95716

ZAGADNIENIA TEORETYCZN E

Zmiany temperatury ciała występujące podczas jego ogrzewania lub oziębiania połączone są ze zmianami jego objętości. Zjawisko to, nazwane rozszerzalnością termiczną ciała wis^e się z ich budową kinetyczno - molekularną. Najłatwiej można je wyjaśnić posługując się modelem ciała stałego. Atomy w ciele stałym znajdują się w regularnych odstępach i utrzymywane są siłami pochodzenia elektrycznego. Siły wiążące atomy zachowują się tak, jak siły występujące podczas rozciągania lub zgniatania sprężyny; z tego też względu nazwane siłami sprężystymi. Obrazowo przedstawić je można jako układ sprężyn łączących atomy - ciało stałe wygląda jak rodzaj mikroskopowego materaca. Sprężyny te są bardzo mocne; jest ich około 1CF w lcrrP. Atomy w ciele stałym drgają w każdej; nawet bardzo niskiej temperaturze. Amplituda tych drgań wynosi około 10-* cm, a ich częstość około 1CP drgań na sekundę.

Gcfy temperatura wzrasta, amplituda drgań atomowych, ogólnie biorąc, wzrasta również; położenie równowagi drgających atomów przesuwają się na nowe, zwiększone odległości. Powoduje to rozszerzenie się ciała stałego. Zmianę liniowych wymiarów ciała stałego, takich jak długość, szerokość czy wysokość, nazywamy rozszerzalnością liniową Jeżeli ciało w temperaturze początkowej t₀ ma długość początkową l₀, a po ogrzaniu do temperatury t ma długość l_v to nastąpił przyrost długości Al=l,-b Znajdujemy doświadczalnie, że przyrost długości Al jest proporcjonalny do przyrostu temperatury At=t-t₀. Wyrazić to można zależnością : AI=ok*At.

Współczynnik proporcjonalności o nazywamy współczynnikiem rozszerzalności liniowej. Współczynnik ten ma oczywiście różne wartości dla różnych ciał; jest on stałą charakteryzującą rozszerzalność termiczną danej substancji. Jego definicję matematyczną podaje wzór:

W czasie ogrzewania lub oziębiania ciała mamy do czynienia z przyrostem ciepła AQ (dodatnim lub ujemnym). Jednostką przyrostu ciepła jest dżul; obok dżula stosowane są kaloria mała (cal) lub kaloria duża (kcal): 1 kcal=1000 cal. Kaloria mała jest to ilość ciepłą dostarczona lub oddawana przez 1 g wody przy zmianie temperatury o 1 K. Należy podkreślić zasadnicza różnicę między temperaturą ciała a przyrostem ciepła, czyli ilością dostarczonego ciepła. Temperatura oznacza stan cieplny ciała, zależny od energii kinetycznej jego cząsteczek, natomiast przyrost ciepła jest miarą przyrostu energii wewnętrznej U ciała

Ogrzewanie cieczy polegające na doprowadzeniu ciepła prowadzić może z jednej strony do podwyższenia temperatury cieczy, z drugiej strony do zamiany cieczy na parę. Ten drugi proces, zwany parowaniem zachodzi w każdej temperaturze. Jest to proces energetyczny zwijany z rozluźnieniem więzów między cząsteczkowych. Polega on na tym, że doprowadzone ciepło AQ zamienia śą na przyrost energii wewnętrznej ciała AU (przyrost energii potencjalnej cząsteczek) oraz na pracę pokonywania ciśnienia zewnętrznego (przy powiększaniu objętości pary w stosunku do objętości cieczyC to znaczy na pracę zewnętrzną A W

Parowaniem nazywamy przejście ciała ze stanu ciekłego w stan gazowy. Możemy stworzyć sobie obraz zjawiska parowania z pkt. Widzenia teorii molekularno