The kinetic particle model · O modelo cinético das partículas
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|---|---|
| particles/ˈpɑːtɪklz/ | partículas |
| kinetic particle model/kɪˈnetɪk ˈpɑːtɪkl ˈmɒdl/ | modelo cinético das partículas |
| solid/ˈsɒlɪd/ | sólido |
| liquid/ˈlɪkwɪd/ | líquido |
| gas/ɡæs/ | gás |
| temperature/ˈtemprɪtʃə/ | temperatura |
| absolute zero/ˈæbsəluːt ˈzɪərəʊ/ | zero absoluto |
| kelvin/ˈkelvɪn/ | kelvin |
| Brownian motion/ˈbraʊnɪən ˈməʊʃn/ | Movimento browniano |
Everything is made of particles 粒子
- Look closely enough and all matter is tiny particles that never stop moving.
- This one idea — the kinetic particle model 分子动理论 — explains solids 固体, liquids 液体, gases 气体, heat and pressure.
- Let's see what the particles are doing.
Tudo é feito de partículas 粒子
- Olhe com atenção e toda matéria são minúsculas partículas que nunca param de se mover.
- Essa única ideia — o modelo cinético das partículas 分子动理论 — explica sólidos 固体, líquidos 液体, gases 气体, calor e pressão.
- Vamos ver o que as partículas estão fazendo.
The three states of matter
- Solid — particles packed in a regular pattern, only vibrating. Fixed shape and volume.
- Liquid — particles still close but jumbled; they slide past each other. Fixed volume, takes the container's shape.
- Gas — particles far apart, fast and random. Fills the whole container.
Os três estados da matéria
- Sólido — partículas empacotadas em padrão regular, apenas vibrando. Forma e volume fixos.
- Líquido — partículas ainda próximas mas desordenadas; elas deslizam umas sobre as outras. Volume fixo, assume a forma do recipiente.
- Gás — partículas distantes, rápidas e aleatórias. Preenche todo o recipiente.
Squeeze a gas (Boyle's law) · Comprima um gás (Lei de Boyle)
Slide the piston in to shrink the volume. The same particles get crammed into less space, so they hit the walls more often and the pressure climbs — while pressure × volume stays constant. · Deslize o êmbolo para dentro para reduzir o volume. As mesmas partículas são empurradas para menos espaço, então elas colidem com as paredes com mais frequência e a pressão aumenta — enquanto a pressão × volume permanece constante.
In which state are the particles far apart, fast, and moving in random directions? · Em qual estado as partículas estão distantes, rápidas e movendo-se em direções aleatórias?
Gas particles are far apart and move quickly in random directions, filling the container. Solids only vibrate; liquids slide past each other. · As partículas gasosas estão distantes e movem-se rapidamente em direções aleatórias, preenchendo o recipiente. Sólidos apenas vibram; líquidos deslizam uns sobre os outros.
Temperature 温度 and particle energy
- Heat a substance and its particles move faster — they gain kinetic energy.
- Temperature is a measure of the average kinetic energy of the particles.
- The lowest possible temperature is absolute zero 绝对零度, $-273\ {}^{\circ}\text{C}$ — particles have the least energy.
The particle model of solids, liquids and gases
Temperatura 温度 e energia das partículas
- Aqueça uma substância e suas partículas se movem mais rápido — ganham energia cinética.
- Temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas.
- A temperatura mais baixa possível é o zero absoluto 绝对零度, $-273\ {}^{\circ}\text{C}$ — as partículas têm a menor energia.
O modelo de partículas de sólidos, líquidos e gases
Temperature is a measure of: · Temperatura é uma medida de:
Hotter means the particles move faster, so temperature measures their average kinetic energy. · Mais quente significa que as partículas se movem mais rápido, então a temperatura mede sua energia cinética média.
The kelvin 开尔文 scale
- Scientists often measure temperature in kelvin (K), starting from absolute zero.
- To convert:
- So $0\ {}^{\circ}\text{C} = 273\ \text{K}$ and $27\ {}^{\circ}\text{C} = 300\ \text{K}$.
A escala kelvin 开尔文
- Cientistas frequentemente medem temperatura em kelvin (K), começando do zero absoluto.
- Para converter:
- Então $0\ {}^{\circ}\text{C} = 273\ \text{K}$ e $27\ {}^{\circ}\text{C} = 300\ \text{K}$.
Convert $27\ {}^{\circ}\text{C}$ to kelvin. · Converta $27\ {}^{\circ}\text{C}$ para kelvin.
$T = \theta + 273 = 27 + 273 = 300\ \text{K}$.
Gas pressure
- Gas particles constantly hit the walls of their container. Each hit is a tiny push.
- The pressure is the total force of these hits on each unit of area.
- Heat the gas (fixed volume) → faster, harder, more frequent hits → higher pressure.
- Squeeze it smaller (fixed temperature) → more hits per second on each area → higher pressure.
- For a fixed mass of gas at constant temperature, $pV = \text{constant}$ (halve the volume → double the pressure).
Pressão dos gases
- Partículas de gás constantemente baterem nas paredes de seu recipiente. Cada impacto é um pequeno empurrão.
- A pressão é a força total desses impactos por cada unidade de área.
- Aqueça o gás (volume fixo) → impactos mais rápidos, fortes e frequentes → maior pressão.
- Comprima para um espaço menor (temperatura fixa) → mais impactos por segundo em cada área → maior pressão.
- Para uma massa fixa de gás a temperatura constante, $pV = \text{constant}$ (metade o volume → dobra a pressão).
A gas has a volume of $200\ \text{cm}^3$ at $100\ \text{kPa}$. It is squeezed to $100\ \text{cm}^3$ at constant temperature. What is the new pressure, in kPa? · Um gás tem volume de $200\ \text{cm}^3$ a $100\ \text{kPa}$. Ele é comprimido para $100\ \text{cm}^3$ à temperatura constante. Qual é a nova pressão, em kPa?
$pV$ is constant: $100 \times 200 = p \times 100$, so $p = 200\ \text{kPa}$. Halving the volume doubles the pressure. · $pV$ é constante: $100 \times 200 = p \times 100$, então $p = 200\ \text{kPa}$. Dobrar o volume dobra a pressão.
Heating a gas in a sealed, fixed-volume can increases its pressure. · Aquecer um gás em uma lata selada de volume fixo aumenta sua pressão.
Hotter particles move faster and hit the walls harder and more often, so the pressure rises. · Partículas mais quentes movem-se mais rápido e batem nas paredes com mais força e frequência, então a pressão sobe.
Brownian motion 布朗运动
- Under a microscope, smoke specks in air jiggle along jerky, random paths.
- This is Brownian motion: the big specks are knocked about by fast, invisible air particles.
- It is strong evidence that matter really is made of moving particles.
Random hits from fast, invisible air particles push a smoke grain along a jerky, random path
Movimento browniano 布朗运动
- Sob microscópio, grânulos de fumaça no ar tremem ao longo de trajetos irregulares e aleatórios.
- Isso é o movimento browniano: os grânulos grandes são agitados por partículas de ar rápidas e invisíveis.
- É forte evidência de que a matéria realmente é feita de partículas em movimento.
Impactos aleatórios de partículas de ar rápidas e invisíveis empurram um grão de fumaça ao longo de um trajeto irregular e aleatório
Smoke specks seen under a microscope jiggle randomly. This is because: · Partículas de fumaça vistas sob microscópio tremem aleatoriamente. Isso ocorre porque:
Brownian motion: tiny fast air particles knock the larger smoke specks about, evidence for moving particles. · Movimento browniano: minúsculas partículas de ar rápidas batem as maiores partículas de fumaça, evidência de partículas em movimento.
You've got it
- solid (fixed, vibrating) · liquid (close, sliding) · gas (far apart, fast)
- temperature = average kinetic energy of particles; absolute zero $= -273\ {}^{\circ}\text{C}$
- $T\,(\text{K}) = \theta\,({}^{\circ}\text{C}) + 273$
- gas pressure = particle hits per unit area; at constant temperature $pV = \text{constant}$
Entendeu?
- sólido (fixo, vibrando) · líquido (próximos, deslizando) · gás (longe uns dos outros, rápidos)
- temperatura = energia cinética média das partículas; zero absoluto $= -273\ {}^{\circ}\text{C}$
- $T\,(\text{K}) = \theta\,({}^{\circ}\text{C}) + 273$
- pressão dos gases = impactos de partículas por unidade de área; a temperatura constante $pV = \text{constant}$