Номер 3, страница 227 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 28. Температура и средняя кинетическая энергия молекул - номер 3, страница 227.

Условие.

3. Расскажите о том, как связаны температура и средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, и запишите формулу, выражающую эту связь.

Решение.

Температура является макроскопической физической величиной, характеризующей тепловое состояние системы. С точки зрения молекулярно-кинетической теории, температура напрямую связана с интенсивностью хаотического движения частиц (атомов или молекул), из которых состоит вещество. В частности, абсолютная температура тела является мерой средней кинетической энергии поступательного движения его молекул.

Это означает, что чем выше температура, тем с большей средней скоростью движутся молекулы, и, следовательно, тем большей средней кинетической энергией они обладают. Эта зависимость является прямо пропорциональной. При абсолютном нуле температуры ($T = 0$ К) тепловое движение частиц прекращается, и их средняя кинетическая энергия становится равной нулю.

Связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекул идеального газа и абсолютной температурой выражается следующей формулой:

$\overline{E_k} = \frac{3}{2} kT$

В этой формуле:
• $\overline{E_k}$ — средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы, измеряется в джоулях (Дж);
• $\text{T}$ — абсолютная термодинамическая температура, измеряется в кельвинах (К);
• $\text{k}$ — постоянная Больцмана, фундаментальная физическая константа, равная приблизительно $1.38 \times 10^{-23}$ Дж/К.

Эта формула является одним из ключевых положений молекулярно-кинетической теории и показывает, что температура в своей физической сущности является энергетической характеристикой состояния системы.

Ответ: Температура и средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул связаны прямой пропорциональностью: температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул. Формула, выражающая эту связь, имеет вид $\overline{E_k} = \frac{3}{2} kT$, где $\overline{E_k}$ — средняя кинетическая энергия молекул, $\text{T}$ — абсолютная температура, а $\text{k}$ — постоянная Больцмана.