Најважније из лекције
Температура: Физичка величина која одређује степен загрејаности тела; мери се термометром (на принципу топлотног ширења).
Температурне скале:
Температурне скале:
- Веза: \(T(\text{K}) = t(^\circ\text{C}) + 273,15\) (нпр. \(0^\circ\text{C} = 273,15\text{ K}\)).
- Апсолутна нула: \(0\text{ K} = -273,15^\circ\text{C}\).
- Промена температуре: \(\Delta T = \Delta t\) (иста вредност на обе скале).
Температура је физичка величина којом се одређује степен загрејаности физичких тела.
Термометар је мерни инструмент за мерење температуре. Његов рад се најчешће заснива на појави топлотног ширења - течности (алкохол, жива) и чврста тела се при загревању шире, а при хлађењу скупљају.
Процена загрејаности помоћу чула додира је субјективна и непрецизна, због чега је неопходно користити мерне инструменте.
Како функционише течни термометар када га ставимо у топлу воду?
При контакту са топлом водом, течност у резервоару термометра се загрева и шири, услед чега њен ниво расте кроз уску цевчицу (капилару). Ниво течности на скали показује вредност температуре.
Целзијусова скала (\(^\circ\text{C}\)) - Као референтне тачке узима температуру мржњења воде (\(0^\circ\text{C}\)) и температуру кључања воде (\(100^\circ\text{C}\)) при нормалном атмосферском притиску. Распон је подељен на 100 једнаких делова.
Апсолутна нула (\(-273,15^\circ\text{C}\)) - Најнижа могућа температура у природи. На тој температури све супстанце прелазе у чврсто стање.
Келвинова скала (\(\text{K}\)) - Апсолутна температурна скала чија је нулта вредност постављена на апсолутну нулу (\(0\text{ K} = -273,15^\circ\text{C}\)). Подела скале једнака је Целзијусовој.
\[ T = t + 273,15 \]
\(T\) - апсолутна температура изражена у келвинима (\(\text{K}\))
\(t\) - температура изражена у Целзијусовим степенима (\(^\circ\text{C}\))
Промена температуре: Температурна разлика (распон) има потпуно исту бројну вредност на обе скале:
\[ \Delta T = \Delta t \]
Ако се неко тело загреје за \(10^\circ\text{C}\), његова температура се повећала и за \(10\text{ K}\).
Претворити собну температуру од \(22^\circ\text{C}\) у Келвинову скалу:
\[ T = 22 + 273,15 = 295,15\text{ K} \]
Унутрашња енергија физичког тела јесте збир кинетичких и потенцијалних енергија свих његових молекула.
| Врста енергије молекула | Узрок |
|---|---|
| Кинетичка енергија | Непрестано и хаотично кретање молекула (директно повезано са температуром тела). |
| Потенцијална енергија | Међусобно узајамно деловање (привлачење и одбијање) молекула. |
Код гасова су растојања између молекула велика, па је њихово међусобно деловање занемарљиво (потенцијална енергија је приближно једнака нули). Због тога је унутрашња енергија гаса једнака збиру кинетичких енергија свих његових молекула.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Колика је температура кључања воде (\(100^\circ\text{C}\)) изражена на Келвиновој скали?
Примењујемо формулу за претварање:
\[ T = t + 273,15 \]
\[ T = 100 + 273,15 = 373,15\text{ K} \]
Одговор: Температура кључања воде износи \(373,15\text{ K}\).
Задатак 2 (средњи): Метеоролошка станица је измерила температуру ваздуха од \(268,15\text{ K}\). Колико износи та температура у Целзијусовим степенима?
Из формуле \(T = t + 273,15\) изражавамо \(t\):
\[ t = T - 273,15 \]
\[ t = 268,15 - 273,15 = -5^\circ\text{C} \]
Одговор: Температура износи \(-5^\circ\text{C}\).
Задатак 3 (средњи): Током дана температура воде у базену порасла је са \(18^\circ\text{C}\) на \(26^\circ\text{C}\). Изразити ову промену температуре (\(\Delta t\) и \(\Delta T\)) у Целзијусовим степенима и келвинима.
Промена температуре на Целзијусовој скали је:
\[ \Delta t = 26^\circ\text{C} - 18^\circ\text{C} = 8^\circ\text{C} \]
Пошто је температурна разлика на обе скале идентична:
\[ \Delta T = \Delta t = 8\text{ K} \]
Одговор: Промена температуре износи \(8^\circ\text{C}\), односно \(8\text{ K}\).
Задатак 4 (тежак): Како се мењају кинетичка енергија појединачних молекула, укупна кинетичка енергија гаса и унутрашња енергија када се гас у затвореном суду загрева?
При загревању гаса повећава се брзина хаотичног кретања молекула, што доводи до:
- Повећања просечне кинетичке енергије појединачних молекула.
- Повећања укупне кинетичке енергије свих молекула гаса.
- Пошто је унутрашња енергија гаса једнака укупној кинетичкој енергији свих његових молекула, унутрашња енергија гаса се повећава.
