Консультация № 125456
29.02.2008, 17:42
0.00 руб.
0 5 5
Здравствуйте эксперты, помогите с задачкой:
Давление идеального газа P=10мПа, концентрация молекул 8*10^-8 см^-3. Определить среднею кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы и температуру газа

Обсуждение

Неизвестный
29.02.2008, 20:48
общий
это ответ
Здравствуйте, Tribak!
Давление p и температура T идеального газа связаны простым соотношением:
p=n*k*T
где n=8*10^-8 см^-3=8*10^-2 м^-3 - концентрация молекул, k=1,38*10^-23 Дж/К; выражаем Т:
Т=p/(n*k) (1)
T=10^-2/(8*10^-2*1,38*10^-23)=9*10^21 K...вообще говоря, такая температура была возможно, вероятно, только в момент большого взрыва) Вы ничего не спутали с данными? Концентрация 8*10^-8 см^-3 - исключительно маленькая....
Согласно теореме о равнораспределении кинетичесвкой энергии хаотического движения на каждую степень свободы в идеальном газе приходится энергия:
E=k*T/2
Поскольку у поступательного движения три степени свободы (соотв. трем координатным осям), энергия поступательного движения каждой молекулы равна:
E=3*k*T/2 (2)
Подставляя в (2) выражение (1) для температуры получаем:
E=3*p/(2*n)=3*10^-2/(2*8*10^-2)=0,19 Дж
Неизвестный
29.02.2008, 23:45
общий
это ответ
Здравствуйте, Tribak!
Для начала переведем все единицы в СИ: p=0.01 Па, n=0.08 м^-3 (странная концентрация - 1 молекула на 12,5 м^3, вакуум фактически).
p=nkT; T=p/nk; T=0.01*10^23/0.08/1.38=9.06*10^21 K;
p=2nE/3, где E-средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы.
E=3p/2n=0.03/0.16=0,1875 Дж.

Ответ: T=9.06*10^21 K; E=0,1875 Дж

P.S. Проверьте значение n, слишком неправдоподобно.
Неизвестный
01.03.2008, 16:02
общий
это ответ
Здравствуйте, Tribak!
Запишем основное уравнение МКТ:
P=n*m0*V^2/3; (1)
n – концентрация
m0 – масса одной молекулы
V^2 – среднее значение квадрата скорости молекул.
Кинетическая энергия одной молекулы:
Ek=m0*V^2/2;
Из уравнения (1):
3*P/n=m0*V^2;
Поделим обе части уравнения на 2:
3*P/(2*n)=m0*V^2/2;
Ek=3*P/(2*n); (2)
Температуру находим из формулы:
Ek=3*k*T/2;
T=2*Ek/(3*k);
k=1.38*10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана
Подставим уравнение (2):
T=2*3*P/(2*3*k*n)=P/(k*n);
Неизвестный
03.03.2008, 17:45
общий
это ответ
Здравствуйте, Tribak!
Данная задачка довольно просто решается с помощью основного уравнения молекулярно-кинетической теории (МКТ), согласно которому даление идеального газа : p = (2/3)*n*Eк, где n - концентрация молекул газа, Eк - средняя кинетическая энергия теплового движения одной молекулы. Тогда Ек = 3р / 2n. Проверка соответствия единиц : [Eк] = Па / м^-3 = (Н/м.кв.) * м.куб. = Н*м = Дж. Расчёт : Ек = 3*0,01 / 16*(10^8)*(10^6) = 1,875*(10^-17) Дж.
Температуру газа можно определить из формулы кинетической энергии молекул идеального газа : Eк = 3/2 kT , где k = 1,38*(10^-23) Дж/К - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура газа. Тогда Т = 2Eк/3k = 2*1,875*(10^-17) Дж / 3*1,38*(10^-23) Дж/К = 9,1*(10^5) К.
Неизвестный
05.03.2008, 12:54
общий
это ответ
Здравствуйте, Tribak!
Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы равна:
<w> = 3*k*T/2, (1)
где k = 1,38*10^–23Дж/К – константа Больцмана, Т – абсолютная температура.
Согласно основному уравнению молекулярно-кинетической теории давление газа (P) определяется по формуле:
P = n*k*T. (2)
n – концентрация молекул.
Из (2) можно найти температуру при известных P, n, и k
T = P/(n*k).
Сопоставляя соотношения (1) и (2), найдем <w> = (3*P)/(2*n).
Необходимые вычисления, я надеюсь, Вы проведете сами.
Форма ответа