Номер 1, страница 187 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 7. Методы изучения тепловых явлений. Температура. Параграф 33. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Вопросы - номер 1, страница 187.

Условие.

1. Какие методы используют при описании тепловых явлений? Чем они отличаются друг от друга?

Решение.

1. При описании тепловых явлений используют два основных взаимодополняющих метода: термодинамический и молекулярно-кинетический (статистический). Они отличаются подходом к изучению систем и используемыми понятиями.

Термодинамический метод — это макроскопический подход. Он изучает тепловые явления в макроскопических телах, не рассматривая их внутреннее, молекулярное строение. Состояние системы описывается с помощью макроскопических параметров, которые можно измерить непосредственно на опыте: температура ($\text{T}$), давление ($\text{P}$), объем ($\text{V}$), внутренняя энергия ($\text{U}$) и др. Этот метод основан на фундаментальных законах, называемых началами термодинамики. Эти законы были установлены экспериментально как обобщение многочисленных наблюдений и опытов. Термодинамический метод позволяет найти связи между различными макроскопическими свойствами тела и описать процессы перехода энергии, но он не объясняет, почему эти процессы протекают именно так.

Молекулярно-кинетический (статистический) метод — это микроскопический подход. Он основан на представлении о том, что все вещества состоят из огромного числа непрерывно и хаотически движущихся частиц (атомов, молекул). Макроскопические свойства системы (температура, давление) рассматриваются как результат усредненного действия этих частиц. Например, давление газа объясняется как средний результат многочисленных ударов молекул о стенки сосуда, а температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения частиц. Для описания поведения системы этот метод использует законы механики (классической или квантовой) применительно к отдельным частицам и методы теории вероятностей и статистики для нахождения средних значений, характеризующих систему в целом.

Основные отличия между этими методами:

• Уровень рассмотрения: термодинамический метод является макроскопическим (описывает систему как единое целое), а молекулярно-кинетический — микроскопическим (исходит из строения вещества из отдельных частиц).
• Используемые параметры: в термодинамике используются измеряемые на опыте макропараметры ($P, V, T$ и др.), в то время как в статистической физике — микропараметры (скорости, координаты, массы частиц).
• Природа законов: законы термодинамики являются фундаментальными, установленными на основе опыта. Молекулярно-кинетическая теория позволяет вывести и теоретически обосновать эти законы, исходя из законов движения и взаимодействия частиц.
• Объяснительная сила: термодинамика отвечает на вопрос «как» протекают процессы, а молекулярно-кинетическая теория — на вопрос «почему» они протекают именно так, объясняя их на уровне молекулярного строения.

Таким образом, эти два метода не противоречат, а взаимно дополняют друг друга, создавая полное и глубокое понимание тепловых явлений.

Ответ: Для описания тепловых явлений используют термодинамический и молекулярно-кинетический (статистический) методы. Термодинамический метод — макроскопический, он описывает систему с помощью измеряемых параметров ($P, V, T$) и основан на опытных законах (началах термодинамики), не рассматривая внутреннее строение вещества. Молекулярно-кинетический метод — микроскопический, он объясняет свойства макросистем как результат усредненного движения и взаимодействия огромного числа составляющих их частиц (атомов и молекул), используя законы механики и статистику. Основные отличия заключаются в уровне рассмотрения (макро- и микро-), используемых параметрах и в том, что статистический метод теоретически обосновывает эмпирические законы термодинамики.