Номер 1, страница 105 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 4. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Параграф 4.1. Системы с большим числом частиц и законы механики. Статистическая механика - номер 1, страница 105.

Условие.

? 1. Каков смысл термодинамических параметров с микроскопической точки зрения?

Решение.

С микроскопической точки зрения термодинамические параметры, описывающие состояние системы в целом, являются результатом усреднения поведения огромного ансамбля частиц (атомов, молекул), из которых состоит система. Они связывают макромир, который мы наблюдаем, с микромиром хаотического движения частиц.

Основным таким параметром является температура (T), которая представляет собой меру средней кинетической энергии хаотического теплового движения частиц. Чем выше температура, тем больше средняя скорость движения молекул. Эта связь для идеального газа выражается формулой $ \overline{E_k} = \frac{3}{2}kT $, где $ \overline{E_k} $ – средняя кинетическая энергия поступательного движения одной частицы, а $ k $ – постоянная Больцмана. Таким образом, то, что мы ощущаем как тепло или холод, на микроуровне является интенсивностью движения частиц.

Давление (p), оказываемое газом на стенки сосуда, возникает из-за бесчисленных ударов молекул об эти стенки. Каждое столкновение передает стенке небольшой импульс, и суммарный эффект от всех ударов за единицу времени на единицу площади и есть давление. Его величина зависит от концентрации частиц и их средней кинетической энергии (т.е. температуры), что описывается основным уравнением МКТ: $ p = \frac{2}{3} n \overline{E_k} $.

Объем (V), занимаемый газом, с микроскопической точки зрения — это просто пространство, в котором могут свободно перемещаться его частицы. Сами частицы имеют пренебрежимо малый собственный объем по сравнению с объемом сосуда (в модели идеального газа).

Наконец, внутренняя энергия (U) системы — это полная энергия, заключенная в ней. С микроскопической позиции, это сумма кинетических энергий хаотического движения всех частиц системы и потенциальных энергий их взаимного притяжения и отталкивания. Для идеального газа, где взаимодействием частиц можно пренебречь, внутренняя энергия является просто суммой кинетических энергий всех его молекул и, следовательно, напрямую зависит от температуры: $ U = \frac{i}{2} \nu RT $, где $ i $ – число степеней свободы молекулы, $ \nu $ – количество вещества, $ R $ – универсальная газовая постоянная.

Ответ: С микроскопической точки зрения термодинамические параметры являются усредненными характеристиками движения и взаимодействия частиц вещества. Температура — мера средней кинетической энергии частиц. Давление — результат ударов частиц о стенки сосуда. Объем — пространство для движения частиц. Внутренняя энергия — сумма кинетической и потенциальной энергии всех частиц системы.