Номер 16, страница 201 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 24. Молекулярно-кинетическая теория - номер 16, страница 201.

Условие.

16. Расскажите об основной задаче молекулярно-кинетической теории.

Решение.

Основная задача молекулярно-кинетической теории (МКТ) заключается в установлении связи между макроскопическими параметрами, которые характеризуют физическое тело или систему в целом, и микроскопическими параметрами, описывающими свойства и движение составляющих это тело частиц (атомов, молекул, ионов).

Иными словами, МКТ стремится объяснить и предсказать свойства тел (такие как давление, температура, объем, внутренняя энергия), которые мы можем измерить непосредственно в эксперименте, основываясь на знаниях о движении и взаимодействии огромного числа составляющих их микроскопических частиц.

Для этого теория оперирует двумя видами параметров:

1. Макроскопические параметры – это физические величины, характеризующие состояние системы без явного учета ее молекулярного строения. К ним относятся давление ($\text{p}$), объем ($\text{V}$), температура ($\text{T}$).

2. Микроскопические параметры – это характеристики самих молекул. Например: масса одной молекулы ($m_0$), ее скорость ($\text{v}$), концентрация молекул ($\text{n}$), средняя кинетическая энергия их движения ($\langle E_k \rangle$).

Ключевым результатом, который решает основную задачу МКТ, является основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа. Оно напрямую связывает макроскопическую величину – давление газа ($\text{p}$) – с микроскопическими параметрами:

$p = \frac{1}{3} n m_0 \langle v^2 \rangle$

Здесь $\text{p}$ – давление газа, $\text{n}$ – концентрация молекул (число молекул в единице объема), $m_0$ – масса одной молекулы, а $\langle v^2 \rangle$ – средний квадрат скорости хаотического движения молекул.

Это уравнение наглядно демонстрирует, как давление, которое мы измеряем манометром, возникает из-за совокупного эффекта ударов огромного числа невидимых молекул о стенки сосуда. Аналогично, МКТ устанавливает, что макроскопический параметр "температура" является мерой средней кинетической энергии хаотического движения микрочастиц:

$\langle E_k \rangle = \frac{3}{2} k T$

где $\text{k}$ – постоянная Больцмана.

Таким образом, основная задача МКТ – это построение теоретического моста между микромиром (миром атомов и молекул) и макромиром (миром окружающих нас тел и явлений), объясняя макроскопические свойства вещества через его микроскопическое строение и движение частиц.

Ответ: Основная задача молекулярно-кинетической теории состоит в том, чтобы объяснить свойства макроскопических тел и тепловые явления, протекающие в них (например, давление, температуру), на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных, беспорядочно движущихся частиц, и установить количественную связь между измеряемыми макроскопическими параметрами системы и микроскопическими характеристиками ее частиц.