Agitaţia termică (Studiul fenomenelor termice, Mişcarea browniană)

Deşi fenomenele termice au fost observate, şi multe dintre ele utilizate practic, încă de timpuriu în evoluţia omenirii, înţelegerea deplină a originii lor a necesitat destul de mult timp, dat fiind că o analiză macroscopică a modului lor de desfăşurare nu poate dezvălui în întregime toate aspectele ce le caracterizează.

Primele tentative de explicare a mecanismelor specifice ale acestor fenomene s-au bazat pe concepţia potrivit căreia, starea de încălzire a unui corp şi modificarea acesteia prin contactul cu altele s-ar datora manifestării unor fluide a căror dinamică ar determina evoluţia proprietăţilor termice ale diferitelor corpuri.

Ipoteza fluidului caloric (numit şi termofor sau termogen) a fost formulată la 1760 de către Joseph Black. Acest fluid era considerat imponderabil, indestructibil dar şi increabil, fiind un fel de substanţă care, intrând în anumite proporţii în componenţa corpurilor, determina mai degrabă manifestări calitative decât cantitative.

După afirmarea concepţiei atomiste privind structura substanţelor a fost posibilă o înţelegere corectă a fenomenelor în care sunt implicate schimbări de căldură: ele sunt în fond, datorate schimburilor de energie efectuate la nivel microscopic prin interacţiunile dintre moleculele substanţei.

Metode folosite în studiul fenomenelor termice

Metoda termodinamică

Din perspectivă istorică, evoluţia cunoştinţelor despre fenomenele în discuţie a început prin studierea macroscopică a modului în care ele se desfăşoară. Acest demers a condus la constituirea unei metode de abordare numită metoda termodinamică. Idealul acesteia de a explica fenomenele termice pornind, asemenea dinamicii lui Newton, de la un sistem de principii rezultate din sinteza faptelor experimentale, nu a putut fi deplin realizat fără cunoaşterea mecanismelor microscopice care stau la originea lor.

Metoda cinetico-moleculară

S-a născut astfel metoda cinetico-moleculară al cărui demers este bazat pe elaborarea unor ipoteze care să permită explicarea efectelor macroscopice prin modelarea intuitivă a interacţiunilor ce au loc la nivel microscopic între moleculele care alcătuiesc corpurile.

Este de la sine înţeles că validarea modelelor cinetico-moleculare poate fi realizată doar prin observarea fenomenelor macroscopice, bine fundamentată în cadrul termodinamicii.

Cele două metode sunt complementare.

Mişcarea browniană

Mişcarea browniană, difuzia, agitaţia moleculară

În anul 1828 botanistul britanic Robert Brown a observat, studiind la microscop particulele fine de polen, aflate în suspensie în lichid, o mişcare complet haotică, „…eternă şi spontană” a acestora.

Mişcarea este cu atât mai intensă cu cât particulele sunt mai mici, lichidul mai puţin vâscos şi temperatura mai mare.

O mişcare asemănătoare poate fi observată şi în cazul micilor particule de funingine care se găsesc în fumul de ţigară, sau în cazul picăturii de cerneală sau cristalelor de permanganat de potasiu lăsate să cadă liber într-un pahar cu apă, sau a particulelor fine (polen, talc, sacâz) aflate într-un lichid.

Agitaţia termică (Studiul fenomenelor termice, Mişcarea browniană) publicat: 2017-06-19T09:11:54+00:00, actualizat: 2017-06-20T16:22:50+00:00 by Colegiu.info