1.Унаслідок стискання об’єм ідеального газу зменшився в 3 рази, а середня
кінетична енергія його молекул збільшилася в 3 рази. Як змінився тиск газу?
2. Середня квадратична швидкість руху молекул ідеального газу дорівнює 400
м/с. Який об’єм займає цей газ масою 2,5 кг, якщо його тиск дорівнює 1 атм? (1
атм=1,05 10 5 Па)
3. Азот масою 2,5 кг у посудині об’ємом 2,0 м 3 чинить тиск 1,5 10 5 Па. Визначте
середню кінетичну енергію поступального руху молекул азоту.
4. Чому на шкалі Кельвіна відсутні від’ємні температури?
5. Абсолютна температура газу, який міститься в закритому балоні,
збільшилася в 4 рази. Як при цьому змінилися тиск і середня квадратична
швидкість руху молекул газу?
Ответы
Ответ:
1. Зі зменшенням об’єму газу в 3 рази середня кінетична енергія його молекул збільшилася в 3 рази. З використанням формули ідеального газу PV=nRT, можна знайти, що тиск газу збільшиться в 3 рази.
2. Використовуємо формулу ідеального газу: PV=nRT. Перенесемо це рівняння до формули для об'єму V: V = (nRT) / P. Підставляємо дані: n = m/M, де m = 2,5 кг - маса газу, M = 28 г/моль - молярна маса азоту, R = 8,31 Дж/(моль К) - універсальна газова стала. Отже: V = (mRT) / (PM) = (2,5 * 8,31 * 400^2) / (1,05 * 10^5 * 28) ≈ 75.43 м^3.
3. Використовуємо формулу для середньої кінетичної енергії молекул: E = (3/2)kT, де k - стала Больцмана, T - абсолютна температура. k дорівнює 1,38 * 10^-23 Дж/К. Підставляємо дані та отримуємо: E = (3/2) * 1.38 * 10^-23 * (273 + 20) ≈ 6.21 * 10^-21 Дж.
4. Шкала Кельвіна базується на абсолютній нульовій температурі, при якій теоретично молекули перестають рухатися. Оскільки не існує ніякої від’ємної температури, то на шкалі Кельвіна номер нуль відповідає абсолютній нульовій температурі.
5. Якщо абсолютна температура газу в 4 рази збільшилася, то Т' = 4Т, де Т - початкова температура газу. Використовуючи формулу ідеального газу PV=nRT, де nR - константи, можна перевірити, що тиск P' також збільшиться в 4 рази. Середня квадратична швидкість руху молекул газу також збільшиться в √4 = 2 рази.