Сравнить средние энергии поступательного движения молекул газа в точках а, б и в

Предмет: Физика
Раздел: Молекулярная физика и термодинамика — Идеальный газ, внутренняя энергия, температура

Задание 1: Сравнить средние энергии поступательного движения молекул газа в точках а, б и в

Теоретическая база:

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа определяется по формуле:

 \bar{E} = \frac{3}{2}kT 

где:

• k — постоянная Больцмана,
• T — абсолютная температура газа.

Таким образом, средняя кинетическая энергия молекул прямо пропорциональна температуре.

Состояние идеального газа описывается уравнением:

 PV = nRT 

где:

• P — давление,
• V — объем,
• n — количество вещества,
• R — универсальная газовая постоянная,
• T — температура.

Выразим температуру:

 T = \frac{PV}{nR} 

Значит, чтобы сравнить температуры, а следовательно и средние энергии поступательного движения молекул, нужно сравнить произведения PV в точках а, б и в.

По графику:

• В точке а: P = 3, V = 1 → PV = 3
• В точке б: P = 1, V = 3 → PV = 3
• В точке в: P = 1, V = 3 → PV = 3

Но внимание: по графику видно, что точка б лежит выше точки в, следовательно, при одинаковом объеме в точке б давление больше, чем в точке в. Это означает:

• Для точки б: PV = 3
• Для точки в: PV < 3

Значит, температуры (и энергии) в точках:

• T_a = T_b > T_v
• \bar{E}_a = \bar{E}_b > \bar{E}_v

Ответ:

Средняя энергия поступательного движения молекул:

\bar{E}_a = \bar{E}_б > \bar{E}_в

Задание 2: Явление диффузии в жидкостях свидетельствует о том, что молекулы жидкостей...

Теоретическая база:

Диффузия — это самопроизвольное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого. Это возможно только при наличии теплового (хаотического) движения молекул.

Ответ:

...находятся в непрерывном хаотическом (тепловом) движении.