Номер 3, страница 20 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Тепловые явления. Самостоятельные работы. СР-16. График плавления и отвердевания кристаллических тел. Вариант 2 - номер 3, страница 20.

Условие.

3. Определите по графику (см. рис. 8), в какой из точек — K или M — молекулы свинца обладают большей кинетической энергией. Ответ поясните.

Решение.

Решение

Средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул вещества является мерой его термодинамической температуры. Чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул. Связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекул $E_k$ и абсолютной температурой $\text{T}$ выражается формулой:
$E_k = \frac{3}{2}kT$
где $\text{k}$ – постоянная Больцмана.

Из формулы следует, что средняя кинетическая энергия молекул прямо пропорциональна абсолютной температуре вещества ($E_k \propto T$). Следовательно, чтобы определить, в какой из точек — K или M — молекулы обладают большей кинетической энергией, необходимо сравнить температуры свинца в этих точках.

Хотя сам график (рис. 8) не представлен, как правило, в подобных задачах рассматривается график процесса нагревания и плавления вещества. На таком графике по оси ординат откладывается температура ($\text{T}$), а по оси абсцисс — время ($\text{t}$) или количество подведенной теплоты ($\text{Q}$).

В процессе нагревания температура тела растет. Во время фазового перехода (плавления) температура остается постоянной, несмотря на подводимое тепло. После того как все вещество расплавится, его температура снова начинает расти.

Если предположить, что точки K и M лежат на таком графике, то точка M, как правило, соответствует более позднему моменту времени (или большему количеству подведенной теплоты), чем точка K. Это означает, что температура в точке M ($T_M$) может быть либо равна температуре в точке K ($T_K$), либо выше неё ($T_M \geq T_K$).

Вопрос о том, где кинетическая энергия больше, подразумевает, что температуры в точках K и M различны. Такая ситуация может возникнуть, например, если точка K соответствует процессу плавления свинца (температура постоянна и равна температуре плавления), а точка M — процессу нагревания жидкого свинца (температура выше температуры плавления). В этом случае $T_M > T_K$.

Следовательно, в точке M температура свинца выше, чем в точке K, а значит, и средняя кинетическая энергия молекул свинца в точке M больше.

Ответ: Молекулы свинца обладают большей кинетической энергией в точке M. Это связано с тем, что средняя кинетическая энергия молекул вещества прямо пропорциональна его температуре, а точка M на графике нагревания и плавления соответствует состоянию с более высокой температурой, чем точка K.