Класс!ная физика



Примеры решения задач по теме «Энергия теплового движения молекул»

«Физика - 10 класс»

При решении задач этой главы используются формула (9.13), определяющая абсолютную температуру, формула (9.16), связывающая энергию беспорядочного движения с температурой, и формула (9.19) для средней квадратичной скорости молекул.
Некоторые задачи удобно решать, используя формулу (9.17).
Для расчётов надо знать значение постоянной Больцмана (9.14).


Задача 1.


Чему равно отношение произведения давления газа на его объём к числу молекул при температуре t = 300 °С?


Р е ш е н и е.


Согласно формуле (9.13) pV/N — kT, где k = 1,38 х 10-23 Дж/К — постоянная Больцмана.
Так как абсолютная температура Т = t + 273 (К) = 573 К, то pV/N = 7,9 • 10-21 Дж.


Задача 2.


Определите среднюю квадратичную скорость молекулы газа при 0 °С. Молярная масса газа М = 0,019 кг/моль.


Р е ш е н и е.


Средняя квадратичная скорость молекул вычисляется по формуле (9.19).
Учитывая, что m0 = M/NA и Т = 273 К, получим


Задача 3.


Некоторое количество водорода находится при температуре Т1 = 200 К и давлении р1 = 400 Па.
Газ нагревают до температуры Т2 = 10 000 К, при которой молекулы водорода практически полностью распадаются на атомы.
Определите значение давления р2 газа при температуре Т2, если его объём и масса остались без изменения.


Р е ш е н и е.


Согласно формуле (9.17) давление газа при температуре Т1 равно р1 = n1kT1, где n1 — концентрация молекул водорода.

При расщеплении молекул водорода на атомы число частиц в сосуде увеличивается в 2 раза.
Следовательно, концентрация атомов водорода равна n2 = 2n1.
Давление атомарного водорода р2 = n2kT2 = 2n12.

Разделив почленно второе уравнение на первое, получим


Задача 4.


В опыте Штерна источник атомов серебра создаёт узкий пучок, который падает на внутреннюю поверхность неподвижного цилиндра радиуса R = 30 см и образует на ней пятно.
Цилиндр начинает вращаться с угловой скоростью ω = 314 рад/с.
Определите скорость атомов серебра, если пятно отклонилось на угол φ = 0,314 рад от первоначального положения.


Р е ш е н и е.


Угол, на который отклонилось пятно, φ = ωt, средняя скорость атомов серебра Выразив из первого уравнения время t и подставив во второе, получим


Задача 5.


Средняя энергия молекулы идеального газа
Давление газа р = 4 мПа. Определите число молекул газа в единице объёма.


Р е ш е н и е.


Средняя энергия поступательного движения молекул идеального газа.

Давление

р = nkT,

где n — концентрация молекул,
k — постоянная Больцмана,
Т — абсолютная температура газа.
Решая совместно эти два уравнения, получаем


Задача 6.


Откачанная лампа накаливания объёмом V = 10 см3 имеет трещину, в которую проникает ΔN = 106 частиц газа за время Δt = 1 с.
Сколько времени понадобится, чтобы в лампе установилось нормальное давление (р0 = 1,013 • 105 Па)? Температура 0 °С.


Р е ш е н и е.


Определим, сколько молекул газа N0 должно быть в лампе при нормальном давлении: N0 = n0V, где n0 — концентрация молекул, определяемая из уравнения р0 = n0kT, n0 = p0/kT.

Число молекул будет равно N0 = n0V = p0V/kT.

Следовательно, считая скорость проникновения молекул в сосуд постоянной, определим t:

t = 8,53 • 106 лет.


Источник: «Физика - 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский




Основные положения МКТ. Тепловые явления - Физика, учебник для 10 класса - Класс!ная физика

Почему тепловые явления изучаются в молекулярной физике --- Основные положения молекулярно-кинетической теории. Размеры молекул --- Примеры решения задач по теме «Основные положения МКТ» --- Броуновское движение --- Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел --- Идеальный газ в МКТ. Среднее значение квадрата скорости молекул --- Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов --- Примеры решения задач по теме «Основное уравнение молекулярно-кинетической теории» --- Температура и тепловое равновесие --- Определение температуры. Энергия теплового движения молекул --- Абсолютная температура. Температура — мера средней кинетической энергии молекул --- Измерение скоростей молекул газа --- Примеры решения задач по теме «Энергия теплового движения молекул» --- Уравнение состояния идеального газа --- Примеры решения задач по теме «Уравнение состояния идеального газа» --- Газовые законы --- Примеры решения задач по теме «Газовые законы» --- Примеры решения задач по теме «Определение параметров газа по графикам изопроцессов»



Устали? - Отдыхаем!

Вверх