Cząsteczki i energia
Termodynamika bada zjawiska cieplne zachodzące w materii. Wszystkie ciała składają się z atomów, często połączonych w cząsteczki. Ich ruch zależy od temperatury ciała, nie od stanu skupienia.
Definicja: Dyfuzja to samorzutne mieszanie się cząsteczek różnych substancji, wynikające z ich chaotycznego ruchu.
Temperatura ciała jest miarą średniej energii kinetycznej cząsteczek. Zero bezwzględne (-273,15°C) to teoretyczna temperatura, w której cząsteczki przestałyby się poruszać.
Highlight: Energia wewnętrzna ciała to suma energii kinetycznej jego cząsteczek i energii potencjalnej oddziaływań międzycząsteczkowych.
Ciepło to przepływ energii wynikający z różnicy temperatur. Zmiana energii wewnętrznej ciała zależy od pracy wykonanej nad ciałem i dostarczonego ciepła.
Rozszerzalność cieplna to zjawisko zwiększania objętości ciała podczas ogrzewania. Jest ono szczególnie istotne w przypadku gazów i cieczy, ale musi być brane pod uwagę również przy projektowaniu konstrukcji z ciał stałych.
Przykład: Rozszerzalność cieplna ciał stałych jest uwzględniana przy budowie torów kolejowych i mostów, gdzie stosuje się złącza dylatacyjne.
Ciepło właściwe to wielkość określająca ilość energii potrzebnej do ogrzania 1 kg substancji o 1°C. Jest to kluczowy parametr w obliczeniach termodynamicznych.
Wzór: E = mcΔT = mc(T2 - T1), gdzie E to energia, m - masa, c - ciepło właściwe, ΔT - zmiana temperatury.
Te zagadnienia są fundamentalne dla zrozumienia termodynamiki na poziomie liceum i stanowią podstawę do dalszych, bardziej zaawansowanych tematów w fizyce rozszerzonej.