Эссе "Абсолютная температура или температуру задает скорость молекул

Абсолютная температура или температуру «задает» скорость молекул

Прозвенел звонок и начался урок по физике. Урок сегодня вела совсем молоденькая учительница, но уж больно строгая. Ее побаивается даже наш кумир всех девчонок. На доске учительница записала тему урока и домашнее задание. Все сидели тихо, и в летнее время можно было бы услышать писк комара.

Учительница решила построить занятие согласно научного метода: наблюдение (вспоминаем явления, где скорость молекул существенна), гипотеза (предполагаем, что температуру «задают» скорости молекул), эксперимент и расчет. После чего, либо отвергаем гипотезу, либо считаем истиной.

Поэтому Юля Николаевна спросила:

- ребята, кто помнит шкалу температур Цельсия, которую мы проходили в 7 и 8 классах?

Подняли руки двое учеников.

Учительница попросила ответить Аню, поскольку все-то, что изучалось давным-давно, она знала лучше всех. Аня ответила:

- Температурой называется степень нагретости тела. Для её определения было предложено ряд шкал. Наибольшее распространение получила шкала Цельсия. В ней замерялась температура, измеренная в емкостях, с холодной водой и горячей водой. Температура в емкости с холодной водой принималась за ноль градусов, а горячей –  за 100 градусов. И далее шкала уходит либо в минус до бесконечности, либо в плюс, так же – до бесконечности. И природа температуры неясна.

Затем Юля Николаевна задала вопрос Алексею, он один из лучших по физике:

- какие вы знаете явления, связанные со скоростью молекул?

Алексей ответил:

- от скорости молекул  зависят диффузия, броуновское движение и кинетическая энергия.

После этого учительница сказала:

- ребята, а теперь давайте выдвинем гипотезу: «Существует температура, которую «задает» средняя скорость молекул».

Далее, при доказательстве гипотезы она:

1)      вывела, при помощи импульса силы, зависимость давления от квадрата скорости молекул;

2)      показала на интерактивной доске опыты, связавшие давление с температурой, по Цельсию. Их суть в том, что газ при высокой температуре имеет давление выше, чем при низкой температуре;

3)      связала (через давление) температуру, по Цельсию, со скоростью молекул.

У Сережи, как всегда, возник вопрос:

- температура, по Цельсию, не имеет ограничений ни сверху, ни снизу. А теперь же, видимо, имеется ограничение снизу, поскольку скорость молекул  имеет минимальное значение, равное нулю.

Учительница ответила:

- совершенно верно, Сережа. Мы это с вами запишем, чуть позднее, в выводах.

Юля Николаевна добавила, что окончательно связь температуры со скоростью была доказана при совместном анализе скорости молекул, проведенных при расчете по уравнению МКТ, с данными опытов, проведенных нобелевским лауреатом О.Штерном, с молекулярными пучками. И в результате была введена новая температура – абсолютная температура.

В конце урока учительница попросила всех записать в рабочие тетради:

- гипотезу принятую, в начале урока, о том, что температуру тела «задают» средние скорости молекул, мы доказали. То есть температура зависит  только от скорости молекул. И у неё (абсолютной) есть минимальное значение, равное ноль градусов, по Кельвину или – 273 градуса, по Цельсию.

- Спасибо всем за урок. Не забудьте записать домашнее задание. До свидания.

Дети ответили:

- До свидания, Юля Николаевна.

Список литературы

1. Физика. 10 кл.: учебник для общеобразовательных организаций: базовый уровень / Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский; под ред. Н.А.Парфентьевой – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2018.
2. Физика. 8 класс. В 2 ч. Ч.1: учебник для общеобразовательных организаций /Л.Э.Генденштейн, А.Б.Кайдалов; под ред. В.А.Орлова, И.И.Ройзена – 9-е изд., стер. – М.: Мнемозина, 2015.
3. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч.1. Биография физики. Путешествие вглубь материи. Механическая картина мира / Глав. ред. В.А.Володин, метод. ред. А.Элиович. – М.: Аванта+, 2003.
4. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч.2. Электричество и магнетизм. Термодинамика и квантовая механика. Физика ядра и элементарных частиц / Глав. ред. В.А.Володин, метод. ред. А.Элиович. – М.: Аванта+, 2003.