Номер 8, страница 264 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 46. Температура и тепловое равновесие. Глава 7. Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Молекулярная физика и термодинамика - номер 8, страница 264.

Условие.

*8. В чём смысл абсолютного нуля температур с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

Решение.

Согласно основным положениям молекулярно-кинетической теории (МКТ), температура тела является мерой средней кинетической энергии хаотического теплового движения его частиц (атомов, молекул или ионов). Для идеального газа эта зависимость выражается формулой:

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

где $\overline{E_k}$ — средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, $k$ — постоянная Больцмана, а $T$ — абсолютная температура.

Из этой формулы следует, что чем выше температура, тем больше средняя кинетическая энергия частиц, и, следовательно, тем быстрее они движутся. И наоборот, при понижении температуры средняя скорость теплового движения частиц уменьшается.

Абсолютный нуль температуры ($T = 0$ К) — это теоретический предел, самая низкая возможная температура во Вселенной. С точки зрения молекулярно-кинетической теории, физический смысл абсолютного нуля заключается в том, что при этой температуре средняя кинетическая энергия теплового движения частиц вещества должна стать равной нулю. Это означает, что любое хаотическое движение частиц (поступательное, вращательное, колебательное) должно полностью прекратиться. Частицы должны занять фиксированные положения в узлах кристаллической решетки (для твердых тел) и перестать двигаться.

Таким образом, абсолютный нуль — это состояние, соответствующее минимально возможной внутренней энергии системы, когда тепловое движение замирает. Давление идеального газа при такой температуре также стало бы равным нулю, так как оно обусловлено ударами молекул о стенки сосуда.

Важное примечание: с точки зрения современной квантовой физики, полное прекращение движения частиц невозможно из-за принципа неопределенности. Даже при $T = 0$ К частицы сохраняют некоторую минимальную энергию, называемую нулевой энергией, и совершают "нулевые колебания". Однако в рамках классической МКТ абсолютный нуль — это состояние полного покоя частиц.

Ответ: С точки зрения молекулярно-кинетической теории, смысл абсолютного нуля температуры состоит в том, что это предельно низкая температура, при которой прекращается хаотическое тепловое движение частиц вещества, и их средняя кинетическая энергия становится равной нулю.