Номер 3, страница 7 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Что характеризует температура? Каковы её единицы измерения?

3. Что характеризует температура? Каковы её единицы измерения?

Температура — это физическая величина, которая характеризует степень нагретости тела и является мерой средней кинетической энергии хаотического (теплового) движения частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит тело. Иными словами, чем выше температура тела, тем быстрее в среднем движутся его частицы. Температура также определяет направление самопроизвольного теплообмена между телами: при контакте тепловая энергия всегда переходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой до тех пор, пока их температуры не выровняются и не наступит тепловое равновесие.

Основными единицами измерения температуры являются:

• Кельвин (К). Это основная единица температуры в Международной системе единиц (СИ). Шкала Кельвина является абсолютной термодинамической шкалой, где ноль (0 К), называемый абсолютным нулем, соответствует состоянию, при котором тепловое движение молекул прекращается, и их кинетическая энергия становится минимально возможной. Температура в кельвинах обозначается как $T$.

• Градус Цельсия (°C). Широко используемая в повседневной жизни и многих научных областях шкала. За ноль в этой шкале (0 °C) принята точка замерзания воды, а за 100 °C — точка кипения воды при стандартном атмосферном давлении. Связь между температурой в градусах Цельсия ($t$) и температурой в кельвинах ($T$) выражается формулой: $T \text{[K]} = t \text{[°C]} + 273.15$.

• Градус Фаренгейта (°F). Используется в основном в США и некоторых других странах. Связь со шкалой Цельсия: $t_{°F} = 1.8 \cdot t_{°C} + 32$.

Ответ: Температура характеризует среднюю кинетическую энергию хаотического движения частиц вещества. Основные единицы измерения: Кельвин (К) в системе СИ, а также градус Цельсия (°C) и градус Фаренгейта (°F).

4. Как связана температура тела со средней кинетической энергией движения его молекул?

Температура тела напрямую связана со средней кинетической энергией поступательного движения его молекул. Согласно молекулярно-кинетической теории, абсолютная температура является мерой этой энергии. Эта связь является одной из фундаментальных в термодинамике и статистической физике.

Для идеального газа эта зависимость выражается следующей формулой:

$\bar{E_k} = \frac{3}{2}kT$

где:

• $\bar{E_k}$ — средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы, измеряемая в джоулях (Дж).

• $T$ — абсолютная температура газа в кельвинах (К).

• $k$ — постоянная Больцмана, фундаментальная физическая константа, равная приблизительно $1.38 \times 10^{-23}$ Дж/К.

Из этой формулы видно, что средняя кинетическая энергия молекул прямо пропорциональна абсолютной температуре. Это означает, что при увеличении температуры тела средняя скорость движения его молекул возрастает, а при уменьшении — снижается. При абсолютном нуле температуры ($T=0$ К) средняя кинетическая энергия теплового движения молекул обратилась бы в нуль (в рамках классического описания).

Ответ: Температура тела прямо пропорциональна средней кинетической энергии хаотического движения его молекул. Эта связь для идеального газа описывается формулой $\bar{E_k} = \frac{3}{2}kT$.