Номер 3, страница 213 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 8. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Параграф 38. Температура и средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул. Вопросы - номер 3, страница 213.

Условие.

3. Как связаны между собой абсолютная температура и средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул идеального газа?

Решение.

Абсолютная температура является прямой мерой средней кинетической энергии хаотического (теплового) движения молекул. Связь между этими двумя величинами для идеального газа является прямой пропорциональностью.

Эта зависимость выражается формулой, являющейся одним из основных положений молекулярно-кинетической теории:

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

где:
$\overline{E_k}$ – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа, измеряемая в джоулях (Дж);
$\text{T}$ – абсолютная температура газа, измеряемая в кельвинах (К);
$\text{k}$ – постоянная Больцмана, фундаментальная физическая константа, равная приблизительно $1,38 \cdot 10^{-23}$ Дж/К. Она служит коэффициентом пропорциональности, который связывает температуру с энергией.

Из данной формулы следует, что с ростом абсолютной температуры средняя кинетическая энергия молекул газа увеличивается, что означает увеличение скорости их хаотического движения. И наоборот, при понижении температуры средняя кинетическая энергия молекул уменьшается. При абсолютном нуле температуры ($T = 0$ К) тепловое поступательное движение молекул прекратилось бы, и их средняя кинетическая энергия стала бы равной нулю.

Ответ: Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре. Эта связь описывается формулой $\overline{E_k} = \frac{3}{2}kT$.