Гелий массой `m=830` г находится в баллоне объёмом...

Created on: November 8, 2025

Answered using GPT-5 Instant by Chat01

Question

Гелий массой m=830 г находится в баллоне объёмом V=50 л под давлением p=10 МПа. Определить среднюю квадратичную скорость (м/с) и среднюю кинетическую энергию поступательного движения атома гелия ("He").Указание. Ответ для средней кинетической энергии поступательного движения атома гелия ("He") получите в стандартной форме записи числа, а в поле ответ запишите вначале основание ( с точностью до десятых), а затем через пробел степень 10.
Например, Ваш ответ:
"7,36*10^-19", записываем "7,4 -19" или "4,02*10^12", записываем "4,0 12".
Для средней квадратичной скорости записываем число обычным образом (в м/с).

Answer

Разберём задачу по шагам.


1. Дано:

  • Масса гелия: m=830 г=0,83 кгm = 830\ \text{г} = 0{,}83\ \text{кг}
  • Объём: V=50 л=0,05 м3V = 50\ \text{л} = 0{,}05\ \text{м}^3
  • Давление: p=10 МПа=1,0×107 Паp = 10\ \text{МПа} = 1{,}0\times10^7\ \text{Па}
  • Газ: гелий (He), одноатомный, молярная масса M=4×103 кг/мольM = 4\times10^{-3}\ \text{кг/моль}
  • Газовая постоянная R=8,31 Дж/(моль\cdotpК)R = 8{,}31\ \text{Дж/(моль·К)}
  • Постоянная Больцмана k=1,38×1023 Дж/Кk = 1{,}38\times10^{-23}\ \text{Дж/К}

2. Находим температуру из уравнения Менделеева–Клапейрона:

pV=mMRTpV = \frac{m}{M}RT T=pVMmRT = \frac{pV M}{mR}

Подставляем:

T=(1,0×107)0,05(4×103)0,838,31T = \frac{(1{,}0\times10^7)\cdot0{,}05\cdot(4\times10^{-3})}{0{,}83\cdot8{,}31} T=20006,8973290,1 KT = \frac{2000}{6{,}8973} \approx 290{,}1\ \text{K}

3. Средняя квадратичная скорость атомов:

vср.кв.=3RTMv_{\text{ср.кв.}} = \sqrt{\frac{3RT}{M}} vср.кв.=38,31290,14×103v_{\text{ср.кв.}} = \sqrt{\frac{3\cdot8{,}31\cdot290{,}1}{4\times10^{-3}}} vср.кв.=7237,00,004=1,809×1061345 м/сv_{\text{ср.кв.}} = \sqrt{\frac{7237{,}0}{0{,}004}} = \sqrt{1{,}809\times10^6} \approx 1345\ \text{м/с}

4. Средняя кинетическая энергия поступательного движения одного атома:

Ek=32kT\langle E_k \rangle = \frac{3}{2}kT Ek=1,5×1,38×1023×290,1\langle E_k \rangle = 1{,}5 \times 1{,}38\times10^{-23} \times 290{,}1 Ek=6,0×1021 Дж\langle E_k \rangle = 6{,}0\times10^{-21}\ \text{Дж}

Ответы:

  • Средняя квадратичная скорость:
    vср.кв.=1,35×103 м/сv_{\text{ср.кв.}} = 1{,}35\times10^3\ \text{м/с}1345 м/с

  • Средняя кинетическая энергия:
    Ek=6,0×1021 Дж\langle E_k \rangle = 6{,}0\times10^{-21}\ \text{Дж} → в требуемой форме записи: "6,0 -21"

Question

download.pngdownload.png

На рисунке изображён график процесса идеального газа в координатах p,V. Как изменялась температура газа в этом процессе.

Answer

На графике показан процесс, в котором давление уменьшается, а объём увеличивается.

Для идеального газа выполняется уравнение:

pV=nRTpV = nRT

где TpVT \propto pV.


1. Анализ графика

Из рисунка видно:

  • точка 1 — при меньшем объёме и большем давлении;
  • точка 2 — при большем объёме и меньшем давлении;
  • зависимость — прямая линия, наклонённая вниз.

Это значит, что произведение pVpV уменьшается (так как линия идёт вниз быстрее, чем гипербола при постоянном TT).


2. Следствие

Так как TpVT \propto pV, уменьшение произведения pVpV означает:

T2<T1T_2 < T_1

Ответ:
Температура газа уменьшается в этом процессе.

Share this Q&A