Номер 1, страница 7 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 1. Развитие представлений о природе теплоты. Параграф 1.2. Тепловые явления - номер 1, страница 7.

Условие.

? 1. Как зависят физические свойства тел от их температуры?

Решение.

1. Температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения частиц (атомов, молекул), из которых состоит тело. Поэтому практически все физические свойства тел зависят от их температуры. Изменение этой энергии приводит к изменению многих макроскопических характеристик вещества.

Основные примеры такой зависимости:

Агрегатное состояние. Температура определяет, в каком агрегатном состоянии находится вещество: твердом, жидком, газообразном или в состоянии плазмы. При повышении температуры частицы вещества приобретают достаточную энергию для преодоления сил межмолекулярного взаимодействия, что приводит к фазовым переходам — плавлению (при температуре плавления) и кипению (при температуре кипения).

Размеры и объем (Тепловое расширение). Большинство тел при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Это происходит из-за увеличения среднего расстояния между частицами вещества при росте их кинетической энергии. Для твердых тел линейное расширение описывается формулой $\Delta L = \alpha L_0 \Delta T$, а объемное — $\Delta V = \beta V_0 \Delta T$, где $L_0$ и $V_0$ — начальные длина и объем, $\Delta T$ — изменение температуры, а $\alpha$ и $\beta$ — соответствующие коэффициенты теплового расширения. Известным исключением является вода, которая в диапазоне от 0°C до 4°C при нагревании сжимается.

Электрические свойства.
— Электропроводность металлов: с ростом температуры электрическое сопротивление металлов, как правило, увеличивается. Это объясняется тем, что усиливаются колебания ионов в узлах кристаллической решетки, что приводит к более частому рассеянию электронов, являющихся носителями тока.
— Электропроводность полупроводников и диэлектриков: у этих веществ с ростом температуры сопротивление, наоборот, уменьшается, так как нагрев увеличивает число свободных носителей заряда (электронов и дырок).
— Сверхпроводимость: у некоторых материалов при охлаждении ниже определенной критической температуры ($T_c$) электрическое сопротивление падает до нуля.

Механические свойства.
— Прочность и упругость: при повышении температуры прочность и модуль упругости большинства материалов (особенно металлов и полимеров) уменьшаются. Они становятся более пластичными и менее хрупкими.
— Вязкость: вязкость жидкостей с ростом температуры уменьшается (например, мед становится более текучим). В то же время вязкость газов с ростом температуры увеличивается.

Оптические свойства.
— Тепловое излучение: все тела, температура которых выше абсолютного нуля, излучают электромагнитные волны. С ростом температуры мощность излучения резко возрастает (пропорционально четвертой степени абсолютной температуры, $P \sim T^4$), а максимум спектра смещается в сторону более коротких длин волн. Именно поэтому нагретые тела начинают светиться — сначала красным, а затем желтым и белым светом.
— Показатель преломления: показатель преломления вещества также зависит от температуры, обычно уменьшаясь при нагревании из-за уменьшения плотности вещества.

Магнитные свойства. Магнитные свойства ферромагнетиков (например, железа) сильно зависят от температуры. При нагревании выше определенной температуры, называемой точкой Кюри, ферромагнетик теряет свои магнитные свойства и становится парамагнетиком.

Скорость химических реакций. Скорость большинства химических реакций значительно возрастает с повышением температуры, так как увеличивается кинетическая энергия молекул, что приводит к более частым и эффективным столкновениям.

Ответ: Физические свойства тел, такие как агрегатное состояние, размеры, объем, электрическое сопротивление, механическая прочность, вязкость, оптические и магнитные свойства, а также скорость химических реакций, существенно зависят от температуры. В общем случае, повышение температуры приводит к увеличению кинетической энергии частиц вещества, что вызывает изменение этих свойств: тела расширяются, меняют агрегатное состояние, изменяют свою электропроводность (у металлов сопротивление растет, у полупроводников — падает), становятся менее прочными, жидкости становятся менее вязкими, тела начинают излучать свет, а ферромагнетики теряют свои магнитные свойства.