|
|
Page:39
פרק : 4 התיאוריה המולקולרית גם לאחר שהובהר , באמצע המאה ה , 19 כי החום הוא צורה של אנרגיה , עדיין לא הייתה ברורה מהותו של החום . לקראת סוף המאה ה , 19 התבססה בפיסיקה תיאוריה שכונתה התיאוריה המולקולרית או המולקולרית קינטית , ששפכה אור חדש על העניין . היא קבעה כי החומר בנוי מחלקיקים זעירים שכונו מולקולות , כי המולקולות נעות בלי הרף , וכי מהירותן עולה ככל שהטמפרטורה של החומר גבוהה יותר . לתנועה זו קראו תנועה תרמית . התיאוריה המולקולרית הסבירה בהצלחה תופעות רבות . בין השאר , היא הסבירה את ההבדלים בין שלושת מצבי הצבירה של החומר ואת מהות החום והטמפרטורה . בגז , המרחקים בין המולקולות גדולים . המולקולות נעות באופן חופשי , ומפעם לפעם הן מתנגשות זו בזו . בחלקו השני של הקורס ניווכח כי יש יחס ישר בין הטמפרטורה של הגז ( במעלות קלווין ) לבין האנרגיה הקינטית הממוצעת שיש למולקולות עקב תנועתן הקווית . בתנאים מסוימים , אפשר שיהיו למולקולות הגז גם אנרגיות נוספות הקשורות לתנועת סיבוב או לתנודות פנימיות , וגם התרומות האלה לאנרגיה הקינטית הן ביחס ישר לטמפרטורה . כאשר מספקים לגז חום , מגדילים למעשה את האנרגיה הקינטית של המולקולות . אפשר לומר כי הטמפרטורה של הגז היא מדד לאנרגיה הקינטית הממוצעת למולקולה , בעוד החוס של הגז קשור לאנרגיה הקינטית הכוללת של כל המולקולות . למעשה נהוג להשתמש במונח חום רק כאשר מדברים על חילופי אנרגיה בין החומר לבין סביבתו , ואילו האנרגיה הקינטית הכוללת של המולקולות ברגע מסוים מכונה אנרגיה פנימית . הקשר בין החום ובין האנרגיה הפנימית דומה לקשר שבין הכסף שאנו מפקידים בחשבון בנק או מושכים ממנו , לבין היתרה בחשבון : החום שהגז קולט או פולט שווה לתוספת או להפחתה באנרגיה הפנימית שלו . גם המולקולות בנוזל ובמוצק נמצאות בתנועה תרמית מתמדת , אולם תנועתן אינה חופשית כמו בגז . בנוזל , המולקולות קרובות זו לזו ומפעילות כוחות זו על זו כל הזמן . ( הכוח בין המולקולות הוא כוח משיכה כל עוד הן אינן נלחצות זו אל זו ( . תנועתה של כל מולקולה מושפעת מתנועת שכנותיה , ולכן תנועת המולקולות מסובכת יותר מאשר בגז . במוצק , הקשרים בין המולקולות חזקים יותר מאשר בנוזל . לכל מולקולה יש מקום קבוע , והתנועה התרמית שלה מתבטאת בתנודות בלתי פוסקות סביב המקום הזה . מאחר שבנוזל ובמוצק פועלים על כל מולקולה כוחות , שמפעילות המולקולות השכנות , יש . למולקולה . , , נוסף לאנרגיה הקינטית , גם אנרגיה פוטנציאלית . האנרגיה הפנימית בנוזל ובמוצק היא סכום האנרגיות ( הפוטנציאליות והקינטיות ) של כל המולקולות בחומר . גם בנוזל ובמוצק הטמפרטורה פרופורציונית לאנרגיה הממוצעת למולקולה , בעוד החום בחלקו השני של הקורס נלמד כי המולקולה , שהיא אבן הבניין היסודית של החומר , לעתים _ מאטום בודד . ' בחישוב האנרגיה הפנימית ( בגז י בנוזל ובמוצק ) א יו מתחשבים באנרגיה הקשורה לתנועה של המסה כולה ' לזרמים בתוכה , וכדומה .
|
|