nxehtësia dhe kinetika

çka paraqet nxehtësia?

Kur një trup është i nxehtë, ai ka në vete energji termike (energji të brendshme) më të madhe se sa kur është i ftohtë.

Pra, paraqet energjinë e brendshme të trupit.

çka paraqet temperatura?

paraqet shkallën “e nxehtësisë” ose “të ftohtësisë” së trupit dhe tregon sasinë e energjisë së brendshme të trupit

a matet sasia e energjisë së brendshme?

Nuk ka aparat që mund të masë drejtpërdrejt sasinë e energjisë së brendshme, të cilën trupi e jep apo e pranon.

Prandaj, sasia e nxehtësisë duhet të matet nëpërmjet efekteve që ajo i shkakton, ndërsa njëri prej tyre është ndërrimi i temperaturës, sepse temperatura e një trupi shpesh mund të ndërrohet me shtimin ose heqjen e nxehtësisë.

cilat procese varen nga temperatura?

Shkalla e proceseve metabolike, të nevojshme për jetën, siç janë ndarjet qelizore dhe reagimet e enzimeve.

Në përgjithësi, vlerat rriten me temperaturën.

për sa mund të ndryshojë shpejtësinë një ndryshim prej 10 gradësh në temperaturë?

mund të ndryshojë shpejtësinë me një faktor prej 2.

si funksionojnë proceset metabolike tek organizmat, në raport me ujin?

Meqenëse uji i lëngshëm është një përbërës thelbësor i organizmave të gjallë siç i njohim ne, proceset metabolike funksionojnë vetëm brenda një diapazoni relativisht të ngushtë të temperaturave, nga rreth 2^oC në 120^oC. Vetëm organizmat më të thjeshtë të gjallë mund të funksionojnë afër ekstremeve të këtij diapazoni

(Në oqeanet e thella, presioni është i lartë dhe po kështu edhe pika e vlimit të ujit. Këtu baktere të caktuara termofilike mund të mbijetojnë pranë shfryrjeve termike në temperatura dukshëm më të larta). Sistemet e gjalla të shkallës së gjerë janë të kufizuara në një gamë shumë më të ngushtë të temperaturave.

funksionimi i organizmave varësisht nga ndryshimet sezonale

Proceset e jetës te zvarranikët, për shembull, ngadalësohen në mot të ftohtë deri në një pikë ku ata pushojnë së funksionuari. Në ditët e nxehta me diell, këto kafshë duhet të gjejnë strehë të mbuluar me hije për të mbajtur ulur temperaturat e trupit.

temperatura tek kafshët gjakngrohtë (gjitarët dhe zogjtë)

kanë evoluar metoda për ruajtjen e temperaturave të brendshme të trupit në nivele afër konstantes.

Si rezultat, kafshët me gjak të ngrohtë janë në gjendje të funksionojnë në një nivel optimal për një gamë të gjerë të temperaturave të jashtme. Megjithëse ky rregullim i temperaturës kërkon shpenzime shtesë të energjisë, përshtatshmëria e arritur vlen shumë, pavarësisht këtij shpenzimi.

teoria e fluidit kalorik

në shekullin XVlll, shumë shkencëtarë mendonin se lënda ngrohet sepse përthith një fluid të padukshëm dhe pa peshë që quhej “fluidi kalorik”.

Sipas kësaj teorie, midis dy lëndëve me temperaturë të ndryshme, ndodh një kalim i fluidit kalorik nga lënda më e nxehtë në atë më të ftohtë, deri në barazimin e temperaturave të tyre,

teoria molekulare kinetike

temperatura e një lënde varet nga shpejtësia e grimcave që e përbëjnë atë: rritja e kësaj shpejtësie shkakton rritjen e temperaturës.

sjellja e materies si funksion i temperaturës

teoria konsideron një gaz të përbërë nga grimca të vogla (atome ose molekula), të cilat janë në lëvizje të përhershme.

Çdo grimcë lëviz në një vijë të drejtë derisa të goditet me një grimcë tjetër ose me muret e enës. Pas një përplasjeje, drejtimi dhe shpejtësia e grimcave ndryshohet rastësisht.

Në këtë mënyrë energjia kinetike shkëmbehet midis grimcave. Grimcat që goditen shkëmbejnë energji, jo vetëm ndërmjet tyre, por edhe me murin e enës (Fig. 3.1).

shembull i teorisë kinetike molekulare

Për shembull, nëse fillimisht muret e enës janë më të nxehta se gazi, grimcat që goditen me murin marrin energji nga molekulat vibruese në mur.

Si rezultat i goditjeve të mureve, gazi nxehet derisa të arrijë nxehtësinë e mureve. Pas kësaj, nuk ka asnjë shkëmbim të energjisë midis mureve dhe gazit.

Këtu ka arritur ekuilibri, në të cilin, energjia shpërndahet në mur nga grimcat e gazit po aq sa është marrë prej tij.

energjia mesatare kinetike për grimcat

Akoma është e mundur të llogaritet një energji mesatare kinetike për grimcat duke shtuar energjinë kinetike të të gjitha grimcave veç e veç në enë dhe duke e ndarë me numrin e përgjithshëm të grimcave. Shumë nga vetitë e një gazi mund të nxirren thjesht duke supozuar se secila grimcë ka të njëjtën energji mesatare.

energjia mesatare kinetike

Energjia e brendshme në një gaz ideal është në formën e energjisë kinetike, dhe për këtë arsye energjia mesatare kinetike është proporcionale me temperaturën.

kur ndryshon proporcionaliteti i energjisë mesatare kinetike dhe temperaturës?

Proporcionaliteti mund të ndryshohet në një barazi duke shumëzuar temperaturën T me një konstante të përshtatshme, e cila e lidh temperaturën me energjinë e brendshme.

Konstantja përcaktohet nga simboli k, e cila quhet konstante e Bolcmanit.

Për arsye historike, konstantja e Bolcmanit, e përcaktuar në mënyrë të tillë që duhet të shumëzohet me një faktor 3/2 për ta lidhur temperaturën me energjinë mesatare kinetike të një molekule, është:

vlera e konstantes së Boltzmannit

Temperatura në këtë ekuacion matet në shkallën e temperaturës absolute në gradë Kelvin. Vlera e konstantes së Boltzmannit është:

si quhet shpejtësia e përcaktuar nga ekuacioni 3.1?

Shpejtësia e përcaktuar nga Ek. 3.1 quhet shpejtësi termike.

Sa herë që një molekulë përplaset me murin, goditja transferohet në mur. Ndryshimi i momentit të lëvizjes për njësi të kohës është një forcë. Presioni i ushtruar nga një gaz në muret e enës së tij është për shkak të përplasjeve të shumta të molekulave të gazit me enën.

Lidhja midis presionit P, vëllimit V dhe temperaturës T:

p _^x V = N _^x k _^x T

Këtu, N është numri i përgjithshëm i molekulave të gazit në enën me vëllim V, dhe temperatura përsëri matet në shkallën absolute.

Në një enë të mbyllur, numri i përgjithshëm i grimcave N është i caktuar: prandaj, nëse temperatura mbahet e pandryshuar, prodhimi i presionit dhe vëllimit është një konstante. Ky njihet si ligji i Boyl Mariotit.

izoproceset

Nëse masa e gazit dhe njëri prej parametrave (P,V,T) mbesin madhësi konstante.

• Procesi izotermik (t=konst) - Bojl Mariot

• Procesi izobarik (P=konst) - Ligji i Sharlit

• Procesi izohorik (V=konst) - Ligji i Gej Lusakut

Termometria

Përfytyrimet e para mbi temperaturën, njeriu i merr nga shqisa e të prekurit. Duke i prekur trupat me dorë, ne zakonisht themi: ky trup qenka “i nxehtë”, ndërsa ky tjetri “i ftohtë”.

Me këtë rast, ne kemi dashur të themi se nxehtësia e këtyre dy trupave është e ndryshme. Për trupin e nxehtë thuhet se ka temperaturë më të lartë se trupi i ftohtë. Por, ndjesia për ngrohtësinë ose ftohtësinë është relative (ajo varet se në çfarë gjendje ndodhet dora që prekim trupin).

Këtë ndryshim gjendjeje që e përcaktojmë me receptorë te lëkurës përkatësisht të të prekurit, është përcaktim subjektiv dhe mund ta çojë njeriun në konfuzion, sepse shqisat e njerëzve nuk janë të njëjta.

Kjo, deri diku është një mundësi që ta gjejmë shkallën e temperaturës, por vetëm në një shtrirje të caktuar, sepse temperaturat e larta shkaktojnë çrregullime duke djegur receptorët e dorës, po edhe ato tepër të ulëta gjithashtu.

termometri

tregon temperaturën e një trupi, kur termometri lihet në kontakt me trupin dhe ka të njëjtën temperaturë.

Prandaj, shkalla e lexuar tregon temperaturën që e ka ai trup. Temperatura e çfarëdolloj trupi është e lidhur ngushtë më energjinë e lëvizjes së molekulave të tij.

si përkufizohet temperatura në bazë të teorisë kinetike të gazrave?

temperatura përkufizohet si shkallë e përcaktimit të energjisë kinetike mesatare të lëvizjes translative të molekulave. Eshtë parametër i gjendjes së trupit dhe paraqet shkallën e nxehjes së tij.

kuptimi fizik i temperaturës

sa më e madhe të jetë temperatura e një trupi, aq më e madhe është edhe energjia kinetike e një molekule të atij trupi.

Prandaj, për ta ngrohur trupin, duhet t'i japim energji, ndërsa për ta ftohur atë trup, duhet që ta marrim energjinë prej tij.

çka ndodh me rastin e pranimit apo humbjes së nxehtësisë?

trupave u ndërrojnë disa veti fizike, bymehen, ndërrojnë përcjellshmërinë elektrike, ndërrojnë vetitë optike, akustike, gjendjen agregate, elasticitetin, viskozitetin, etj.

shpikja e Galileit

ndërtoi termometrin e parë në vitin 1593 (figura 3-2). Ajri që ndodhet brenda në balonë bymehet dhe tkurret ndërsa temperatura ngrihet dhe ulet, Kjo bën të ndryshojë niveli i ujit në gyp.

Natyrisht që kështu mund ta shohim ndryshimin e temperaturës në një interval të shkurtër. Edhe fakti që uji avullon nga ena krijon pasoja të pakëndëshme. Galilei e dinte që, ndërsa temperatura rritet, ajri bymehet.

Termometrat modernë, me lëng përdorin alkool ose merkur në vend të ajrit. Edhe këto substanca bymehen kur nxehen.

shpikja e Celciusit

Astronomi suedez Celsiusi, më 1747, ndërtoi një termometër më të suksesshëm se ai i Galileit.

Ky ishte një gyp i mbyllur, nga i cili ishte hequr ajri dhe në pr të kishte një sasi merkuri, i cili nuk mund të avullohej. Ky i ngjante termometrit Celsius modern, të paraqitur në figurën 3-3.

Celsiusi propozoi edhe një shkallë temperature që sot njihet si shkalla Celsius. Shkallën në termometër e përcaktoi, në bazë të ndërrimit të dy gjendjeve agregate të ujit.

Për pikë fillestare zero (0), mori pikën e ngrirjes së ujit të pastër në shtypje atmosferike dhe për pikë tjetër referente mori pikën e vlimit të ujit të pastër në shtypje atmosferike. Në mes te këtyre dy gjendjeve shënoi 100 vlera.

Prandaj, prej pikës së ngrirjes deri te pika e vlimit e ndau në 100 shkallë të barabarta, që njihet si shkallë e Celsiusit dhe shënohet ^oC. Për temperatura më të ulëta se ^oC, përdoret parashenja minus (-), para numrit, por shkalla, ndarja është e njëjtë si nën zero, po ashtu edhe për shkallëzimin mbi zero.

shkallëzimi i Farenhajtit

Më 1707, shkencëtari gjerman Farenheiti kishte marrë për pikë fillimi temperaturën më të ulët që mbretëroi, një ditë dimri të atij viti. Këtë e mori si pikë fillestare duke menduar se kjo edhe është temperatura më e ulët e mundshme. Këtë temperaturë ai e fitoi edhe në mënyrë artificiale. Sipas kësaj pike fillestare, uji shkrihet në 32^oF, ndërsa vlon në 212^oF, Shkallëzimi në mes të dy pikave të ndërrimeve të gjendjes agregate të ujit, Farenheiti e ndau në 180 ndarje — shkallë.

lidhshmëria mes shkallës së Farenhajtit dhe Celciusit

1^oC = 1.8^oF

Shkalla e matjes së temperaturës në Farenheit, përdoret me të madhe në vendet anglosaksone ndërsa shkalla celcius në tërë botën. Temperatura normale e trupit të njeriut është 96 ^oF, ndërsa në celsius është 36^oC. Kjo gjendet në atë mënyrë që vlera numerike e temperaturës në shkallë celsius shumëzohet me 1.8 dhe, së fundi, i shtohet vlera 32. Ose në formën e drejtpërdrejtë ndërmjet Farenheitit dhe Celsiusit është ^oF = (5/9)^oC

shkallëzimi i Kelvinit

Njësi matëse në sistemin SI përdoret shkalla Kelvin (K), që është temperatura termodinamike, ku në zeron e këtij shkallëzimi te molekulat e trupave pushojnë të gjitha lëvizjet termike të tyre.

Për nga shkalla është e njëjtë me shkallën e celsiusit dhe për këtë në të dy shkallët ekzistojnë 100 ndarje ndërmjet pikës së shkrirjes së akullit dhe asaj të vlimit të ujit.

zeroja absolute

Eksperimentet kanë treguar se ekziston një temperaturë më e ulët e mundshme. Kjo temperaturë më e ulët është caktuar që të jetë pika zero në shkallën kelvin, dhe quhet zeroja absolute. Përveç kësaj, pika e shkrirjes së akullit (0^oC) paraqitet në pikën 273,15 K.

çka ka dallim Kelvini nga Celciusi dhe Farenhajti?

nuk përmban simbolin ^o dhe as nuk është e nevojshme të thuhet fjala shkallë pas temperaturës

Zeroja absolute dhe temperatura absolute

Temperatura, në të cilën molekulat e gazit nuk lëvizin quhet zeroja absolute. Kjo është temperatura më e ulët në natyrë,dhe ka vlerën -273,15 ”C.