Номер 4, страница 27, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Строение и свойства вещества. Тепловые явления. Параграф 5. Температура и тепловое движение. Вопросы и задания - номер 4, страница 27.

Условие.

4. Как вы думаете, можно ли нагреть одну молекулу? Объясните свой ответ.

Решение.

Нет, в термодинамическом смысле нагреть одну молекулу нельзя.

Объяснение заключается в самом определении температуры. Температура — это макроскопическая физическая величина, которая характеризует среднюю кинетическую энергию хаотического движения большого числа частиц (молекул, атомов), из которых состоит тело. Связь между температурой и средней кинетической энергией поступательного движения молекул идеального газа выражается формулой: $ \bar{E_k} = \frac{3}{2}kT $, где $ \bar{E_k} $ – средняя кинетическая энергия, $ k $ – постоянная Больцмана, а $ T $ – абсолютная температура. Из формулы видно, что температура — это характеристика, связанная именно со средним значением энергии для множества частиц.

Отдельная молекула в любой момент времени обладает определенной кинетической энергией (энергией поступательного, вращательного и колебательного движения). Можно передать ей дополнительную энергию, например, при столкновении с другой частицей или при поглощении фотона. В результате кинетическая энергия этой молекулы возрастет: она станет двигаться быстрее, быстрее вращаться или ее атомы начнут колебаться с большей амплитудой.

Однако этот процесс увеличения энергии одной молекулы нельзя назвать «нагреванием», а саму молекулу нельзя охарактеризовать «температурой». Понятие температуры, как и давления, является статистическим и применимо только к системе, состоящей из очень большого числа частиц. У одной молекулы есть скорость и кинетическая энергия, но нет температуры.

Ответ: Нагреть одну молекулу нельзя, так как температура является мерой средней кинетической энергии большого ансамбля частиц и к отдельной частице это понятие неприменимо. Можно лишь увеличить кинетическую энергию отдельной молекулы, но это не будет являться ее нагревом.