Номер 4, 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 4, страница 213.

Условие.

4. В чём состоит физический смысл температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

Решение.

4. С точки зрения молекулярно-кинетической теории (МКТ), температура является мерой средней кинетической энергии хаотического (теплового) движения частиц (молекул, атомов), из которых состоит вещество.

Основные положения МКТ гласят, что все тела состоят из частиц, которые находятся в непрерывном и беспорядочном движении. Интенсивность этого движения как раз и определяет температуру тела. Чем выше температура тела, тем с большей средней скоростью движутся его частицы и, следовательно, тем больше их средняя кинетическая энергия.

Для идеального газа связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекул и абсолютной температурой выражается формулой:

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

В этой формуле $ \overline{E_k} $ — это средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы, $ T $ — абсолютная температура по шкале Кельвина (К), а $ k $ — постоянная Больцмана, фундаментальная физическая постоянная, равная примерно $1.38 \times 10^{-23}$ Дж/К.

Данное уравнение показывает, что абсолютная температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии молекул. Важно подчеркнуть, что речь идет именно о средней энергии. В любой момент времени отдельные молекулы движутся с разными скоростями и, соответственно, обладают разной кинетической энергией. Распределение молекул по скоростям описывается распределением Максвелла.

Таким образом, физический смысл температуры заключается в том, что она является макроскопической величиной, которая служит количественной характеристикой интенсивности микроскопического теплового движения частиц, образующих систему. При достижении температуры абсолютного нуля ($ T = 0 $ К) поступательное тепловое движение молекул, согласно классическим представлениям, прекратилось бы.

Ответ: Физический смысл температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории состоит в том, что температура является мерой средней кинетической энергии хаотического теплового движения частиц (молекул или атомов), из которых состоит вещество.