Әдістемелік нұсқау Физика 10

35
нәтижесі ретінде тәжірибеде тікелей бақыланатын қасиеттерін түсіндіретін 
молекулалық-кинетикалық  теория.  Бұл  теория  молекулалық  физиканың 
сандық заңдылықтарын тағайындауға мүмкіндік беретін статистикалық әдісті 
пайдаланады.  Сонымен  бірге,  қазіргі  молекулалық  физика  термодинамика 
заңдарын  пайдаланады  және  бұл  оған  денелердің  аталған  қасиеттерін 
молекулалық-кинетикалық түсініктерге сүйенбей-ақ оқып-үйренуге мүмкіндік 
береді.
Молекулалық-кинетикалық теория мен термодинамика заттардың әртүрлі 
агрегаттық күйдегі қасиеттерін түсіндіру кезінде біртұтастық түзе отырып, 
өзара бірін-бірі толықтырады.
Газ тәрізді күй оны молекулалық-кинетикалық теория көмегімен түсіндіру 
үшін белгілі күйлердің ішіндегі ең қарапайымы болып табылады. Сондықтан 
молекулалық физиканы оқытуды газдардан бастаған дұрыс және осы мысал 
арқылы  молекулалық-кинетикалық  теория  мен  термодинамика  денелердің 
қасиеттерін қалай түсіндіретінін оқушыларға көрсету керек.
Газдардың  молекулалық-кинетикалық  теориясында  заттың  қарапайым 
моделі  —  идеал  газ  моделінің  көмегімен  оның  тепе-теңдік  күйі  қарасты-
рылады.  Газдарда  қалыптыға  жуық  жағдайларда  молекулалардың  өзара 
әсерлесу  энергиясы  олардың  кинетикалық  энергиясымен  салыстырғанда 
өте аз болатыны ескеріледі. Газдың тепе-теңдік күйі үшін молекулалардың 
жылдамдықтар бойынша таралуы, яғни Максвелл таралуы дұрыс болатыны 
дәлелденеді.
Молекулалық  хаос  гипотезасын,  газдағы  молекулалар  энергиясының 
кездейсоқ  таралу  заңын  және  Максвелл  таралуын  қорытып  шығаруды 
пайдаланып, газдың ыдыс қабырғасына түсіретін қысымын есептейді:
 
p = 
1
3
mnv
2
. 
(3)
(3) теңдеу газдардың кинетикалық теориясының маңызды нәтижесі. Осы 
теңдеудің көмегімен температураның молекулалық-кинетикалық түсіндірмесі 
және  газ  теориясының  салдары  ретінде  Менделеев–Клапейрон  заңы  мен 
оның салдары (Бойль–Мариотт заңы және т.б.) қарастырылады. Сондықтан 
оқушыларды  (3)  теңдеуді  қорытып  шығарумен  және  одан  молекулалық-
кинетикалық теорияның маңызды салдарларын алумен таныстыру мектепте 
Физиканы оқытуда үлкен қызығушылық тудырады.
Денелердің  жылулық  қасиеттерін  термодинамикалық  сипаттау  міндеті 
жылу құбылыстарын бейнелеуге графиктік әдісті қолдану негізінде шешіледі. 
Сонымен бірге оқушыларды бірқатар мысалдар арқылы жылу құбылыстарын 
сипаттауға термодинамикалық әдісті қолданудың кейбір тәсілдерімен: жұмыс 
пен жылу мөлшері ұғымдарын термодинамикалық түсіндіру; ішкі энергия, 
температура, қысым, көлем ұғымдарын және олардың арасындағы байланысты 
қолдану; жүйенің тепе-теңдік күйін, изопроцестерді, 
ð–V–Ò диаграммасын 
графикпен  сипаттау,  жұмысты  график  арқылы  анықтау,  энергияны  жұту 
және бөліп шығарумен бірге жүретін процестерді талдау, сондай-ақ жүйенің 
бір күйден екінші күйге өтуі мен айналма процестермен таныстыру орынды.
Термодинамика заңдарының бүкіл жаратылыстану ғылымы үшін іргелілігін 
ескерсек, оны физиканың мектеп курсында оқыту мүмкіндіктерін қарастыру 
маңызды болып саналады.

36
Жылулық процестер үшін энергияның сақталу және айналу заңына сәйкес 
жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі 
∆U жылу мөлшері Q мен жұмыстың À 
қосындысына тең:
 
∆U = Q + À. 
(4)
термодинамика
температура.  Бұл  ұғымды  енгізу  барысында  келесі  мәселелерді  ескеру 
қажет.
Әр адамның мектепте физиканы оқымай тұрып-ақ температураны физио-
логиялық бағалау негізінде (ыстық, жылы, суық және т.с.с.) денелердің (өз 
денесін қоса алғанда) жылулық күйі және термометрді (әдетте, сынапты немесе 
спиртті) пайдалану туралы қандай да бір түсініктері қалыптасады. Ғылыми 
тұрғыдан бұл түсініктердің анықталмағандығы әбден түсінікті және физиканы 
оқып-үйрену барысында оларды нақтылау әрі температура ұғымына ғылыми 
мазмұн беру талап етіледі.
Ең  әуелі  температура  денелердің  жылулық  күйін  қалай  сипаттайтынын 
айқындау  қажет.  Бұл  мәселені  талқылау  температура  туралы  қарапайым 
түсінікке түзету енгізеді. Қорыта келсек, температура ұғымының тек денелердің 
(немесе денелер жүйесінің) жылулық (дәлірек айтқанда термодинамикалық) 
тепе-теңдік күйі үшін ғана мағынасы болады. Температура — дененің осы 
күйінің  маңызды  сипаттамасы,  өйткені  ол  бірқатар  тамаша  қасиеттерге 
ие: тепе-теңдік күйдегі жүйенің барлық бөліктерінің температурасы бірдей 
болады; жүйенің әртүрлі бөліктерінің температурасы тепе-теңдік күйге өткенде 
теңеледі; температурасы неғұрлым жоғары дененің энергиясы жылу алмасу 
арқылы температурасы неғұрлым төмен денеге беріледі; әртүрлі денелердің 
температуралары  теңелгенде  олардың  арасындағы  жылу  алмасу  тоқтайды. 
Температураны  осылайша  түсінгенде  ол  туралы  қарапайым  түсініктер 
жалпыланады  және  оның  температураны  термометрмен  өлшеу  кезінде-
ақ  интуитивті  пайдаланылған  қасиеттері  айқындалады.  Температураның 
енгізілген  ұғымы  ғылыми  тұрғыдан  әлі  қатаң  анықталмағанымен,  ол 
температураны түрлі термометрлермен өлшеудің кең тараған тәсілі туралы 
мәселені талқылауға мүмкіндік береді. Бұнда термометрдің өз температурасын 
көрсететінін баса айту маңызды әрі температураны өлшеу үшін термометрді 
денемен жанастыру керек және дене мен термометр арасындағы жылу алмасу 
тоқтағанын күту қажет. Міне, термометрдің осы тұрақтылығын көрсетулері 
дене температурасы ретінде қабылданады.
Температураның  қарастырылған  қасиеттерімен  қатар,  оны  өлшеу  үшін 
температура өзгергенде қандай да бір экстенсивті параметрдің (көлем, кысым, 
өткізгіш кедергісі және т.б.) өзгеруінің эмпирикалық заңы пайдаланылады. 
Әдетте,  термометр  жасауды  және  оны  градуирлеуді  жеңілдету  үшін  осы 
шамалар арасындағы сызықтық байланысты таңдайды.
Температураның  физикалық  мағынасын  айқындаудың  әртүрлі  тәсілдері 
бар. Термодинамикалық тәсілде термодинамиканың екінші заңын пайдалана 
отырып,  температураға  анықтама  беруге  болады,  бірақ  онда  бұл  ұғымның 
Физикалық  мәні  ашылмайды.  Осы  ұғымның  молекулалық-кинетикалық