Номер 4, страница 13 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 1. Развитие представлений о природе теплоты. Параграф 1.4. Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория - номер 4, страница 13.

Условие.

4. Обоснуйте современное название молекулярно-кинетической теории — статистическая механика.

Решение.

Современное название «статистическая механика» более точно и полно отражает суть и методы молекулярно-кинетической теории (МКТ). Обоснование этого названия складывается из двух ключевых аспектов, заложенных в самом термине.

1. Статистический подход:

МКТ рассматривает макроскопические тела (газы, жидкости, твёрдые тела) как системы, состоящие из огромного числа частиц (атомов, молекул). Например, в одном моле вещества содержится число частиц, равное числу Авогадро $N_A \approx 6.022 \times 10^{23} \text{ моль}^{-1}$. Отследить движение и взаимодействие каждой отдельной частицы и решить для них уравнения движения (например, законы Ньютона) практически невозможно.

Поэтому для описания такой системы вместо детерминированного подхода используется статистический. Мы не следим за каждой частицей в отдельности, а применяем законы теории вероятностей и математической статистики для описания их коллективного поведения. Макроскопические параметры системы, такие как давление, температура, внутренняя энергия, рассматриваются не как характеристики отдельных молекул, а как средние значения, полученные в результате усреднения по всему ансамблю частиц. Например, температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул. Именно использование статистических методов для описания систем с большим числом частиц и отражено в слове «статистическая».

2. Механическая основа:

Несмотря на применение статистики, в основе теории лежит предположение, что движение каждой отдельной частицы (молекулы или атома) подчиняется законам механики. В большинстве случаев для описания движения молекул достаточно законов классической механики Ньютона. В некоторых ситуациях (например, при низких температурах или для описания электронов в металле) необходимо применять законы квантовой механики. Таким образом, теория использует статистику для описания системы, каждый элемент которой подчиняется законам механики. Это и отражено в слове «механика».

Следовательно, термин «статистическая механика» является более общим и точным. Он подчёркивает, что это раздел физики, который применяет статистические методы к системам, подчиняющимся законам механики. Название «молекулярно-кинетическая теория» исторически было связано с объяснением свойств газов на основе представлений о движущихся молекулах, в то время как статистическая механика — это фундаментальный подход, применимый к любым системам многих частиц (не только молекул) в любом агрегатном состоянии.

Ответ: Название «статистическая механика» является современным и более общим, так как оно точно отражает метод теории: применение законов статистики и теории вероятностей для описания макроскопических свойств систем, состоящих из огромного числа частиц, движение каждой из которых подчиняется законам механики (классической или квантовой). Это название подчёркивает фундаментальный подход, а не только конкретную модель (движущиеся молекулы), что расширяет область применения теории далеко за пределы идеальных газов.