, että lämpötilan muuttuessa muut kehon fyysiset parametrit, kuten paine ja tilavuus, myös muuttuvat.

Celsius:

• 0 °C - jään sulamispiste
• 100 oC - veden kiehumispiste
• - 273 oC - alin lämpötila luonnossa

Kaasulämpömittari

Erityinen paikka fysiikassa on kaasulämpömittarilla, jossa lämpömittarina oleva aine on vakiotilavuudessa olevassa astiassa oleva harventunut kaasu (helium, ilma) ja lämpömittari on kaasun paine p. Kokemus osoittaa, että kaasun paine (asteikolla V = const) kasvaa lämpötilan noustessa Celsius-asteikolla mitattuna.

Kaasunpaineen riippuvuus lämpötilasta, kun V = vakio.

Ekstrapoloimalla kuvaaja matalien paineiden alueelle on mahdollista määrittää tietty "hypoteettinen" lämpötila, jossa kaasun paine muuttuisi nollaan. Kokemus osoittaa, että tämä lämpötila on –273,15 °C eikä se riipu kaasun ominaisuuksista. On mahdotonta saada kokeellisesti kaasua tilassa, jossa on nollapaine jäähdyttämällä, koska erittäin alhaisissa lämpötiloissa kaikki kaasut muuttuvat nestemäisiksi tai kiinteiksi.

Kelvinin asteikko

• Englantilainen fyysikko W. Kelvin vuonna 1848 ehdotti nollakaasun painepisteen käyttämistä uuden lämpötila-asteikon (Kelvin-asteikko) rakentamiseen. Tällä asteikolla lämpötilayksikkö on sama kuin Celsius-asteikolla, mutta nollapiste on siirtynyt:
• T = t + 273
• SI-järjestelmässä on tapana kutsua Kelvin-asteikolla mitattua lämpötilan yksikköä kelviniksi, jota merkitään kirjaimella K. Esimerkiksi huoneen lämpötila t = 20 °C Kelvin-asteikolla on T = 293 K.
• Kelvinin lämpötila-asteikkoa kutsutaan absoluuttiseksi lämpötila-asteikoksi. Se osoittautuu kätevimmäksi fysikaalisia teorioita rakennettaessa.

Absoluuttinen nollalämpötila

rajalämpötila, jossa ihanteellisen kaasun paine menee nollaan tietyllä tilavuudella tai ihanteellisen kaasun tilavuus pyrkii nollaan vakiopaineessa

Lämpötila on molekyylien kineettisen energian mitta

• Molekyyliliikkeen keskimääräinen kineettinen energia on verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan
• Molekyylin translaatioliikkeen keskimääräinen kineettinen energia ei riipu sen massasta. Nesteeseen tai kaasuun suspendoituneella Brownin hiukkasella on sama keskimääräinen kineettinen energia kuin yksittäisellä molekyylillä, jonka massa on monta suuruusluokkaa pienempi kuin Brownin hiukkasen massa.

Dia 1

LÄMPÖTILA

Fysiikan opettaja, valtion talousarvion oppilaitoksen lukio nro 270, Pietari PAPIAN S. V.

Dia 2

Lämpötilaominaisuudet

Lämpötilan ominaisuudet kaasun makroskooppisena ominaisuutena: muuttuu, kun kaasun tila muuttuu; luonnehtii järjestelmän lämpötasapainotilaa; osoittaa lämmönvaihdon suunnan; voidaan mitata.

Dia 3

Lämpötilan mittaus

Keho on saatettava lämpökosketukseen lämpömittarin kanssa. Lämpömittarin massan on oltava huomattavasti pienempi kuin ruumiinpaino. Lämpömittarin lukema tulee ottaa vasta lämpötasapainon saavuttamisen jälkeen.

Dia 4

Lämpömittarit

Nestelämpömittari (elohopea: -38 - 260 0C; glyseriini: -50 - 100 0C). Termopari (-269 - 2300 0C). Termistorit ovat puolijohdelaitteita, joiden resistanssi riippuu lämpötilasta. Kaasulämpömittarit.

Dia 5

Kehon lämpötila on molekyyliliikkeen keskimääräisen kineettisen energian mitta.

Mikä fysikaalinen suure on sama kaikille lämpötasapainossa oleville kappaleille? Oletetaan, että lämpötasapainossa molekyylien keskimääräiset kineettiset energiat ovat samat. MKT-perusyhtälöstä voidaan saada:

Dia 6

Johtopäätös: arvo pV/N so. Ek=mv2/2 riippuu vain lämpötilasta.

Tarkastellaan koetta pV/N-arvon mittaamiseksi 1 moolille vetyä ja 1 moolille happea.

Dia 7

Ero kokeessa saatujen pV/N arvojen välillä on 1,38 * 10-21 J. Jaetaan saatu arvo 100:lla ja selvitetään, että yksi celsiusaste vastaa k=1,38*10-23 Kelviniä. k=1,38*10-23 J/K – Boltzmannin vakio.

Boltzmannin vakio

Dia 8

Absoluuttinen lämpötila ja absoluuttinen nolla

Tuloksena olevasta yhtälöstä seuraa, että arvolla T = 0 joko paineen (eli molekyylien liike ja törmäys seinämiin pysähtyy) tai kaasun tilavuuden (eli puristuksen nollaan) on oltava nolla. Tästä johtuu absoluuttisen nollalämpötilan (0 K) käsite - lämpötila, jossa molekyylien liikkeen tulisi pysähtyä. Tehdään yhteys absoluuttisen lämpötilan ja celsiuslämpötilan välille: koska t = 0 kT = 3,76*10 -21 J, missä k = 1,38*10-23 J/K, niin T = 3,76* 10 -21/ 1,38* 10-23 ≈ 273,15 (K) Siten T ≈ t + 273

Esitys sisältää materiaalia aiheesta "Lämpötila ja sen mittaus" ja sitä voidaan käyttää luokalla 8. oppitunnilla "Lämpöliike. Lämpötila" ja 10. luokalla oppitunnilla "Lämpötila - keskimääräisen liike-energian mitta."

Ladata:

Esikatselu:

Jos haluat käyttää esityksen esikatselua, luo Google-tili ja kirjaudu sisään siihen: https://accounts.google.com

Dian kuvatekstit:

Lämpötila ja sen mittaus Täyttänyt: G.P. Krivchikova, fysiikan opettaja Gymnasium 12 Belgorodissa.

Lämpötila ja sen mittaus Ennen lämpömittarin keksimistä ihmiset pystyivät arvioimaan lämpötilansa vain välittömien aistimistensa perusteella: lämmin tai kylmä, kuuma vai kylmä.

Lämpömittarin keksintö Vuonna 1592 Galileo Galilei loi ensimmäisen instrumentin lämpötilan muutosten tarkkailuun, kutsuen sitä termoskoopiksi. Termoskooppi oli pieni lasipallo, jossa oli juotettu lasiputki. Pallo kuumennettiin ja putken pää upotettiin veteen. Kun pallo jäähtyi, sen paine laski, ja putkessa oleva vesi nousi ilmakehän paineen vaikutuksesta tietylle korkeudelle. Sään lämmetessä putkien vedenpinta laski. Laitteen haittana oli, että sillä voitiin arvioida vain kehon suhteellista kuumenemis- tai jäähdytysastetta, mutta siinä ei ollut asteikkoa

1600-luvulla firenzeläinen tiedemies Torricelli muutti ilmatermoskoopin alkoholitermoskoopiksi. Laite käännettiin ylösalaisin, vesiastia poistettiin ja alkoholia kaadettiin putkeen. Laitteen toiminta perustui alkoholin paisumiseen kuumennettaessa - nyt lukemat eivät riippuneet ilmanpaineesta. Tämä oli yksi ensimmäisistä nestelämpömittareista. Mittareiden lukemat eivät sopineet keskenään, koska vaa'an kalibroinnissa ei huomioitu mitään erityistä järjestelmää. Vuonna 1694 Carlo Renaldini ehdotti jään sulamislämpötilan ja veden kiehumispisteen ottamista kahtena ääripisteenä. Vuonna 1714 D. G. Fahrenheit valmisti elohopealämpömittarin.

Lämpömittari (kreikaksi θέρμη - lämpö ja μετρέω - mittaan) - laite ilman, maaperän, veden ja niin edelleen lämpötilan mittaamiseen. Lämpömittarityypit: Neste Nestelämpömittarit perustuvat periaatteeseen lämpömittariin kaadettavan nesteen (yleensä alkoholin tai elohopean) tilavuuden muuttamisesta ympäristön lämpötilan muuttuessa.

Mekaaniset lämpömittarit Tämän tyyppiset lämpömittarit toimivat samalla periaatteella kuin nestelämpömittarit, mutta anturina käytetään yleensä metallispiraalia tai bimetalliteippiä.

Sähkölämpömittarit Sähkölämpömittarien toimintaperiaate perustuu johtimen resistanssin muutokseen ympäristön lämpötilan muuttuessa. Kaasulämpömittari 1700-luvun lopulla. Charles havaitsi, että minkä tahansa kaasun sama kuumennus johtaa samaan paineen nousuun, jos tilavuus pysyy vakiona. Kun lämpötila muuttuu, kaasun paineen riippuvuus vakiotilavuudessa ilmaistaan ​​lineaarisella lailla. Ja tästä seuraa, että kaasun paine (pisteessä V = const) voidaan ottaa lämpötilan kvantitatiiviseksi mittaksi. Kytkemällä kaasua sisältävän astian painemittariin ja kalibroimalla laite, voit mitata lämpötilaa painemittarin lukemien avulla. Tarkimmat tulokset saadaan, jos työnesteenä käytetään vetyä tai heliumia. Optiset lämpömittarit Optisten lämpömittareiden avulla voit mitata lämpötilaa muuttamalla valotehotasoa

Lämpötila-asteikko Celsius-asteikko Tekniikassa, lääketieteessä, meteorologiassa ja jokapäiväisessä elämässä käytetään Celsius-asteikkoa, jossa veden jäätymispisteeksi otetaan 0 ja veden kiehumispisteeksi normaalissa ilmanpaineessa 100°. Anders Celsius ehdotti asteikkoa vuonna 1742. Tämä on lämpötila-asteikko, jossa 1 aste (1 °F) on yhtä suuri kuin 1/180 veden kiehumispisteen ja jään sulamispisteen välisestä erosta ilmakehän paineessa, ja jään sulamispiste on +32 °F. Lämpötila Fahrenheit-asteikolla suhteutetaan Celsius-asteikon lämpötilaan (t °C) suhteella t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 9/5 °C + 32. Ehdotus G. Fahrenheit vuonna 1724. Fahrenheit

Reaumur-asteikko Ehdotettu vuonna 1730, R. A. Reaumur, Yksikkö - Reaumur-aste (°R), 1 °R on yhtä suuri kuin 1/80 viitepisteiden lämpötilavälistä - sulavan jään lämpötila (0 °R) ja kiehuva vesi ( 80 °R ) 1 °R = 1,25 ° C. Tällä hetkellä vaaka on poistunut käytöstä, se on säilynyt pisimpään kirjoittajan kotimaassa Ranskassa.

Kelvinin lämpötila-asteikko Absoluuttisen lämpötilan käsitteen esitteli W. Thomson (Kelvin). Absoluuttista lämpötila-asteikkoa kutsutaan Kelvin-asteikoksi. Absoluuttisen lämpötilan yksikkö on kelvin (K). Lämpötilan alaraja on absoluuttinen nolla, eli alin mahdollinen lämpötila, jossa periaatteessa on mahdotonta saada lämpöenergiaa aineesta. Absoluuttinen nolla määritellään 0 K:ksi, joka on −273,15 °C. Veden kiehumispiste on 373 K, jään sulamislämpötila 273 K. Celsius-asteiden ja kelvinien lukumäärä veden jäätymis- ja kiehumispisteen välillä on sama ja yhtä suuri kuin 100. Siksi Celsius-asteet muunnetaan kelvineiksi käyttämällä kaava T = t °C + 273,15.

Korkein lämpötila + 58 0 astetta varjossa mitattiin 13. syyskuuta 1922 Al-Azizian kaupungissa Libyassa. Maan pinnan ennätysalhainen lämpötila -89 0 astetta mitattiin 21. heinäkuuta 1983 Neuvostoliiton Etelämanner-tutkimusasemalla Vostok. Kylmin asuttu paikka on Oymyakon (väkiluku 4 tuhatta) Jakutiassa. Siellä lämpötila putosi lähes -68 0 asteeseen. Maapallon lämpimin vuosi viimeisen puolentoista vuosisadan aikana oli 1990. Jyrkin lämpötilan pudotus päivän aikana mitattiin 23.-24. tammikuuta 1916 Yhdysvalloissa Montanan osavaltiossa. Lämpötila oli 56 0 C (+7 - -49 0 C) Suurin lämpötilaero havaitaan Jakutiassa. "Kylmän napalla", Verhojanskissa, se saavuttaa 106,7 0 C (-70 0 talvella +36,7 0 kesällä). Korkeimman valtameren veden lämpötilan - 404 0 C - rekisteröi amerikkalainen tutkimussukellusvene kuumalla lähteellä 480 kilometriä Pohjois-Amerikan länsirannikolta. Näin korkeaan lämpötilaan kuumennettu vesi ei muuttunut höyryksi korkean paineen vuoksi, koska lähde sijaitsi huomattavassa syvyydessä. Lämpötilaennätyksiä

1 dia

FYSIIKAN TUNNIT 10. LUOKKALLA Lämpötilaopettaja Kononov Gennadi Grigorjevitš Lukio nro 29 Slavjanskin piiri Krasnodarin alueella

2 liukumäki

TOISTAMINEN 1. Nimeä ICT:n keskeiset säännökset 2. Mitä kutsutaan diffuusioksi ja mistä se riippuu? 3. Mistä molekyylien nopeus riippuu? 4. Mistä aineen aggregaatiotila riippuu? 5. Nimeä makroskooppiset ja mikroskooppiset parametrit.

3 liukumäki

TERMINEN TASAPAINO Terminen tasapaino on termisessä kosketuksessa olevien kappaleiden järjestelmän tila, jossa ei tapahdu lämmön siirtymistä kappaleesta toiseen ja kaikki kappaleiden makroskooppiset parametrit pysyvät muuttumattomina.

4 liukumäki

Järjestelmän lämpötasapainossa tilavuus ja paine eivät muutu, aineen aggregaattitilat ja aineiden pitoisuudet eivät muutu. Mutta mikroskooppiset prosessit kehon sisällä eivät pysähdy edes lämpötasapainossa: molekyylien sijainnit ja niiden nopeudet törmäysten aikana muuttuvat. Termodynaamisen tasapainon tilassa olevien kappaleiden järjestelmässä tilavuudet ja paineet voivat olla erilaisia, mutta lämpötilat ovat välttämättä samat. Siten lämpötila luonnehtii eristetyn kappalejärjestelmän termodynaamisen tasapainon tilaa. LÄMPÖTILA

5 liukumäki

LÄMPÖTILAN MITTAUS Lämpötilan mittaamiseen käytetään erityisiä laitteita - lämpömittareita. Niiden toiminta perustuu siihen, että lämpötilan muuttuessa muut kehon fyysiset parametrit, kuten paine ja tilavuus, myös muuttuvat.

6 liukumäki

LÄMPÖMITTARIN asteikko Celsius-asteikko: 0 °C - jään sulamispiste 100 °C - veden kiehumispiste - 273 °C - alin lämpötila luonnossa

7 liukumäki

Ruotsalainen tiedemies Anders Celsius Ruotsalainen luonnontieteilijä Carl Linnaeus luo Celsius-asteikon

8 liukumäki

KAASULÄMPÖMITTARI Erityisen paikan fysiikassa ovat kaasulämpömittarit, joissa lämpömittarina oleva aine on vakiotilavuu- dessa astiassa oleva harventunut kaasu (helium, ilma) ja lämpömittari on kaasun paine p. Kokemus osoittaa, että kaasun paine (asteikolla V = const) kasvaa lämpötilan noustessa Celsius-asteikolla mitattuna.

Dia 9

Kaasunpaineen riippuvuus lämpötilasta, kun V = vakio. Ekstrapoloimalla kuvaaja matalien paineiden alueelle on mahdollista määrittää tietty "hypoteettinen" lämpötila, jossa kaasun paine muuttuisi nollaan. Kokemus osoittaa, että tämä lämpötila on –273,15 °C, eikä se riipu kaasun ominaisuuksista. On mahdotonta saada kokeellisesti kaasua tilassa, jossa on nollapaine jäähdyttämällä, koska erittäin alhaisissa lämpötiloissa kaikki kaasut muuttuvat nestemäisiksi tai kiinteiksi.

10 diaa

KELVIN SKALE Englantilainen fyysikko W. Kelvin vuonna 1848 ehdotti nollakaasun painepisteen käyttämistä uuden lämpötila-asteikon (Kelvin-asteikko) rakentamiseen. Tässä asteikossa lämpötilan mittayksikkö on sama kuin Celsius-asteikolla, mutta nollapiste on siirtynyt: T = t + 273 SI-järjestelmässä on tapana kutsua lämpötilan mittayksikköä kelvineiksi. Kelvin-asteikko ja merkitty kirjaimella K. Esimerkiksi huoneen lämpötila t = 20 °C Kelvin-asteikolla on yhtä suuri kuin T = 293 K. Kelvinin lämpötila-asteikkoa kutsutaan absoluuttiseksi lämpötila-asteikoksi. Se osoittautuu kätevimmäksi fysikaalisia teorioita rakennettaessa.

11 diaa

12 diaa

ABSOLUUTTI NOLLALÄMPÖTILA - rajalämpötila, jossa ihanteellisen kaasun paine menee nollaan tietyllä tilavuudella tai ihanteellisen kaasun tilavuus menee nollaan vakiopaineessa

Dia 13

LÄMPÖTILA ON MOLEKyyLIEN KINEETTISEN ENERGIAN MITTA Molekyylien liikkeen keskimääräinen kineettinen energia on verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan, molekyylin translaatioliikkeen keskimääräinen kineettinen energia ei riipu sen massasta. Nesteeseen tai kaasuun suspendoituneella Brownin hiukkasella on sama keskimääräinen kineettinen energia kuin yksittäisellä molekyylillä, jonka massa on monta suuruusluokkaa pienempi kuin Brownin hiukkasen massa.

Dia 14

p = nkT k = 1,38 10 J/K - Boltzmannin vakio Seuraukset: 1. samoissa paineissa ja lämpötiloissa molekyylien pitoisuus kaikissa kaasuissa on sama 2. kahden kaasun seoksessa paine on p = p1 + p2 LÄMPÖTILA JA PAINEET – 23

Vuonna 1714 hollantilainen tiedemies D. Fahrenheit teki elohopealämpömittarin. Vuonna 1730 ranskalainen fyysikko R. Reaumur ehdotti alkoholilämpömittaria. Vuonna 1848 englantilainen fyysikko William Thomson (Lord Kelvin) osoitti mahdollisuuden luoda absoluuttinen lämpötila-asteikko. R. Reaumur Lord Kelvin

On kummallista, että ... itse asiassa ruotsalainen tähtitieteilijä ja fyysikko Celsius ehdotti asteikkoa, jossa veden kiehumispiste on merkitty numerolla 0 ja jään sulamispiste numerolla 100. Hieman myöhemmin Celsius-asteikko hänen maanmiehensä Stroemer antoi sille modernin ilmeen.

Tämä on lämpötila, jossa atomit ionisoituvat (jotka menettävät elektroninsa) ja aine siirtyy neljänteen tilaan, jota kutsutaan plasmaksi. (yli °C) Korkeat lämpötilat –

Korkein lämpöydinpommin räjähdyksen keskellä saatu lämpötila on noin miljoonaa °C. Maksimilämpötila, joka saavutettiin kontrolloidun lämpöydinreaktion aikana TOKAMAK-fuusiotestilaitoksessa Princetonin plasmafysiikan laboratoriossa Yhdysvalloissa kesäkuussa 1986, on 200 miljoonaa °C.

Kryogeeniset lämpötilat, tyypillisesti lämpötilat alle nestemäisen ilman kiehumispisteen (noin 80 K). Tällaiset lämpötilat lasketaan yleensä absoluuttisesta nollalämpötilasta (-273,15 C tai 0 K) ja ilmaistaan ​​kelvineinä (K). Alhaisten lämpötilojen saavuttamiseksi ja ylläpitämiseksi käytetään yleensä nesteytettyjä kaasuja. Matalat lämpötilat -

Alin lämpötila Ihmisen luoman alimman lämpötilan saivat yhdysvaltalaiset Eric Cornell ja Carl Wieman rubidiumatomeja jäähdyttäessä vuonna 1995. Se oli alle 1/170 asteen miljardisosaa absoluuttisen nollan yläpuolella (5,9 × 1012).

Sovellus Suurtyhjiön tuottavien kaasujen erottaminen (hapen ja typen tuotanto) (mahdollistaa ulkoavaruuden olosuhteiden simuloinnin sekä materiaalien ja laitteiden testaamisen näissä olosuhteissa.) lääketieteessä. (kudosten paikallinen jäädytys, aivokasvainten hoito, urologiset ja muut sairaudet. Elävien kudosten pitkäaikainen varastointi)

Miten? Kaasujen nesteyttämiseen kuuluu useita vaiheita, jotka ovat tarpeen kaasun muuttamiseksi nestemäiseksi. Monet kaasut voidaan nesteyttää yksinkertaisesti jäähdyttämällä normaalissa ilmanpaineessa, toiset, kuten hiilidioksidi, vaativat myös korotetun paineen.

Käyttö Lääketieteessä ja biologiassa (veren, luuytimen, verisuonten ja lihaskudoksen säilytykseen ja pitkäaikaiseen varastointiin) Elintarvikkeiden varastointi ja kuljetus autoissa ja rautateillä. jääkaapit Rocketry Kryogeeninen tyhjiöteknologia Mikrokryogeeniset jäähdytyslaitteet Kaasumolekyylien perusominaisuuksien tutkimus (esim. molekyylien väliset vuorovaikutusvoimat Kaasun varastointi