Номер 20, страница 6 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия и способы её изменения - номер 20, страница 6.

Условие.

20. Какие из перечисленных физических величин, относящихся к телам, находящимся между собой в состоянии теплового равновесия, имеют равные значения: а) массы тел; б) средние скорости теплового движения молекул; в) объёмы тел; г) средние кинетические энергии теплового движения молекул; е) плотности веществ; е) температуры тел?

Решение.

а) массы тел
Тела, находящиеся в состоянии теплового равновесия, могут иметь различные массы. Состояние теплового равновесия характеризуется равенством температур, а не масс. Например, большая кастрюля с водой и маленькая ложка в ней могут находиться в тепловом равновесии, имея при этом совершенно разные массы.
Ответ: неверно.

б) средние скорости теплового движения молекул
Средняя кинетическая энергия молекул $ \bar{E_k} $ связана со среднеквадратичной скоростью $v_{кв}$ и массой одной молекулы $m_0$ соотношением $ \bar{E_k} = \frac{m_0 \bar{v^2}}{2} $. В состоянии теплового равновесия температуры тел равны, а значит, равны и средние кинетические энергии их молекул. Однако, если тела состоят из разных веществ, массы их молекул ($m_0$) будут различны. Для сохранения равенства средних кинетических энергий их средние скорости должны быть разными (более легкие молекулы будут двигаться в среднем быстрее, чем тяжелые).
Ответ: неверно.

в) объёмы тел
Тела, находящиеся в тепловом равновесии, могут иметь разные объёмы. Равенство температур не накладывает никаких ограничений на объёмы взаимодействующих тел.
Ответ: неверно.

г) средние кинетические энергии теплового движения молекул
Температура является макроскопической величиной, которая служит мерой средней кинетической энергии хаотического движения частиц вещества (атомов или молекул). Если тела находятся в состоянии теплового равновесия, их температуры одинаковы. Следовательно, средние кинетические энергии теплового движения их молекул также равны. Это следует из фундаментальной связи абсолютной температуры $\text{T}$ и средней кинетической энергии: $ \bar{E_k} = \frac{3}{2}kT $, где $\text{k}$ — постоянная Больцмана.
Ответ: верно.

е) плотности веществ
Тела из совершенно разных веществ могут находиться в тепловом равновесии, например, стальной шарик в воде. Плотности стали и воды различны. Следовательно, плотности тел, находящихся в состоянии теплового равновесия, не обязательно равны.
Ответ: неверно.

е) температуры тел
По определению, тепловое равновесие – это такое состояние системы, при котором все её макроскопические параметры (в том числе температура) остаются неизменными во времени. Необходимым и достаточным условием теплового равновесия для контактирующих тел является равенство их температур. При равенстве температур прекращается направленная передача теплоты от одного тела к другому.
Ответ: верно.