Молекулярно-кинетическая теория основывается на трех основных положениях: любое вещество состоит из молекул
, находящихся в непрерывном движении и взаимодействуют между собой, в зависимости от расстояния между ними: чем ближе молекулы друг к другу, тем сильнее они притягиваются, но при столкновении, есть на очень малых расстояниях - отталкиваются.
Молекула - наименьшая частица вещества, должен ее химические свойства. Молекулы состоят из одинаковых (в простых веществах, например, кислород, водород, ртуть) или разных (в химических соединениях, например: вода, соль, аромат розы) атомов, соединенных между собой химическими связями, имеют электромагнитную природу. В зависимости от агрегатного состояния (твердое тело, жидкость или газ), а также от давления число молекул в единице объема (концентрация) разная.
Наибольшее расстояние между молекулами, следовательно наименьшее их количество в 1 см3 - в газах, но число их все равно очень велико. В 1 см3 воздуха приблизительно 2 • 1019 молекул при атмосферном давлении. Все они находятся в хаотическом тепловом движении (представьте себе облако насекомых: все насекомые двигаются, постоянно меняя направление, но в целом облако остается на месте), который тем интенсивнее, чем выше температура. Проследить путь одной молекулы - непростая задача, каждой - невозможное решение. К счастью, это и не нужно для того, чтобы предсказать поведение веществ при различных условиях: для таких больших количеств молекул работают статистические законы, позволяющие с помощью усредненных величин (давление, температура и др.). Полностью описать систему.
Понятие темературы в повседневной жизни связывается с ощущением холодного, теплого (холодная вода в море осенью и тепла летом), горячего (горячий кофе). Эти ощущения субъективны: для одного человека, "моржа", вода и зимой в проруби будет казаться теплой, а другому человеку - и летом в море холодной. Еще пример: металлическая кружка кажется прохладной за деревянный стол, на котором она стоит, хотя температура одинаковая - комнатная (почему так, рассмотрим далее). Естественно, для определения температуры необходимы объективные критерии. Например, почти всегда при нагревании вещество увеличивает свой объем. Итак, если ртуть в термометре увеличила объем, столбик поднялся, то это объективное свидетельство того, что увеличилась температура. Измерение темературы основано на том факте, что при контакте тел с разными температурами более холодное нагревается, а более теплый - охлаждается до тех пор, пока не наступит некоторое стационарное состояние (такой, который не изменяется со временем), называемый тепловым равновесием. Поэтому приводим в контакт с исследуемой системой прибор для измерения температуры - термометр, ждем, пока он примет температуру этой системы, и смотрим, какие изменения произошли. Привычные нам термометры основаны на расширении ртути или спирта при нагревании. Оно происходит линейно, т.е. нагрева на один градус всегда приводит к поднятию столбика на определенное количество миллиметров шкалы, проградуированной соответствующим образом. Изобретателем термометра является Галилео Галилей.
Для количественного определения температуры необходимо установить числовую шкалу. С 1968 года в науке принято применять две температурные шкалы: международную практическую и термодинамическую. Первая - это известная всем шкала Цельсия, единица измерения - градус Цельсия (оС). Эта шкала определяется двумя реперными точками (в термометрии - первичные воспроизводимые температурные точки): 0 ° и 100 ° - соответственно, температуры замерзания и кипения воды при давлении 1,013 • 105 Па. Вторая шкала (шкала Кельвина) градуируется в Кельвинах (К) и определяется по одной реперной точкой, в качестве которой взята тройная точка воды (температура, при которой лед, вода и водяной пар при давлении 609 Па находятся в термодинамическом равновесии). Температура этой точки 273,16 К = 0,01 оС. Так, температура за термодинамической шкале (Т) связана с температурой по шкале Цельсия (t). Напоследок вспомним, что температура является величиной, которая характеризует состояние системы из большого количества молекул, а именно - интенсивность их движения. Из механики известно, что скорости тела определяется его кинетическая энергия.
Вывод: в физике под температурой понимают величину кинетической энергии молекул. Поэтому не надо удивляться, что температура в верхнем слое атмосферы Земли, ионосфере, 500-1000 К (в зависимости от активности Солнца). Речь идет о том, что молекулы имеют соответствующую скорость, но количество этих молекул примерно в 1012 раз меньше, чем на уровне моря. Поэтому высокая температура не "чувствуется" в привычном для нас смысле, и обшивка космического корабля нагревается только из-за трения при высокой скорости движения