Prezentácia na tému Teplota vo fyzike. Prezentácia o teplote
Prezentácia na tému "Teplota" vo fyzike vo formáte powerpoint. V tejto prezentácii pre žiakov 10. ročníka sa podrobne rozoberá téma „Teplota“, je uvedený pojem tepelná rovnováha, absolútna nula a porovnáva sa stupnica Celzia a Kelvina. Prezentácia obsahuje úlohy a test na túto tému. Autor prezentácie: Kononov Gennady Grigorievich, učiteľ fyziky.
Fragmenty z prezentácie
Opakovanie
- Vymenujte hlavné ustanovenia IKT
- Čo sa nazýva difúzia a od čoho závisí?
- Od čoho závisí rýchlosť molekúl?
- Od čoho závisí stav agregácie látky?
- Vymenujte makroskopické a mikroskopické parametre.
Tepelná rovnováha
Tepelná rovnováha- ide o stav sústavy telies v tepelnom kontakte, pri ktorom nedochádza k prenosu tepla z jedného telesa na druhé a všetky makroskopické parametre telies zostávajú nezmenené.
Teplota
Pri tepelnej rovnováhe v systéme sa objem a tlak nemenia, agregované stavy látky a koncentrácie látok sa nemenia. Mikroskopické procesy v tele sa však nezastavia ani v tepelnej rovnováhe: polohy molekúl a ich rýchlosti sa pri zrážkach menia. V sústave telies v stave termodynamickej rovnováhy môžu byť objemy a tlaky rôzne, ale teploty sú nevyhnutne rovnaké. Teplota teda charakterizuje stav termodynamickej rovnováhy izolovanej sústavy telies.
Meranie teploty
Na meranie teploty sa používajú špeciálne zariadenia - teplomery. Ich pôsobenie je založené na tom, že pri zmene teploty sa menia aj iné fyzikálne parametre tela, ako je tlak a objem.
Celzia:
- 0 °C - bod topenia ľadu
- 100 oC - bod varu vody
- - 273 oC - najnižšia teplota v prírode
Plynový teplomer
Osobitné miesto vo fyzike zaujímajú plynové teplomery, v ktorých je termometrickou látkou riedený plyn (hélium, vzduch) v nádobe konštantného objemu a termometrickou veličinou je tlak plynu p. Skúsenosti ukazujú, že tlak plynu (pri V = const) sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, merané na stupnici Celzia.
Závislosť tlaku plynu od teploty pri V = konšt.
Extrapoláciou grafu do oblasti nízkych tlakov je možné určiť určitú „hypotetickú“ teplotu, pri ktorej by sa tlak plynu stal nulovým. Skúsenosti ukazujú, že táto teplota je –273,15 °C a nezávisí od vlastností plynu. Nie je možné experimentálne získať plyn v stave s nulovým tlakom chladením, pretože pri veľmi nízkych teplotách sa všetky plyny menia na kvapalné alebo pevné stavy.
Kelvinova stupnica
- Anglický fyzik W. Kelvin v roku 1848 navrhol použiť bod nulového tlaku plynu na zostrojenie novej teplotnej stupnice (Kelvinova stupnica). V tejto stupnici je jednotka teploty rovnaká ako v stupnici Celzia, ale nulový bod je posunutý:
- T = t + 273
- V sústave SI je zvykom nazývať jednotku teploty meranú na Kelvinovej stupnici kelvin a označovať ju písmenom K. Napríklad izbová teplota t = 20 °C na Kelvinovej stupnici je T = 293 K.
- Kelvinova teplotná stupnica sa nazýva stupnica absolútnej teploty. Ukázalo sa, že je to najvhodnejšie pri konštrukcii fyzikálnych teórií.
Teplota absolútnej nuly
hraničná teplota, pri ktorej tlak ideálneho plynu klesne na nulu pre daný objem alebo objem ideálneho plynu má tendenciu k nule pri konštantnom tlaku
Teplota je mierou kinetickej energie molekúl
- Priemerná kinetická energia pohybu molekúl je úmerná absolútnej teplote
- Priemerná kinetická energia translačného pohybu molekuly nezávisí od jej hmotnosti. Brownova častica suspendovaná v kvapaline alebo plyne má rovnakú priemernú kinetickú energiu ako jednotlivá molekula, ktorej hmotnosť je o mnoho rádov menšia ako hmotnosť Brownovej častice.
Snímka 1
TEPLOTA
Učiteľ fyziky, Štátna rozpočtová vzdelávacia inštitúcia Stredná škola č.270, Petrohrad PAPIAN S.V.
Snímka 2
Vlastnosti teploty
Vlastnosti teploty ako makroskopická charakteristika plynu: mení sa pri zmene skupenstva plynu; charakterizuje stav tepelnej rovnováhy systému; označuje smer výmeny tepla; možno merať.
Snímka 3
Meranie teploty
Telo sa musí dostať do tepelného kontaktu s teplomerom. Teplomer musí mať hmotnosť výrazne menšiu ako telesná hmotnosť. Teplomer by sa mal odčítať až po dosiahnutí tepelnej rovnováhy.
Snímka 4
Teplomery
Kvapalinový teplomer (ortuť: -38 až 260 0C; glycerín: -50 až 100 0C). Termočlánok (od -269 do 2300 0C). Termistory sú polovodičové zariadenia, ktorých odpor závisí od teploty. Plynové teplomery.
Snímka 5
Telesná teplota je mierou priemernej kinetickej energie molekulárneho pohybu.
Aká fyzikálna veličina je rovnaká pre všetky telesá v tepelnej rovnováhe? Predpokladajme, že pri tepelnej rovnováhe sú priemerné kinetické energie molekúl rovnaké. Zo základnej MKT rovnice možno získať:
Snímka 6
Záver: hodnota pV/N t.j. Ek=mv2/2 závisí len od teploty.
Uvažujme experiment na meranie hodnoty pV/N pre 1 mól vodíka a 1 mól kyslíka.
Snímka 7
Rozdiel medzi hodnotami pV/N získanými v experimente je 1,38 * 10-21 J. Vydelme výslednú hodnotu 100 a zistíme, že jeden stupeň Celzia zodpovedá k=1,38*10-23 Kelvinov. k=1,38*10-23 J/K – Boltzmannova konštanta.
Boltzmannova konštanta
Snímka 8
Absolútna teplota a absolútna nula
Z výslednej rovnosti vyplýva, že pri T = 0 musí byť buď tlak (t.j. pohyb a kolízia molekúl so stenami) alebo objem plynu (t.j. stlačenie na nulu) rovný nule. Odtiaľ pochádza pojem absolútnej nulovej teploty (0 K) – teploty, pri ktorej by sa mal pohyb molekúl zastaviť. Stanovme súvislosť medzi absolútnou teplotou a teplotou v stupňoch Celzia: keďže pri t = 0 kT = 3,76*10-21 J, kde k = 1,38*10-23 J/K, potom T = 3,76* 10-21/ 1,38* 10-23 ≈ 273,15 (K) Teda T ≈ t + 273
Prezentácia obsahuje materiál na tému „Teplota a jej meranie“ a je použiteľná v 8. ročníku. na hodine "Tepelný pohyb. Teplota" a v 10. ročníku na hodine "Teplota - miera priemernej kinetickej energie."
Stiahnuť ▼:
Náhľad:
Ak chcete použiť ukážky prezentácií, vytvorte si účet Google a prihláste sa doň: https://accounts.google.com
Popisy snímok:
Teplota a jej meranie Vyplnila: G.P.Krivchikova, učiteľka fyziky na gymnáziu č.12 v Belgorode.
Teplota a jej meranie Pred vynálezom teplomeru mohli ľudia posúdiť svoj tepelný stav iba podľa bezprostredných pocitov: teplo alebo chlad, teplo alebo zima.
Vynález teplomera V roku 1592 vytvoril Galileo Galilei prvý prístroj na pozorovanie zmien teploty a nazval ho termoskop. Termoskop bola malá sklenená guľa s priletovanou sklenenou trubicou. Guľa sa zahriala a koniec skúmavky sa ponoril do vody. Keď sa guľa ochladila, tlak v nej klesol a voda v trubici pod vplyvom atmosférického tlaku stúpla do určitej výšky. Keď sa počasie oteplilo, hladina vody v trubiciach klesla. Nevýhodou prístroja bolo, že sa dalo použiť len na posúdenie relatívneho stupňa zahriatia alebo ochladenia tela, ale nemal stupnicu
V 17. storočí vzduchový termoskop premenil na alkoholový termoskop florentský vedec Torricelli. Zariadenie sa obrátilo hore dnom, nádoba s vodou sa vybrala a do skúmavky sa nalial alkohol. Prevádzka zariadenia bola založená na expanzii alkoholu pri zahrievaní - teraz hodnoty nezáviseli od atmosférického tlaku. Bol to jeden z prvých kvapalinových teplomerov. Hodnoty prístrojov sa navzájom nezhodovali, keďže pri kalibrácii váh nebol braný do úvahy žiadny špecifický systém. V roku 1694 Carlo Renaldini navrhol brať bod topenia ľadu a bod varu vody ako dva extrémne body. V roku 1714 vyrobil D. G. Fahrenheit ortuťový teplomer.
Teplomer (grécky θέρμη - teplo a μετρέω - meriam) - zariadenie na meranie teploty vzduchu, pôdy, vody a pod. Typy teplomerov: Kvapalné Kvapalinové teplomery sú založené na princípe zmeny objemu kvapaliny, ktorá sa naleje do teplomera (spravidla liehová alebo ortuťová) pri zmene teploty okolia.
Mechanické teplomery Tento typ teplomerov funguje na rovnakom princípe ako kvapalinové teplomery, ale ako snímač sa zvyčajne používa kovová špirála alebo bimetalová páska.
Elektrické teplomery Princíp činnosti elektrických teplomerov je založený na zmene odporu vodiča pri zmene teploty okolia. Plynový teplomer Koncom 18. stor. Charles zistil, že rovnaké zahrievanie akéhokoľvek plynu vedie k rovnakému zvýšeniu tlaku, ak objem zostáva konštantný. Pri zmene teploty je závislosť tlaku plynu pri konštantnom objeme vyjadrená lineárnym zákonom. A z toho vyplýva, že tlak plynu (pri V=konst) možno brať ako kvantitatívnu mieru teploty. Po pripojení nádoby obsahujúcej plyn k manometru a kalibrácii zariadenia môžete merať teplotu pomocou údajov na tlakomere. Najpresnejšie výsledky sa dosiahnu, ak sa ako pracovná kvapalina použije vodík alebo hélium. Optické teplomery Optické teplomery umožňujú zaznamenávať teplotu zmenou úrovne svietivosti
Teplotná stupnica Celziova stupnica V technike, medicíne, meteorológii av každodennom živote sa používa Celziova stupnica, v ktorej sa bod tuhnutia vody berie ako 0 a bod varu vody pri normálnom atmosférickom tlaku sa berie ako 100°. stupnicu navrhol Anders Celsius v roku 1742. Ide o teplotnú stupnicu, v ktorej sa 1 stupeň (1 °F) rovná 1/180 rozdielu medzi teplotou varu vody a teplotou topenia ľadu pri atmosférickom tlaku, a bod topenia ľadu je +32 °F. Teplota na Fahrenheitovej stupnici súvisí s teplotou na Celziovej stupnici (t °C) pomerom t °C = 5/9 (t °F - 32), 1 °F = 9/5 °C + 32. G. Fahrenheita v roku 1724. Fahrenheit
Reaumurova stupnica Navrhnutá v roku 1730 R. A. Reaumurom, Jednotka - stupeň Reaumur (°R), 1°R sa rovná 1/80 teplotného intervalu medzi referenčnými bodmi - teplota topiaceho sa ľadu (0°R) a vriacej vody ( 80 °R ) 1 °R = 1,25 °C. V súčasnosti sa stupnica prestala používať, najdlhšie sa zachovala vo Francúzsku, v domovine autora.
Kelvinova teplotná stupnica Koncept absolútnej teploty zaviedol W. Thomson (Kelvin). Absolútna teplotná stupnica sa nazýva Kelvinova stupnica. Jednotkou absolútnej teploty je kelvin (K). Spodná hranica teploty je absolútna nula, teda najnižšia možná teplota, pri ktorej v zásade nie je možné z látky získať tepelnú energiu. Absolútna nula je definovaná ako 0 K, čo sa rovná -273,15 °C. Teplota varu vody je 373 K, teplota topenia ľadu je 273 K. Počet stupňov Celzia a kelvinov medzi bodom tuhnutia a varu vody je rovnaký a rovný 100. Preto sa stupne Celzia prepočítavajú na kelviny pomocou vzorec T = t °C + 273,15.
Najvyššia teplota + 58 0 stupňov v tieni bola zaznamenaná 13. septembra 1922 v meste Al-Azizia v Líbyi. Rekordne nízka teplota na zemskom povrchu -89 0 stupňov bola zaznamenaná 21. júla 1983 na sovietskej antarktickej výskumnej stanici Vostok. Najchladnejším obývaným miestom je Oymyakon (s populáciou 4 tisíc ľudí) v Jakutsku. Tam teplota klesla na takmer -68 0 stupňov. Najteplejším rokom na planéte za posledné storočie a pol bol rok 1990. Najprudší pokles teploty, ku ktorému došlo počas dňa, bol zaznamenaný 23. – 24. januára 1916 v americkom štáte Montana. Dosahovalo 56 0 C (od +7 do -49 0 C). Najväčší teplotný rozdiel je pozorovaný v Jakutsku. Na „póle chladu“ vo Verchojansku dosahuje 106,7 0 C (od -70 0 v zime do +36,7 0 v lete). Najvyššiu teplotu oceánskej vody - 404 0 C - zaznamenala americká výskumná ponorka pri horúcom prameni 480 kilometrov od západného pobrežia Severnej Ameriky. Voda zohriata na takú vysokú teplotu sa v dôsledku vysokého tlaku nepremenila na paru, pretože zdroj bol umiestnený v značnej hĺbke. Teplotné rekordy
1 snímka
HODINA FYZIKY V 10. ROKU Učiteľ teploty Kononov Gennadij Grigorievich Stredná škola č. 29 Slavjanskij okres Krasnodarský kraj
2 snímka
OPAKOVANIE 1. Vymenujte hlavné ustanovenia IKT 2. Čo sa nazýva difúzia a od čoho závisí? 3. Od čoho závisí rýchlosť molekúl? 4. Od čoho závisí stav agregácie látky? 5. Vymenujte makroskopické a mikroskopické parametre.
3 snímka
TEPELNÁ ROVNOVÁHA Tepelná rovnováha je stav sústavy telies v tepelnom kontakte, v ktorom nedochádza k prenosu tepla z jedného telesa na druhé a všetky makroskopické parametre telies zostávajú nezmenené.
4 snímka
Pri tepelnej rovnováhe v systéme sa objem a tlak nemenia, agregované stavy látky a koncentrácie látok sa nemenia. Mikroskopické procesy v tele sa však nezastavia ani v tepelnej rovnováhe: polohy molekúl a ich rýchlosti sa pri zrážkach menia. V sústave telies v stave termodynamickej rovnováhy môžu byť objemy a tlaky rôzne, ale teploty sú nevyhnutne rovnaké. Teplota teda charakterizuje stav termodynamickej rovnováhy izolovanej sústavy telies. TEPLOTA
5 snímka
MERANIE TEPLOTY Na meranie teploty sa používajú špeciálne prístroje - teplomery. Ich pôsobenie je založené na tom, že pri zmene teploty sa menia aj iné fyzikálne parametre tela, ako je tlak a objem.
6 snímka
STUPNICA TEPLOMERU Celziova stupnica: 0 °C - bod topenia ľadu 100 °C - bod varu vody - 273 °C - najnižšia teplota v prírode
7 snímka
Švédsky vedec Anders Celsius Švédsky prírodovedec Carl Linné tvorca Celziovej stupnice
8 snímka
PLYNOVÝ TEPLOMER Osobitné miesto vo fyzike zaujímajú plynové teplomery, v ktorých je termometrickou látkou riedený plyn (hélium, vzduch) v nádobe konštantného objemu a teplomernou veličinou je tlak plynu p. Skúsenosti ukazujú, že tlak plynu (pri V = const) sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, merané na stupnici Celzia.
Snímka 9
Závislosť tlaku plynu od teploty pri V = konšt. Extrapoláciou grafu do oblasti nízkych tlakov je možné určiť určitú „hypotetickú“ teplotu, pri ktorej by sa tlak plynu stal nulovým. Skúsenosti ukazujú, že táto teplota je –273,15 °C a nezávisí od vlastností plynu. Nie je možné experimentálne získať plyn v stave s nulovým tlakom chladením, pretože pri veľmi nízkych teplotách sa všetky plyny menia na kvapalné alebo pevné stavy.
10 snímka
KELVINOVA STUPNICA Anglický fyzik W. Kelvin v roku 1848 navrhol použiť bod nulového tlaku plynu na zostrojenie novej teplotnej stupnice (Kelvinova stupnica). V tejto stupnici je jednotka merania teploty rovnaká ako v stupnici Celzia, ale nulový bod je posunutý: T = t + 273 V sústave SI je zvykom nazývať jednotku merania teploty na Kelvinoch. stupnica kelvin a označuje sa písmenom K. Napríklad izbová teplota t = 20 °C na Kelvinovej stupnici sa rovná T = 293 K. Kelvinova teplotná stupnica sa nazýva stupnica absolútnej teploty. Ukázalo sa, že je to najvhodnejšie pri konštrukcii fyzikálnych teórií.
11 snímka
12 snímka
ABSOLÚTNA NULOVÁ TEPLOTA - hraničná teplota, pri ktorej tlak ideálneho plynu klesne na nulu pre daný objem alebo objem ideálneho plynu klesne na nulu pri konštantnom tlaku
Snímka 13
TEPLOTA JE MIEROM KINETICKEJ ENERGIE MOLEKÚL Priemerná kinetická energia pohybu molekúl je úmerná absolútnej teplote, priemerná kinetická energia translačného pohybu molekuly nezávisí od jej hmotnosti. Brownova častica suspendovaná v kvapaline alebo plyne má rovnakú priemernú kinetickú energiu ako jednotlivá molekula, ktorej hmotnosť je o mnoho rádov menšia ako hmotnosť Brownovej častice.
Snímka 14
p = nkT k = 1,38 10 J/K - Boltzmannova konštanta Dôsledky: 1. pri rovnakých tlakoch a teplotách je koncentrácia molekúl vo všetkých plynoch rovnaká 2. pre zmes dvoch plynov je tlak p = p1 + p2 TEPLOTA A TLAK – 23
V roku 1714 holandský vedec D. Fahrenheit vyrobil ortuťový teplomer. V roku 1730 navrhol francúzsky fyzik R. Reaumur liehový teplomer. V roku 1848 anglický fyzik William Thomson (Lord Kelvin) dokázal možnosť vytvorenia absolútnej teplotnej stupnice. R. Reaumur Lord Kelvin
Je zvláštne, že ... v skutočnosti švédsky astronóm a fyzik Celsius navrhol stupnicu, v ktorej bol bod varu vody označený číslom 0 a bod topenia ľadu číslom 100. O niečo neskôr Celziova stupnica dostal moderný vzhľad od svojho krajana Stroemera.
Je to teplota, pri ktorej sa atómy ionizujú (ktoré strácajú elektróny) a hmota vstupuje do štvrtého stavu nazývaného plazma. (nad °C) Vysoké teploty –
Najvyššia teplota získaná v strede výbuchu termonukleárnej bomby je asi milión °C. Maximálna teplota dosiahnutá počas riadenej termonukleárnej reakcie vo fúznom testovacom zariadení TOKAMAK v Princeton Plasma Physics Laboratory, USA, v júni 1986, je 200 miliónov °C.
Kryogénne teploty, typicky teploty pod bodom varu kvapalného vzduchu (asi 80 K). Takéto teploty sa zvyčajne počítajú od absolútnej nulovej teploty (-273,15 C alebo 0 K) a vyjadrujú sa v kelvinoch (K). Na získanie a udržanie nízkych teplôt sa zvyčajne používajú skvapalnené plyny. Nízke teploty -
Najnižšia teplota Najnižšiu teplotu vytvorenú človekom dosiahli Eric Cornell a Carl Wieman z USA v roku 1995 pri ochladzovaní atómov rubídia a bola menej ako 1/170 miliardtiny stupňa nad absolútnou nulou (5,9 × 1012).
Aplikácia Separácia plynov (produkcia kyslíka a dusíka) vytvárajúca vysoké vákuum (umožňuje simulovať podmienky charakteristické pre vesmír a testovať materiály a zariadenia za týchto podmienok.) v medicíne. (lokálne zmrazenie tkanív, liečba nádorov mozgu, urologických a iných ochorení. Dlhodobé skladovanie živých tkanív)
Ako? Skvapalňovanie plynov zahŕňa niekoľko stupňov potrebných na premenu plynu do kvapalného stavu. Mnohé plyny je možné skvapalniť jednoduchým ochladením pri normálnom atmosférickom tlaku, iné, napríklad oxid uhličitý, tiež vyžadujú zvýšený tlak.
Použitie V medicíne a biológii (na konzerváciu a dlhodobé skladovanie krvi, kostnej drene, ciev a svalového tkaniva) Skladovanie a preprava potravinárskych výrobkov v automobiloch a železniciach. chladničky Raketová technika Kryogénna vákuová technológia Mikrokryogénne chladiace zariadenia Štúdium základných vlastností molekúl plynu (napríklad medzimolekulové sily interakcie Skladovanie plynu
