Номер 2, страница 177, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Каков физический смысл постоянной Больцмана?

2. Постоянная Больцмана, обозначаемая как $\text{k}$ или $k_B$, является одной из фундаментальных физических констант. Её физический смысл заключается в установлении связи между макроскопической величиной — абсолютной температурой ($\text{T}$) — и микроскопической величиной — средней кинетической энергией теплового движения частиц, из которых состоит система.

В молекулярно-кинетической теории средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа выражается формулой:

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

Из этой формулы видно, что постоянная Больцмана является коэффициентом пропорциональности. Она показывает, как энергия, связанная с тепловым движением частиц, соотносится с температурой, измеряемой в кельвинах. По сути, это "переводной коэффициент" от единиц температуры к единицам энергии на микроскопическом уровне.

Численное значение постоянной Больцмана составляет:

$k \approx 1.38 \times 10^{-23}$ Дж/К

Единица измерения (джоуль на кельвин) прямо указывает на её смысл: это количество энергии, которое в среднем приходится на одну степень свободы частицы при повышении температуры на один кельвин. Например, для одноатомного идеального газа, имеющего три степени свободы поступательного движения, увеличение температуры на 1 К приводит к увеличению средней кинетической энергии одной частицы на $\frac{3}{2}k$ джоулей.

Также постоянную Больцмана можно рассматривать как универсальную газовую постоянную ($\text{R}$), отнесённую к одной молекуле, поскольку она связана с ней через число Авогадро ($N_A$):

$k = \frac{R}{N_A}$

Таким образом, если универсальная газовая постоянная $\text{R}$ определяет энергию одного моля газа при изменении температуры на 1 К, то постоянная Больцмана $\text{k}$ делает то же самое для одной частицы (атома или молекулы).

Ответ: Постоянная Больцмана ($\text{k}$) — это коэффициент пропорциональности, который связывает абсолютную температуру системы со средней кинетической энергией хаотического теплового движения составляющих её частиц. Она показывает, на какую величину в среднем изменяется энергия, приходящаяся на одну частицу, при изменении абсолютной температуры на один кельвин.