Кто знает: получить формулу для среднего значения энергии линейного гармонического осциллятора при тепловом равновесии. вычислить значение при т = 300к.

Врамках классической теории теплоемкости твердое тело моделируется частицами, которые  колеблются  относительно положения равновесия. на каждую колебательную степень приходится энергия. колебания гармоничные, а сама модель - гармонический осциллятор. так осциллятор находится в тепловом равновесии, то на одну степень свободы  приходится энергия кт/2, где к=1,3806488*10^-23 дж/к (постоянная больцмана). по условию осциллятор - линейный, следовательно на его колебательные движения приходится 2 степени свободы. < e> = 2 * kt/2 = kt < e> = 1,3806488 * 10^-23 дж/к * 300 к = 414,19464 * 10^-23 дж. можно сократить ответ до 4,14 * 10^-21 дж.

сначала вычислим количество теплоты, необходимое для нагревания олова до температуры плавления t2=232град, от температуры t1=32град.  

q1=c*m*(t2 - t1). ( c - удельная теплоемкость олова=230дж/кг*град, m-масс=0,1кг. )  

q1=230*0,1*( 232 - 32)=4600дж. рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления q2=лямбда*m. ( лямбда - удельная теплота плавления=59000дж/кг)  

q2=59000*0,1=5900дж. все затраченное количество теплоты = сумме.  

q=q1+q2. q=4600+5900=10500дж.  

q=10500дж. ( 10,5кдж)

тепловое равновесие. для измерения температуры тела человека нужно подержать медицинский термометр под мышкой 5-8 мин. за это время ртуть в термометре нагревается и уровень ее повышается. по длине столбика ртути можно определить температуру. термометр никогда не покажет температуру тела сразу же после того, как он соприкоснулся с ним. необходимо некоторое время для того, чтобы температуры тела и термометра выровнялись и между телами установилосьтепловое равновесие, при котором температура перестает изменяться.

тепловое равновесие с течением времени устанавливается между любыми телами, имеющими различную температуру. бросьте в стакан с водой кусочек льда и закройте стакан плотной крышкой. лед начнет плавиться, а вода охлаждаться. когда лед растает, вода начнет нагреваться: после того как она примет температуру окружающего воздуха, никаких изменений внутри стакана с водой происходить не будет.

из этих и подобных им простых наблюдений можно сделать вывод о существовании важного общего свойства тепловых явлений. любое макроскопическое тело или группа макроскопических тел при неизменных внешних условиях самопроизвольно переходит в состояние теплового равновесия.