Номер 2, страница 209 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 62. Температура и тепловое равновесие. Глава 9. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа - номер 2, страница 209.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Состояние теплового равновесия — это такое состояние термодинамической системы, при котором все её макроскопические параметры (такие как температура, давление, объём) остаются неизменными с течением времени, если внешние условия не меняются. Это состояние достигается, когда прекращается направленная передача тепловой энергии между частями системы или между системой и её окружением.

Ключевые отличительные признаки состояния теплового равновесия:

• Единство температуры

  Основной и самый главный признак теплового равновесия — это одинаковая температура во всех точках системы. Если система состоит из нескольких тел, находящихся в тепловом контакте друг с другом, то в состоянии равновесия их температуры будут равны. Например, если два тела А и В находятся в тепловом равновесии, то их температуры $T_A$ и $T_B$ равны: $T_A = T_B$. Отсутствие разности температур означает отсутствие движущей силы для процесса теплопередачи.

• Отсутствие чистого (нескомпенсированного) теплообмена

  В состоянии теплового равновесия прекращается направленный перенос энергии в форме тепла между частями системы. Хотя на микроскопическом уровне частицы (атомы, молекулы) продолжают хаотически двигаться и обмениваться энергией при столкновениях, суммарный поток энергии в любом направлении равен нулю. Иначе говоря, количество энергии, передаваемое от одной части системы к другой за единицу времени, в точности равно количеству энергии, передаваемому в обратном направлении.

• Постоянство макроскопических параметров

  Все макроскопические параметры, характеризующие состояние системы (температура, давление, объём, плотность, концентрация компонентов и т.д.), не изменяются во времени. Система выглядит статичной на макроуровне, несмотря на то, что на микроуровне её частицы находятся в непрерывном движении. Это состояние является устойчивым: если систему незначительно вывести из равновесия, она самопроизвольно вернётся в него.

• Максимум энтропии для изолированной системы

  В соответствии со вторым началом термодинамики, любая изолированная система самопроизвольно стремится к состоянию с максимальной энтропией. Состояние теплового равновесия как раз и является состоянием с наибольшей возможной энтропией для данной системы при её полной энергии и объёме. Энтропия является мерой термодинамической вероятности состояния или мерой "беспорядка", и её максимум соответствует наиболее вероятному распределению энергии между частицами системы.

Важно отметить, что все эти признаки тесно взаимосвязаны. Именно выравнивание температуры по всему объёму системы приводит к прекращению чистого теплообмена и, как следствие, к установлению постоянных макроскопических параметров.

Ответ:

Отличительными признаками состояния теплового равновесия являются: 1) одинаковая температура во всех частях системы; 2) отсутствие чистого (нескомпенсированного) потока тепловой энергии между частями системы; 3) постоянство во времени всех макроскопических параметров системы (таких как давление, объём, плотность).